CNC數控（kòng）車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製（zhì）的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓（yuán）、雙（shuāng）曲線和高斯曲（qǔ）線等，而如何（hé）加工這些特殊（shū）曲線就成了機加（jiā）人（rén）員（yuán）的新課題。

從多年（nián）的實踐來看，采用（yòng）宏程序編程，然（rán）後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法（fǎ）。

但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（qiú）程序員不僅具有豐（fēng）富的數學知識，還要（yào）熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序（xù）更應是了如指掌。

宏程序（xù）分為A類和B類（lèi）兩種：A類宏程序通常（cháng）采（cǎi）用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受（shòu），FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一（yī）、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分為4種類型，即空變量、局部變量（liàng）、公共變（biàn）量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能（néng）賦給該（gāi）變量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類（lèi）變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，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（wéi）空，變量#500～#999中的數據保存（cún），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CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具（jù）補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引用局部變量和公共（gòng）變量，在引用變（biàn）量，特別是公共變量時，為消除變量內原（yuán）有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用（yòng）。

宏程序是用戶實現（xiàn）機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變（biàn）量，給變量賦值，變量間可（kě）進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語（yǔ）句、分支語（yǔ）句和子程序調用語句，一層宏循環裏還（hái）可以嵌套多層（céng）循環。所以（yǐ）可以應用宏程序指令編（biān）製出簡潔（jié）合理的小容量（liàng）加工程序，擴展數控機（jī）床功能，提高加工效率，充分發揮（huī）數控機床的（de）作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

，其中（zhōng）x是自變（biàn）量，y是因變量。但此方程我（wǒ）們還不能直接應用於數控車床，因（yīn）為在數（shù）控車床上，坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向（xiàng），X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸（zhóu）軸線（xiàn）方向。因（yīn）此我們（men）需要把直（zhí）角坐標係的方程轉換為數控車（chē）床坐標係下的方程，同時（shí）數控車床不能識別指數函數和平方等數學符（fú）號，這就需要用（yòng）宏程序中的（de）算術和邏輯運（yùn）算符號替換其中的（de）數（shù）學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換（huàn）後高斯（sī）曲線（xiàn）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、數控車床加工特殊曲線的方法

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

四（sì）、編製加工高斯曲線的宏程序

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（máo）坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零（líng）件圖樣，圖2是（shì）數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）曲線數控（kòng）坐（zuò）標方程（chéng）中（zhōng），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表示因變量x，則高斯曲線的（de）方程可表示（shì）為：

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

編製（zhì）精加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）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（gāo）斯曲（qǔ）線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）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，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再（zài）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（lìng）精車，編製（zhì）完整的（de）程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自（zì）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（de）應用，手工編程、宏程序應（yīng）用空間（jiān）日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為（wéi）力，這（zhè）就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

同（tóng）時宏程序（xù）與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精度（dù）高以及短小精悍等優點。