​CNC數控車（chē）床高斯（sī）曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨（suí）著（zhe）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，而如何加工這些特殊曲線就成了（le）機加人員的新課（kè）題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用宏程（chéng）序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、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，這是因為宏程（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（shú）悉數控（kòng）車床的編程指令，對於宏程序更應是了（le）如指掌（zhǎng）。

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類宏程序通常用賦值語句和數學公（gōng）式進行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數（shù）控係（xì）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（zhōng）變量分為4種類型，即空變量、局部變（biàn）量、公共變（biàn）量和係統變量。空（kōng）變量的變量號為#0，該變量總為空，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，當斷（duàn）電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的（de）意義相同（tóng）。當斷電時，變量#100～#199初（chū）始（shǐ）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（liàng）的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例（lì）如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部（bù）變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時（shí），為消除變量（liàng）內原有數據的影響，一定要給變量重新（xīn）賦值後再引用。

宏程序是用戶（hù）實現機床功能擴展的一種方（fāng）法。在宏程（chéng）序中（zhōng）可以使用變（biàn）量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程（chéng）序調用（yòng）語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可（kě）以應用宏程序指令編製出簡潔合理的（de）小容量加（jiā）工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充（chōng）分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高（gāo）斯曲線在直角坐標係下的方程是其中（zhōng）x是自變量，y是因變（biàn）量。但此方程我們還不（bú）能直接應（yīng）用於數控車床，因為在數控車床上，坐（zuò）標（biāo）係是這樣規

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平行，正方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠（yuǎn）離主軸（zhóu）軸線方向。因此我（wǒ）們需（xū）要把直角坐標係的方（fāng）程（chéng）轉換為數（shù）控（kòng）車床坐標係下的方程，同（tóng）時數控車床（chuáng）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）算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變（biàn）成數（shù）控車床可識別的公式（shì）。

經（jīng）變換後高斯曲線在數控坐標下的方程（chéng）如（rú）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線的方法

數控車床可（kě）通過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（tè）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為一個步距（jù），每遞減或遞（dì）增一個步距得到一個（gè）Z值。然（rán）後，通過曲線（xiàn）方程計算求出對應的（de）X值，再將刀具（jù）直（zhí）線插補（bǔ）至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的（de）零件為例，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程。如圖（tú）1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件（jiàn）的應用，手工編程、宏程（chéng）序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要（yào）求我們深挖（wā）手工編程，發揮數控機床潛力。