cnc數控車床高曲線加（jiā）工

CNC車床高斯曲線加工

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

從多年的實踐來看，采（cǎi）用宏程（chéng）序編程，然後在數控（kòng）車床上（shàng）車削是較為簡（jiǎn）單（dān）、經濟和方便的一種（zhǒng）方法。

但是這種方法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具有豐富的數學知（zhī）識，還要熟悉數控車床的編程指令，對（duì）於宏程序更應是了如（rú）指掌。

宏程序（xù）分為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）通常采用H代碼編製，B類宏程序（xù）通常用賦值語句和數學公式（shì）進行編製，易為大家接受，FANUC0i型（xíng）數控係統的宏程序就是（shì）B類。

▽長按愛心（xīn），添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變（biàn）量分為（wéi）4種類型，即空變量、局（jú）部變量、公共變量和係統變量。空變（biàn）量的變量號（hào）為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量初（chū）始化為空，調用（yòng）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，公共變量在不同的宏程（chéng）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（biàn）量號為（wéi）#1000～，係統變量用於讀和（hé）寫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（yòng）局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給（gěi）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法。在宏程序中可以（yǐ）使用變量（liàng），給變（biàn）量賦（fù）值，變量間可進行運（yùn）算和程序跳轉。此外（wài），宏程序（xù）還提供了循環語句、分支語（yǔ）句和（hé）子程（chéng）序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應用（yòng）宏程序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量加工程（chéng）序，擴展數控機床功能，提高加工效（xiào）率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯（sī）曲線在直角坐標係下的方程是其中x是自（zì）變量，y是因變量。但（dàn）此方程我們還不能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（píng）行，正（zhèng）方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正（zhèng）方向（xiàng）是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為（wéi）數控車床坐標係下（xià）的方程，同時數控車床不能識別指數（shù）函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經（jīng）變換後高斯曲（qǔ）線（xiàn）在（zài）數控坐標（biāo）下（xià）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（xiàn）的方法

數控車床可（kě）通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但（dàn）並沒有專門的G代碼來加工（gōng）橢圓、雙曲線（xiàn）和（hé）高斯（sī）曲線等（děng）特（tè）殊曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線（xiàn）逼近法，即在Z方（fāng）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Z值。然後，通過曲線方程計算（suàn）求（qiú）出對（duì）應的X值（zhí），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（xù）

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

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標（biāo）方程中，我們用#101表示自變量z，用#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（yòng）#105表示因（yīn）變（biàn）量x，則（zé）高斯（sī）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（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程（chéng）序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車（chē）同樣也（yě）是沿輪廓車削，可采用G71或者（zhě）G73指令粗（cū）車，然後用G70指令精車，編（biān）製完整的（de）程（chéng）序如（rú）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;(直線逼近法（fǎ）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CAD/CAM軟件的應（yīng）用，手工編程、宏程序應用空（kōng）間日趨縮小，但（dàn）是在某些（xiē）情（qíng）況下PC機（jī）也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數（shù）控機床潛力。