CNC數（shù）控車床高斯曲線加工

CNC車床（chuáng）高斯（sī）曲線加（jiā）工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等，而如何（hé）加工這些（xiē）特殊曲線就成了機加人（rén）員的新課題。

從多（duō）年的實踐來看，采用宏程序編程，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（zhè）種（zhǒng）方法對於（yú）編程者要求較高，這是（shì）因（yīn）為宏程序的編製要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，對於宏程序更應是（shì）了（le）如指掌。

宏程（chéng）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類宏程序通常用賦值語句和（hé）數學公式進行編製，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，技術交流▽

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統（tǒng）中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係（xì）統變量。空變量的變量號為#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為（wéi）#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲數據，當斷（duàn）電（diàn）時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局部變量（liàng）賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程（chéng）序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中（zhōng）的數據保存，即使斷（duàn）電（diàn）也不丟失。係（xì）統變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於（yú）讀和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏（hóng）程序（xù）時可以引用局部變量（liàng）和公共變量，在引用變量，特別是公（gōng）共變量時，為消除變量內原有數據（jù）的影（yǐng）響，一定要給（gěi）變量重（chóng）新賦值後再引用。

宏程序是用戶實（shí）現機（jī）床功能擴（kuò）展的一種方法。在宏程序（xù）中可（kě）以使用（yòng）變量，給變量賦值，變量間可進行運（yùn）算和（hé）程（chéng）序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子（zǐ）程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循環。所以可（kě）以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數控（kòng）機床功能，提高加工效率（lǜ），充分發揮數控機床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

，其（qí）中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方（fāng）程我（wǒ）們還不（bú）能（néng）直接應（yīng）用於數控車床，因為（wéi）在數控車床上，坐標係是這樣規

定（dìng）的：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正方向是遠離主軸（zhóu）軸線方向。因此我們需要把直角坐（zuò）標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別指數函（hán）數和（hé）平方等數學符號，這（zhè）就需要用宏程序中的（de）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。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方（fāng）程如下（xià）。

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（kòng）車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般采（cǎi）用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個（gè）Z值。然後，通過曲線方程計（jì）算求出對應（yīng）的X值，再將刀具直線插補（bǔ）至計（jì）算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊（shū）曲線的加工。

四、編製加工高斯（sī）曲線的宏程序

現以一個簡單的零（líng）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（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數（shù）控坐標（biāo）下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）曲線數控坐標方程中（zhōng），我們用#101表（biǎo）示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用（yòng）#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則（zé）高斯（sī）曲線的方程可表示（shì）為（wéi）：

#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（zhí）)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（yǐ）上程序為最後（hòu）一（yī）刀的精加工程序，在實（shí）際加工中要考慮到（dào）毛坯的餘（yú）量，這就需（xū）要先粗車，再精車。粗車同（tóng）樣也是（shì）沿（yán）輪廓車（chē）削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變（biàn）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;

雖然隨著CAD/CAM軟件（jiàn）的（de）應用，手（shǒu）工編程、宏程序應用空間（jiān）日趨縮（suō）小，但是在某些（xiē）情況下PC機也無能為力（lì），這（zhè）就要求我們深挖手工編程，發揮數控（kòng）機床潛力。

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