​CNC數控車床高斯曲線加（jiā）工

　　

CNC車床高斯（sī）曲（qǔ）線加工

隨著新產品（pǐn）研製的發展，許多新產品的形狀采用了（le）特殊曲線，如橢圓、雙曲線（xiàn）和（hé）高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊曲線就成了機加人員的新（xīn）課（kè）題。

 

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車（chē）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（chéng）序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富的（de）數（shù）學知識，還要熟悉數控車床的（de）編程指令，對於宏程序更應（yīng）是了如指掌。

 

宏（hóng）程（chéng）序分（fèn）為A類和B類兩種：A類宏程（chéng）序通常采用H代（dài）碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值（zhí）語句和數（shù）學公式進行（háng）編製，易為大家接受，FANUC0i型數（shù）控係統（tǒng）的宏程序就（jiù）是B類（lèi）。

▽長按愛心，添加小編，技術交流（liú）▽

 

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變（biàn）量分為（wéi）4種類型，即空變量、局（jú）部變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該變量總（zǒng）為空，沒有值能賦給（gěi）該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初（chū）始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共（gòng）變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變（biàn）量在不同的宏程序中的意義相（xiàng）同。當斷電（diàn）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。係統變量的變量號為#1000～，係統變量（liàng）用於讀和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變量和（hé）公共變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除（chú）變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值（zhí）後再引（yǐn）用。

 

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行（háng）運（yùn）算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、分支語句和（hé）子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還（hái）可以嵌套多層循環。所以可（kě）以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加（jiā）工程序，擴（kuò）展數控（kòng）機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

 

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在（zài）直角坐（zuò）標（biāo）係下的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變量。但（dàn）此（cǐ）方程我們還不能直接應用（yòng）於數控車床，因為在數控車（chē）床上，坐標係是（shì）這（zhè）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（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需（xū）要把直（zhí）角（jiǎo）坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的（de）方（fāng）程，同時數控車（chē）床不能識（shí）別指數函數和平（píng）方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序（xù）中的算術和邏輯運算（suàn）符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

 

經變換後（hòu）高斯（sī）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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通（tōng）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、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等特殊（shū）曲線。在（zài）加工此（cǐ）類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或（huò）遞增一（yī）個步距得到一個Z值。然（rán）後，通過曲線方程計算求出對（duì）應的X值，再（zài）將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，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

現以一個簡單（dān）的（de）零件為例，說明高（gāo）斯（sī）曲線的宏程（chéng）序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯（pī）棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲線數控坐標方程（chéng）中（zhōng），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（biǎo）示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量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（gōng）程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初值)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值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上（shàng）程序為最（zuì）後一刀的精加工程序，在（zài）實際加工中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精（jīng）車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可（kě）采用（yòng）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（yī）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（yòng），手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序與（yǔ）自動編程比較具有運算速（sù）度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。