CNC數控車（chē）床高（gāo）斯曲線加（jiā）工

文章出處：行業動態責任編輯：東莞市久久国产AVJUST麻豆五金機械有限公司發表時間：2024-03-22

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品（pǐn）研製的發（fā）展，許多新產品的形（xíng）狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成（chéng）了機加人員的（de）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（wéi）簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較（jiào）高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有（yǒu）豐（fēng）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（yīng）是了如指（zhǐ）掌。

宏程序分為A類（lèi）和B類兩種：A類宏程序通常（cháng）采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數（shù）學公式進行編製，易（yì）為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是（shì）B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程（chéng）序

在FANUC0i型數控係（xì）統中變量分為4種類型，即空變量、局（jú）部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號（hào）為#0，該變量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數（shù）據，當斷（duàn）電時局部變量初始化為空，調（diào）用宏程序時，給局（jú）部變量賦（fù）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（xù）中的意（yì）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）量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具（jù）的當前位置（zhì）和（hé）刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏程（chéng）序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。

宏程序是用戶實現（xiàn）機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可以使用變量（liàng），給變量賦值，變量間可進（jìn）行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調（diào）用語句，一（yī）層宏循環裏（lǐ）還可以嵌套多層循環。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（kuò）展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的（de）作用。

二、高斯曲線的方程

高斯（sī）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）。但此方程我們還不能直（zhí）接應用於數控車床（chuáng），因為在數控（kòng）車床（chuáng）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（lí）工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正（zhèng）方向是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要把直角（jiǎo）坐標（biāo）係的方程轉（zhuǎn）換為數控車床坐（zuò）標係下（xià）的方程，同時（shí）數控（kòng）車（chē）床不能識別指數函數（shù）和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯（jí）運算符號替換其中的（de）數學符號（hào），變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數（shù）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（gōng）特（tè）殊曲線（xiàn）的方法

數控車床可通過G01、G02等（děng）G代碼直（zhí）接加工直（zhí）線、圓弧，但並沒有專（zhuān）門的G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙（shuāng）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（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步（bù）距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然（rán）後，通過曲線方程計算求出對（duì）應的X值，再將刀具直線（xiàn）插補至（zhì）計算得出（chū）的(X，Z)值所確定（dìng）的（de）點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明（míng）高斯曲（qǔ）線的宏程序編製過程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工（gōng）一段長（zhǎng）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是數控坐標下的零件（jiàn）圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示（shì）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（yīn）變量x，則高斯曲（qǔ）線的（de）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（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程（chéng）序為最後（hòu）一刀的精加工程序，在實際加（jiā）工（gōng）中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需（xū）要先粗車，再精車。粗車同樣（yàng）也是沿輪廓（kuò）車削，可（kě）采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指（zhǐ）令精車，編製（zhì）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（zhí）線逼近法加工高（gāo）斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;