CNC數控車床高（gāo）斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發（fā）展，許（xǔ）多新產品（pǐn）的形狀采用（yòng）了特殊曲線，如橢圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

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

但是這種方法（fǎ）對於（yú）編程者要求較高，這是因為宏程序的（de）編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編（biān）程指（zhǐ）令，對於宏程序（xù）更應是了（le）如指掌。

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

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一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序（xù）

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分（fèn）為4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號（hào）為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同（tóng）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（de）數據保存，即使斷電也不丟失。係（xì）統變量的變量號為#1000～，係統變（biàn）量用於（yú）讀和寫CNC的各種數據，例如（rú）刀具的（de）當前位置和刀具補償值等。我們在編寫（xiě）宏程（chéng）序時可以引用局部變量和（hé）公共變量，在引用變量（liàng），特別是（shì）公共變量時，為消除（chú）變量內原有數據的影（yǐng）響，一定要給變量重新賦值後再引（yǐn）用。

宏程序是用戶實現（xiàn）機床功能（néng）擴展的一種方法。在宏程序中可（kě）以使用變量，給變量賦值，變量間可進行（háng）運（yùn）算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程（chéng）序調用語句（jù），一層宏循環裏還可以嵌套多層（céng）循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機（jī）床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在（zài）直角坐（zuò）標係下的方（fāng）程是

，其中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此（cǐ）方程我們還不能直接應（yīng）用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是（shì）遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方（fāng）向。因此我們需（xū）要把直角坐標係的方程（chéng）轉換為數（shù）控車床坐標（biāo）係下的方程（chéng），同時數控車床不能識（shí）別指數函數和平方（fāng）等數學符號，這就（jiù）需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換（huàn）其中的數學符號（hào），變成數控車床可（kě）識別的公（gōng）式。

經變（biàn）換後高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（sān）、數控車床加工特殊曲線（xiàn）的（de）方法

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工直線、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。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依（yī）次遞（dì）減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或（huò）遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現以一個簡（jiǎn）單（dān）的（de）零件為例，說明高斯曲（qǔ）線的宏程序（xù）編製過程。如圖（tú）1所示（shì），在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓（kuò）。圖1是直角坐標係下的零（líng）件圖樣，圖2是數控坐（zuò）標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用（yòng）#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變（biàn）量x，則高斯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（rú）下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）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（fǎ）加工高斯（sī）曲（qǔ）線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步（bù）距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗（cū）車同樣也是沿輪廓車削，可采（cǎi）用G71或者G73指令粗車，然後用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（xiàn）)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距（jù）)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程（chéng）序（xù）應用空間（jiān）日趨縮小，但是在某些（xiē）情況下（xià）PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。