CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產（chǎn）品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線（xiàn），如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成（chéng）了機加人員的新課題。

從多年的（de）實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上（shàng）車削是較為簡（jiǎn）單、經濟和方便的一種方法。

但是（shì）這種（zhǒng）方法對於編程者（zhě）要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知（zhī）識，還要熟悉數控車床的編（biān）程指令，對於宏程序更應是了如（rú）指（zhǐ）掌。

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

▽長按愛心（xīn），添（tiān）加（jiā）小（xiǎo）編，技術交流▽

一、FANUC0i型（xíng）數控（kòng）係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局（jú）部變量、公共變量和（hé）係統變量。空變量的變量號（hào）為#0，該變量總為（wéi）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（liàng）隻能用於在（zài）宏程序（xù）中存儲數據（jù），當斷電時局部變量初始化為（wéi）空，調用宏（hóng）程序時（shí），給局部變量賦值。公共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程（chéng）序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量（liàng）#500～#999中的數據保存，即（jí）使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前（qián）位置（zhì）和（hé）刀具補償值等（děng）。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是（shì）公共變（biàn）量時，為（wéi）消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重（chóng）新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中（zhōng）可以使用變（biàn）量，給變量（liàng）賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提（tí）供了循環語句、分支語句和子程序（xù）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（zhì）出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數（shù）控機床的作用。

二、高斯（sī）曲（qǔ）線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方（fāng）程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此方（fāng）程（chéng）我們還不能（néng）直接應用於（yú）數控車床，因（yīn）為在數（shù）控車（chē）床（chuáng）上，坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線（xiàn）垂（chuí）直，正方向是遠離主軸軸線方向。因（yīn）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（shí）數控車床不（bú）能識別（bié）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（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數（shù）控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下（xià）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（shū）曲線（xiàn）的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒（méi）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（cǐ）類曲線時一般采用直線（xiàn）逼近法，即（jí）在Z方（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距（jù），每遞減（jiǎn）或遞增一個步距（jù）得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計（jì）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、編製加工高斯曲線的宏程序

現以（yǐ）一個簡單的零件為例，說明高斯（sī）曲線的宏程序編製過程。如（rú）圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上（shàng）加工一段（duàn）長100mm的（de）高斯曲線外輪（lún）廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣（yàng），圖（tú）2是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量（liàng）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（yīn）變（biàn）量x，則高斯曲線的方程可表示（shì）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（xiàn）逼（bī）近法加工高（gāo）斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）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到毛坯的餘量，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（zhǐ）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（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（jiàn）的應（yīng）用，手工（gōng）編程、宏（hóng）程序應用空間日趨（qū）縮小，但是在某些情（qíng）況下（xià）PC機也無能為（wéi）力，這就要求我們深挖手工（gōng）編程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序（xù）與自動編（biān）程比較具有運（yùn）算速度快、加工效率高（gāo）、加工精度高（gāo）以及短小精悍等優點。