​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線加工

隨著新（xīn）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（shuāng）曲線和高斯（sī）曲線等，而如何加工這些特殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題（tí）。

 

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

 

但是這種方法（fǎ）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（jǐn）具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床（chuáng）的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

 

宏程序分為A類和B類（lèi）兩種（zhǒng）：A類宏程序通常采（cǎi）用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常用賦值（zhí）語句和數學公式進行編（biān）製，易為大家接受，FANUC0i型數（shù）控係統的宏程序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交（jiāo）流▽

 

一、FANUC0i型數控係統宏程序

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（hé）係統變量。空變量的變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲（chǔ）數（shù）據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏（hóng）程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數（shù）據，例如刀具的當前位（wèi）置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量（liàng），在（zài）引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消除變量內原有數據的（de）影響，一定要給變量重（chóng）新賦值後再引用（yòng）。

 

宏程序是用戶（hù）實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量（liàng），給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外（wài），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多層（céng）循環。所（suǒ）以可以應（yīng）用宏程序指（zhǐ）令編製出簡潔合理的小容量加工程序（xù），擴展數控機床功能，提高加工效率（lǜ），充分發揮（huī）數控機（jī）床的作用。

 

二、高斯（sī）曲線的方程（chéng）

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係下的（de）方程是

 

，其中x是（shì）自（zì）變量，y是因變量。但此方程我們（men）還不能直接應用於數控車床，因為（wéi）在數控車床（chuáng）上，坐標（biāo）係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離（lí）工件方向，X軸與（yǔ）主（zhǔ）軸軸（zhóu）線垂直，正方向是遠（yuǎn）離主軸軸線（xiàn）方向。因此我們需要把（bǎ）直角（jiǎo）坐標係的方程轉換為數控車床坐標（biāo）係下的方（fāng）程，同時（shí）數控車床不能識別（bié）指數函數和（hé）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，變成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（kě）通過G01、G02等G代（dài）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（shuāng）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（fāng）向上依次遞減或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲（qǔ）線方程計算求出對（duì）應的X值，再將刀具直線插補至（zhì）計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確（què）定的點，依次插補便可完成特殊曲線（xiàn）的加工。

 

四（sì）、編製（zhì）加工（gōng）高斯曲線（xiàn）的（de）宏程序

現（xiàn）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所示，在Φ260mm的毛坯（pī）棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直（zhí）角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲（qǔ）線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示（shì）(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（gāo）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)

 

編製精加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）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（dì）增（zēng）一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精（jīng）加工程序（xù），在實際加（jiā）工中要考慮到毛坯的（de）餘（yú）量，這就需要先粗車（chē），再精（jīng）車。粗車同樣也是沿輪廓車削（xuē），可采（cǎi）用G71或者G73指（zhǐ）令（lìng）粗車，然後用G70指（zhǐ）令精車，編製（zhì）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增（zēng）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、宏程序應用空間日趨縮（suō）小，但是在（zài）某些情況下PC機也無能（néng）為力（lì），這就要求我們深（shēn）挖（wā）手工編程，發揮數控機床（chuáng）潛力。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。