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（de）發展，許多新產品（pǐn）的（de）形狀采用（yòng）了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高（gāo）斯曲線等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成了機（jī）加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采（cǎi）用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是（shì）這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編（biān）製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指（zhǐ）令，對於宏程序（xù）更應是（shì）了如指（zhǐ）掌。

宏程序（xù）分為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）通常（cháng）采用（yòng）H代碼編製，B類宏（hóng）程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易（yì）為（wéi）大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流（liú）▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種（zhǒng）類型，即空變（biàn）量、局部變量、公（gōng）共變量和係統變量。空變量的（de）變量號（hào）為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變（biàn）量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變（biàn）量（liàng）隻（zhī）能用於在宏程序中存儲數據（jù），當斷電（diàn）時局部變量初始化為空，調用宏（hóng）程序時，給（gěi）局部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共（gòng）變量在不同的宏程序中（zhōng）的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的（de）變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的各種數（shù）據，例如刀具的當（dāng）前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以（yǐ）引用局部變量和（hé）公共變量，在引用變量，特別是公共（gòng）變量時，為消除變量內原有數據的（de）影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一（yī）種方法。在宏程（chéng）序中可以（yǐ）使用變（biàn）量（liàng），給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外（wài），宏程序還提（tí）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（xún）環。所以可以（yǐ）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（shù）控機床功能，提高加工效率，充分發（fā）揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是（shì）

，其中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，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

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

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方程如下（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、數控車床加工特殊曲線的方（fāng）法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等特殊曲（qǔ）線。在加工此類曲線時一般采（cǎi）用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步（bù）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（jì）算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插（chā）補（bǔ）便可完成特殊曲線的加工。

四、編（biān）製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡（jiǎn）單的（de）零件為例，說（shuō）明高斯曲線的宏程（chéng）序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係（xì）下的（de）零件圖樣，圖2是數控（kòng）坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變（biàn）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表示因變量（liàng）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（zhì）精加工程序（xù）如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（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）線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）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，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可（kě）采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編（biān）製完整的程（chéng）序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量（liàng）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（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，手工編（biān）程、宏程（chéng）序應用空（kōng）間日趨縮小，但是在某些（xiē）情況下PC機也無能為力，這就要求（qiú）我們（men）深挖手工編程，發揮數控機床（chuáng）潛力。