CNC車（chē）床高斯曲線加（jiā）工

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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，如橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線（xiàn）等（děng），而如（rú）何加工（gōng）這些特殊曲線就成了機加（jiā）人員的新課題。

從多（duō）年的實踐來看，采（cǎi）用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡（jiǎn）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，這是因為宏程（chéng）序的編製要求程（chéng）序員不僅具（jù）有豐富的數學知識，還要（yào）熟悉數控車床的（de）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（tōng）常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數（shù）學公（gōng）式進行編製，易為大家接受（shòu），FANUC0i型數（shù）控係統的宏程（chéng）序就是（shì）B類。

▽長按愛心，添加小編（biān），技術交流▽

一（yī）、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（biàn）量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變（biàn）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（wéi）#1～#33，該（gāi）類變量（liàng）隻能用於（yú）在宏（hóng）程序中存儲數據，當斷（duàn）電時（shí）局部變（biàn）量初始（shǐ）化為空，調用宏（hóng）程序時，給（gěi）局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量（liàng）在不同的宏程序中的意義相同（tóng）。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變（biàn）量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具（jù）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（shì）公共變量時，為消除變（biàn）量內（nèi）原有數據的（de）影響，一定要給變量（liàng）重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機（jī）床功能擴（kuò）展（zhǎn）的一種方法。在宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行運算（suàn）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（xù）調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循（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（kòng）機（jī）床（chuáng）功能，提高加工效率，充分發揮（huī）數控機床的作用。

二（èr）、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲線在直角坐（zuò）標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此（cǐ）方程我（wǒ）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

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主（zhǔ）軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要把直角坐（zuò）標係的方程轉換為數控（kòng）車床坐（zuò）標係下的（de）方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運（yùn）算符（fú）號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的（de）公式。

經變換後高斯曲線在（zài）數控坐標下的（de）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（tè）殊（shū）曲線的方法

數控車床可（kě）通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並（bìng）沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲（qǔ）線（xiàn）和（hé）高斯曲線等（děng）特殊（shū）曲線（xiàn）。在加工此類曲線（xiàn）時一般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞（dì）減或遞增一個（gè）步距得到一個Z值。然後（hòu），通（tōng）過曲線方（fāng）程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的（de）(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序

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

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲（qǔ）線（xiàn）數控坐標方程中，我們（men）用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）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示為：

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

編製精加（jiā）工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自（zì）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（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）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的（de）餘量，這就需要先粗車，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（yòng）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（zì）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）逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖（suī）然隨著CAD/CAM軟件的應用（yòng），手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，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（chéng），發揮數控機床潛力。

同時宏程序與（yǔ）自動編程比較具（jù）有運算（suàn）速度快、加工效率高（gāo）、加工（gōng）精度高（gāo）以及短小精悍等優點。