​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曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特（tè）殊曲線就成了機加（jiā）人員的新課題（tí）。

從多年的實（shí）踐來看，采用宏（hóng）程序編程（chéng），然（rán）後在數控車床上車削是較為簡單、經（jīng）濟（jì）和方便的一種方（fāng）法。

但（dàn）是這種方法（fǎ）對於編程者要求較高，這（zhè）是因為宏程（chéng）序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學（xué）知識，還要熟悉數（shù）控車床的編程指令，對於宏程序更應是了（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（lèi）宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家（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（chéng）序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變（biàn）量、公共變量和係統變（biàn）量。空變量的變量（liàng）號（hào）為#0，該變量總為空，沒有值（zhí）能賦（fù）給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能（néng）用於在宏程序中存儲數據，當斷電時（shí）局（jú）部變（biàn）量初始化（huà）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（liàng）在不同的宏程序中的意義（yì）相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量（liàng）#500～#999中（zhōng）的（de）數據（jù）保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量（liàng）號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如（rú）刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引用局部變量和公共變量，在引用變量（liàng），特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要（yào）給變量（liàng）重新賦值（zhí）後（hòu）再引（yǐn）用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程（chéng）序中可（kě）以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉（zhuǎn）。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、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（céng）循環。所（suǒ）以可（kě）以應用宏程序指令編製出簡潔（jié）合（hé）理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工（gōng）效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的（de）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。但此方程我們（men）還不能直接應用於數（shù）控車床，因為在數控車床上，坐標係是這（zhè）樣規（guī）

定的：Z軸與（yǔ）主（zhǔ）軸軸線平行，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（xiàn）方向。因此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，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（chéng）序中的（de）算（suàn）術（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學（xué）符號，變成數控車床可識別（bié）的公（gōng）式。

經（jīng）變換後高斯曲線在數控坐（zuò）標下的方程如下（xià）。

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）線的方法

數（shù）控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲（qǔ）線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依（yī）次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞減或（huò）遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線（xiàn）方程計算（suàn）求出對應的X值，再將刀具直線插補（bǔ）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（sì）、編製加工高斯曲（qǔ）線的宏程序（xù）

現以一（yī）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長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是（shì）數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數（shù）控（kòng）坐標方程中，我們用#101表示（shì）自變量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（zhí）線逼近（jìn）法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精（jīng）加工程序，在（zài）實際加工中要考慮到毛坯的餘（yú）量，這就需要先粗車（chē），再精車。粗車同樣（yàng）也（yě）是沿（yán）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

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（shǒu）工編程、宏程（chéng）序應用空間日趨縮小，但是在（zài）某些情況下（xià）PC機也無能為力，這就（jiù）要求我們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛力。