​CNC數（shù）控車床高斯曲（qǔ）線加工

　　

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨（suí）著新產品研製的發展，許多新產品（pǐn）的形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機（jī）加人員的新課題。

 

從多（duō）年的實（shí）踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車床（chuáng）上車削是較為簡單、經濟和方（fāng）便的一種方法。

 

但是這種方法對於編程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序的編製要求程序（xù）員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控（kòng）車床的（de）編程指令，對於宏程序（xù）更應是（shì）了如指掌。

 

宏（hóng）程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通（tōng）常用賦值語句和（hé）數學（xué）公式進行編製，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（biān），技術交（jiāo）流▽

 

一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變量分（fèn）為4種類（lèi）型，即空變量、局部（bù）變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為（wéi）#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能（néng）賦給該變量（liàng）;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序（xù）中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始化（huà）為空（kōng），調用宏程序時，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（zài）不同的宏程序中的意義相同。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。係統變量（liàng）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和刀具補償值等。我們在編寫（xiě）宏程序時（shí）可（kě）以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變（biàn）量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用戶實現機床功能擴展的（de）一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間（jiān）可進行運算和程序（xù）跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、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（céng）循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量加工程序，擴展數（shù）控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

 

二（èr）、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐（zuò）標係下的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變（biàn）量。但此方程我們還不（bú）能直接（jiē）應用於數控車床，因（yīn）為在數控車床上，坐標係（xì）是這樣規

定的（de）：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行，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（fāng）向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數（shù）控車床坐標係（xì）下（xià）的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數（shù）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號，變成數控車床可識別的公式。

 

經變換後高斯曲（qǔ）線在數控坐標下的方（fāng）程（chéng）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（fǎ）

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工直線（xiàn）、圓弧，但並沒（méi）有專門的G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線（xiàn）。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向（xiàng）上依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞減或遞增一個步距（jù）得到一個（gè）Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀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（wán）成特殊曲線的加工。

 

四、編製（zhì）加工高斯曲線的宏程序（xù）

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的毛坯棒料上（shàng）加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲線數控坐（zuò）標（biāo）方（fāng）程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示（shì）(z-620)/1339，用#103表示（shì）(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示因變量x，則高斯曲線的（de）方程可表示為（wéi）：

 

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

 

編製精加工（gōng）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（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）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）際加工中要考慮到毛坯（pī）的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪（lún）廓車削，可采用G71或（huò）者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完（wán）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（fǎ）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（biān）程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我（wǒ）們深挖手工編程，發揮數控機床潛力（lì）。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精度高（gāo）以及短小精悍等優點。