​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨著新產（chǎn）品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而（ér）如何加工這些特殊曲線就成了（le）機（jī）加人員的新課題。

從多年（nián）的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種方法。

但是這種方法（fǎ）對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有（yǒu）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（yīng）是了如指掌。

宏程序（xù）分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類（lèi）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（de）宏程（chéng）序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控（kòng）係統中變量分（fèn）為4種類型，即空變量、局部（bù）變量、公共（gòng）變（biàn）量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變（biàn）量號為#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（biàn）量初始（shǐ）化為空，調用宏程序時（shí），給局部變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量（liàng）在不同的宏程序（xù）中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初（chū）始（shǐ）化為空，變量#500～#999中的數據（jù）保存，即（jí）使斷電也不丟失。係統變量的變（biàn）量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種（zhǒng）數據，例如刀具（jù）的當前位置和刀具補償值等。我們在（zài）編（biān）寫宏（hóng）程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用（yòng）變量，特別是公共變量時，為（wéi）消除變量內（nèi）原（yuán）有數據的影響，一定要給（gěi）變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量（liàng）賦值（zhí），變量間可進行運算和程（chéng）序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、分支語句（jù）和子程序調（diào）用語句，一層宏循環裏（lǐ）還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編（biān）製出簡（jiǎn）潔合理（lǐ）的（de）小容量加工程序（xù），擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方（fāng）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（chuáng）上（shàng），坐標係是這樣規

定的（de）：Z軸與主（zhǔ）軸（zhóu）軸線平（píng）行，正（zhèng）方向是（shì）遠離（lí）工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主（zhǔ）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（xì）下的方程，同時數控車床不能識（shí）別指數函數和平方等數學符號，這就需（xū）要用宏程序（xù）中的（de）算術和邏（luó）輯運算符號替換其中的數學符號，變（biàn）成（chéng）數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線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、數控車（chē）床加工特殊曲線的方法

數控車床可（kě）通過G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加（jiā）工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類曲線時（shí）一般采用直線（xiàn）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，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀（dāo）具直線插補至計算得出的（de）(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線（xiàn）的加工。

四、編製加工高斯曲（qǔ）線的宏程序

現（xiàn）以一個簡單的零件為例，說明高（gāo）斯曲線的宏程序（xù）編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的（de）零件圖樣，圖2是（shì）數控（kòng）坐標下的（de）零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應（yīng）用空間（jiān）日趨縮小（xiǎo），但是在某些情況（kuàng）下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工（gōng）編（biān）程，發揮數控機床潛力。