​CNC數（shù）控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製（zhì）的發展，許多新產品的形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙（shuāng）曲線和（hé）高（gāo）斯曲線等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成了機（jī）加人員的新課題。

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

但是這種方法對（duì）於編程者要求較高（gāo），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識，還要熟悉數控車床的編程指令（lìng），對於宏程序更應是了如指（zhǐ）掌。

宏程序分為A類和B類兩種（zhǒng）：A類宏（hóng）程序（xù）通常采（cǎi）用H代碼編製，B類宏程序（xù）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（chéng）序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編（biān），技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變（biàn）量分為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（liàng）號為#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲數據，當斷（duàn）電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量（liàng）賦（fù）值。公共變（biàn）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（xiàng）同。當斷電時，變量#100～#199初（chū）始（shǐ）化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也（yě）不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當（dāng）前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部（bù）變量和公共變量，在（zài）引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內（nèi）原有數據的影響，一定（dìng）要（yào）給變量重（chóng）新賦值後再引用。

宏程序是（shì）用戶實現（xiàn）機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以（yǐ）使用（yòng）變量（liàng），給變量賦值，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（tào）多層循環。所以可以（yǐ）應用宏程序指令編製出（chū）簡潔合理的小容（róng）量加工程序，擴展數（shù）控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的（de）作用。

二、高斯曲線（xiàn）的方程

高斯曲線在直（zhí）角坐標係下的方程是

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

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線（xiàn）平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸軸線方向。因此我們需（xū）要把直角坐標係的方程轉換（huàn）為數控車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能（néng）識別指（zhǐ）數函數（shù）和平方等數學（xué）符號，這（zhè）就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成（chéng）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（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（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工（gōng）直線、圓弧，但（dàn）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。在加工此類曲線時（shí）一般采用（yòng）直線逼（bī）近法（fǎ），即（jí）在Z方向上依次遞減（jiǎn）或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後（hòu），通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀（dāo）具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特（tè）殊曲線的加工（gōng）。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現（xiàn）以（yǐ）一個（gè）簡（jiǎn）單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序（xù）編（biān）製過程。如圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪（lún）廓。圖1是（shì）直角（jiǎo）坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在（zài）高斯曲（qǔ）線數控坐標方程中，我（wǒ）們用#101表示自變量z，用#102表（biǎo）示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）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（sī）曲線的方程可表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加工程序（xù）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（yǐ）上程序為最（zuì）後一刀的精（jīng）加工程序，在實際（jì）加（jiā）工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車（chē），再精車（chē）。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采（cǎi）用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令（lìng）精車，編製完整（zhěng）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）逼近法加工高斯曲（qǔ）線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間（jiān）日趨縮小（xiǎo），但是在某些情況（kuàng）下PC機也無能為力（lì），這就要求我們深挖手工編程，發揮（huī）數（shù）控機（jī）床潛力。

同時宏程序與自動編程比較（jiào）具有（yǒu）運算速度快、加工效率高、加工精（jīng）度高以及短小（xiǎo）精悍（hàn）等優點。