​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（chǎn）品研製的發展，許多（duō）新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等，而如（rú）何加工這（zhè）些（xiē）特殊曲（qǔ）線就成了機（jī）加（jiā）人員的新課題。

 

從多年的實踐來（lái）看，采用宏程序編程，然後在數（shù）控車床（chuáng）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（chéng）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（shù）控車床的編程指令（lìng），對（duì）於宏程（chéng）序更應是了如（rú）指掌。

 

宏（hóng）程序分為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）通常采用H代碼編製，B類宏程（chéng）序通常用賦值語句和數（shù）學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型（xíng）數控係（xì）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（xíng）數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變量分為4種類型，即空變量、局（jú）部變量、公共變量和係統變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量（liàng）總為（wéi）空，沒有值能（néng）賦給該變量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存（cún）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（biàn）量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏（hóng）程序中的意義相同（tóng）。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的（de）數據保存，即使斷電（diàn）也不（bú）丟（diū）失。係統變量（liàng）的變量號為#1000～，係統變量用（yòng）於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位（wèi）置和刀（dāo）具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）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，為消除變量內原有（yǒu）數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用（yòng）。

 

宏程序（xù）是用（yòng）戶（hù）實現機床功能擴展的一種方法。在（zài）宏程序中可以使用（yòng）變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉（zhuǎn）。此外，宏程序還提供了循（xún）環語句、分支語句和（hé）子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所（suǒ）以（yǐ）可以應（yīng）用宏程序指令（lìng）編製出（chū）簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機（jī）床功能，提高加工效率，充分發揮數控（kòng）機床的作（zuò）用。

 

二、高斯曲（qǔ）線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是（shì）

 

，其中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方（fāng）程我們還不能直接（jiē）應用於數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠離（lí）主軸軸線方向。因此我們需（xū）要把直角坐標（biāo）係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數（shù）控車床（chuáng）不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程（chéng）序中的算術和邏輯運算符號（hào）替換其中（zhōng）的數學符號（hào），變成數控（kòng）車床可識別的公式。

 

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐標下的方程（chéng）如下（xià）。

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（tè）殊曲線的方（fāng）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（de）G代碼來（lái）加工橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等特殊曲（qǔ）線。在加工此類曲線時一般采用直（zhí）線逼近法，即在Z方向上依次遞（dì）減或遞增（zēng），以（yǐ）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（zhí）。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再（zài）將刀（dāo）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、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為（wéi）例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如（rú）圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛坯棒料（liào）上加工一段（duàn）長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是（shì）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。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲（qǔ）線數控坐標方（fāng）程中，我們用#101表示自變量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，則高斯曲線的（de）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（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（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加（jiā）工程序，在實際加工中要考慮到（dào）毛（máo）坯的餘量，這就需（xū）要（yào）先粗（cū）車，再精車（chē）。粗車同樣也是沿輪廓車削，可（kě）采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的（de）程序如下。

 

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

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

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自（zì）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（bù）距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

 

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是（shì）在某些情況下PC機也無能為（wéi）力，這就要求我（wǒ）們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛力。

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。