CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲（qǔ）線加工

隨著新產品（pǐn）研製的發展，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（xiàn）等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成了（le）機加人員的新課題（tí）。

從多年的實（shí）踐（jiàn）來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡（jiǎn）單、經濟（jì）和方便的（de）一種方法。

但是這種（zhǒng）方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程（chéng）序員不僅具有（yǒu）豐（fēng）富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

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

▽長按愛心，添加小（xiǎo）編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）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（liàng）和係統變量（liàng）。空變量的變量（liàng）號為#0，該（gāi）變量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部（bù）變量的（de）變量號為#1～#33，該類變（biàn）量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電（diàn）時局部變量初始化為空，調（diào）用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的（de）宏程序中的（de）意義相同。當（dāng）斷（duàn）電時，變（biàn）量#100～#199初始化（huà）為空，變量#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷電（diàn）也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的（de）各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時（shí）可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共（gòng）變量時，為消除變（biàn）量（liàng）內原有數據的影響，一定要給變量（liàng）重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程（chéng）序中可以使用變量，給（gěi）變量賦值，變量間可進（jìn）行運算和程序（xù）跳轉。此外，宏程序還提（tí）供了循環語句、分（fèn）支語句和（hé）子程序調用語（yǔ）句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌（qiàn）套多（duō）層（céng）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，提高加工效率，充分發（fā）揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）線在直角坐（zuò）標係下（xià）的方程是

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

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸軸線方（fāng）向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換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（shù）和平方等數（shù）學符號，這（zhè）就需要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替（tì）換（huàn）其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識（shí）別的公式。

經變換後高斯曲（qǔ）線（xiàn）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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方法

數（shù）控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般（bān）采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具（jù）直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補便可完成特殊曲（qǔ）線的加工。

四、編製加工高斯曲線（xiàn）的宏程序

現以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（de）毛坯棒料上加工（gōng）一段（duàn）長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖（tú）樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數（shù）控坐（zuò）標方程中，我們用（yòng）#101表示自變量z，用（yòng）#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示（shì）(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高斯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（gōng）高斯（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個步距)

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）際加工中要考（kǎo）慮到（dào）毛坯的餘量，這就需（xū）要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用G71或者（zhě）G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程（chéng）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軟件的應（yīng）用（yòng），手工編程、宏程序應用空間（jiān）日趨縮（suō）小，但是在（zài）某些情況下PC機也無能為力，這（zhè）就要（yào）求我們深挖手工編程，發揮（huī）數控機床潛力。