CNC車床高斯曲線加工

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隨著新產品研製的發展，許多新產（chǎn）品的形狀（zhuàng）采（cǎi）用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成（chéng）了機加人員（yuán）的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車削（xuē）是較為簡單、經濟和方便的一（yī）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程（chéng）序員不僅具有豐（fēng）富的（de）數（shù）學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類（lèi）和B類兩種：A類宏程序通常采用（yòng）H代碼編（biān）製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型（xíng）數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交（jiāo）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（gāi）變量總為（wéi）空（kōng），沒（méi）有值能賦給該變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變（biàn）量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不（bú）同的宏程序中的意義相（xiàng）同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數（shù）據保存，即使（shǐ）斷電也不丟失。係統變（biàn）量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各（gè）種數據，例如刀具的當（dāng）前位置（zhì）和刀具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變（biàn）量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一（yī）定（dìng）要給變量重新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支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（yǐ）可以應用宏（hóng）程序指令編製（zhì）出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮（huī）數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯（sī）曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

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

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（yuǎn）離主軸（zhóu）軸線方向。因此我們（men）需要把直角（jiǎo）坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下（xià）的方（fāng）程，同時數控車（chē）床不能識別指數函數和平方（fāng）等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯（jí）運（yùn）算（suàn）符號替換其中的數學符號，變成數控（kòng）車床可識別的公式。

經變換後（hòu）高斯曲線（xiàn）在數（shù）控坐標下（xià）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（qǔ）線的方法

數控車床可（kě）通過G01、G02等G代碼直接加工（gōng）直（zhí）線、圓弧，但（dàn）並沒有專門的G代（dài）碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲線和（hé）高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時（shí）一（yī）般（bān）采用直線逼近法，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（gè）步距得到一個Z值（zhí）。然後（hòu），通過曲（qǔ）線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線（xiàn）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、編製加（jiā）工高斯曲線的宏（hóng）程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高斯（sī）曲線（xiàn）的宏程序編製過程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯（pī）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程中，我們用#101表示（shì）自變（biàn）量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高斯曲線的方（fāng）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（zhí）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（de）精加工程序，在實際（jì）加工中要考慮到（dào）毛坯的餘量（liàng），這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是（shì）沿輪廓車削，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（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（xiàn）逼近法加工高（gāo）斯曲線（xiàn）)

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，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無（wú）能為（wéi）力，這就要求我們深挖手工編（biān）程，發揮數（shù）控機床潛力。