​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研（yán）製（zhì）的發展，許多新（xīn）產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線（xiàn）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（nián）的實踐來看，采用宏程序編程，然後在（zài）數控車床上（shàng）車削是（shì）較（jiào）為簡單（dān）、經濟和方便的（de）一種方（fāng）法（fǎ）。

但是這種方法對（duì）於編程者要求較（jiào）高，這是因（yīn）為宏程序（xù）的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車（chē）床的編程指令，對於宏程（chéng）序更（gèng）應是了如指掌。

宏程序（xù）分為A類和B類兩（liǎng）種：A類宏程序通常采用H代（dài）碼編製，B類宏程序通常用（yòng）賦值語句和數學公式進行編製（zhì），易為大家接受（shòu），FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數（shù）控係統中變量分（fèn）為（wéi）4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變量總為空，沒（méi）有值能賦給該變量;局部變（biàn）量的變量（liàng）號為（wéi）#1～#33，該類（lèi）變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值。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相（xiàng）同。當斷電時，變量#100～#199初始化為（wéi）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的各種數據，例如刀（dāo）具（jù）的當前位置和刀具補償值等（děng）。我們在編寫宏程序時可以引用（yòng）局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時（shí），為消除變量內原有數據的影（yǐng）響（xiǎng），一定要（yào）給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴（kuò）展的一（yī）種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值（zhí），變（biàn）量間可進行運（yùn）算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語（yǔ）句、分支語（yǔ）句和子程序調用（yòng）語句，一層（céng）宏循環裏還可（kě）以嵌套多層循環。所以可以應用宏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，提高加（jiā）工效率，充分發揮數控機床的作用。

二（èr）、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還（hái）不（bú）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向（xiàng），X軸與（yǔ）主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方（fāng）向。因此我們需（xū）要把直角坐標係的方程轉換（huàn）為數控車床坐標係下的方程，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（yào）用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替換其中的數學符（fú）號（hào），變成數控車床可識別的公式。

經變換（huàn）後高斯曲線在數控坐標下（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（chuáng）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代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特殊曲（qǔ）線。在加工此類曲線時一（yī）般采用直線（xiàn）逼近法，即在Z方向（xiàng）上依次（cì）遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計（jì）算求（qiú）出對應的（de）X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點（diǎn），依（yī）次（cì）插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編（biān）製加工高斯曲線的（de）宏（hóng）程序

現以（yǐ）一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長（zhǎng）100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖（tú）1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用（yòng），手工編程、宏程序應用空間日趨（qū）縮小（xiǎo），但是在某些情況下PC機也無能為力，這（zhè）就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。