CNC數控（kòng）車床高斯曲線加工（gōng）

CNC車床高斯曲（qǔ）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（yuán）、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的新課題。

從多年的（de）實踐來（lái）看，采用宏程序編程（chéng），然後在數控車床上車削是較為簡（jiǎn）單、經濟和方便的一（yī）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（de）編（biān）製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟（shú）悉數控車（chē）床的編程指令，對於宏程序（xù）更應是了（le）如指掌。

宏（hóng）程序分為（wéi）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（chéng）序（xù）通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家（jiā）接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛（ài）心，添加小編，技（jì）術交（jiāo）流▽

一（yī）、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係（xì）統中變量分為4種類型，即空變（biàn）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（liàng）總為空，沒有值能賦給該（gāi）變量;局部變量的變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於在宏（hóng）程序中（zhōng）存儲數（shù）據，當斷電時局部變量（liàng）初始化為空，調用宏程序時（shí），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（bú）同的宏程序中的意義相同。當（dāng）斷電時，變量#100～#199初始化（huà）為空，變量#500～#999中的數據保存，即使（shǐ）斷電也不丟（diū）失。係統變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的各（gè）種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在（zài）編寫宏（hóng）程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原（yuán）有數據的（de）影響，一定要（yào）給變量重新賦值後再引用。

宏程（chéng）序是用戶實現機床功能擴展的（de）一種方（fāng）法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可（kě）進行運算（suàn）和程序跳轉。此外（wài），宏程序還提供了循環語句（jù）、分支語（yǔ）句（jù）和子程序調用（yòng）語句，一層宏循環裏還可以（yǐ）嵌套多層循環。所以可以應（yīng）用宏（hóng）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（gāo）加工效率，充分發揮數控機（jī）床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）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（wǒ）們還不能直接應用於（yú）數控車床（chuáng），因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方（fāng）向是遠離（lí）工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下（xià）的方程（chéng），同時數控車床不能識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和邏輯運算符號替換其中的數學符號（hào），變成數控車床可識別的公（gōng）式。

經變換後高斯曲線（xiàn）在數控坐標下（xià）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

數控車床可通過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、雙曲線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（xiàng）上依次遞減（jiǎn）或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到（dào）一個Z值。然（rán）後，通（tōng）過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線（xiàn）插（chā）補至計算得出的（de）(X，Z)值（zhí）所確（què）定（dìng）的（de）點，依次插補（bǔ）便可完成特（tè）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（dān）的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是（shì）數控坐標下的零件（jiàn）圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中（zhōng），我們用#101表示自變（biàn）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（zé）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（gè）步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加（jiā）工程序，在（zài）實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車（chē），再精車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采（cǎi）用G71或者G73指令（lìng）粗車，然後用G70指令（lìng）精車，編製（zhì）完整的程序（xù）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（jìn）法加工高斯曲線)

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（chéng）、宏程序（xù）應用空（kōng）間日趨縮小，但是在某（mǒu）些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工（gōng）編程，發（fā）揮（huī）數控機（jī）床潛力。