​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲線加（jiā）工

隨著（zhe）新產品研（yán）製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題（tí）。

從（cóng）多年（nián）的實踐來看，采用宏（hóng）程序編程，然後（hòu）在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是（shì）這種方法對（duì）於編程者要求較高，這是因為宏程序的（de）編製要求程序員不僅具有豐富（fù）的數學知識，還要（yào）熟悉數（shù）控車床的（de）編程指令，對於宏程（chéng）序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩（liǎng）種：A類宏（hóng）程序通常（cháng）采用H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值語（yǔ）句和（hé）數學公式進行編製，易為（wéi）大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加（jiā）小編，技術交（jiāo）流▽

一（yī）、FANUC0i型數（shù）控（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類（lèi）型，即空變量、局部變量、公共變量和（hé）係統變量。空變量（liàng）的變（biàn）量號為#0，該變量總（zǒng）為空，沒有值能賦給該變（biàn）量;局部變量的變量號為（wéi）#1～#33，該類（lèi）變量隻能用於在（zài）宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時（shí），給局部變量賦值（zhí）。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（bú）丟（diū）失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用（yòng）於（yú）讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的（de）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（biàn）量和公共變量，在引用變量，特（tè）別是公共變量時，為（wéi）消除變量內原有數（shù）據的影響，一定要（yào）給變量重新賦值後再引用。

宏程序是（shì）用戶（hù）實現（xiàn）機床功能擴展的（de）一種（zhǒng）方法。在（zài）宏程序中可以使用變量，給變量（liàng）賦值，變量間可（kě）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（jù）和子程序調用語句，一層宏（hóng）循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率（lǜ），充分發揮數控機（jī）床的（de）作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係下的方程是其（qí）中x是自（zì）變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用（yòng）於數控車床，因為在數（shù）控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要把直（zhí）角坐標係的方程轉換為數（shù）控車床坐標（biāo）係下的方程，同（tóng）時數控車床不能識別指數函數和平方（fāng）等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯（jí）運算符號替換其中的（de）數學符號，變成數控車床可識別的（de）公式（shì）。

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、數控車床（chuáng）加（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直（zhí）接加工直線、圓弧，但並（bìng）沒有專門的G代（dài）碼來加工橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特（tè）殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般采用直線逼近法，即在（zài）Z方向上依次遞減或（huò）遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距，每遞減或遞增一個步距得到一（yī）個（gè）Z值。然後，通過曲（qǔ）線方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得（dé）出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）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序（xù）

現以（yǐ）一個（gè）簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏（hóng）程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛（máo）坯棒料上加工一段長（zhǎng）100mm的高斯曲（qǔ）線（xiàn）外輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係下的零（líng）件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示（shì）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#105表示（shì）因（yīn）變（biàn）量x，則高斯曲線的方程（chéng）可表示為：

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

編（biān）製精（jīng）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（jìn）法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）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（zài）實際加工（gōng）中要考慮到毛坯（pī）的餘量，這就需要（yào）先粗（cū）車，再精車。粗車同樣也是（shì）沿輪廓車削，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車，然（rán）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）法加工高斯曲（qǔ）線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步距（jù）)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，但是在某些情況下PC機（jī）也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數（shù）控機床潛力。