CNC車床高（gāo）斯曲線加工

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隨著新產品研製的發展，許多新產品的形（xíng）狀（zhuàng）采用了（le）特殊曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）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題。

從（cóng）多年的實踐來看，采用宏（hóng）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（zhǒng）方法對於編程者要求較高，這是因（yīn）為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學（xué）知識，還要熟（shú）悉數控車（chē）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（lèi）和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和（hé）數學公式進行編製，易為（wéi）大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按（àn）愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數（shù）控係統中變量（liàng）分為4種類型，即（jí）空變量、局部變（biàn）量、公共變量和係統變量。空變（biàn）量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;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（huà）為空，調用宏程序（xù）時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在（zài）不同（tóng）的宏程序中的意義相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化（huà）為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存（cún），即使斷電也不（bú）丟失（shī）。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和刀具補償值等。我們在編寫宏（hóng）程序時可以引用局部變（biàn）量和公（gōng）共變量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消（xiāo）除變量內原（yuán）有數據的影響（xiǎng），一定（dìng）要（yào）給變量（liàng）重新賦值後再（zài）引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展（zhǎn）的一種方法。在宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程（chéng）序調用語句，一（yī）層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程（chéng）序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量加工程序，擴（kuò）展數控機（jī）床功能，提高加工效率（lǜ），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下的方程是（shì）

，其（qí）中x是自（zì）變量，y是因變量（liàng）。但此方程我們（men）還不能直接應用於數控車床，因為在數控車床（chuáng）上，坐標係是這樣規

定的：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向。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉換（huàn）為數控車床坐（zuò）標係下的方程，同時數控（kòng）車床不能識別指數函數和平（píng）方等數學符號，這就需要用宏程序（xù）中（zhōng）的算術和（hé）邏輯運算符（fú）號替換其中的數學符號，變成數控車床（chuáng）可識別的（de）公式。

經變換後高斯曲線在數控坐（zuò）標（biāo）下的（de）方程（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

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工（gōng）橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等（děng）特殊（shū）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（cì）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（hòu），通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值（zhí），再將刀具直線插（chā）補（bǔ）至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）的點，依次插補（bǔ）便可完（wán）成特殊曲（qǔ）線的（de）加工。

四、編製加工（gōng）高（gāo）斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零（líng）件為例（lì），說明高（gāo）斯曲（qǔ）線的宏（hóng）程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外（wài）輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲（qǔ）線數控坐標方（fāng）程（chéng）中，我們（men）用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示（shì）因變量x，則高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：

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;(直線逼近法加工高斯曲線（xiàn）)

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（hòu）一刀的精加工程序，在實（shí）際加工中要（yào）考慮到毛坯的餘（yú）量，這就需要先粗車，再精（jīng）車。粗車同樣也是沿（yán）輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整（zhěng）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（liàng）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（jìn）法加（jiā）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、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情（qíng）況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力（lì）。