CNC數控車（chē）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，許多新產品的形狀采用了特殊曲（qǔ）線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等（děng），而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

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（fāng）便的一種方法（fǎ）。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為（wéi）宏程序（xù）的（de）編製要求程（chéng）序員不僅具有豐（fēng）富的數學知（zhī）識，還要熟悉數控（kòng）車（chē）床的編程指令，對（duì）於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通（tōng）常采用H代碼編製，B類宏程序通（tōng）常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統（tǒng）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（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公（gōng）共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變量總為空，沒有值能賦（fù）給該變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為（wéi）空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量（liàng）在不同的（de）宏程序中（zhōng）的意義相同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化為空（kōng），變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變（biàn）量的變量號為#1000～，係統變量（liàng）用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，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。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序（xù）中可以使用變量，給變量賦值，變（biàn）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（zhī）語句和子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還（hái）可（kě）以嵌（qiàn）套（tào）多層循環。所以可以應用宏程序指令（lìng）編製出簡潔（jié）合理的（de）小容量加（jiā）工程序，擴展數控機床功（gōng）能，提高加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二（èr）、高斯曲線的方（fāng）程

高斯曲線在直角坐標係下的方（fāng）程是（shì）

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

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，正方向是遠離主軸（zhóu）軸線方向。因此我（wǒ）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（shí）數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的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（hòu）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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可（kě）通（tōng）過G01、G02等G代碼直（zhí）接加工直線、圓弧（hú），但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線（xiàn）和高（gāo）斯曲線等特殊（shū）曲線。在加工此類曲線（xiàn）時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減（jiǎn）或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞（dì）減或遞增一個步（bù）距得到一個（gè）Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊（shū）曲線的加（jiā）工。

四、編製（zhì）加（jiā）工高斯曲線的宏程序

現（xiàn）以一（yī）個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示（shì），在Φ260mm的毛坯棒料上加工一（yī）段長100mm的高斯曲線外輪廓（kuò）。圖1是直角坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐（zuò）標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）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（yòng）#105表示因變量x，則高斯曲線的方程可（kě）表示（shì）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值遞增一個步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序（xù）為最後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也（yě）是沿輪廓車（chē）削，可（kě）采用G71或（huò）者G73指令粗車，然（rán）後用G70指令精車，編製完整的程序如（rú）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值遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨（suí）著CAD/CAM軟（ruǎn）件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨（qū）縮小，但是在某些（xiē）情況下PC機也無能（néng）為力（lì），這就（jiù）要求（qiú）我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。