​CNC數（shù）控（kòng）車床高（gāo）斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

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

從多（duō）年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數（shù）控車床上（shàng）車削（xuē）是較為簡單、經濟（jì）和方便的（de）一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高（gāo），這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的（de）數學知識，還要熟悉數控車床的編（biān）程（chéng）指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏（hóng）程（chéng）序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常（cháng）采用（yòng）H代碼編製，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型數控係統的（de）宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型（xíng）數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類（lèi）型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空（kōng）變（biàn）量的變量號為#0，該變量總為空（kōng），沒有值能賦給該（gāi）變量;局部（bù）變量的變量號為（wéi）#1～#33，該類變（biàn）量隻能用（yòng）於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初（chū）始化為空（kōng），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意義相同。當斷（duàn）電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各（gè）種數（shù）據，例如刀具的當前位置和刀具補償（cháng）值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量（liàng）和（hé）公共變量，在引用變量，特別是公（gōng）共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一（yī）定要給變（biàn）量重新賦（fù）值後再引（yǐn）用。

宏程序是用（yòng）戶（hù）實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量（liàng），給變量賦值，變量間可進行運算和程序（xù）跳轉。此外，宏程序還提供（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（yǐ）嵌套多層循環。所以可（kě）以應用宏程序指（zhǐ）令編製出（chū）簡潔合理的小容量加（jiā）工程（chéng）序，擴展數控機床功能（néng），提高加工效率，充分發揮數控機床的（de）作用。

二（èr）、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是其中（zhōng）x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直（zhí）接應用於數控車床，因（yīn）為在數控車床上，坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸（zhóu）線方向。因此（cǐ）我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同（tóng）時數控車床不能識別指數（shù）函（hán）數和平方等（děng）數學符號，這就需要（yào）用宏程序中（zhōng）的算（suàn）術和（hé）邏輯運（yùn）算（suàn）符號（hào）替（tì）換其中（zhōng）的數學符號，變成數控（kòng）車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）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（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有（yǒu）專門的G代碼來加工（gōng）橢圓（yuán）、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特殊曲線。在（zài）加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即（jí）在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距，每遞減或遞增一（yī）個步距（jù）得到一個Z值。然（rán）後，通（tōng）過曲線方程計算求出對應的（de）X值，再將刀具直線插補至計算得（dé）出的(X，Z)值所確（què）定的點（diǎn），依次插（chā）補便可完成特殊曲線的加工（gōng）。

四、編製加工高斯（sī）曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例（lì），說明高斯曲線的（de）宏（hóng）程序編製（zhì）過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線（xiàn）外輪廓。圖1是（shì）直角坐標係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在（zài）高斯曲（qǔ）線數控坐標方程中，我們用#101表（biǎo）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表示因變量x，則高斯曲線的方程可表示為（wéi）：

#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（bī）近（jìn）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;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘（yú）量（liàng），這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者（zhě）G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完（wán）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（zhí）線逼近法加工高（gāo）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;

雖然隨（suí）著CAD/CAM軟件（jiàn）的應用，手工編程、宏程序（xù）應用空間日趨縮小，但是在某些情（qíng）況下PC機也無能為（wéi）力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機（jī）床潛力。