​CNC數控車床高斯曲線加工（gōng）

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曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等，而如何加工（gōng）這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實（shí）踐來（lái）看，采用宏程序編程，然（rán）後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方（fāng）法。

但是這種方法對於（yú）編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要（yào）求程序（xù）員不僅具有豐富（fù）的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏（hóng）程序更應是（shì）了如指掌。

宏程序（xù）分為A類和（hé）B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程（chéng）序通（tōng）常用（yòng）賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加（jiā）小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為4種類（lèi）型，即空（kōng）變量、局部變（biàn）量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為（wéi）空，沒有值能賦給該變量;局部變量（liàng）的變量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於（yú）在（zài）宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始（shǐ）化（huà）為空，調用（yòng）宏（hóng）程（chéng）序時（shí），給局部變量賦值。公共（gòng）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。當斷電時，變量#100～#199初（chū）始化為空（kōng），變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量（liàng）號為#1000～，係統變（biàn）量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償（cháng）值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共（gòng）變量，在引（yǐn）用變量，特別（bié）是公共（gòng）變量時，為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（chéng）序是（shì）用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可（kě）以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運（yùn）算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、分支語句（jù）和子程序調用語句，一層宏循環裏還（hái）可以嵌套多層循環。所（suǒ）以可以應（yīng）用宏程序指令編製出簡（jiǎn）潔合理（lǐ）的小容量加工程序（xù），擴（kuò）展數控機床功能，提高（gāo）加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲（qǔ）線在直（zhí）角坐標（biāo）係下的方程是其（qí）中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直（zhí）接應（yīng）用於數（shù）控車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣（yàng）規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方（fāng）向是遠離工件方向（xiàng），X軸與主軸軸線垂直（zhí），正方向是遠（yuǎn）離主軸軸線（xiàn）方向。因此我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別指數（shù）函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替（tì）換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公（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、數控車床加工特殊曲線的方法（fǎ）

數控車（chē）床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓（yuán）、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線逼近法，即（jí）在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每遞減或遞增一個步距得到一個Z值（zhí）。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確（què）定（dìng）的點，依次插補便可完（wán）成特殊曲線的（de）加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個（gè）簡單的（de）零件為例（lì），說明高斯曲線的宏程序（xù）編製過程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料（liào）上加（jiā）工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標（biāo）係下的零件圖樣（yàng），圖2是數控坐（zuò）標下的零件圖樣。

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（qǔ）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（biān）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）逼近法加工（gōng）高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最（zuì）後一刀的精加工程序，在實際加工中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精（jīng）車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用G71或（huò）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;(直線逼近法加（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CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用（yòng）空間日趨縮小（xiǎo），但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們（men）深挖手工（gōng）編程，發揮（huī）數控機床潛力。