​CNC數控車床高斯曲線加工（gōng）

　　

CNC車床高斯曲線加工（gōng）

隨著新產品（pǐn）研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員（yuán）的（de）新課題。

 

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

 

但是這種方法對（duì）於編程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富的數學知（zhī）識，還要（yào）熟悉數控車床的編（biān）程（chéng）指令，對於宏（hóng）程序更應是了如指掌。

 

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

▽長按愛心，添（tiān）加小編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變（biàn）量分為（wéi）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（de）變量號（hào）為#0，該變量（liàng）總為（wéi）空，沒有值（zhí）能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能（néng）用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為（wéi）空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共（gòng）變量（liàng）在不同（tóng）的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種（zhǒng）數據，例如刀具的當前位置和刀具（jù）補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）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（fù）值後再引用。

 

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進行運算和（hé）程序跳轉。此外，宏程序（xù）還（hái）提供了循環語（yǔ）句（jù）、分支語句和（hé）子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用（yòng）宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展（zhǎn）數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的（de）作用。

 

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變量。但（dàn）此方程我們還不（bú）能直接應用於數控車床，因為（wéi）在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸（zhóu）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（zhí）角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方（fāng）程，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算術和邏輯運算符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車（chē）床可識別的公式（shì）。

 

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）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（shù）控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有（yǒu）專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等特殊曲線。在加工此類曲線（xiàn）時一般采用（yòng）直線逼（bī）近法，即在Z方向上依次遞減或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每遞減或遞增一個步距得到一（yī）個Z值。然後，通過曲線方程計（jì）算求出對應的X值，再將刀具直線插補至（zhì）計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可（kě）完成特殊（shū）曲線的加工。

 

四（sì）、編（biān）製加工高斯（sī）曲線的宏程（chéng）序

現以（yǐ）一個簡單的零件（jiàn）為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係（xì）下的零件圖樣，圖2是數（shù）控坐標下（xià）的零件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在（zài）高斯曲線數控坐標方（fāng）程中，我們用（yòng）#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用#104表（biǎo）示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）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（jīng）加工（gōng）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（zhí）線逼近法（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為（wéi）最（zuì）後一刀的（de）精加工（gōng）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（zài）精（jīng）車。粗車同（tóng）樣（yàng）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，編製完整的程序（xù）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）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（yīng）用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能（néng）為力，這就（jiù）要求我們（men）深挖手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。

同時宏程（chéng）序與自動編程比較具（jù）有運算（suàn）速度（dù）快、加工效率高、加工精度高（gāo）以及短小精悍等優點（diǎn）。