​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲（qǔ）線加工

隨著新產品研（yán）製的發（fā）展，許多新產品的形狀采（cǎi）用了特殊（shū）曲線，如（rú）橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特（tè）殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題。

 

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

 

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

 

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程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（xù）就是（shì）B類。

▽長按愛（ài）心，添加小編，技（jì）術交流▽

 

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量（liàng）總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量（liàng）;局部變量的變量號（hào）為#1～#33，該類變（biàn）量隻能用於在宏程序中存儲數據（jù），當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的（de）宏程序中的意義相同。當斷（duàn）電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷（duàn）電也（yě）不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種（zhǒng）數據，例如刀具（jù）的當前位置和刀具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一（yī）定要（yào）給變量重新賦（fù）值（zhí）後再引用。

 

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能（néng）擴（kuò）展的一（yī）種方法。在宏程（chéng）序中可以使用變量，給變量賦值，變量（liàng）間可（kě）進行運算和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序還提供了循環語句、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（suǒ）以可以應用宏程序指令編製出簡（jiǎn）潔合理的小容量加（jiā）工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發（fā）揮數控機床的作用。

 

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

 

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

定的：Z軸與主軸軸線平（píng）行，正方向是遠離（lí）工件（jiàn）方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把（bǎ）直（zhí）角坐標係的方程轉（zhuǎn）換為數控車（chē）床（chuáng）坐標係下的方程，同時數控車床不能識別指（zhǐ）數函數和平方（fāng）等（děng）數學（xué）符號，這就需要用宏程序中的（de）算術和邏輯運算符號替（tì）換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

 

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）下的方程如（rú）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（chuáng）加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直（zhí）線、圓（yuán）弧，但並沒有專門的G代碼來（lái）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采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每遞減或遞增一個步距得（dé）到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再（zài）將（jiāng）刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確（què）定的點，依（yī）次插補便可完成特殊曲線（xiàn）的加工。

 

四、編製加工（gōng）高斯曲線的（de）宏程序

現以一個簡單的（de）零件為例，說明高斯曲線的宏程（chéng）序編（biān）製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一（yī）段長100mm的高斯曲線外（wài）輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數控坐標下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲線數控坐標方程（chéng）中，我（wǒ）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表示因（yīn）變量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)

 

編製精加工程序如下：

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;(直線（xiàn）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;

以上程序為最後（hòu）一刀的精加工程序，在實際加（jiā）工中要考慮到毛（máo）坯的餘量，這就需要先粗車，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，然後用G70指令精車，編製完整的程（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（suí）著CAD/CAM軟件的應用，手工（gōng）編程、宏（hóng）程序應用空間日趨縮小，但是在某（mǒu）些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。

同時宏（hóng）程序與（yǔ）自動編（biān）程比較具有（yǒu）運算速度快、加工效率高、加工精度高（gāo）以及短小精悍等優點。