​CNC數控（kòng）車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形狀采用了特殊（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線（xiàn）等，而如何加工這些（xiē）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，采用宏程序編（biān）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（fǎ）。

但是這種方法對於（yú）編（biān）程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程（chéng）序員（yuán）不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更（gèng）應是了如指掌。

宏程序分為A類和（hé）B類（lèi）兩種：A類宏程序通（tōng）常（cháng）采用H代（dài）碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統（tǒng）的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統（tǒng）中（zhōng）變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能（néng）賦給該變量;局部（bù）變量（liàng）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（duàn）電時局（jú）部變（biàn）量初始化為空，調用宏程序時（shí），給局部變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的（de）意義相同（tóng）。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（diàn）也（yě）不丟失。係統變（biàn）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（hóng）程序時可以引用局（jú）部變量和公（gōng）共變量，在引用變（biàn）量，特別是公共變量時（shí），為消除變（biàn）量內原有數據的影響，一定要給變量重新（xīn）賦值後再引（yǐn）用。

宏程序是用戶（hù）實現機床功能（néng）擴展（zhǎn）的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可（kě）進行運算和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序還提供（gòng）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（tào）多層循環。所以可以應用宏（hóng）程（chéng）序指令（lìng）編製出簡潔合（hé）理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數控機床（chuáng）功能，提高加工效（xiào）率，充（chōng）分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標（biāo）係下的方程是其中x是自變量，y是因變（biàn）量。但此方程我們還不能直接應用於數（shù）控（kòng）車床（chuáng），因為在數控車床上（shàng），坐標係（xì）是（shì）這樣（yàng）規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向（xiàng）是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂（chuí）直，正方向是遠離（lí）主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐（zuò）標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時（shí）數控車床不能識（shí）別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在（zài）數控坐標（biāo）下的（de）方（fāng）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（chuáng）加工（gōng）特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代（dài）碼（mǎ）來加工橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等特殊曲（qǔ）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增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每遞減或遞增一個步距得到一個（gè）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的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊（shū）曲線的（de）加工。

四、編（biān）製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單（dān）的（de）零（líng）件為（wéi）例，說明高（gāo）斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的（de）高（gāo）斯曲線外輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件（jiàn）圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件（jiàn）的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某（mǒu）些情況（kuàng）下（xià）PC機（jī）也（yě）無能為力，這就要求我們深挖手工編（biān）程，發揮數控機床潛力。