​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線（xiàn）加工

隨著新產品研製的發展，許（xǔ）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，采用宏程序編程，然後在（zài）數控車床上車削是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種方法。

 

但（dàn）是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有（yǒu）豐（fēng）富的數學知識，還要熟悉數控（kòng）車床的編程指（zhǐ）令，對於宏程序更應是了如（rú）指掌。

 

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程（chéng）序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值（zhí）語句和數（shù）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（xíng）數控（kòng）係統中變量（liàng）分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的（de）變（biàn）量號為#0，該變（biàn）量總（zǒng）為空，沒有值能賦給該變（biàn）量;局部（bù）變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數（shù）據，當斷（duàn）電（diàn）時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局（jú）部（bù）變量賦值。公共變量的變（biàn）量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變（biàn）量在不（bú）同的宏程序中（zhōng）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（bǎo）存，即使斷電（diàn）也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係（xì）統變量用於（yú）讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用（yòng）局部（bù）變量和公共變量，在引用變（biàn）量（liàng），特（tè）別是公共變量時，為消除變（biàn）量（liàng）內原有數據的影響，一（yī）定要給變量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用（yòng）戶實現機床功能擴展的（de）一種方（fāng）法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進（jìn）行運算和程序跳轉。此外，宏（hóng）程序還提供了循環（huán）語句、分支語句和子程序調用語句，一層（céng）宏循（xún）環裏還（hái）可以嵌套多層循環。所以可以應（yīng）用宏程序指令編製出簡潔合（hé）理的小容量加工程序，擴展（zhǎn）數控（kòng）機床（chuáng）功能，提高加工效（xiào）率，充分發揮（huī）數控機床的作用（yòng）。

 

二、高斯曲線的方程

高（gāo）斯曲線在直角坐標係下的方程是

 

，其中x是自變量，y是（shì）因變量。但此方程我們（men）還不能直接應用（yòng）於數控車床，因為在（zài）數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是（shì）遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角（jiǎo）坐（zuò）標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下的方（fāng）程（chéng），同時數控車床（chuáng）不能識別指數函數和平方等（děng）數（shù）學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床（chuáng）可識別的公式。

 

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）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（shù）控車（chē）床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加（jiā）工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼（mǎ）來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特殊曲線（xiàn）。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依次（cì）遞減或（huò）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。然（rán）後，通過曲線方程計算求出（chū）對應（yīng）的X值，再將刀（dāo）具直線插補至計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲線的加工。

 

四、編製加工高（gāo）斯曲線的宏程序

現以一個簡（jiǎn）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的毛坯棒料上加工一段長100mm的高（gāo）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（kòng）坐標方（fāng）程中，我們用#101表示自（zì）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（yòng）#105表示因變量x，則高（gāo）斯曲線的（de）方程可表示為：

 

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

 

編製精加工程序如下（xià）：

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（bī）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的精加工程序（xù），在實際加工中要考慮到（dào）毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也是沿（yán）輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然（rán）後用G70指令精車（chē），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（jiā）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（ruǎn）件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小（xiǎo），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（jī）床潛力。

同時宏程序與自動編程比（bǐ）較具有（yǒu）運算速度（dù）快、加工效率高（gāo）、加工精度高以及（jí）短小精悍等優點。