CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著（zhe）新產品研製的發展，許多（duō）新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等（děng），而如何加工（gōng）這些特殊（shū）曲（qǔ）線就成了機加人員的（de）新課題。

從多（duō）年的實踐來看，采用宏（hóng）程序編程，然（rán）後在數控（kòng）車床上車削是較為簡單、經濟和方便的（de）一（yī）種方（fāng）法。

但是這種方法對（duì）於編程者要求較高，這是因為宏程序的編（biān）製要求程（chéng）序員不僅具有豐富的（de）數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌（zhǎng）。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏（hóng）程序通（tōng）常采用H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值語（yǔ）句和數學公式進行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數控係統的（de）宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控（kòng）係統（tǒng）中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量（liàng）。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該（gāi）變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類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（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在不同的宏程序中的（de）意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失（shī）。係統變量的變（biàn）量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數（shù）據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引（yǐn）用局部變量和公共變量，在引用（yòng）變量，特別是公共（gòng）變量時，為消除變量內（nèi）原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再（zài）引用（yòng）。

宏程序是用（yòng）戶實（shí）現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可（kě）以使用變量，給變量（liàng）賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支（zhī）語句和子程序調用語句（jù），一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以（yǐ）應用宏程（chéng）序指令編製（zhì）出簡潔合理的小容量加工程（chéng）序，擴展數（shù）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（sī）曲線的方程

高斯曲線（xiàn）在直角坐標係下的方（fāng）程是

，其中x是自變量，y是因（yīn）變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為在（zài）數控車床上，坐標係是這樣規（guī）

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸（zhóu）線（xiàn）平（píng）行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，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（de）方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符（fú）號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高（gāo）斯曲線在數控（kòng）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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒有專（zhuān）門的G代碼來（lái）加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上（shàng）依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每（měi）遞（dì）減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直線插補（bǔ）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（de）加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個（gè）簡單的零件為例（lì），說明（míng）高斯曲線的宏程序編製（zhì）過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工（gōng）一段長100mm的高斯（sī）曲線外輪廓。圖1是直角坐標（biāo）係（xì）下的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數（shù）控坐標方（fāng）程中，我們用#101表示自變（biàn）量z，用#102表（biǎo）示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高（gāo）斯（sī）曲線的方程（chéng）可表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編（biān）製精（jīng）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（bī）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（shàng）程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考（kǎo）慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編（biān）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（zì）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軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間（jiān）日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無（wú）能為（wéi）力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床（chuáng）潛力。