CNC數控車床高斯曲線加工

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（zhuàng）采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加（jiā）人員的（de）新課題。

從多年的實（shí）踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法（fǎ）。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因（yīn）為宏程序（xù）的編製要（yào）求（qiú）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（duì）於宏程序更應是了如（rú）指（zhǐ）掌。

宏程序分為A類和B類（lèi）兩種：A類（lèi）宏程序通常采用H代（dài）碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式（shì）進行（háng）編（biān）製，易為大家（jiā）接受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程（chéng）序就是B類（lèi）。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為4種類型，即空（kōng）變量、局（jú）部變量（liàng）、公共變量和（hé）係（xì）統變量。空變量的變量（liàng）號為（wéi）#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能賦（fù）給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻（zhī）能用於在（zài）宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量的（de）變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義（yì）相（xiàng）同。當斷電時，變量#100～#199初始化（huà）為空，變量#500～#999中的數（shù）據保存，即使斷電也（yě）不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係（xì）統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別（bié）是公共變（biàn）量時，為消除（chú）變量（liàng）內原有數據（jù）的影響，一定要給變量重（chóng）新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，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（gòng）了循環語句、分支語句和子程序調（diào）用語句，一（yī）層宏循環裏還可以（yǐ）嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令（lìng）編（biān）製出簡（jiǎn）潔合理的小容量加工程（chéng）序，擴展數（shù）控機床（chuáng）功能，提高（gāo）加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在（zài）直角坐標（biāo）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控車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方向是遠離工件方（fāng）向，X軸與主軸軸線垂直，正方向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（zhuǎn）換為數控車床坐（zuò）標係下的方程，同時數控（kòng）車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這（zhè）就需要用宏程序中的算術和邏（luó）輯運算符號替換其中的數（shù）學符號，變成數控（kòng）車床可識別（bié）的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下（xià）的方（fāng）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（qǔ）線的（de）方（fāng）法

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼（mǎ）來加工橢圓（yuán）、雙曲線和高（gāo）斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）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，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方（fāng）程計算求出對應的（de）X值，再（zài）將刀具直（zhí）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（chéng）特（tè）殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程（chéng）序

現（xiàn）以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的（de）宏（hóng）程（chéng）序編（biān）製過程。如（rú）圖1所示（shì），在Φ260mm的毛坯（pī）棒料上加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪（lún）廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表（biǎo）示自變（biàn）量z，用#102表（biǎo）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，則高斯曲線的方程（chéng）可表示為：

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

編製精加（jiā）工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初值（zhí）)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值遞（dì）增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實（shí）際（jì）加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用（yòng）G71或者（zhě）G73指令粗（cū）車，然後用G70指（zhǐ）令（lìng）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（jiàn）的應用，手工編程、宏程序應用（yòng）空間日趨縮小，但（dàn）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編程，發揮數控機床潛力。

同時（shí）宏（hóng）程序與自動（dòng）編程比較具有運算（suàn）速度快、加工效率（lǜ）高、加工精度高以及短小精（jīng）悍等優（yōu）點。