​CNC數控車床高（gāo）斯曲（qǔ）線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨（suí）著新產品研製的發展，許多新產品（pǐn）的形狀（zhuàng）采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在數控車床上車（chē）削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方（fāng）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（yuán）不僅具有（yǒu）豐富的數（shù）學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序（xù）更應是了（le）如指掌。

宏（hóng）程序分為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）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（dà）家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統（tǒng）的宏程序（xù）就是B類。

▽長按愛心（xīn），添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為4種類型，即空（kōng）變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量（liàng）的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數據（jù），當（dāng）斷電（diàn）時（shí）局部變量初（chū）始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值（zhí）。公共變量的（de）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（tóng）。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數（shù）據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀（dāo）具補（bǔ）償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時可以引用局（jú）部變量和公共變量，在引用變量，特別（bié）是公共變量時，為消除（chú）變量內原（yuán）有數據的影響，一定要給（gěi）變量重新賦值後再引用。

宏程序是用（yòng）戶實現機床功能（néng）擴展的一種方法。在宏（hóng）程序中可以使用變（biàn）量，給（gěi）變量賦值，變量間可進行（háng）運（yùn）算和程序跳轉。此外（wài），宏程（chéng）序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程序調用語句，一（yī）層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用（yòng）宏程序指令編製出簡潔合理的（de）小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加（jiā）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（zhōng）x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平行，正（zhèng）方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直，正（zhèng）方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉換為數控（kòng）車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能（néng）識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和（hé）邏輯運（yùn）算（suàn）符號替換其中的數學符號（hào），變成數控車床可識別的（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、數控車（chē）床加工（gōng）特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接（jiē）加工（gōng）直線、圓弧（hú），但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直（zhí）線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一（yī）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得出的(X，Z)值所確定的點，依次（cì）插補便可（kě）完（wán）成特殊曲線的加工。

四、編製（zhì）加工高斯曲線的宏（hóng）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程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪（lún）廓。圖1是直角坐標（biāo）係下的零件圖樣，圖2是（shì）數（shù）控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控（kòng）坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用（yòng）#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變（biàn）量（liàng）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)

編製精加工程序（xù）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（shàng）程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮到毛坯的餘（yú）量，這（zhè）就需要（yào）先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采（cǎi）用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製（zhì）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（liàng）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（gāo）斯曲線（xiàn）)

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（yīng）用，手工（gōng）編程（chéng）、宏程序應（yīng）用（yòng）空間（jiān）日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就（jiù）要求（qiú）我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。