CNC數控車（chē）床高斯曲線加工

CNC車床高（gāo）斯曲線加工

隨著（zhe）新產（chǎn）品（pǐn）研製（zhì）的（de）發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲（qǔ）線，如橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特（tè）殊曲線就成（chéng）了機加人員的新課題。

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

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏（hóng）程序的編（biān）製要求程序員不僅（jǐn）具有豐富的數學知識，還要熟悉數（shù）控車床的編程指令，對於宏程序更應是了（le）如指掌。

宏程序分（fèn）為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代（dài）碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數（shù）學公式進行（háng）編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分為4種類型（xíng），即空變量、局部變量、公共變量和係統變量（liàng）。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部（bù）變量的變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲數據，當斷電時局部（bù）變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共（gòng）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（xiàng）同。當斷（duàn）電時，變量#100～#199初始（shǐ）化為空，變量#500～#999中（zhōng）的數據保存，即使斷電也不（bú）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，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程序（xù）時可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（shí），為消除（chú）變量內原有數據的影響，一定要（yào）給（gěi）變量重新賦值後再引用。

宏程序是用（yòng）戶實現機床功（gōng）能擴（kuò）展的一種方法。在宏程序中可以使用（yòng）變量（liàng），給變量賦值，變（biàn）量間可進行（háng）運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循環語（yǔ）句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以（yǐ）可以（yǐ）應用宏程序（xù）指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提高加工效率，充分發揮數（shù）控機（jī）床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）線在直角（jiǎo）坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還（hái）不能直（zhí）接（jiē）應用（yòng）於數控車（chē）床（chuáng），因為在數控車床（chuáng）上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離（lí）工件方（fāng）向，X軸與主軸軸線垂直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要（yào）把直角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下的方（fāng）程，同時數控車（chē）床不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（suàn）術和邏輯運算（suàn）符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐標（biāo）下的（de）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（qǔ）線的方法

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G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依（yī）次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每遞減或（huò）遞增一個（gè）步距得到一個Z值。然後（hòu），通過（guò）曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插（chā）補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）的點，依次插（chā）補便可完成特殊（shū）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（gāo）斯曲線的宏程序（xù）編製過程。如圖1所示（shì），在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高（gāo）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（xià）的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）曲線數控坐（zuò）標方程中，我們用#101表示自變量（liàng）z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(z+251.5)/351.8，用（yòng）#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（chū）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;

以上程序為最後一刀的（de）精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令（lìng）粗車，然後用G70指令（lìng）精車，編製完整的程序如下。

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（ruǎn）件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮（suō）小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程（chéng），發揮數控（kòng）機床潛（qián）力（lì）。

同時宏程序（xù）與自動編程比（bǐ）較具有運算速度快、加（jiā）工效率高、加工精（jīng）度高以及短小精悍等優點。