CNC車床高斯曲線加工（gōng）

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隨著新產品研製的（de）發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊曲線就成了機加（jiā）人員的新課題。

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

但是這種方法對於編程者要求較高，這是（shì）因為宏程序（xù）的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數（shù）控車（chē）床的編程指令（lìng），對（duì）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：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（yǔ）句和（hé）數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編（biān），技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程（chéng）序（xù）

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為4種類型，即空變量（liàng）、局部（bù）變量、公共變（biàn）量和係統（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量（liàng）的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空（kōng），調（diào）用宏程序時，給局部變量賦值。公共（gòng）變量的變量（liàng）號為#100～#199、#500～#999，公共變（biàn）量在不同的宏程序中（zhōng）的意義相同。當斷（duàn）電時，變量（liàng）#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。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏程序時可以引用局部變量和（hé）公（gōng）共變量（liàng），在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消除變量內原有數據的影響，一定（dìng）要給變量重新（xīn）賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功（gōng）能擴展（zhǎn）的一種方法。在宏程序中（zhōng）可以使用變量，給變（biàn）量賦值，變量間（jiān）可進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還（hái）提（tí）供了循（xún）環語句、分支語句和子程（chéng）序調用語句，一層宏（hóng）循環裏還可以（yǐ）嵌套多層（céng）循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量（liàng）加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率（lǜ），充分發揮數控機床的作（zuò）用。

二、高斯（sī）曲線的方程

高斯曲線在直角坐（zuò）標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此方（fāng）程我們還不能（néng）直接應用於數控車床（chuáng），因為在數控（kòng）車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行（háng），正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要（yào）把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車（chē）床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需（xū）要用宏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（chē）床可（kě）識別的公式。

經變換後高斯曲線（xiàn）在數控坐（zuò）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、數控車床加工特殊（shū）曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓（yuán）弧，但並沒（méi）有專門的G代碼來加工橢（tuǒ）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（jí）在Z方向上依次（cì）遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一（yī）個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出（chū）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（de）宏程（chéng）序

現以一個簡單（dān）的（de）零件為例，說明（míng）高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛（máo）坯棒料上加工一段（duàn）長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖（tú）1是直角坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐（zuò）標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線（xiàn）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）示因變量x，則高斯（sī）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;

以上程（chéng）序為最後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮（lǜ）到毛坯的（de）餘量，這就需要先粗車，再精（jīng）車。粗車同樣也（yě）是沿輪廓車削，可采（cǎi）用G71或者G73指（zhǐ）令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如下。

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（rán）隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏（hóng）程序應用空間日（rì）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。