CNC車床高斯曲線加工（gōng）

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隨著新產品研（yán）製的發展，許多新產品的形狀（zhuàng）采用了特殊曲線，如橢圓（yuán）、雙曲線（xiàn）和高斯曲線（xiàn）等（děng），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（chéng）序編程，然後在數控車（chē）床上車削（xuē）是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高（gāo），這是因（yīn）為宏程序的編製要求程序員不僅（jǐn）具有（yǒu）豐富的數學知（zhī）識（shí），還要熟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類宏程序通常（cháng）采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦（fù）值語句和數學公式進行編製（zhì），易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序就是B類。

▽長按愛心（xīn），添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數（shù）控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變（biàn）量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變（biàn）量;局部變量的變量（liàng）號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於在（zài）宏程序（xù）中存儲數據，當斷（duàn）電時（shí）局部變量初（chū）始化（huà）為空，調（diào）用宏程序時，給局部（bù）變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化為空（kōng），變（biàn）量#500～#999中的數據（jù）保（bǎo）存，即使斷電也不丟失。係（xì）統（tǒng）變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量（liàng）用（yòng）於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當（dāng）前位置和刀具補償值等。我（wǒ）們在編寫宏（hóng）程序時可以引用局（jú）部變量和公共變量（liàng），在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用（yòng）。

宏程序是用戶實現機床功（gōng）能擴（kuò）展的一（yī）種方法。在宏程序中可以（yǐ）使（shǐ）用變量，給變（biàn）量賦值，變量間可進（jìn）行（háng）運算和程序跳轉。此外，宏（hóng）程序還提供了循環語（yǔ）句、分支語（yǔ）句和子程序調用語句，一層（céng）宏循環裏還（hái）可以嵌套多層循（xún）環。所以可以應用宏程（chéng）序指令編製（zhì）出簡潔合理的小容量加工程序（xù），擴展數控機床功能，提高（gāo）加工效（xiào）率，充分發揮數控機床的作用。

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。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正（zhèng）方向是遠離主軸軸線方向。因此（cǐ）我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控（kòng）車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的（de）算術和邏輯運（yùn）算符號替（tì）換其中的數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐標下的方（fāng）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（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工直線（xiàn）、圓弧，但並沒有專門的（de）G代碼來加工橢圓（yuán）、雙曲線和高（gāo）斯曲線等特殊曲線。在加工（gōng）此類曲線時一般（bān）采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得（dé）到一個Z值。然後，通過（guò）曲線方程計算求出對應的X值，再（zài）將（jiāng）刀具直線插補至計算得出（chū）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（biān）製加工（gōng）高斯曲線的宏（hóng）程序

現以一個簡單的零件為例，說明高（gāo）斯曲線的宏程（chéng）序（xù）編製過程。如圖1所（suǒ）示（shì），在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是（shì）數控（kòng）坐標下的零件圖樣（yàng）。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我（wǒ）們（men）用#101表示自（zì）變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(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;(直線逼（bī）近法加（jiā）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以（yǐ）上程序為最後一刀（dāo）的精加（jiā）工程序，在實際加工中要（yào）考慮到毛（máo）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或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完（wán）整的程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

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

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自（zì）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（zhí）線（xiàn）逼近法加（jiā）工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)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、宏程序應用空間日趨（qū）縮小，但是在某些情況下PC機也（yě）無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。