CNC車（chē）床（chuáng）高斯曲線（xiàn）加工

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隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采（cǎi）用了特殊（shū）曲線，如橢圓（yuán）、雙曲線和高斯（sī）曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的（de）實踐來看，采（cǎi）用宏程（chéng）序編程，然後在數（shù）控車床（chuáng）上車削是較（jiào）為簡單（dān）、經濟和方便的一（yī）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（shù）學知識（shí），還要熟悉數（shù）控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

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

▽長按愛心（xīn），添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公共變量和（hé）係統變（biàn）量。空變量（liàng）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，該類變量隻能用於（yú）在（zài）宏程（chéng）序中存儲（chǔ）數據，當（dāng）斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序（xù）時，給局部變量賦值。公共變（biàn）量的（de）變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷（duàn）電時，變量#100～#199初始化為空，變量（liàng）#500～#999中的數據保存，即使斷電也不（bú）丟失。係統變量的變量（liàng）號為#1000～，係（xì）統變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫（xiě）宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新（xīn）賦值後再引用。

宏程序是用戶（hù）實（shí）現機床功能擴展的一種方（fāng）法。在宏程序中（zhōng）可以（yǐ）使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算（suàn）和程序跳轉。此（cǐ）外，宏程序（xù）還提供了循環語句、分支語（yǔ）句和子（zǐ）程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應用（yòng）宏程序指令編製出簡（jiǎn）潔合理的小容量加工（gōng）程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分（fèn）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（shì）

，其中x是自變量，y是（shì）因（yīn）變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應用於數（shù）控車床，因為在數控車床上，坐標係是（shì）這樣規

定的（de）：Z軸（zhóu）與主（zhǔ）軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向（xiàng），X軸與主軸軸線垂直，正方（fāng）向是遠離主軸（zhóu）軸線方向（xiàng）。因此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（de）方程，同時數控車床不能識別（bié）指數函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程序中的（de）算術和邏輯運算符號（hào）替換其中的數學符（fú）號，變成數（shù）控車床可（kě）識別的公式。

經（jīng）變換後高斯曲線（xiàn）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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直接加工直線、圓弧，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（dì）減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增（zēng）一個步距得到一個Z值。然後，通過曲（qǔ）線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補（bǔ）至計（jì）算得出的(X，Z)值（zhí）所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加（jiā）工。

四、編製加工高斯曲線的宏程（chéng）序

現以一個簡單的零件為例，說（shuō）明高（gāo）斯曲線的宏（hóng）程序（xù）編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪（lún）廓。圖1是直角坐標係下（xià）的（de）零件圖樣（yàng），圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在（zài）高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表（biǎo）示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(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（fāng）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（bī）近法加工高（gāo）斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）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，在實際加工中要考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要先（xiān）粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編（biān）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)

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（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、宏程序應用空間（jiān）日趨縮小，但是在某些（xiē）情況下PC機（jī）也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮（huī）數控機床潛力。