​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的（de）發展（zhǎn），許多新產品的形狀采（cǎi）用了特殊曲（qǔ）線，如橢圓（yuán）、雙曲線和（hé）高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲（qǔ）線就（jiù）成了（le）機加人（rén）員的新課題。

從多年的實踐來看，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（de）一種方法。

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

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦（fù）值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型（xíng）數控係統的宏程序就是B類。

▽長按（àn）愛心，添加小編，技（jì）術交流▽

一、FANUC0i型數控（kòng）係統宏程序（xù）

在FANUC0i型數控係（xì）統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空（kōng）變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該（gāi）變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中（zhōng）存儲數據（jù），當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量（liàng）號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同（tóng）的宏程序（xù）中的（de）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（jí）使斷電也（yě）不（bú）丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的（de）當前位置和刀（dāo）具補償值（zhí）等。我們在編（biān）寫宏程序時可以引用局（jú）部變量和公共（gòng）變量，在引用（yòng）變量（liàng），特別是公共（gòng）變量時，為消除變（biàn）量內原有數據的影（yǐng）響，一定要給變量重新賦（fù）值後再引用。

宏程序是用戶實現（xiàn）機床功（gōng）能擴展的一種方法。在宏程序（xù）中可以使用（yòng）變量，給（gěi）變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序（xù）還提供了循環語句（jù）、分支語（yǔ）句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以（yǐ）嵌套多層循環（huán）。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合（hé）理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提（tí）高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的方（fāng）程

高（gāo）斯曲線在直角（jiǎo）坐標係下的（de）方程是其中x是自（zì）變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於（yú）數控車床，因為在數控車床上，坐標係是這（zhè）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（zhóu）與主軸（zhóu）軸線垂直，正方向是遠離主軸軸（zhóu）線方（fāng）向。因此我們需要把直（zhí）角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能（néng）識（shí）別指數函數（shù）和平方等數學符號，這就需要用宏程（chéng）序中的算術（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別（bié）的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐（zuò）標（biāo）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（kòng）車床加工特殊曲線的（de）方（fāng）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代碼來加工橢圓（yuán）、雙曲線和（hé）高斯曲線等特殊曲線（xiàn）。在加工此類曲線時（shí）一般采用直線逼近法，即在Z方向上（shàng）依次遞（dì）減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞（dì）增（zēng）一個步距得到（dào）一（yī）個Z值。然後（hòu），通（tōng）過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀（dāo）具直線插（chā）補（bǔ）至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插（chā）補便可完（wán）成特殊（shū）曲線的加工。

四（sì）、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過（guò）程。如圖1所（suǒ）示（shì），在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外（wài）輪廓。圖（tú）1是直角坐標係下的（de）零件圖樣，圖2是數（shù）控坐標下（xià）的零件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線（xiàn）數（shù）控坐標方程中（zhōng），我們（men）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（xiàn）的方程可表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）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（gōng）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（yǐ）上程序為最（zuì）後一刀（dāo）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。粗車同樣也是（shì）沿輪廓車削，可采用G71或（huò）者G73指令粗車，然後用G70指令精（jīng）車，編製完整的程序如下（xià）。

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機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床（chuáng）潛力。