​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，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如（rú）何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題（tí）。

從（cóng）多年的實踐來看，采用（yòng）宏程序編程，然後（hòu）在數控車（chē）床上車削是（shì）較為簡單、經濟和方便的一種方法。

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具有豐富的數學知識，還要熟悉數（shù）控車床（chuáng）的編（biān）程指令（lìng），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類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏（hóng）程序通（tōng）常（cháng）用賦值語句和數學公式進行編製，易（yì）為大家接受，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（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變（biàn）量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變（biàn）量。空變量的變量號（hào）為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能賦給該變（biàn）量;局部（bù）變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷（duàn）電時局部變量初始（shǐ）化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。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#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（wéi）#1000～，係（xì）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和公共（gòng）變量，在引用變量，特別（bié）是公共變量時，為消除變量內原（yuán）有數據的影（yǐng）響，一定要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。在（zài）宏程序中可以使用變（biàn）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句、分支語句和子程序（xù）調用語（yǔ）句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏（hóng）程序指令編製出簡潔合理（lǐ）的小容量加工（gōng）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（fāng）程

高斯（sī）曲線在（zài）直角坐標係下（xià）的（de）方程是

，其（qí）中x是自變量，y是因變量。但此方程（chéng）我（wǒ）們還不能直接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規（guī）

定的：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行（háng），正方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主軸（zhóu）軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸（zhóu）軸線方向。因此（cǐ）我們需要把直（zhí）角坐（zuò）標係的方（fāng）程轉換（huàn）為（wéi）數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別指（zhǐ）數函數和平（píng）方等數學（xué）符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其（qí）中的數學符號，變成數控車床（chuáng）可識別的（de）公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）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

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直接加工直線、圓弧，但並（bìng）沒有專（zhuān）門的G代碼來加工橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在（zài）加工此類曲線（xiàn）時一般采（cǎi）用直線逼近法，即（jí）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個Z值（zhí）。然後，通過（guò）曲線方程計算求出對（duì）應的X值（zhí），再（zài）將（jiāng）刀具直（zhí）線插補至計算得出的(X，Z)值（zhí）所確定的點，依次（cì）插補便可完（wán）成特殊曲線的加工。

四、編製加工（gōng）高斯曲線（xiàn）的宏程（chéng）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（zhì）過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛（máo）坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線（xiàn）外輪廓。圖（tú）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

在高斯曲線數控坐標方程中，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（gāo）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;

以上程序為最後一刀（dāo）的精加工程序（xù），在（zài）實際加工中要考（kǎo）慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可（kě）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（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（jìn）法加（jiā）工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨（suí）著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間（jiān）日趨（qū）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，發揮數控機床潛力（lì）。

同時宏程序與自動編程（chéng）比（bǐ）較具有運算速度快、加工效率（lǜ）高、加工精度高以及短小精悍等（děng）優點。