cnc數控車床高曲線加工

CNC車床（chuáng）高斯曲線（xiàn）加工

隨著新產品研製的發展，許多新（xīn）產（chǎn）品的（de）形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高（gāo）斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊曲線就成了機加人員（yuán）的（de）新（xīn）課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序（xù）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。

但是這種方法對於編程者要（yào）求較高（gāo），這是因為宏程序的編製（zhì）要求程序員不僅具（jù）有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏（hóng）程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代（dài）碼編製，B類（lèi）宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，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、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為4種類型，即空變量、局部變量（liàng）、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的（de）變（biàn）量號為#0，該變量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部（bù）變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變（biàn）量初始化（huà）為空，調（diào）用宏程序時，給局部變量賦值。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（zhōng）的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷（duàn）電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變（biàn）量用於（yú）讀和寫CNC的（de）各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償（cháng）值等。我們在編寫宏程序（xù）時可以引（yǐn）用局（jú）部變量和（hé）公共變量（liàng），在（zài）引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的（de）影響，一定要給變量重新賦（fù）值後再（zài）引用。

宏程序是（shì）用戶（hù）實現機床功能擴展的一種方（fāng）法。在宏程序（xù）中（zhōng）可以使用變量，給變量賦值，變量（liàng）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（fèn）支語句和子程序調用語句，一層宏（hóng）循環裏還可以嵌套多層循環（huán）。所以可（kě）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（gōng）能，提高（gāo）加工效率（lǜ），充（chōng）分發揮數控機床的作用。

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是因變量（liàng）。但此方程我們還（hái）不能直接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主（zhǔ）軸軸線平行（háng），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（lí）主（zhǔ）軸軸線方向。因（yīn）此我們（men）需要把直角坐標係的方（fāng）程轉換（huàn）為數控車床坐標係下的（de）方程，同時數控車床不能（néng）識別指（zhǐ）數函數和平方等數學符號（hào），這就需要用宏程序中的算（suàn）術（shù）和邏輯運算符號替換（huàn）其中的數學符號，變成數（shù）控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數（shù）控坐標下（xià）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（kòng）車（chē）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，但並沒有專門的G代（dài）碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一（yī）個步（bù）距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到（dào）一（yī）個Z值。然後，通過曲（qǔ）線（xiàn）方程計算求出對（duì）應的X值（zhí），再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值（zhí）所確定的點，依次（cì）插補便可完成特殊曲線的加（jiā）工。

四、編製（zhì）加工高斯曲線的宏程序

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

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控（kòng）坐標方程中，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（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（jiā）工程序，在實際加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（yě）是沿輪廓車削，可采（cǎi）用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整（zhěng）的程（chéng）序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量初（chū）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（xiàn）逼近法加工高斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在（zài）某些情況下（xià）PC機也無能為力（lì），這就要求我們深挖手工編程，發（fā）揮數控（kòng）機床潛力。