CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新（xīn）產品研製的（de）發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓（yuán）、雙曲線（xiàn）和高（gāo）斯曲線（xiàn）等，而如何加工這（zhè）些特殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題。

從多年的實（shí）踐來看，采用宏（hóng）程序（xù）編程，然後在數控車床上車削（xuē）是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種方法。

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

宏程（chéng）序分為A類和B類兩種（zhǒng）：A類宏程序通常采用H代（dài）碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數控係統（tǒng）的宏程序（xù）就是B類。

▽長按愛心，添加小（xiǎo）編，技術交（jiāo）流▽

一、FANUC0i型數控（kòng）係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局部變量、公共變量（liàng）和（hé）係（xì）統變量。空變量的變量號為#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量（liàng）號為#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化（huà）為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係（xì）統（tǒng）變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變（biàn）量（liàng）用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和（hé）刀具補償值等。我們（men）在編寫宏程序時可以引用局部變量和（hé）公共變量，在（zài）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（xiǎng），一定要給變量重新賦值（zhí）後再（zài）引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可以（yǐ）使用變量（liàng），給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循環語（yǔ）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（duō）層循環。所以可（kě）以應用宏程序指令編製出簡潔合（hé）理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加（jiā）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）的方程是

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

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主（zhǔ）軸軸線（xiàn）方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下（xià）的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等（děng）數（shù）學符號，這就需要用宏程（chéng）序中的（de）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公式。

經變換後高（gāo）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（shù）控車床加工特殊曲線（xiàn）的方法

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直接（jiē）加工直線、圓弧，但（dàn）並沒（méi）有專門的G代（dài）碼來（lái）加（jiā）工橢圓、雙曲線（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（jí）在Z方向上依次遞（dì）減或遞增（zēng），以（yǐ）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（zhí）。然後，通過曲線方程（chéng）計（jì）算求出對（duì）應的X值，再（zài）將刀（dāo）具直線插補至（zhì）計算得出的（de）(X，Z)值所（suǒ）確定的點（diǎn），依次插（chā）補（bǔ）便可完成特殊曲線（xiàn）的加工。

四、編製加工（gōng）高斯（sī）曲線（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的（de）宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加（jiā）工一段（duàn）長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標（biāo）係下的零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖樣。

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#105表（biǎo）示因（yīn）變量（liàng）x，則高斯曲線（xiàn）的方程可表（biǎo）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一（yī）刀的精加工（gōng）程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要（yào）先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪（lún）廓車削，可采用G71或者G73指令粗車（chē），然後用G70指令精車，編製完（wán）整的程序（xù）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;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，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（wéi）力，這就要求我（wǒ）們深挖手（shǒu）工編程，發揮數控機床潛力（lì）。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精度（dù）高（gāo）以（yǐ）及短小精悍等優點。