​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研（yán）製的發展，許多新（xīn）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（hé）加工這些特殊曲線就成（chéng）了機加人員的新課（kè）題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用宏程序編程，然後在數控車床（chuáng）上車（chē）削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這（zhè）種方法對於編程者要求較高，這（zhè）是（shì）因為宏（hóng）程序（xù）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（chē）床的編程（chéng）指令，對於宏程序更應（yīng）是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通（tōng）常用（yòng）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（chéng）序（xù）就是B類。

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一、FANUC0i型（xíng）數控係（xì）統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型（xíng），即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為（wéi）空，沒有值能賦給（gěi）該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏（hóng）程序中存儲數據，當斷電時局部變（biàn）量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。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。當斷電時（shí），變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的（de）數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫（xiě）CNC的各種（zhǒng）數據，例如刀具的當前位置和刀（dāo）具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部（bù）變（biàn）量（liàng）和公共（gòng）變量（liàng），在引用變量，特別是公共變（biàn）量時（shí），為消除變量內原有數據的影響，一定要（yào）給變量重（chóng）新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是用戶實現（xiàn）機床（chuáng）功能擴展的一種方法。在宏程（chéng）序中（zhōng）可（kě）以使用變量，給變（biàn）量賦值，變量間可進行（háng）運算和程（chéng）序跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）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（yǐ）嵌套多層循（xún）環。所以可（kě）以應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（gōng）能，提高加工（gōng）效率，充分發（fā）揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯曲線的方（fāng）程（chéng）

高斯曲線在直角坐標係下的方程是其中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（shù）控車床，因為在（zài）數控（kòng）車床上，坐標係（xì）是這樣規

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平（píng）行，正方向是遠離（lí）工件（jiàn）方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此（cǐ）我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數（shù）控車床（chuáng）不能（néng）識別（bié）指（zhǐ）數函數和平方等（děng）數學符號，這就需（xū）要（yào）用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其（qí）中的數學符號，變成數控車（chē）床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）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（shù）控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得（dé）到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應（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，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯（pī）棒（bàng）料上加工一段長（zhǎng）100mm的（de）高斯曲線外（wài）輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏（hóng）程序應（yīng）用空（kōng）間日趨（qū）縮小，但是在某些情況下PC機也無能（néng）為力，這（zhè）就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。