​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高（gāo）斯曲線加工

隨（suí）著新產品研（yán）製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等（děng），而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來（lái）看，采用宏程序編程，然後在數（shù）控車床上車（chē）削（xuē）是較為簡（jiǎn）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（xī）數控車床的編程指令，對於宏程序（xù）更應是了如指掌。

宏程（chéng）序分為A類和B類兩種：A類宏程（chéng）序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常用賦值語句和（hé）數學公式進行編製（zhì），易為（wéi）大家接受，FANUC0i型數控係統的（de）宏（hóng）程序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一（yī）、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（gōng）共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值（zhí）能賦給該變量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序（xù）中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的（de）意義相同。當斷（duàn）電時，變量#100～#199初始化為空（kōng），變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟（diū）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。我們在編寫宏程序時可以（yǐ）引用局部變量和公（gōng）共變量，在（zài）引用（yòng）變（biàn）量，特別是公共（gòng）變量時（shí），為消除變量內原有數（shù）據的影響，一定要（yào）給變量重新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是用戶（hù）實現機（jī）床功能擴展的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以（yǐ）使用變（biàn）量，給變量賦（fù）值，變量（liàng）間可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（jù）和子程序調用語句，一層（céng）宏循環裏還可以嵌套多層（céng）循（xún）環。所（suǒ）以可以應用宏程序指令編製出簡潔合（hé）理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充（chōng）分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直（zhí）角坐標係下的方（fāng）程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此方（fāng）程我們（men）還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，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉換為數控車床坐（zuò）標係下（xià）的方程，同（tóng）時數控車床不能識別指數函數（shù）和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏（luó）輯運算符號替換（huàn）其中的數學符號，變成數控車床（chuáng）可識（shí）別的公式。

經（jīng）變換後高斯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、數控車床加工特殊曲線的（de）方法

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、雙曲線和高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞（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（jiāng）刀（dāo）具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）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

現以一個簡單的零件為例（lì），說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製（zhì）過程。如（rú）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是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方（fāng）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（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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序（xù）為最後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要先（xiān）粗車，再精（jīng）車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如（rú）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)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟（ruǎn）件（jiàn）的應用，手工（gōng）編程、宏程（chéng）序應用空（kōng）間日趨縮小（xiǎo），但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力（lì），這就（jiù）要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

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