​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨著新產（chǎn）品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等，而如何（hé）加工這些特殊曲（qǔ）線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在（zài）數控車床上車削（xuē）是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法（fǎ）對於編程者要求較高，這是因為宏程序的（de）編製要求程序員不僅（jǐn）具有豐富的數學知（zhī）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。

宏程序分為A類和（hé）B類兩（liǎng）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（yì）為大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量（liàng）分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變（biàn）量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給（gěi）該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在（zài）宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用（yòng）宏程序時（shí），給局部變量賦值。公共變（biàn）量（liàng）的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在（zài）不同的（de）宏程序中（zhōng）的意義相（xiàng）同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係（xì）統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變（biàn）量用於讀和寫CNC的各（gè）種數據，例如刀具的當前位置和刀（dāo）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（biàn）量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消除變量內（nèi）原有數（shù）據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方（fāng）法。在宏程序中可以使用變（biàn）量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉（zhuǎn）。此外，宏程序還提（tí）供了循環語句、分（fèn）支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提高（gāo）加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線（xiàn）在直（zhí）角坐標（biāo）係下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們（men）還不能直接應（yīng）用於數控車床，因為在數（shù）控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直，正方向是遠離主軸（zhóu）軸線（xiàn）方向。因此我（wǒ）們需（xū）要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別指數函數（shù）和平方等（děng）數學符號，這就需要用宏程序中（zhōng）的算術和邏輯（jí）運算符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識別（bié）的（de）公（gōng）式。

經變（biàn）換後高（gāo）斯曲線在數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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直（zhí）線、圓弧，但並沒有專（zhuān）門的G代碼（mǎ）來（lái）加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞（dì）增一個步距得到一個Z值。然（rán）後，通過曲線（xiàn）方程計算求出（chū）對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定（dìng）的點，依（yī）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，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛（máo）坯棒料（liào）上加工一段長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（shì）數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應（yīng）用（yòng），手工編程、宏程序應用（yòng）空（kōng）間日（rì）趨縮小（xiǎo），但是在某些情況下PC機也（yě）無能為力（lì），這就要求我們深挖手（shǒu）工（gōng）編程，發揮數（shù）控機床潛力。