​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采（cǎi）用（yòng）了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而（ér）如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的（de）新課題。

從（cóng）多年的實踐來看，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（fāng）便的一種方法。

但是這種方法（fǎ）對於編程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅（jǐn）具有豐富的數學知識，還要（yào）熟悉（xī）數控車床的編程指令，對於宏程序更（gèng）應是了如指掌。

宏（hóng）程序分為（wéi）A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代（dài）碼編製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語句和數學公式進行編（biān）製（zhì），易（yì）為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序（xù）就是B類。

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一、FANUC0i型（xíng）數控係統（tǒng）宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變（biàn）量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變量總（zǒng）為空，沒有值能賦給該變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷（duàn）電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部（bù）變量賦值。公（gōng）共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在（zài）不同的（de）宏（hóng）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，即使斷電（diàn）也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量（liàng）用（yòng）於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位（wèi）置和刀具補償值等（děng）。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引（yǐn）用變量，特別是公共變量時，為消除變量（liàng）內原有（yǒu）數據（jù）的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶（hù）實現機床功能擴展的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值（zhí），變量間（jiān）可（kě）進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提（tí）供了循環語句、分支語句和子（zǐ）程（chéng）序調用語句，一層宏（hóng）循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序（xù）指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控（kòng）機床功能，提高加（jiā）工效率，充分發揮數（shù）控機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程（chéng）

高斯（sī）曲線在直角（jiǎo）坐標係下的方程是其（qí）中x是自變量，y是因（yīn）變量。但此（cǐ）方程我們還（hái）不能直（zhí）接應用於數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件（jiàn）方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離（lí）主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數（shù）控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能（néng）識別指數函數和（hé）平方等數學符號（hào），這就需要用（yòng）宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的（de）公式（shì）。

經（jīng）變換後高斯曲（qǔ）線（xiàn）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（jiā）工特殊曲線的方（fāng）法

數控車床（chuáng）可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並（bìng）沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線（xiàn）等（děng）特殊曲線。在加工此（cǐ）類曲線時一（yī）般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值。然（rán）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（zhí）所（suǒ）確定的點，依次（cì）插補便可完（wán）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，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序（xù）編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長（zhǎng）100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是（shì）數（shù）控坐標下的零件圖樣。

雖（suī）然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應（yīng）用空間日趨（qū）縮（suō）小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無（wú）能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控（kòng）機床潛力。