​CNC數控車床高斯（sī）曲（qǔ）線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產（chǎn）品研製的發展，許（xǔ）多新產（chǎn）品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線（xiàn）等，而如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、經濟和方便的（de）一（yī）種方（fāng）法。

但是這種方法對於編程（chéng）者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床（chuáng）的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用（yòng）H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語句（jù）和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數（shù）控係統的宏程序就（jiù）是B類。

▽長（zhǎng）按（àn）愛心（xīn），添加小編，技（jì）術交（jiāo）流▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程（chéng）序（xù）

在（zài）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（gòng）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中存儲數據，當（dāng）斷電時局部（bù）變（biàn）量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共（gòng）變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在（zài）不（bú）同的宏程序中（zhōng）的意義（yì）相同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化（huà）為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的（de）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（wèi）置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序（xù）時可以（yǐ）引用局部變量和公共（gòng）變量，在引用變量，特別（bié）是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響（xiǎng），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（néng）擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程（chéng）序中可以（yǐ）使用變量，給變量賦值，變量間可進（jìn）行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循環語句、分支（zhī）語句和子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多（duō）層循（xún）環。所以可（kě）以應用宏程序指令編製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，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下（xià）的方（fāng）程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不（bú）能直接應用於數控車床，因為在（zài）數控（kòng）車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方（fāng）向是（shì）遠離工件方向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直，正方（fāng）向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角（jiǎo）坐標係的（de）方程轉（zhuǎn）換為數（shù）控車床（chuáng）坐標係下的方程（chéng），同時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（hóng）程序中的算術和邏輯運（yùn）算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的（de）公式（shì）。

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）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、數控車床加工特殊曲線的（de）方法

數控車床（chuáng）可通過（guò）G01、G02等G代碼（mǎ）直接加（jiā）工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼（bī）近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一（yī）個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通（tōng）過曲線方程計（jì）算求出對應的X值（zhí），再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）的點（diǎn），依（yī）次插補便可完成特（tè）殊曲線的加工（gōng）。

四、編製（zhì）加工（gōng）高斯曲線的宏程（chéng）序

現（xiàn）以一個簡單的零件（jiàn）為例，說明高斯曲線的宏程序編製過（guò）程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直（zhí）角坐標係下的零（líng）件圖（tú）樣，圖2是數控坐標下（xià）的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(z+251.5)/351.8，用#104表示（shì）(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表示因變量x，則高斯曲線（xiàn）的（de）方程可表示為：

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

編製精加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量（liàng）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（jiā）工（gōng）高斯曲線（xiàn）)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上（shàng）程序為（wéi）最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的（de）餘量，這就（jiù）需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓（kuò）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。

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軟件的應用，手（shǒu）工編程、宏（hóng）程序應用空間日趨縮小，但是在（zài）某些情況下PC機也無能為（wéi）力，這就要求我們深挖手工編程，發揮（huī）數控機床潛力。