CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高（gāo）斯（sī）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（rú）橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加（jiā）工這些特殊曲線就成了機加人員（yuán）的新（xīn）課題（tí）。

從（cóng）多年的實踐來（lái）看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車削是（shì）較為簡單、經濟和方便的一種方法。

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

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

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為（wéi）4種類型，即空變量、局部變量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量的（de）變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據（jù），當斷電時局部變（biàn）量初始化為空，調用宏程序時，給局（jú）部（bù）變量賦值。公共變量的變（biàn）量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的（de）宏程序中的意義相同。當斷電時（shí），變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使（shǐ）斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於（yú）讀（dú）和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的（de）當前位置和刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏（hóng）程序時可以引用局部（bù）變量和公共變量（liàng），在引（yǐn）用變量，特別是（shì）公（gōng）共變量時，為消除變量內原有數據（jù）的影響，一（yī）定要給變量重新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能擴展（zhǎn）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、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循（xún）環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程（chéng）序（xù），擴（kuò）展數控機床功能，提高加工效率，充分（fèn）發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方（fāng）程

高斯曲線在直角坐標係下（xià）的方程是

，其中x是自（zì）變量，y是因變量。但此方程（chéng）我們還不能直（zhí）接應用於數控車（chē）床，因為（wéi）在（zài）數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行（háng），正方向是（shì）遠離（lí）工件方向，X軸與主軸軸線垂（chuí）直，正方向是遠離（lí）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車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能識別（bié）指數函（hán）數和平方等（děng）數學符號，這就需要（yào）用宏程（chéng）序中的算術和邏輯運算符號替換其（qí）中的數學符（fú）號，變成數控車床（chuáng）可識別（bié）的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方（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（chuáng）加工特殊曲線的方法

數控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線（xiàn）、圓（yuán）弧，但並沒有專門的（de）G代碼來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和（hé）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方向上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每（měi）遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲（qǔ）線方程計算求出對（duì）應的（de）X值，再（zài）將刀具直線插（chā）補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便（biàn）可完成特殊曲（qǔ）線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明（míng）高斯曲線的宏程序（xù）編（biān）製（zhì）過程（chéng）。如圖（tú）1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高（gāo）斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數（shù）控坐標方程中，我們用#101表示自（zì）變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(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（biàn）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）近法加工高斯曲（qǔ）線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮（lǜ）到毛坯的（de）餘量，這就需要（yào）先（xiān）粗車，再精車。粗車同（tóng）樣也是沿輪（lún）廓車削，可（kě）采用G71或者G73指令（lìng）粗車，然（rán）後（hòu）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（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;(直線逼近法加（jiā）工高斯曲線（xiàn）)

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（kōng）間日趨縮小，但是（shì）在某些情況（kuàng）下PC機也無能為力，這就要（yào）求我們深挖手工（gōng）編程，發揮數控機床潛力。