CNC車床高斯曲線加工

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隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如（rú）橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何（hé）加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從（cóng）多年的（de）實（shí）踐來看，采用（yòng）宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經（jīng）濟（jì）和方便的一種方法。

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

宏程序分為A類和B類兩種：A類（lèi）宏程序通常采用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（yì）為大家（jiā）接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加（jiā）小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）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。空變量（liàng）的變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能（néng）賦給（gěi）該變量;局（jú）部變量的變量（liàng）號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當（dāng）斷電（diàn）時（shí）局部變量初始化（huà）為空，調用宏（hóng）程序時，給局部變量賦（fù）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。當斷電時，變量（liàng）#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～，係統變量用於讀和寫CNC的（de）各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量（liàng）和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要（yào）給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機（jī）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（céng）宏循（xún）環裏還可（kě）以嵌套多層循環。所（suǒ）以可以應用（yòng）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應用於數控車床，因為在（zài）數控車床上，坐標係是這樣規（guī）

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主（zhǔ）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（kòng）車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能識別指數函數和平方等（děng）數學符號，這就（jiù）需要用宏程序中的（de）算術和邏輯（jí）運（yùn）算符（fú）號替換其中（zhōng）的數學符號，變（biàn）成數控（kòng）車床可識（shí）別的公式。

經變換後高（gāo）斯曲線在數控坐標下的方程如（rú）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（qǔ）線的方法（fǎ）

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工（gōng）直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和（hé）高（gāo）斯曲（qǔ）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（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞（dì）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（chū）對應（yīng）的X值（zhí），再將刀具（jù）直線插補至計（jì）算得出的(X，Z)值所確定的點（diǎn），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宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程（chéng）序編製過程。如圖（tú）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（jiǎo）坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方（fāng）程中，我們用（yòng）#101表示自變量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（yīn）變量x，則高斯曲線的方程可表示為：

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

編製精加（jiā）工程序如下（xià）：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）值（zhí）)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（zhí）線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）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（jiā）工程序，在實際加工中要考慮到毛（máo）坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗（cū）車（chē）同（tóng）樣也是沿（yán）輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然（rán）後用G70指令（lìng）精車，編（biān）製完整的（de）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;(直線逼（bī）近法（fǎ）加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值（zhí）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，手工編（biān）程、宏程序應用空間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數（shù）控機床潛力。