CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨著新產品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形（xíng）狀采用了特殊（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成（chéng）了（le）機（jī）加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然（rán）後（hòu）在數控車床上（shàng）車削（xuē）是（shì）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（zhè）是因為宏程序的（de）編製要求程序（xù）員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編（biān）程指令，對於宏程序更應是（shì）了如（rú）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（yǔ）句（jù）和數學公式進行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公（gōng）共變量和係統變量。空變（biàn）量的變（biàn）量號為（wéi）#0，該（gāi）變量總為空，沒有值（zhí）能賦給該變量（liàng）;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變（biàn）量初始化（huà）為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變（biàn）量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量（liàng）在不同的宏程序中的意義相同。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（shǐ）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（jù），例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我（wǒ）們在編寫宏程序時可以（yǐ）引（yǐn）用局部變量和公共變量，在引用（yòng）變量，特（tè）別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影（yǐng）響，一定要給變量重新賦值後再引用（yòng）。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏（hóng）程（chéng）序中可以（yǐ）使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和（hé）程序跳轉。此外，宏程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。所以可以應用宏程（chéng）序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機（jī）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

高斯曲線在直角坐標係下的（de）方程是（shì）

，其中（zhōng）x是自變量，y是因變（biàn）量。但此方程（chéng）我們還不能直接（jiē）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軸與主軸軸線平行（háng），正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主（zhǔ）軸軸線方向。因此我們需要把直角（jiǎo）坐標係的方（fāng）程轉換為數（shù）控車床坐標係下（xià）的方程，同時數控車床不能識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和邏輯運算符號（hào）替換其中的數（shù）學符（fú）號，變成數控車床可識別（bié）的公式。

經變換（huàn）後高斯曲線在數（shù）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方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並（bìng）沒有專門的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（xiàn）逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞減或遞增一個步距（jù）得到一個Z值（zhí）。然後，通過曲線方程計算（suàn）求出對應的（de）X值，再（zài）將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值（zhí）所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲線的加工。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空（kōng）間日趨（qū）縮（suō）小，但是在某些情況（kuàng）下PC機也無能為力，這就要求（qiú）我們深挖手（shǒu）工（gōng）編程，發揮（huī）數控機床潛力。

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