CNC數控車床（chuáng）高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形（xíng）狀采（cǎi）用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工（gōng）這些特殊曲線（xiàn）就成（chéng）了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采（cǎi）用宏程序編程，然後在數控車床上（shàng）車削（xuē）是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為（wéi）宏程序的編製要求程序員（yuán）不僅（jǐn）具有豐富（fù）的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對（duì）於（yú）宏程序更應是（shì）了如指（zhǐ）掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏（hóng）程序通常用賦（fù）值（zhí）語句和數學公式進行編製（zhì），易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是（shì）B類。

▽長按愛心，添加小編，技術（shù）交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該（gāi）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（duàn）電時局部變量初始化為（wéi）空，調用宏程序（xù）時，給局部變（biàn）量賦值。公共（gòng）變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量（liàng）在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初（chū）始（shǐ）化為空，變量#500～#999中的（de）數據保存，即使斷電也不丟失。係統（tǒng）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（zhì）和刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影（yǐng）響（xiǎng），一（yī）定要給變量重新賦（fù）值後再引用。

宏程（chéng）序是用戶實（shí）現機床功能擴展（zhǎn）的一種方法。在宏程（chéng）序中可（kě）以使用變量，給（gěi）變量賦值，變量間可進行運算和程序跳（tiào）轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支（zhī）語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指（zhǐ）令編製出簡潔合（hé）理的（de）小容（róng）量加工程（chéng）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、高斯曲線的（de）方（fāng）程

高斯曲線在直（zhí）角坐（zuò）標係下的方（fāng）程是

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

定的（de）：Z軸（zhóu）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（yīn）此我（wǒ）們需（xū）要把直（zhí）角（jiǎo）坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數（shù）控（kòng）車床不（bú）能識別指數函數和平方等數學符號（hào），這就需要（yào）用宏程序中的算術（shù）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（hòu）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（sān）、數控車（chē）床加工（gōng）特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工直線、圓弧，但並沒有專（zhuān）門的G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等特殊（shū）曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞（dì）增，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。然後，通過曲線（xiàn）方程計算求（qiú）出對應的X值，再將（jiāng）刀（dāo）具直線插（chā）補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補（bǔ）便可（kě）完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現（xiàn）以一個簡單（dān）的零件為例，說明高斯（sī）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的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係下的零（líng）件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線（xiàn）數控坐標方程中，我們用#101表示自變（biàn）量z，用#102表示(z-620)/1339，用（yòng）#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示因變量（liàng）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（rú）下：

O0001

N10#101=0;(自（zì）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（sī）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;

以上程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餘量（liàng），這（zhè）就需要先粗車（chē），再精車。粗車同樣（yàng）也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後（hòu）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）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（gōng）編程、宏程序（xù）應用空間日趨縮（suō）小，但是在某些（xiē）情況（kuàng）下PC機也無能為力（lì），這就要求我們（men）深挖（wā）手工編程，發揮（huī）數控機床（chuáng）潛力。