​CNC數控車床（chuáng）高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨著（zhe）新產品研（yán）製的發展，許多新產品的形狀采（cǎi）用（yòng）了特殊曲線（xiàn），如橢圓、雙曲線和高（gāo）斯曲線等，而如何加工這些（xiē）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、經濟和方便的一種方（fāng）法。

但是這種方法對於編程者要求（qiú）較高，這是因（yīn）為（wéi）宏程序的編製要（yào）求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程（chéng）指令，對於宏程序更應（yīng）是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種（zhǒng）：A類宏程序通（tōng）常采用H代碼編製（zhì），B類宏程序通常用賦值語句和數學公（gōng）式進行（háng）編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序就是B類。

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一、FANUC0i型數（shù）控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變（biàn）量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為空（kōng），沒（méi）有值能賦給該變量;局（jú）部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲（chǔ）數據，當斷電（diàn）時局部（bù）變量（liàng）初始化為空，調（diào）用宏程（chéng）序時，給局（jú）部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在不同的宏程序中（zhōng）的（de）意義相同。當（dāng）斷（duàn）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。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀具補償（cháng）值（zhí）等。我們在編寫宏程序（xù）時可以引用（yòng）局部（bù）變量和（hé）公共（gòng）變量，在引（yǐn）用變量，特（tè）別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再（zài）引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變（biàn）量賦值（zhí），變量間可進行運算和程序（xù）跳轉。此（cǐ）外，宏程序還提供了循環（huán）語句、分支語句和（hé）子程序（xù）調用語句，一層宏循環裏還可以（yǐ）嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應用宏程（chéng）序指令編製（zhì）出簡潔合理的小容（róng）量加（jiā）工（gōng）程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線（xiàn）的方程

高（gāo）斯曲線在（zài）直角坐標係下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應用於（yú）數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，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轉換為數控車床坐（zuò）標係（xì）下的（de）方（fāng）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（hé）邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車（chē）床可（kě）識別的（de）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

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般采用直（zhí）線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個（gè）步距得到一個Z值（zhí）。然（rán）後，通過曲線方程計（jì）算求出對應的X值，再將（jiāng）刀（dāo）具直線插補至計算得出（chū）的(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插補便可完成特（tè）殊曲線（xiàn）的加工。

四、編製加工高斯曲線（xiàn）的宏程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏（hóng）程序編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上（shàng）加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖1是直角坐標（biāo）係下的（de）零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序（xù）應用空間日（rì）趨縮小（xiǎo），但是在某些情況下PC機也無能為力，這就（jiù）要求我們深挖手工編程，發（fā）揮數控機床潛力。