CNC車床高斯曲（qǔ）線加工

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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，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員（yuán）的新課題。

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

但（dàn）是這種方法對於編程者要求較（jiào）高，這是因為宏程序的編（biān）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（zhǎng）。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）通常采用H代碼編製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語句和數學公（gōng）式進（jìn）行編製，易為大家（jiā）接（jiē）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（xì）統宏程序（xù）

在FANUC0i型（xíng）數控係（xì）統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能賦給該變量;局部變量的變量號（hào）為（wéi）#1～#33，該（gāi）類（lèi）變量隻能用於在宏程序中存儲（chǔ）數據，當斷電時局（jú）部變量初始化為空，調用（yòng）宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在（zài）不同（tóng）的宏程序中的意（yì）義相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使（shǐ）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（xiě）CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置（zhì）和刀（dāo）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，為消（xiāo）除變量（liàng）內（nèi）原有數據（jù）的影響，一（yī）定（dìng）要（yào）給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機（jī）床功能擴（kuò）展的（de）一種方法。在宏（hóng）程序中可以使用變量，給（gěi）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（huán）語句、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循環。所以可以應（yīng）用宏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（chuáng）的（de）作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標（biāo）係下的方程是

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

定的：Z軸與（yǔ）主（zhǔ）軸軸線平（píng）行，正方向（xiàng）是遠（yuǎn）離工件方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正方向是遠離主軸軸線（xiàn）方向。因此我們需要把（bǎ）直角坐標係的方程轉換為數控車床坐（zuò）標係下的方程（chéng），同時數控車床不（bú）能識別（bié）指數（shù）函數和平方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序中的算（suàn）術（shù）和邏輯運算符號替換其中的（de）數學符號，變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（chuáng）加工特（tè）殊曲線的方法

數控車床（chuáng）可通（tōng）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（yuán）、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距，每遞減或遞增一個步距（jù）得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應（yīng）的X值，再將刀具直線插（chā）補至（zhì）計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特（tè）殊曲線的（de）加工（gōng）。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現（xiàn）以（yǐ）一個簡單的零件（jiàn）為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料上（shàng）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（tú）樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中（zhōng），我（wǒ）們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(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（kě）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）線逼近法加工高斯曲線)

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（chéng）序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮（lǜ）到毛（máo）坯的餘量，這就（jiù）需（xū）要先粗車，再精車。粗（cū）車同樣也是沿輪廓車削，可采用（yòng）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（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（xiàn）逼近（jìn）法加工（gōng）高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

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

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