CNC數控車（chē）床（chuáng）高斯曲線加（jiā）工

CNC車床（chuáng）高斯曲（qǔ）線加（jiā）工（gōng）

隨著新產品（pǐn）研（yán）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（gāo）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（tí）。

從多年的實踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後（hòu）在數（shù）控車床上車削是較為簡單、經（jīng）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（hóng）程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉（xī）數控車床的（de）編程指令，對於宏程序更應是（shì）了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種（zhǒng）：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦（fù）值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，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型數控係統宏程序

在FANUC0i型數（shù）控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有（yǒu）值能賦（fù）給該變量;局部變量的變（biàn）量（liàng）號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存（cún）儲數據，當斷電時局部（bù）變量初始化為空（kōng），調用宏程（chéng）序時，給局部變量賦值。公共變量的變（biàn）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#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種數據，例如刀具（jù）的當前位置和刀（dāo）具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時（shí）可以引用局（jú）部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共（gòng）變量時，為消除變量內原有數據的（de）影響，一定要給（gěi）變量重新賦值後再引用。

宏程序（xù）是用戶實現機床功（gōng）能（néng）擴展的（de）一種（zhǒng）方（fāng）法。在宏程（chéng）序中可以使用變量，給（gěi）變量賦值，變量間（jiān）可進行運算和程（chéng）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）調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套（tào）多層循環。所（suǒ）以可以應用宏（hóng）程序指令編製出（chū）簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機（jī）床功能，提（tí）高加工效率，充分（fèn）發揮數控（kòng）機床的（de）作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角（jiǎo）坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變（biàn）量。但（dàn）此（cǐ）方程我們還不能直接應用於數控車床（chuáng），因為在數控車床上，坐標係是這樣（yàng）規

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換（huàn）為數控車床坐標係下（xià）的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序（xù）中的算術和邏輯運算符號（hào）替換（huàn）其中的數學符號，變成（chéng）數控車床可識別的公式。

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（kòng）車床加工特殊曲線的（de）方（fāng）法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線（xiàn）、圓（yuán）弧，但並沒有專（zhuān）門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依次遞減或（huò）遞增，以（yǐ）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。然後，通（tōng）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（suǒ）確定的點，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（chéng）序

現以一（yī）個（gè）簡單的零件為例，說明高斯（sī）曲線的宏程序編製過程（chéng）。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的（de）高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數（shù）控坐（zuò）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#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（qǔ）線的方程可（kě）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：

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（sī）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，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可（kě）采用（yòng）G71或者G73指令粗車，然後用G70指（zhǐ）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（zhí）線逼近法（fǎ）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（rán）隨著CAD/CAM軟件的應用，手（shǒu）工編程（chéng）、宏程序應用（yòng）空（kōng）間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發（fā）揮數控機床潛力。