​CNC數控車（chē）床高斯曲線加工

CNC車床高（gāo）斯曲線加工

隨（suí）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（yuán）、雙（shuāng）曲線（xiàn）和高斯曲線等，而如（rú）何加工這些特殊曲線就成了機（jī）加人員的新課題。

從多年的（de）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（dān）、經濟和方便的一種方法。

但（dàn）是這種（zhǒng）方（fāng）法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製（zhì）要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控（kòng）車床（chuáng）的編程（chéng）指令，對於宏程序更應是了如指掌（zhǎng）。

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

▽長按愛心（xīn），添加小編（biān），技術交流（liú）▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變量分為4種類型，即空變量、局部（bù）變量、公共（gòng）變（biàn）量和係統（tǒng）變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量總為（wéi）空（kōng），沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變（biàn）量隻能用於在宏程序（xù）中存（cún）儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值（zhí）。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變（biàn）量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為（wéi）空，變量#500～#999中的數據保存，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（yú）讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補（bǔ）償值（zhí）等（děng）。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部（bù）變量和公共（gòng）變量，在引（yǐn）用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除變量內原有數據的影（yǐng）響，一定要給變量重（chóng）新賦值（zhí）後再引用。

宏（hóng）程序是用戶實現（xiàn）機（jī）床功能擴展的一（yī）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（hóng）程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語（yǔ）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令編製出簡潔合理的小容（róng）量加工程序，擴展數控機床（chuáng）功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標（biāo）係下的方程是

，其中x是自（zì）變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為（wéi）在數控車床上，坐標係是這樣（yàng）規

定的：Z軸與主軸軸線平行（háng），正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正（zhèng）方向是遠（yuǎn）離主軸軸線（xiàn）方（fāng）向。因此我們需要把直角坐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（shù）函（hán）數（shù）和平方等數學符號，這就（jiù）需要用宏程序中的算術和邏輯（jí）運算符號替換其中的（de）數學符號，變成數控車（chē）床可識別（bié）的公式。

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（chuáng）加工特殊（shū）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（mén）的G代碼來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特（tè）殊曲線。在（zài）加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依（yī）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Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值（zhí），再將刀具直線插補至計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點（diǎn），依次插補（bǔ）便（biàn）可完成特殊曲（qǔ）線的加工。

四、編製（zhì）加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲（qǔ）線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯（pī）棒料上加工一段長（zhǎng）100mm的高（gāo）斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣（yàng）。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線（xiàn）數控坐標方程中，我們用（yòng）#101表示自（zì）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（gāo）斯曲線的方程可（kě）表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精（jīng）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（pī）的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗（cū）車（chē）同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用（yòng）G71或者G73指令（lìng）粗車（chē），然後用G70指（zhǐ）令精車，編（biān）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞（dì）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（yīng）用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小（xiǎo），但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機（jī）床潛力。

同時宏程序與自動編程比較具有（yǒu）運（yùn）算速度快、加工效率（lǜ）高、加工精度高以及短小精悍（hàn）等優點。