​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多（duō）新產品的形狀采用（yòng）了特殊曲線，如橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等，而如何（hé）加工（gōng）這些特殊（shū）曲線就成了機加人員的新課題。

 

從多年的（de）實踐來看，采用宏程（chéng）序編程，然後在數控車床上車削（xuē）是較為簡單、經濟和方便的（de）一種方法。

 

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序（xù）的編製要求程序員不僅（jǐn）具有豐富（fù）的數學（xué）知識，還要熟悉數控（kòng）車床的編程指令（lìng），對於宏程序更應是了如指掌。

 

宏程序分為A類和（hé）B類兩種：A類宏程序通常采用（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（dà）家接受，FANUC0i型數控係統（tǒng）的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程（chéng）序

在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（hé）係統變量（liàng）。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，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（zhōng）的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中（zhōng）的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前（qián）位（wèi）置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和（hé）公（gōng）共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變（biàn）量內原有數據的影（yǐng）響（xiǎng），一定要給變量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用戶實（shí）現機床功能（néng）擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量（liàng）賦值，變量間可進（jìn）行運算和程序跳轉。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（huán）裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應（yīng）用（yòng）宏程序指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數控機床功（gōng）能，提高加（jiā）工效率，充分發揮數控機床的作用。

 

二、高斯（sī）曲線的方程

高斯曲線（xiàn）在直角坐（zuò）標係下的方程是

 

，其中x是自變（biàn）量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因（yīn）為在數控車（chē）床上，坐標係是這樣規（guī）

定的：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行，正方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂（chuí）直（zhí），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（de）方程轉換為數控車床坐標（biāo）係下（xià）的方程，同時（shí）數控車床不能（néng）識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏（hóng）程序中的算術（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學符號（hào），變成數控車床可識別的公式。

 

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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車（chē）床可通過G01、G02等G代碼直（zhí）接（jiē）加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來（lái）加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用（yòng）直線逼近法，即在Z方向上依次遞減（jiǎn）或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，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（jì）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曲線（xiàn）的加工。

 

四、編（biān）製加工高斯曲線的（de）宏程序

現（xiàn）以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的（de）宏程序編製過程（chéng）。如（rú）圖1所示，在（zài）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是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯（sī）曲線數控坐標方程中（zhōng），我們（men）用#101表示自（zì）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（yīn）變量x，則高斯曲（qǔ）線的方程可表示為：

 

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

 

編製（zhì）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;(直線逼近法加工（gōng）高斯（sī）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（yào）考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓（kuò）車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，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（rán）隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序（xù）應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深（shēn）挖手（shǒu）工編程（chéng），發揮數控機床潛力。

同（tóng）時宏程序與自（zì）動編程比較（jiào）具（jù）有運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。