CNC車床高斯曲線加工

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隨著（zhe）新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了（le）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（shū）曲線就成了機加人員的（de）新課題。

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

但是這種方法對於編程者要求較高，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（kòng）車床的編程指令，對於（yú）宏程序更應是了如指（zhǐ）掌。

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

▽長（zhǎng）按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變（biàn）量。空變量的（de）變量號（hào）為#0，該變（biàn）量總（zǒng）為空，沒（méi）有值能賦給該變（biàn）量（liàng）;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（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調（diào）用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值（zhí）。公共變（biàn）量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變（biàn）量在不同的宏程序中的（de）意義（yì）相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空（kōng），變量#500～#999中的數據保存，即（jí）使斷電也不丟失。係（xì）統變量的（de）變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種（zhǒng）數據，例如刀具的當（dāng）前位（wèi）置（zhì）和刀具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變（biàn）量，特別（bié）是公共變量時，為消除變量內原有（yǒu）數據的影響，一定要給變量重新（xīn）賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機（jī）床（chuáng）功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變（biàn）量，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（yǐ）嵌套多層循環（huán）。所以可以應用宏（hóng）程序指（zhǐ）令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數（shù）控機床功能，提高加工效率，充分發揮數（shù）控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高（gāo）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（cǐ）方（fāng）程我們還不能直接應用於數控車床，因為在數控車（chē）床上，坐標係（xì）是這樣規

定的：Z軸與主軸（zhóu）軸線平行（háng），正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠（yuǎn）離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標（biāo）係下的方程，同時數控車床不能識（shí）別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學符（fú）號，變（biàn）成數控車床可（kě）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（chē）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（zhí）線、圓弧，但（dàn）並沒有專門（mén）的G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲（qǔ）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0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值（zhí）。然後，通過曲（qǔ）線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）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（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過（guò）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（xiàn）外輪（lún）廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐（zuò）標方程中，我們用#101表示自變（biàn）量（liàng）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，則高斯曲線的方程可表示為：

#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;(直線逼近法加工高斯曲線（xiàn）)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增（zēng）一個步距（jù）)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一（yī）刀的精加（jiā）工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘（yú）量，這就需（xū）要先粗車，再精車。粗車（chē）同樣也是（shì）沿輪廓車（chē）削，可采用G71或（huò）者G73指令粗車，然後（hòu）用（yòng）G70指令精車，編製完整的程（chéng）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;(直線逼近法加工（gōng）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（rán）隨著CAD/CAM軟件的應用（yòng），手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控（kòng）機床潛力。

同時（shí）宏程（chéng）序與自動編程比較具有運算速度（dù）快、加工效率高、加工精度高以（yǐ）及短小精悍等優（yōu）點。