​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨（suí）著（zhe）新產品研製的（de）發展，許多新產品的形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等，而如何加工這些特殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用（yòng）宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟（jì）和方便的一種方法。

但是這種方法對（duì）於編程（chéng）者要求較高，這是因為宏程序（xù）的編製要求程序員（yuán）不僅具有豐富的數學知識，還要熟（shú）悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程（chéng）序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進（jìn）行編製，易為（wéi）大家（jiā）接受，FANUC0i型數（shù）控係統的宏程序就是B類。

▽長按（àn）愛心，添加小編，技術交流（liú）▽

一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公（gōng）共（gòng）變量和係統變量。空變（biàn）量的變量號（hào）為#0，該（gāi）變量總為空（kōng），沒（méi）有值（zhí）能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能（néng）用（yòng）於在宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值。公共（gòng）變量的（de）變量（liàng）號為#100～#199、#500～#999，公共變量在（zài）不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變（biàn）量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也（yě）不丟失。係統變量的變量號為（wéi）#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置（zhì）和刀具（jù）補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時可以引用（yòng）局部（bù）變量和公共變量，在（zài）引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據（jù）的（de）影響（xiǎng），一定要給變量重新賦值後再（zài）引用。

宏程序是用戶實現（xiàn）機（jī）床功能擴展的（de）一種方法。在宏程序中可以（yǐ）使用變量，給變（biàn）量賦值，變量間可進行運算和程（chéng）序（xù）跳（tiào）轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以（yǐ）嵌套多層循環。所（suǒ）以可以應用（yòng）宏程序指令編製出簡（jiǎn）潔合理（lǐ）的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數（shù）控機床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是

，其中（zhōng）x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應用於數控車床，因為在數控車床上，坐（zuò）標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方（fāng）程轉換為（wéi）數控車床坐（zuò）標係下的方程，同時數控車床不能識別（bié）指數函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數（shù）學符號，變成（chéng）數控車床可識別的公式。

經變換後高（gāo）斯曲線在數控坐標下的方程如下。

X=140.6/EXP(((z-620)/1339)*((z-620)/1339))+9.358/

EXP(((z+251.5)/351.8)*((z+251.5)/351.8))+24.58/EXP(((z+740.4)/464.1)*((z+740.4)/464.1))

三、數控車床加工（gōng）特殊曲線（xiàn）的（de）方法

數（shù）控車床可通過G01、G02等G代碼直接（jiē）加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線（xiàn）。在加工（gōng）此（cǐ）類曲線時一（yī）般采用（yòng）直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到（dào）一個Z值。然後，通過曲線方（fāng）程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直（zhí）線插（chā）補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編（biān）製過（guò）程。如圖1所示，在Φ260mm的毛（máo）坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線（xiàn）外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）斯曲線數控坐標（biāo）方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用（yòng）#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高斯（sī）曲線的方程可表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初值)N20#102=(#101-620)/1339;

N30#103=(#101+251.5)/351.8;N40#104=(#101+740.4)/464.1;

N50#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104*#104);

N60G01X[2*#105]Z[-#101]F0.2;(直線（xiàn）逼近法加（jiā）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步（bù）距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程（chéng）序為最後一（yī）刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮（lǜ）到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或（huò）者G73指令粗（cū）車，然後用（yòng）G70指令精車，編製完整的程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量初值)

N80#102=(#101-620)/1339;N90#103=(#101+251.5)/351.8;

N100#104=(#101+740.4)/464.1;

N110#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104*#104);

N120G01X[2*#105]Z[-#101]F0.1S1000;(直線逼近（jìn）法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增（zēng）一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工（gōng）編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖（wā）手（shǒu）工編程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序（xù）與自動編程比較具（jù）有運（yùn）算速（sù）度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。