​CNC數控車床（chuáng）高斯曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨著新產品研製（zhì）的發展，許多（duō）新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢（tuǒ）圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等，而（ér）如何加工這些（xiē）特殊曲線就成（chéng）了機加人員的新課題（tí）。

從多年的實踐來看（kàn），采用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單（dān）、經濟和方便的（de）一種方法。

但是這種（zhǒng）方法對於編程者（zhě）要求較高，這是因為宏程序（xù）的（de）編製（zhì）要求程序員（yuán）不僅具有豐富（fù）的數學知識，還要（yào）熟悉數控車床的編程（chéng）指令，對於宏程序更應是了如指（zhǐ）掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常（cháng）采用H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學（xué）公式進行編製，易（yì）為大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係（xì）統（tǒng）的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序（xù）

在FANUC0i型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（biàn）量和係統變量。空變量的變量號（hào）為#0，該變量總（zǒng）為空，沒有值能賦給該變量;局部（bù）變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能（néng）用於在宏程序中存儲數據，當斷（duàn）電時局部變量（liàng）初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦（fù）值（zhí）。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷（duàn）電時（shí），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。係統變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是（shì）公（gōng）共變量時，為消除（chú）變量內（nèi）原（yuán）有數據的影響，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（zhǎn）的一種方法。在宏程序（xù）中（zhōng）可以（yǐ）使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和（hé）程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語（yǔ）句和子（zǐ）程序調用語句（jù），一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循（xún）環。所以可以應用宏程序指令編製（zhì）出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是

，其中（zhōng）x是自變量，y是因變量。但此方（fāng）程我（wǒ）們還不能直接應用於數控車床，因為在數控車（chē）床上，坐標係是這樣規

定的（de）：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正（zhèng）方向是遠離主（zhǔ）軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控（kòng）車床坐標係下（xià）的方（fāng）程，同時數控車床（chuáng）不能識別指數函數和平方（fāng）等數學符號（hào），這就需（xū）要用宏程序中的算術（shù）和邏輯運算符號（hào）替換其中的數學（xué）符號，變成數控車床可識別的公式。

經變（biàn）換後高斯曲線在數控坐（zuò）標下的方（fāng）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）特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直（zhí）接（jiē）加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工（gōng）橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯（sī）曲線等特殊曲線。在加工（gōng）此（cǐ）類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向（xiàng）上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個（gè）步距得（dé）到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至（zhì）計算得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補便可完成特殊曲線的加工。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應（yīng）用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深（shēn）挖（wā）手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。

同時宏程序（xù）與（yǔ）自動編程比較具有運（yùn）算速度快、加工（gōng）效率高、加工精度高以及（jí）短（duǎn）小精悍等優點。