CNC車床高斯曲（qǔ）線加工

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

從多年的實踐來（lái）看，采用宏程序編程，然後在數（shù）控車床上車削是較為簡單、經（jīng）濟和方便的（de）一種方法（fǎ）。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為（wéi）宏程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（kòng）車床的編（biān）程指（zhǐ）令，對於宏程序（xù）更應是了如指掌。

宏程序分為A類（lèi）和（hé）B類兩種：A類宏程序（xù）通常（cháng）采用H代碼編製，B類宏程序（xù）通常用賦值語句（jù）和數學公式進行編製，易（yì）為大家接受，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型數控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局部變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該（gāi）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（biàn）量隻能用於在宏程序中存儲數（shù）據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時（shí），給局（jú）部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當（dāng）斷電時，變量#100～#199初始化（huà）為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不（bú）丟失。係統變量的（de）變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位（wèi）置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是（shì）公共變量時，為消除變（biàn）量內原有數（shù）據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程（chéng）序是用戶實現機床功能擴（kuò）展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間（jiān）可進行運算和（hé）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（chéng）序調用語句，一層宏循環（huán）裏還可以嵌套多層循環（huán）。所以可以應（yīng）用宏（hóng）程序指令編製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（huī）數控機床的（de）作用。

二（èr）、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是（shì）

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

定的：Z軸（zhóu）與主軸（zhóu）軸線平行，正方向是遠（yuǎn）離工（gōng）件方向，X軸與主軸（zhóu）軸線（xiàn）垂直，正方向是（shì）遠離主軸軸線方向。因此我（wǒ）們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為（wéi）數（shù）控車床坐標（biāo）係下的方程（chéng），同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就（jiù）需要用宏程序中的（de）算（suàn）術和（hé）邏輯運算符號替換其中的數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方程（chéng）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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方（fāng）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（zài）加工此（cǐ）類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次（cì）遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每（měi）遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出（chū）對應（yīng）的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可（kě）完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

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

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表（biǎo）示自變量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（fāng）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（gōng）程序如下（xià）：

O0001

N10#101=0;(自變（biàn）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（jìn）法（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程（chéng）序（xù）為最後一（yī）刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就（jiù）需（xū）要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓（kuò）車削，可采用G71或者（zhě）G73指令粗車，然後用G70指令精（jīng）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（liàng）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（dì）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，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情（qíng）況下PC機也無能為（wéi）力，這就要求我們深挖手工編（biān）程，發揮數控機床潛力。