CNC數控車床高（gāo）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（de）形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲（qǔ）線和（hé）高斯曲線（xiàn）等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員（yuán）的（de）新課題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用宏程序編程，然後（hòu）在數控車（chē）床上車削是較（jiào）為簡（jiǎn）單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法（fǎ）對於編程者要求較高，這是（shì）因為宏程序的編製要求程序員不僅具（jù）有豐富的數學知識，還要熟悉數（shù）控（kòng）車床的編（biān）程指（zhǐ）令，對於宏（hóng）程序更應是了（le）如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏（hóng）程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值（zhí）語句和（hé）數（shù）學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序就（jiù）是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添（tiān）加小（xiǎo）編，技術（shù）交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序（xù）

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局部變（biàn）量、公共變量和係統變量。空變量的變（biàn）量號（hào）為#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變（biàn）量;局部變量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量隻能用於在宏程序中存儲（chǔ）數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量（liàng）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。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據（jù）保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量（liàng）用於（yú）讀和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀（dāo）具補償值等。我們在編（biān）寫（xiě）宏程序時可以引用局（jú）部變量和公共變（biàn）量，在引用變量，特別是（shì）公共（gòng）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（yòng）。

宏程序是用戶實現機床功（gōng）能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變（biàn）量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏（hóng）循環裏還可以（yǐ）嵌套多（duō）層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數控機床功（gōng）能，提高加工效率，充分發揮數（shù）控機床的作（zuò）用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此（cǐ）方程我們還不（bú）能直接應用於數控車床，因為（wéi）在數控車（chē）床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向（xiàng）是遠離（lí）工件方向，X軸與主軸軸線垂（chuí）直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係（xì）下的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就（jiù）需要用宏程序（xù）中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可（kě）識（shí）別的公式（shì）。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方程如（rú）下（xià）。

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（tè）殊曲線的方法

數控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直（zhí）接加工直線、圓弧，但並沒有（yǒu）專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般（bān）采用（yòng）直線逼（bī）近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方（fāng）程計算求出對應的X值，再將刀（dāo）具直線插補至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加（jiā）工。

四、編製（zhì）加工高（gāo）斯曲線的宏程序

現（xiàn）以一（yī）個（gè）簡單的（de）零件為例，說（shuō）明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一（yī）段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖1是直（zhí）角坐標係下（xià）的零件圖（tú）樣，圖2是數控坐標下的零件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在（zài）高斯（sī）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(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示（shì）因變量x，則（zé）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（gōng）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（gāo）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（xū）要先粗車，再精車。粗車同（tóng）樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車，然後（hòu）用G70指（zhǐ）令（lìng）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;(自變量初（chū）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（zhí）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（ruǎn）件的應用，手工編程、宏程序應用空（kōng）間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速（sù）度快、加（jiā）工（gōng）效率高、加（jiā）工精（jīng）度高以及短小精悍等優點。