CNC車床高斯曲線加工

​ 

隨著新產品研製的發展，許多新產（chǎn）品的形狀采用（yòng）了（le）特殊曲線，如橢圓、雙曲線（xiàn）和高斯（sī）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。

從多年的實踐來看，采用（yòng）宏程序編程（chéng），然後（hòu）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（fāng）法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富（fù）的數（shù）學（xué）知識，還要熟悉（xī）數控車床（chuáng）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類宏程序（xù）通常（cháng）采用H代碼編（biān）製，B類宏（hóng）程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易（yì）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型數控係統宏程序

在FANUC0i型數（shù）控係統中變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局部變量、公共變量（liàng）和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變量的變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序（xù）中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始（shǐ）化為（wéi）空，調用（yòng）宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序（xù）中（zhōng）的意義相（xiàng）同。當斷電時，變（biàn）量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷電也不丟失。係（xì）統（tǒng）變量的變量號為#1000～，係統變（biàn）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（biān）寫宏程序時可（kě）以（yǐ）引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除（chú）變量內原（yuán）有數據（jù）的影響，一定要給（gěi）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一種方法。在宏程序中可以（yǐ）使用（yòng）變量（liàng），給（gěi）變量賦值，變量間可進行運算和（hé）程序跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循（xún）環語（yǔ）句、分支（zhī）語（yǔ）句和子程序調用語（yǔ）句，一（yī）層宏循環裏還可以（yǐ）嵌套多（duō）層（céng）循環。所以（yǐ）可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量（liàng）加工程序，擴展數（shù）控機床（chuáng）功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作（zuò）用。

二（èr）、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是（shì）

，其中（zhōng）x是自變量，y是（shì）因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床（chuáng），因為在（zài）數控車床上，坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸與主軸（zhóu）軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直（zhí）角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能（néng）識別指數函數和平方等數學符（fú）號，這就需要用宏程序中的算術（shù）和邏輯運算符（fú）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（tōng）過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並（bìng）沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用（yòng）直線逼近法，即在Z方向上依次遞（dì）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（jì）算求出對（duì）應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製（zhì）加工高（gāo）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的毛坯棒料上加工一段長100mm的高（gāo）斯曲線外（wài）輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方（fāng）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#104表示(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表（biǎo）示因變量x，則高斯曲線（xiàn）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)

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（yī）刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用（yòng）G71或者G73指令粗（cū）車，然後用G70指令精車（chē），編製完整的程序如下（xià）。

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（suí）著CAD/CAM軟件的應（yīng）用，手（shǒu）工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也（yě）無（wú）能為力，這就（jiù）要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

同時（shí）宏程序與自動（dòng）編程比較具有運算速（sù）度快、加工效率高、加工（gōng）精度高以及短小精悍等優點。