CNC車床高（gāo）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（de）形狀采用（yòng）了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線（xiàn）就成了機加人員的新課題（tí）。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車（chē）床上車（chē）削是較為簡單、經濟和方便（biàn）的（de）一種方法。

但是這種方法對（duì）於編程者（zhě）要求較高，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，還要熟（shú）悉數控車床的編程指令，對於（yú）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（lèi）宏程序通常（cháng）用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數（shù）控係統的宏（hóng）程序就是B類（lèi）。

▽長按愛心，添加小編，技術（shù）交流▽

一、FANUC0i型（xíng）數控係統宏程序（xù）

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型（xíng），即空變量（liàng）、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為空（kōng），沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量隻能用於（yú）在宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始（shǐ）化為空，調用宏（hóng）程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在不同的宏（hóng）程序中的意義相同。當斷（duàn）電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量（liàng）#500～#999中的數據保（bǎo）存（cún），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（shù）據，例如刀具的當前位置和（hé）刀（dāo）具補償值等。我們在（zài）編寫（xiě）宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變（biàn）量，特別是公共變量時，為消（xiāo）除變量內原有數據（jù）的影響，一定要給變量重新賦值（zhí）後再引用（yòng）。

宏（hóng）程序是用戶實現機床功能（néng）擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語（yǔ）句、分支語句和子程序（xù）調用語（yǔ）句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以（yǐ）可以應用宏程（chéng）序指（zhǐ）令編（biān）製出簡潔合理（lǐ）的（de）小容量加工程序，擴展數（shù）控機床功能，提高加工（gōng）效率，充分發揮數控機床的作（zuò）用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲線在直角坐（zuò）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（hái）不能直接應用於數控（kòng）車床（chuáng），因為在數控車床上，坐標（biāo）係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行（háng），正方向是遠（yuǎn）離工件方向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉換為（wéi）數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（děng）數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算（suàn）符號替換其中的數學符號，變成（chéng）數控車（chē）床可識別的（de）公式。

經變換後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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通（tōng）過G01、G02等G代碼直（zhí）接加（jiā）工直線、圓弧，但並沒有專門（mén）的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。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（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補（bǔ）便（biàn）可完成特殊曲線的加工。

四、編製加（jiā）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序編製過（guò）程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外（wài）輪（lún）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（gāo）斯曲線數控坐標（biāo）方程中（zhōng），我們用#101表示自變量z，用#102表（biǎo）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值遞增一個（gè）步（bù）距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上（shàng）程序為最後一刀（dāo）的精加工程序，在實際（jì）加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車（chē）同樣也是沿輪廓車削，可采用（yòng）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（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（yīng）用，手工編（biān）程、宏程（chéng）序應（yīng）用空（kōng）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）挖手工編程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序與自動編（biān）程比較具（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。