​CNC數控（kòng）車床高（gāo）斯曲線加（jiā）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（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些（xiē）特殊曲線就成了機加人員的新課題。

 

從多年的實踐來看，采用宏程（chéng）序編程，然後在數（shù）控車床上車削是較為簡單、經濟和（hé）方便（biàn）的一種方法。

 

但是這種方法對於（yú）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知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

 

宏程序分為A類和B類兩種（zhǒng）：A類宏（hóng）程序通常采用H代碼編（biān）製（zhì），B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是（shì）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FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電（diàn）時局部變（biàn）量初（chū）始化（huà）為空，調用宏程（chéng）序（xù）時，給局（jú）部（bù）變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量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（huà）為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷（duàn）電（diàn）也不丟失。係統變（biàn）量（liàng）的變量號為#1000～，係統變量用（yòng）於讀和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀具（jù）補償值等（děng）。我（wǒ）們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量（liàng），在引用變量，特（tè）別是公共變（biàn）量時，為消除變量（liàng）內原有數據的影（yǐng）響，一（yī）定要給變量重新賦值後再引用（yòng）。

 

宏（hóng）程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進行（háng）運算（suàn）和程序跳轉。此（cǐ）外，宏程序還提供了循環（huán）語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可（kě）以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編（biān）製（zhì）出簡潔合理的小容（róng）量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充（chōng）分（fèn）發揮數控機床的作用。

 

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係（xì）下的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方程（chéng）我們還不能直（zhí）接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定（dìng）的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸（zhóu）與（yǔ）主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要把直角坐標係的（de）方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床（chuáng）不能（néng）識別指數函數和平方等數學符號，這就需（xū）要用宏程序中的算術和邏輯運算符號（hào）替換其中（zhōng）的數學符（fú）號（hào），變成數（shù）控車床可識別的公（gōng）式。

 

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方程如下。

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、數控車床加（jiā）工特殊（shū）曲線的方法

數控車（chē）床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓弧（hú），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線。在加工此類曲線（xiàn）時一般采用直線逼近法，即（jí）在Z方向上依（yī）次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個（gè）步距得到一個Z值。然（rán）後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插補便可（kě）完成特殊曲線的加工。

 

四、編製（zhì）加工高斯曲線的（de）宏程（chéng）序

現以一個簡單（dān）的零件為例（lì），說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯（sī）曲線數控坐標方程中，我們用（yòng）#101表示自變量（liàng）z，用#102表示（shì）(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（shì）因變量（liàng）x，則高斯曲線的方程可表示為（wéi）：

 

#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;(直線逼近法加工高斯曲（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到毛坯的餘量，這就需要先粗（cū）車，再精車。粗車同樣（yàng）也是沿輪廓車（chē）削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指（zhǐ）令（lìng）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（chū）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（zhí）線逼近（jìn）法加（jiā）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（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機（jī）也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力（lì）。

同時宏程序與自動（dòng）編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。