​CNC數控車（chē）床高斯曲線加（jiā）工

CNC車床高斯曲線加工（gōng）

隨著新產品研（yán）製的發展，許多新產品（pǐn）的形狀采用了特殊曲（qǔ）線（xiàn），如橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就成了機加人員的新（xīn）課題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用宏程序編程（chéng），然後在數控（kòng）車床上車削是較為簡（jiǎn）單、經濟和方（fāng）便的一種方法。

但是（shì）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序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟（shú）悉數控車床的編（biān）程（chéng）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類宏程序通常采用（yòng）H代碼編製，B類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型數控係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為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（méi）有值（zhí）能賦給該變量（liàng）;局部變量的變量號（hào）為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部變（biàn）量初（chū）始化為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在不（bú）同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始（shǐ）化為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存，即使斷電也（yě）不丟失。係統（tǒng）變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫（xiě）CNC的各種數（shù）據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等（děng）。我們在編寫宏程序時可以引（yǐn）用局部變量和公共變量，在引用（yòng）變量，特別是公共變量時，為消除變量內（nèi）原（yuán）有數據的影響，一定要給變量重新賦（fù）值後再引（yǐn）用。

宏程序是（shì）用戶實現機（jī）床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以（yǐ）使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳（tiào）轉（zhuǎn）。此外，宏程序還（hái）提（tí）供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏（hóng）循環（huán）裏還（hái）可以嵌套（tào）多層循環。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（gōng）程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線（xiàn）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。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為在（zài）數控（kòng）車床上，坐標係是這樣規

定（dìng）的：Z軸與主軸軸線平行（háng），正（zhèng）方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我（wǒ）們（men）需要把（bǎ）直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數（shù）控車床不能識別指數函數和平方等（děng）數學符號，這就需要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符（fú）號替換其中的數學符號，變成（chéng）數控車床可識（shí）別的（de）公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐標下的方程如下（xià）。

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（guò）G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直（zhí）線、圓弧，但（dàn）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方向上依次遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方（fāng）程計算求（qiú）出對應（yīng）的X值，再將刀具直線插補（bǔ）至計（jì）算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可（kě）完（wán）成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲（qǔ）線（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的零件為（wéi）例，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程。如（rú）圖1所示（shì），在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線（xiàn）外輪廓。圖（tú）1是直（zhí）角坐標（biāo）係（xì）下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程（chéng）中，我們用（yòng）#101表（biǎo）示自變量z，用（yòng）#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，則高斯曲線的方程可表（biǎo）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（liàng）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（gāo）斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程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（zhè）就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用（yòng）G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序（xù）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（xiàn）逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）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（hóng）程序應用空間日趨縮小，但是在某些（xiē）情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工（gōng）編程（chéng），發揮數（shù）控機床潛力（lì）。

同時（shí）宏程序與自動編（biān）程比較具有運算速度快、加工效率（lǜ）高、加工精度高以及短小精悍等（děng）優點。