​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些（xiē）特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采（cǎi）用宏程序編程，然後（hòu）在數控車床（chuáng）上（shàng）車削是較為簡單（dān）、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程（chéng）者要求較高，這是（shì）因為宏程序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控（kòng）車床的編程指令（lìng），對於宏程（chéng）序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和（hé）B類兩種（zhǒng）：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類（lèi）宏（hóng）程（chéng）序通常用賦值語句和（hé）數（shù）學公式進（jìn）行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型（xíng）數控係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部（bù）變量、公共變（biàn）量和係統（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦（fù）給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類（lèi）變量隻能用於在宏（hóng）程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程（chéng）序時，給（gěi）局部變量（liàng）賦（fù）值。公共變量（liàng）的（de）變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序（xù）中的意義相同（tóng）。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中的數（shù）據保存，即使斷電也不丟（diū）失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具（jù）補償值等。我（wǒ）們在編寫宏（hóng）程序時（shí）可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原（yuán）有數據的影響，一定（dìng）要給變量重新賦值後再引用。

宏程序（xù）是用戶（hù）實現機床功能擴展（zhǎn）的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳（tiào）轉。此外，宏程（chéng）序還提供了（le）循環語句、分支語句和子程序（xù）調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多（duō）層循環。所以可（kě）以應用宏程（chéng）序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴（kuò）展數控機床功能，提高加工效率，充（chōng）分發揮數（shù）控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標（biāo）係下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方（fāng）程我們還不能直接應用於數控車床，因為在數控（kòng）車床上（shàng），坐標係（xì）是這樣規

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方向是遠離工件（jiàn）方向，X軸（zhóu）與主（zhǔ）軸軸線垂直，正方向是遠離（lí）主軸軸（zhóu）線方向。因此（cǐ）我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為數控車（chē）床（chuáng）坐標係下（xià）的方程，同時數控車床不能識別指（zhǐ）數函數和平方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序（xù）中的算術（shù）和邏輯運算符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲（qǔ）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、數控車床加工特殊曲（qǔ）線的（de）方法

數控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加工（gōng）直（zhí）線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的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（biān）製加（jiā）工高（gāo）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（de）宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料上加工一段（duàn）長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖（tú）樣。

雖然（rán）隨（suí）著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程（chéng）序應用（yòng）空（kōng）間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況（kuàng）下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。