CNC車床高斯曲線加（jiā）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（qǔ）線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課（kè）題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，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。

但是這種方法對於（yú）編（biān）程者要求較高，這是（shì）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，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和（hé）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（tōng）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（hóng）程序（xù）就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共（gòng）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（gěi）該變量（liàng）;局（jú）部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用（yòng）於在宏（hóng）程序中存儲數據，當（dāng）斷電時局（jú）部變量初始化為空（kōng），調用宏程序（xù）時（shí），給局部變量（liàng）賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序（xù）中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存，即使（shǐ）斷電也不丟失（shī）。係統變量的變量號為#1000～，係統變（biàn）量用於讀（dú）和寫CNC的各種數據，例如刀具（jù）的當前位置和刀具補償（cháng）值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用（yòng）。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一（yī）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，宏程序還提供了（le）循（xún）環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循（xún）環（huán）。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，充分發揮數控機床的（de）作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是（shì）

，其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直（zhí）接應用（yòng）於數控車床，因為在（zài）數控（kòng）車床（chuáng）上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸與主（zhǔ）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換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不（bú）能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運（yùn）算符號替（tì）換其中的數學符號，變成數控車（chē）床可（kě）識（shí）別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐（zuò）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（shù）控車床加工特殊曲線（xiàn）的方法

數控車床（chuáng）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（mǎ）來加（jiā）工橢圓、雙（shuāng）曲線和（hé）高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲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（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一（yī）個（gè）步（bù）距得（dé）到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對（duì）應的X值，再將刀（dāo）具直線（xiàn）插補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）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例，說明高斯曲線的宏程（chéng）序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）斯曲線數控坐（zuò）標方程中，我們用#101表示（shì）自變量z，用#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（gāo）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（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（xiàn）逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以（yǐ）上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要（yào）先粗車（chē），再（zài）精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然（rán）後（hòu）用G70指令精車（chē），編製完（wán）整的程序如下（xià）。

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（zhí）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軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日（rì）趨縮小，但是在某些（xiē）情況下（xià）PC機也無能為力，這就要（yào）求（qiú）我們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛力（lì）。