​CNC數控車床高斯曲線（xiàn）加（jiā）工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品（pǐn）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（xiàn）和高斯曲（qǔ）線等，而如何加工（gōng）這些特殊曲線就成了機加（jiā）人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序（xù）編（biān）程，然後在數控車床上車削（xuē）是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種（zhǒng）方法。

但是（shì）這（zhè）種方法對（duì）於編程者要求較（jiào）高，這是因為宏程（chéng）序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的（de）編程指令，對於宏程序更應是了（le）如（rú）指掌。

宏程序分為A類和B類兩（liǎng）種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序（xù）通常用賦值（zhí）語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序（xù）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型數控係統中變量分為4種類（lèi）型（xíng），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（wéi）#0，該（gāi）變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量隻能（néng）用於在宏程序中存儲數據，當斷電（diàn）時局部變量初始（shǐ）化為空，調用宏（hóng）程序時，給局部變（biàn）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（tóng）。當斷電時，變（biàn）量#100～#199初始化為空，變量（liàng）#500～#999中的數據保存，即使（shǐ）斷電也不（bú）丟失。係統變量的變（biàn）量號為#1000～，係統變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前（qián）位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引（yǐn）用局部變量和公（gōng）共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共變量時，為消（xiāo）除變量內原有數據的影響，一定要給（gěi）變量重新賦值後再引（yǐn）用。

宏程序是用戶實現機（jī）床功能（néng）擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算（suàn）和程序（xù）跳轉。此外，宏程序還（hái）提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多（duō）層循環。所以（yǐ）可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量（liàng）加（jiā）工程序（xù），擴展數控機床功能，提高（gāo）加工效率，充（chōng）分發（fā）揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高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。但此方程我們還不能直接應用於數控車（chē）床，因為在數控車床上，坐標（biāo）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軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要把直角坐標係的方程（chéng）轉換為數控車（chē）床坐標係下的方程，同時數控（kòng）車床不能識別指數函數和平方等數（shù）學符號，這就需要用宏程（chéng）序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的（de）公（gōng）式。

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（shù）控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並（bìng）沒（méi）有專門的G代碼來加（jiā）工橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近（jìn）法，即在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（yī）個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至（zhì）計算得（dé）出的(X，Z)值所確（què）定的點，依（yī）次插補便可完（wán）成特殊（shū）曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序（xù）編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工（gōng）一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的（de）零（líng）件（jiàn）圖（tú）樣，圖2是數控坐標下的零件圖（tú）樣（yàng）。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在（zài）高斯曲線數控坐（zuò）標（biāo）方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用（yòng）#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（jīng）加工程（chéng）序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初值（zhí）)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（gōng）高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序（xù），在實際加（jiā）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，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車，然（rán）後用G70指（zhǐ）令精車，編製完整（zhěng）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;(直線逼近法加工高斯（sī）曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步距)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（xù）應用空間日趨縮小，但是在某些情（qíng）況下PC機也（yě）無能為力，這就要求我們深挖手（shǒu）工編程（chéng），發揮數控機床潛力（lì）。