​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（zhǎn），許多（duō）新產品（pǐn）的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車（chē）削（xuē）是較為簡（jiǎn）單、經濟和方便的一種方（fāng）法。

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

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常用（yòng）賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量、局部變（biàn）量、公共變量（liàng）和係（xì）統變量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變量總為空，沒有值（zhí）能賦給該變量;局部變量的變量號為（wéi）#1～#33，該類變（biàn）量隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序（xù）時，給局部變量賦值。公共變（biàn）量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變（biàn）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（huà）為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量（liàng）號（hào）為（wéi）#1000～，係統變量（liàng）用於（yú）讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變量和公共變量，在引（yǐn）用變量，特別是公（gōng）共變量時，為消除變（biàn）量內原有數據的影響，一定要給變量（liàng）重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還（hái）提供了循環語句（jù）、分支語句和子（zǐ）程序調用語句，一層宏循環裏（lǐ）還（hái）可以嵌套多層循環。所以可以（yǐ）應用宏程序指（zhǐ）令編製出（chū）簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係下的方程（chéng）是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們（men）還不能直接應用（yòng）於數控車（chē）床，因為在數控車床上，坐標（biāo）係是這樣規

定的：Z軸與主（zhǔ）軸軸線平行，正方向是（shì）遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸（zhóu）線垂直（zhí），正方向是遠離主軸（zhóu）軸線（xiàn）方向。因（yīn）此我們需要把直（zhí）角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控（kòng）車床不能（néng）識別指數函數和平方等數（shù）學符號，這（zhè）就需要用宏（hóng）程序中的算術和（hé）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公式。

經變換後（hòu）高斯曲線在數控坐標下的方程如下。

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（fǎ）

數控車床（chuáng）可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般（bān）采用直線逼近（jìn）法，即在Z方向上依次遞減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距（jù）得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對（duì）應的X值，再將刀具直線插補（bǔ）至（zhì）計算得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補便（biàn）可（kě）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（yī）個簡單的零件為例，說明高斯曲線的（de）宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料（liào）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（tú）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（chéng）中，我們用#101表示自變（biàn）量z，用（yòng）#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（shì）因變量x，則高斯曲線的方程可表（biǎo）示為：

#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（biàn）量（liàng）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（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後（hòu）一刀（dāo）的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再（zài）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指令精車，編製完整的程（chéng）序如（rú）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;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工（gōng）編程、宏程序應用（yòng）空間日趨縮小，但是在某些（xiē）情況下PC機也（yě）無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。