​CNC數控車床高斯曲線加工

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（zhuàng）采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加（jiā）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是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方（fāng）法對於編程者要求較高，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（shú）悉（xī）數（shù）控車床的編程指令，對於宏（hóng）程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩（liǎng）種：A類宏（hóng）程序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏程（chéng）序通常用賦值語句和數學公式進行（háng）編製，易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

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一（yī）、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變（biàn）量分為4種類型（xíng），即空變量（liàng）、局（jú）部變量（liàng）、公共變量（liàng）和係統（tǒng）變量。空變量（liàng）的（de）變量號為#0，該變量（liàng）總為（wéi）空，沒有值能賦給該變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲數（shù）據，當（dāng）斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局（jú）部變（biàn）量賦值。公共變（biàn）量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電（diàn）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（yě）不丟失。係統變（biàn）量的變量號為#1000～，係統變（biàn）量用於（yú）讀和寫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（xiě）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，為消除變量內原有（yǒu）數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程（chéng）序中可以使用變量，給（gěi）變（biàn）量賦值，變量間（jiān）可（kě）進行（háng）運算和程（chéng）序跳轉。此外，宏程序（xù）還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以（yǐ）應用宏程序指令編製出簡潔合（hé）理的小容（róng）量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提（tí）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（xiàn）在直角坐標係下的方程是其中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方程我們（men）還不能直接應用於數控車床（chuáng），因為在（zài）數控車床上，坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方（fāng）向是遠離（lí）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（fāng）向。因此我們需要把直角坐標係的方（fāng）程轉換為數控車（chē）床坐標係下的方程，同（tóng）時數控（kòng）車床不能識（shí）別指數函數和平方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序中（zhōng）的算術和邏輯運算符號替（tì）換其中的（de）數學符號，變成數控車床（chuáng）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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直接加工（gōng）直（zhí）線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲（qǔ）線和高斯曲（qǔ）線（xiàn）等特殊曲線（xiàn）。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞（dì）減或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個（gè）步距（jù），每遞減或遞增一個（gè）步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算（suàn）求出（chū）對應的X值，再將刀具直線插（chā）補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）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（yī）個簡單的零件為例，說明（míng）高斯曲（qǔ）線（xiàn）的宏程序（xù）編製過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能（néng）為（wéi）力，這就（jiù）要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。