cnc數控車床高曲（qǔ）線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研（yán）製的發展，許多新（xīn）產品的形狀采（cǎi）用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而（ér）如何加工（gōng）這些（xiē）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（biān）程，然後在數控車床上車削是較為簡（jiǎn）單、經（jīng）濟和方便的（de）一種方法。

但是這種方（fāng）法對於編程者要求較高，這是（shì）因為宏程序（xù）的（de）編製要求程序（xù）員不僅具有豐富的數學（xué）知識，還要熟悉數控車床的（de）編程指令（lìng），對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和（hé）B類兩種：A類宏程序（xù）通常采用H代碼編（biān）製（zhì），B類宏（hóng）程序通常用賦值語句和（hé）數學公式進行編（biān）製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏（hóng）程序就是B類。

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一（yī）、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為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（gāi）變（biàn）量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部（bù）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（biàn）量#100～#199初始化為（wéi）空，變量#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷（duàn）電也不丟失。係統變量的（de）變量號為#1000～，係（xì）統變（biàn）量用於讀和寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們（men）在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引（yǐn）用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給（gěi）變量重（chóng）新賦值後再引用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功（gōng）能擴展的一種方法。在宏程（chéng）序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子（zǐ）程序調用語句，一層宏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（liàng）加工程序，擴（kuò）展（zhǎn）數（shù）控機床功能，提（tí）高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯（sī）曲（qǔ）線的方（fāng）程（chéng）

高斯曲線在直角坐標係下的方程是（shì）其中x是（shì）自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，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（zhóu）與主軸軸（zhóu）線垂直，正方向是（shì）遠離主軸軸（zhóu）線方（fāng）向。因此（cǐ）我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車（chē）床坐標係下的方程，同時數（shù）控車床不能識別指數函（hán）數（shù）和平方等數學符號，這就需要用宏（hóng）程序中（zhōng）的算術和（hé）邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控（kòng）車床（chuáng）可識別（bié）的公式。

經變換後高斯（sī）曲線在數（shù）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（shū）曲線的方法

數控車床可通（tōng）過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有（yǒu）專門的G代碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上（shàng）依（yī）次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）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對應（yīng）的X值，再將刀具直線插（chā）補至（zhì）計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定（dìng）的點，依次插補便可（kě）完成特殊曲線的加工（gōng）。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現（xiàn）以一個簡單的零件（jiàn）為例（lì），說明（míng）高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上（shàng）加工一（yī）段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）曲線數控坐標方程中，我們用（yòng）#101表示（shì）自變量z，用#102表（biǎo）示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用（yòng）#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因（yīn）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)

編製精加工（gōng）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（gōng）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，在實際加工中（zhōng）要（yào）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（lún）廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後（hòu）用（yòng）G70指令（lìng）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（liàng）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）法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件（jiàn）的應用，手工編（biān）程、宏程序應用空間日趨縮小，但（dàn）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（biān）程，發揮數控機床潛力。