​CNC數控車床高（gāo）斯曲線加工

　　

CNC車（chē）床高斯曲線加工（gōng）

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

 

從多年的實踐來（lái）看，采用（yòng）宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

 

但是這種方法對於（yú）編程者要求較高，這是因（yīn）為宏程序的（de）編製要求程序員不僅（jǐn）具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編（biān）程指令，對於宏程序更（gèng）應是（shì）了如指掌。

 

宏程序分為（wéi）A類和B類兩種：A類宏程序通常采用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（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變量分為4種（zhǒng）類型，即空變量、局部變量、公共（gòng）變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號（hào）為#1～#33，該（gāi）類變量隻能用於在宏（hóng）程序中存儲數據，當斷電時局部變量初（chū）始化為空，調（diào）用宏（hóng）程序時（shí），給局部（bù）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程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數據，例如（rú）刀具的（de）當前位置和刀具補償值等。我們在（zài）編寫宏程序（xù）時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是（shì）公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變（biàn）量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能擴展的一種方法。在宏程序中（zhōng）可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和（hé）程（chéng）序跳（tiào）轉。此（cǐ）外，宏程序還提供了（le）循環語句、分支語句和（hé）子程序調用語句，一層宏循環（huán）裏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理的小容量加工程（chéng）序，擴展數控機床功（gōng）能，提（tí）高加工效率（lǜ），充（chōng）分發揮數控機床的作用。

 

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程（chéng）是

 

，其中x是自變量（liàng），y是因變量（liàng）。但此方程我們還不能直接應用於（yú）數控車床，因（yīn）為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平（píng）行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主（zhǔ）軸軸線方向。因此我們需要把（bǎ）直角坐標係的方程轉換為（wéi）數控車床坐（zuò）標係下的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方（fāng）等數學符號，這（zhè）就需要用宏程序中的算術和邏輯運（yùn）算符號替換（huàn）其中的數學（xué）符號，變成數控車床可識別的公（gōng）式。

 

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）下的（de）方程（chéng）如（rú）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（jiā）工（gōng）特殊曲線的方法（fǎ）

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門（mén）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（yī）般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個（gè）Z值。然後（hòu），通過（guò）曲線方程計（jì）算求出對應（yīng）的X值，再將刀具直（zhí）線插補至計算得出的(X，Z)值所確（què）定的點，依次插補便（biàn）可完成特殊曲線（xiàn）的加工。

 

四、編製加工高斯曲（qǔ）線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏（hóng）程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高（gāo）斯曲線外輪廓。圖1是直（zhí）角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲（qǔ）線數（shù）控坐標方（fāng）程中（zhōng），我們用#101表（biǎo）示自變（biàn）量（liàng）z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示（shì）(z+740.4)/464.1，用#105表示（shì）因變量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)

 

編製精加工程序（xù）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（jiā）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮到毛（máo）坯的餘量（liàng），這就需要先粗車，再（zài）精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采（cǎi）用G71或者G73指（zhǐ）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（biàn）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

 

雖然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無能為力（lì），這就要求我們深挖手工編程，發揮（huī）數控機床潛力。

同時宏程序與自（zì）動編程比較具有運（yùn）算速度快、加工效率高、加工精度高（gāo）以及短小精悍（hàn）等優點。