​CNC數（shù）控車（chē）床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著（zhe）新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如（rú）橢圓、雙曲（qǔ）線（xiàn）和高斯曲線等（děng），而如何（hé）加工這些特（tè）殊曲線就成了機（jī）加（jiā）人員的新課（kè）題。

從多年（nián）的實踐來看，采用宏程序編程，然後在（zài）數控車床上車削（xuē）是較（jiào）為簡單、經濟和方便的一（yī）種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高（gāo），這是因為（wéi）宏程序（xù）的編製要求程序員不僅具有豐富的（de）數學知識，還要熟悉數控車床的編（biān）程指令，對於宏程序更應是（shì）了如指掌。

宏程序分為A類和B類（lèi）兩（liǎng）種：A類（lèi）宏程序通常采用（yòng）H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進（jìn）行（háng）編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程（chéng）序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變（biàn）量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能賦給該（gāi）變量;局部變量（liàng）的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數據，當（dāng）斷電時局部（bù）變量（liàng）初始化為空，調用宏程序時，給局（jú）部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變（biàn）量在不同的宏程序中（zhōng）的意義相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存（cún），即使斷電也不丟失（shī）。係統變量的變（biàn）量號為#1000～，係統變（biàn）量（liàng）用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀（dāo）具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和（hé）公共變（biàn）量（liàng），在引用變量，特（tè）別是公共變（biàn）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引用。

宏程（chéng）序是用戶實現機床功能（néng）擴展的一種方法。在宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可（kě）進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還（hái）提供了循環語句、分支語（yǔ）句和（hé）子程序調用語句，一層宏循環裏還（hái）可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量（liàng）加工程序（xù），擴展數控機床功能，提（tí）高（gāo）加（jiā）工效率，充分（fèn）發（fā）揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方（fāng）程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是其中x是自變（biàn）量，y是因變量。但此方（fāng）程我們（men）還不能直接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標（biāo）係（xì）是這樣規

定的（de）：Z軸與主（zhǔ）軸軸線平行，正方向是遠離工件方向（xiàng），X軸與主軸軸線垂直，正方（fāng）向是遠離主軸軸線方向。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數和平方等數學符（fú）號（hào），這就需要用宏程序中的（de）算術和邏輯運算符號替換其中的（de）數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變（biàn）換（huàn）後高斯曲線在數控坐標下的方（fāng）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（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通（tōng）過G01、G02等G代碼直（zhí）接（jiē）加工直線、圓（yuán）弧（hú），但並沒有（yǒu）專門的G代碼來加工橢（tuǒ）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（zhí）線逼近法（fǎ），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（jù）得到一（yī）個Z值（zhí）。然後，通過曲線方程計算求出對應（yīng）的X值，再將刀具直線插（chā）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、編製加工高斯曲線的宏程（chéng）序

現以一個簡（jiǎn）單的零（líng）件（jiàn）為例，說明高（gāo）斯（sī）曲線的宏程序編製過程。如圖1所（suǒ）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是直角坐標係下的零件圖樣，圖（tú）2是數控坐標下的零件（jiàn）圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）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(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高斯曲線的方程可表（biǎo）示為（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（chū）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（zhí）線逼近法加工高斯曲線（xiàn）)

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（zuì）後一（yī）刀的精加工程序，在（zài）實際加工中（zhōng）要考慮到毛坯的餘量，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（yòng）G70指令精（jīng）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（zhí）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機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。