​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲線加（jiā）工

隨著新產品研（yán）製的發展，許多新產品的形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等，而如何加工這些（xiē）特殊曲線就成了機加人員的新（xīn）課題。

從多年的實踐來（lái）看（kàn），采用宏程序編程（chéng），然後在數（shù）控車床上車（chē）削是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種方法。

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程（chéng）序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟（shú）悉（xī）數控車床（chuáng）的編程指令，對於（yú）宏程序更應是了如指掌。

宏（hóng）程序分（fèn）為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用（yòng）H代碼編製，B類宏（hóng）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型數控係（xì）統的宏程序就是B類。

▽長按愛心（xīn），添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型（xíng），即空（kōng）變量、局部變量、公共（gòng）變量（liàng）和（hé）係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總（zǒng）為空，沒有值能賦給（gěi）該變量;局部變量的變量號為（wéi）#1～#33，該類變量隻能用於在（zài）宏程序中存儲數據，當斷電時（shí）局（jú）部變量初始（shǐ）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（bú）同的（de）宏程序中的（de）意（yì）義相同（tóng）。當斷電時，變量#100～#199初始化為（wéi）空（kōng），變量#500～#999中的數（shù）據保存（cún），即使斷電也不丟失。係（xì）統變量的（de）變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的（de）各（gè）種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引用局（jú）部（bù）變量（liàng）和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有（yǒu）數據（jù）的影響，一定要給變量重新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是用戶（hù）實現機床（chuáng）功能擴展的一種方（fāng）法。在宏程序（xù）中可以使用變量（liàng），給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程序調用語（yǔ）句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以（yǐ）可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充（chōng）分發揮數控機床的作（zuò）用。

二、高斯曲線（xiàn）的方程

高斯（sī）曲線在直角（jiǎo）坐標係下（xià）的方程是（shì）

，其中x是自變量，y是（shì）因變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應用（yòng）於數控車床，因（yīn）為（wéi）在數控車床上，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。因此我們需要把（bǎ）直角坐標係的方（fāng）程轉換為數控車床（chuáng）坐標係下（xià）的方程，同時數（shù）控車床不能識別指數（shù）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運算符號替換其（qí）中的數學符號，變成（chéng）數控車床（chuáng）可識別的公式。

經（jīng）變換（huàn）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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直（zhí）接加（jiā）工（gōng）直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲（qǔ）線等特殊曲線。在加工此類曲線（xiàn）時一般采用直線逼近（jìn）法（fǎ），即在（zài）Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一（yī）個步距，每遞減或（huò）遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀（dāo）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（chéng）特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡（jiǎn）單（dān）的（de）零件為（wéi）例，說明（míng）高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程。如（rú）圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料（liào）上（shàng）加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓（kuò）。圖1是（shì）直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲（qǔ）線數控坐標方（fāng）程中，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（zì）變量（liàng）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（chéng）序為最後一刀的精加工（gōng）程序，在實際加工中（zhōng）要考慮到毛坯的餘量，這就需（xū）要先（xiān）粗（cū）車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削（xuē），可采用G71或者G73指令（lìng）粗車，然後用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（zhí）)

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（xiàn）)

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軟件的應用，手工編程、宏程序應用空（kōng）間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無能為（wéi）力，這就要求我們深（shēn）挖手工編程，發揮（huī）數控機床潛力。

同時宏程（chéng）序與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精（jīng）度高以及短（duǎn）小精悍等優點。