cnc數（shù）控車床高曲線加工

CNC車（chē）床高斯曲線加工

隨著新（xīn）產品研製的發展，許多新產品的（de）形狀采用了（le）特殊曲線（xiàn），如橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等，而如何加工（gōng）這些特殊曲線就（jiù）成了（le）機加人員的新課題。

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

但是（shì）這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製（zhì）要求程序（xù）員不僅具有豐富的數學（xué）知識，還要（yào）熟（shú）悉數控車床的編程指令，對（duì）於宏程序更應是了如指（zhǐ）掌（zhǎng）。

宏程序分（fèn）為A類和（hé）B類兩種：A類宏程序（xù）通常采用H代碼編製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語（yǔ）句和數學公式進行編製，易為大家（jiā）接受，FANUC0i型數控係（xì）統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程（chéng）序（xù）

在FANUC0i型數控係統中變（biàn）量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數（shù）據，當斷（duàn）電時局部變量初始（shǐ）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（wéi）#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在（zài）不同的宏程序中的意（yì）義相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化為空（kōng），變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的（de）變量（liàng）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（zhì）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和公共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除變量內原（yuán）有數據的影響（xiǎng），一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的（de）一種方法。在宏程序中可以使用變量，給（gěi）變量賦值，變量間可進行運算和程序跳（tiào）轉（zhuǎn）。此外，宏程序還提供了循環語句、分支（zhī）語句和子程序（xù）調用語句，一層宏循環裏還可（kě）以嵌套多層循環（huán）。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提高加工效率，充分（fèn）發揮數控（kòng）機（jī）床的作用。

二、高斯曲線的方程

高（gāo）斯曲線在直角坐標係下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應用於（yú）數控車床，因為在（zài）數控車床上，坐標係是（shì）這樣（yàng）規

定的：Z軸與主軸（zhóu）軸線平行，正方向是（shì）遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方（fāng）向是遠離主軸軸線方（fāng）向。因此我們需要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（shí）別指數函（hán）數和平方等數學符號，這就需要用宏程（chéng）序（xù）中的算術和邏輯運算符號替換其（qí）中的數學符號，變成數控車床可識別（bié）的公式。

經變換後高（gāo）斯曲線在（zài）數控坐標下的方程（chéng）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（mǎ）直接加工直線、圓弧，但（dàn）並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高（gāo）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，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一（yī）個步距，每遞減或遞增（zēng）一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值（zhí），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曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的（de）宏程序

現以一個簡（jiǎn）單的零（líng）件為例，說明高斯（sī）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（zuò）標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示（shì）(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（zé）高斯曲線的方程可表示（shì）為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加工程（chéng）序如（rú）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（jiā）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個（gè）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（gōng）程序，在實際加（jiā）工（gōng）中要考（kǎo）慮到毛坯的餘量，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G73指令粗車，然後用（yòng）G70指令精（jīng）車（chē），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（biàn）量初值)

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值遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手（shǒu）工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機（jī）也（yě）無能（néng）為力，這就要求我們深挖（wā）手工編程，發揮數控機床潛力。