CNC車床高斯曲線加工

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隨著新產品研（yán）製的發展，許多新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（ér）如何（hé）加工（gōng）這些特（tè）殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然（rán）後在數控車床上（shàng）車削是較為簡單、經濟和方便的（de）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，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是（shì）了如指掌。

宏（hóng）程序分為A類和（hé）B類兩種：A類宏程（chéng）序（xù）通（tōng）常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進（jìn）行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序就是（shì）B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統（tǒng）中變量分為4種類型（xíng），即空（kōng）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（biàn）量;局部（bù）變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在（zài）宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用（yòng）宏程序時，給局部（bù）變量賦（fù）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（yì）義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空（kōng），變量#500～#999中的數據保（bǎo）存（cún），即使斷電也（yě）不丟失（shī）。係統變量的變量（liàng）號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償（cháng）值等。我們在（zài）編寫（xiě）宏程序時可（kě）以引用局部變量和公（gōng）共變量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消除（chú）變量內原有數據的影響，一定要給變量重新（xīn）賦值後再引（yǐn）用。

宏程序是用戶實（shí）現（xiàn）機床功能擴展（zhǎn）的一種方法。在宏程序（xù）中可以使用變量（liàng），給變量賦值，變（biàn）量間可進行運算和程序跳轉。此外（wài），宏程序還（hái）提供了循環語（yǔ）句、分支語句和（hé）子程序調用語句（jù），一層宏（hóng）循環裏（lǐ）還可以嵌套多層循環。所以可（kě）以應用宏程序指令（lìng）編製出簡潔合理（lǐ）的小（xiǎo）容量加工程（chéng）序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高（gāo）斯曲線在（zài）直角坐標係（xì）下的方程是（shì）

，其中x是自變量，y是（shì）因變量。但此方程我們還不（bú）能直接應用於數控（kòng）車床，因（yīn）為在數控車（chē）床上，坐標係是這樣規（guī）

定（dìng）的：Z軸與主軸（zhóu）軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主（zhǔ）軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角坐標係的方程轉（zhuǎn）換為數控（kòng）車床坐標係（xì）下的方程（chéng），同時數控（kòng）車床不能識別指（zhǐ）數函數（shù）和平方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算（suàn）符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成（chéng）數控車床可識（shí）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（chuáng）加工特殊曲線（xiàn）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（dài）碼來（lái）加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特（tè）殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼（bī）近法，即在Z方向上依次（cì）遞減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞（dì）增一個步距（jù）得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出（chū）對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四（sì）、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現以一個（gè）簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製（zhì）過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛（máo）坯棒料上加工一（yī）段長100mm的高斯曲線外輪廓（kuò）。圖（tú）1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣（yàng）。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）斯曲線數控（kòng）坐（zuò）標方程中，我們（men）用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）示（shì）(z+251.5)/351.8，用（yòng）#104表示(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表（biǎo）示因變量（liàng）x，則高斯曲線的方程（chéng）可（kě）表示為：

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

編製精加工（gōng）程序如下（xià）：

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（jiā）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步（bù）距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實（shí）際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再（zài）精車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量（liàng）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（zhí）線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖（suī）然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日（rì）趨縮小（xiǎo），但是在某些情（qíng）況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編（biān）程，發揮數控機床潛力。