cnc數控車床高曲線（xiàn）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線，如橢圓、雙曲（qǔ）線和（hé）高斯曲線（xiàn）等，而如（rú）何加工這些特殊曲線就成了機加人（rén）員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程（chéng），然後（hòu）在數（shù）控車床上車削是較（jiào）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（zhě）要求較（jiào）高，這是因為宏程序（xù）的編製要求（qiú）程序員不（bú）僅具有豐富（fù）的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於（yú）宏程序更應是了（le）如（rú）指掌。

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

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一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為4種類型，即空變量、局（jú）部變量、公共變量和係統變量。空變量的（de）變量（liàng）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（gāi）類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲數據，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。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在不同的宏（hóng）程序（xù）中的（de）意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中（zhōng）的數據保存，即使斷電也不丟失。係（xì）統（tǒng）變量的（de）變量號為#1000～，係統變量用於讀和（hé）寫CNC的各種數據（jù），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（gōng）共變（biàn）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（shì）用戶實現（xiàn）機床功能擴展的一種方法。在（zài）宏程序中可以使用變量，給變量（liàng）賦值，變量間可進行運算和程序跳（tiào）轉。此外（wài），宏程序還提供了循環語句、分支語句和子（zǐ）程序調用語句，一（yī）層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令（lìng）編製出簡潔合（hé）理的小容量加工程序，擴展（zhǎn）數控機床功能（néng），提高加工效率，充分發揮數控機（jī）床的作用。

二（èr）、高斯曲線的（de）方程

高斯（sī）曲線在直角（jiǎo）坐標係下的（de）方程是（shì）其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床（chuáng），因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離（lí）工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是（shì）遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為（wéi）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（píng）方等數學符（fú）號，這就需要用宏程序（xù）中的算術和邏（luó）輯運算符號（hào）替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式（shì）。

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、數控車床加（jiā）工（gōng）特殊曲線的方（fāng）法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓弧，但並（bìng）沒有專門的G代碼來（lái）加工橢圓、雙曲（qǔ）線（xiàn）和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依（yī）次（cì）遞減（jiǎn）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，再將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曲線的加工（gōng）。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一（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，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加（jiā）工一段長100mm的高斯（sī）曲線外輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐（zuò）標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲（qǔ）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（liàng）x，則高斯（sī）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，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車（chē）同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗（cū）車，然後用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;(直線逼近法加工高斯曲（qǔ）線（xiàn）)

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（yòng），手工編程、宏程序應（yīng）用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這（zhè）就（jiù）要求我們深挖手工編程（chéng），發揮數控機床潛力。