​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線加工（gōng）

隨（suí）著新產品（pǐn）研製的發展，許多新產品的（de）形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成了機加人員的新課題。

 

從多年的（de）實（shí）踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

 

但（dàn）是這種方法對於編程（chéng）者要求較高，這（zhè）是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數（shù）學知識，還要熟悉數控車床（chuáng）的編程（chéng）指令，對於宏程序更應是了如指掌（zhǎng）。

 

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

▽長按（àn）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（zhōng）變量分為4種類型，即空變（biàn）量、局部變量、公共（gòng）變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變（biàn）量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電（diàn）時局（jú）部變量初始化為空，調（diào）用（yòng）宏程序時，給（gěi）局部變量賦值。公共變量的（de）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（shǐ）化為空，變量#500～#999中的數據保存（cún），即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各（gè）種數據，例如刀具的當（dāng）前位（wèi）置（zhì）和刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏程序（xù）時可以引用局部變量和公（gōng）共變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時（shí），為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦（fù）值後再（zài）引用。

 

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量，給變量賦值，變（biàn）量間可進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語（yǔ）句和子程序調用語句，一（yī）層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏（hóng）程序指令編製出簡潔合理（lǐ）的小容量加工程序，擴展數控機床（chuáng）功能，提高加工效（xiào）率，充分發揮數控機床（chuáng）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（qí）中x是自變量（liàng），y是因（yīn）變量。但此方程（chéng）我們還不能直接應（yīng）用於數控車床，因為在數控車床上，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。因此我們需要把直角坐標係的方（fāng）程轉換為數控車床坐標係下（xià）的方程，同時數控車床（chuáng）不能識別（bié）指數函數和平方等數學符號（hào），這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號（hào）替換其中的數學符（fú）號（hào），變成數控車床可識別的公式。

 

經變換（huàn）後高（gāo）斯曲線在（zài）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（xiàn）的方法

數控車床（chuáng）可通過G01、G02等（děng）G代碼直接加工（gōng）直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特殊曲（qǔ）線。在加工此類曲線時（shí）一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每遞減或遞增一（yī）個步距得到一（yī）個Z值。然後，通過（guò）曲線方程計算求出對應的（de）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（tè）殊曲線的加工。

 

四、編（biān）製加工高斯曲線的（de）宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖（tú）1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的（de）高斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在（zài）高斯曲線數控坐標（biāo）方程中，我們用（yòng）#101表（biǎo）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)

 

編製精加工程（chéng）序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量（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程序，在實際加工中要考慮（lǜ）到毛坯的餘量，這就需要（yào）先粗車，再精車。粗（cū）車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或（huò）者G73指（zhǐ）令粗車，然後用G70指令精（jīng）車，編製完整（zhěng）的程（chéng）序如（rú）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（jìn）法加工高斯曲（qǔ）線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

 

雖然（rán）隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用（yòng）空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為（wéi）力，這就要求我們（men）深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。

同時宏程序與自動編（biān）程比較具有（yǒu）運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。