CNC數（shù）控車床高斯曲線加（jiā）工

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，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（nián）的實踐來看，采用（yòng）宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種方法。

但是這（zhè）種方法對於編程（chéng）者要求較（jiào）高，這是因為宏（hóng）程（chéng）序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

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

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值（zhí）能（néng）賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於在宏程序中（zhōng）存儲數（shù）據，當（dāng）斷電時局部變量初始化（huà）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（dāng）斷電（diàn）時（shí），變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存（cún），即使斷電也不丟失（shī）。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於（yú）讀和寫CNC的各種數據，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，在引用變（biàn）量，特別（bié）是（shì）公共變量時（shí），為消（xiāo）除變量內原有數據的影響，一定（dìng）要（yào）給變量重新賦（fù）值後再引用。

宏程（chéng）序是用戶實現機床功（gōng）能擴展的一種方法。在宏程（chéng）序中可（kě）以使用變量，給變量賦值，變量（liàng）間可進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還提供了（le）循環語句、分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。所以可以應用宏程序指令編（biān）製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展（zhǎn）數控（kòng）機床（chuáng）功能，提高加工效率，充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（xià）的方（fāng）程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此（cǐ）方程我們還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軸與主軸軸線平行，正方向是遠（yuǎn）離工件方向，X軸與主軸（zhóu）軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方（fāng）向。因（yīn）此我（wǒ）們（men）需要（yào）把直角坐標係的方（fāng）程轉換為數控車床坐標係下的方（fāng）程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替（tì）換其中的（de）數學符號，變成數控車床可（kě）識別的公式。

經變換（huàn）後高斯曲線在數控坐標下的方程（chéng）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（chuáng）可通過G01、G02等G代碼直（zhí）接加工直線、圓弧，但（dàn）並沒有（yǒu）專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）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，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過（guò）曲線方（fāng）程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補（bǔ）至計算得（dé）出的（de）(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插補便可完成（chéng）特（tè）殊曲線的加工。

四、編製加（jiā）工高斯曲線（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的零件為（wéi）例，說明高斯曲線的（de）宏程序編製（zhì）過（guò）程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒料上加（jiā）工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中（zhōng），我們用（yòng）#101表示自變（biàn）量z，用#102表示（shì）(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用（yòng）#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（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精（jīng）加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮到（dào）毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。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，編製完整的（de）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、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也（yě）無能為力，這就要（yào）求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。