​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高（gāo）斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許（xǔ）多新產品的形狀（zhuàng）采用了特殊曲（qǔ）線，如橢圓、雙曲線和高（gāo）斯（sī）曲線等（děng），而（ér）如何加工（gōng）這些（xiē）特殊曲線就成了機加（jiā）人員的新課題（tí）。

 

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

 

但（dàn）是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編（biān）製（zhì）要求程序（xù）員不僅具有豐富的數學知識（shí），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代碼編製，B類宏程序通常用（yòng）賦（fù）值語句（jù）和數學公式進行（háng）編製，易為（wéi）大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程（chéng）序就是B類。

▽長按愛心，添（tiān）加小編，技術交流▽

 

一（yī）、FANUC0i型（xíng）數控係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部（bù）變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總（zǒng）為空，沒有值（zhí）能賦（fù）給該變量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變（biàn）量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏（hóng）程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為（wéi）空，變量（liàng）#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷（duàn）電（diàn）也不丟失。係統（tǒng）變量的變量（liàng）號為#1000～，係統變量用於（yú）讀（dú）和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補（bǔ）償值等。我（wǒ）們在編寫宏（hóng）程序（xù）時可以引用局部變量和公共變量，在引（yǐn）用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據（jù）的影響，一定要（yào）給變量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能（néng）擴展的一種方法。在宏程序中可（kě）以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環（huán）語句、分支（zhī）語句和子程序（xù）調用語句，一層（céng）宏循環裏還可以嵌套多（duō）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（gōng）程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮（huī）數控（kòng）機床的作用。

 

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐（zuò）標係下的方程是

 

，其中x是自變量（liàng），y是（shì）因變量。但此方程我們還不能（néng）直接應用於數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是（shì）遠離主（zhǔ）軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角坐（zuò）標係的方（fāng）程轉換（huàn）為數控車床坐標係下的方程，同時數（shù）控（kòng）車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程（chéng）序中（zhōng）的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號（hào），變成數控車床可識別的公式。

 

經變換後高（gāo）斯曲線（xiàn）在數控坐（zuò）標下的方程如（rú）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（sān）、數控車床（chuáng）加工（gōng）特殊曲線的方（fāng）法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工直線、圓弧，但並沒（méi）有專門的（de）G代碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工（gōng）此類曲線時一（yī）般采（cǎi）用直線逼近法，即在Z方向上依（yī）次遞減（jiǎn）或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增（zēng）一個（gè）步距得到一個Z值。然後，通（tōng）過曲線方程計算求出對應的（de）X值，再將刀具直線（xiàn）插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次（cì）插補便可完成特殊（shū）曲線的（de）加工。

 

四（sì）、編製加工高斯曲（qǔ）線的宏程序

現以一個簡（jiǎn）單的零件為例，說明（míng）高斯曲線的宏程序編製過（guò）程。如圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪（lún）廓。圖1是直角坐標係下的零件（jiàn）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（zuò）標（biāo）方程中，我們用#101表示自變量z，用（yòng）#102表示(z-620)/1339，用（yòng）#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示因變（biàn）量（liàng）x，則高斯曲線的方程可表示為：

 

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

 

編製精加（jiā）工程序如（rú）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（gōng）高（gāo）斯曲線)

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（shàng）程序為最（zuì）後一刀的精加工程序，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（yě）是（shì）沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如下。

 

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量初值（zhí）)

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（bī）近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個（gè）步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

 

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應用，手工編（biān）程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無（wú）能為力，這就要（yào）求（qiú）我們深挖手工編程，發揮數（shù）控機床潛力。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度快、加（jiā）工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。