cnc數控車（chē）床高曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊（shū）曲線就成了機加人員的新課題。

從（cóng）多年的實踐來看，采用宏程序（xù）編程，然後在數控車床上車削是（shì）較為（wéi）簡（jiǎn）單、經濟和方便的一種方法。

但（dàn）是這種方（fāng）法對於編程（chéng）者要求較高，這是因為宏程序的編製（zhì）要求程序員不僅具有豐富的數學（xué）知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於（yú）宏程序更應是（shì）了（le）如指掌。

宏程序分為A類（lèi）和B類兩種（zhǒng）：A類（lèi）宏（hóng）程序通常采用H代碼編製（zhì），B類（lèi）宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為（wéi）大家接（jiē）受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程（chéng）序就是B類。

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一、FANUC0i型數控（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局（jú）部變量、公共（gòng）變量和係統變量。空（kōng）變（biàn）量的變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給該變量;局（jú）部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時（shí）局部變量初始化為空（kōng），調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號（hào）為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當（dāng）斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數（shù）據保（bǎo）存（cún），即使斷電也不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量用於讀和寫（xiě）CNC的（de）各（gè）種數（shù）據，例（lì）如刀具的當前（qián）位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用（yòng）局部變量和公共變（biàn）量，在引用變（biàn）量，特別是公（gōng）共變量（liàng）時，為消除變量內原（yuán）有數據的影（yǐng）響，一（yī）定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功能擴展的（de）一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序（xù）跳（tiào）轉。此外，宏程序（xù）還提供（gòng）了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循環。所（suǒ）以可以應用（yòng）宏程序（xù）指令（lìng）編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控（kòng）機床功能（néng），提高加工效率，充分發揮數控機（jī）床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線（xiàn）在（zài）直角坐標係下的方程是其中x是自（zì）變量，y是因變量。但（dàn）此方程我們還不能直接應用（yòng）於數控車床，因為在數控車床上，坐標係（xì）是這樣規

定的：Z軸與（yǔ）主（zhǔ）軸軸線平（píng）行（háng），正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸與主軸（zhóu）軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把（bǎ）直角坐（zuò）標係的方程轉換為數控（kòng）車床坐標係下的方程，同時數控車床不（bú）能識別指數函數和平方等數學（xué）符號（hào），這就需（xū）要用宏程序中的算術和邏輯（jí）運算符號替換其中的（de）數學符（fú）號，變成數控車（chē）床可識別的公式。

經變換後高斯曲（qǔ）線在數控坐（zuò）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（tè）殊曲（qǔ）線的方法

數控車（chē）床可通過G01、G02等G代碼直接加工直（zhí）線、圓弧，但並沒有（yǒu）專門的G代碼來加（jiā）工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近（jìn）法，即在Z方向上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個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（chā）補至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點（diǎn），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（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（rú）圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零（líng）件圖樣，圖2是（shì）數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示（shì）(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（rú）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（gāo）斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程（chéng）序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要先粗車，再（zài）精車。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（yòng）G70指令精車，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（jìn）法加工（gōng）高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨（suí）著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖（wā）手工編程，發揮數控機床（chuáng）潛力（lì）。