CNC車床高斯（sī）曲線加工

​ 

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成（chéng）了（le）機（jī）加人員的（de）新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在數控車床上（shàng）車（chē）削（xuē）是較（jiào）為簡單（dān）、經濟和（hé）方便的一種方法。

但是（shì）這種方（fāng）法對於（yú）編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富（fù）的數學（xué）知識，還要熟悉數控車床（chuáng）的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程（chéng）序分為A類和B類（lèi）兩種：A類宏（hóng）程序通常采用（yòng）H代碼編製，B類宏程（chéng）序通常用賦值語句和數學公式進（jìn）行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編（biān），技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量、局部變量、公共變量（liàng）和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為（wéi）空，沒有值能賦給該變量;局（jú）部變量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量（liàng）隻能（néng）用於在（zài）宏程序中存儲（chǔ）數據，當斷電時局部變（biàn）量初（chū）始（shǐ）化為（wéi）空（kōng），調用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值。公共變量的變量（liàng）號為#100～#199、#500～#999，公共變（biàn）量在不同的宏程序中（zhōng）的意義（yì）相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中（zhōng）的數據保存，即使斷電也不丟失。係統（tǒng）變量的（de）變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補（bǔ）償值等（děng）。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（liàng），特別是（shì）公共變量時，為消除變量內原有（yǒu）數據的影（yǐng）響，一定要給變量（liàng）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。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值（zhí），變（biàn）量間可（kě）進行運算和程序跳轉。此外，宏程序（xù）還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏（hóng）循環（huán）裏還（hái）可（kě）以嵌套（tào）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，提高加工效率（lǜ），充分發揮數控（kòng）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是自變量，y是因變量。但此方程（chéng）我們還不能直接應用於數控車床，因為（wéi）在（zài）數控車床上，坐標（biāo）係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂直，正（zhèng）方向是（shì）遠離主軸軸線（xiàn）方（fāng）向。因（yīn）此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床（chuáng）坐標係下的（de）方程，同時數控車床不能識別指數函（hán）數（shù）和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和（hé）邏（luó）輯運算符號替換其中的數學符號（hào），變（biàn）成數（shù）控（kòng）車床可識別的公（gōng）式。

經變換後高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（fǎ）

數控車床可（kě）通過G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工直線（xiàn）、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高（gāo）斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得（dé）到一個（gè）Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直（zhí）線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補（bǔ）便可完成特殊（shū）曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的（de）零件為（wéi）例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數控坐標下（xià）的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用（yòng）#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#105表示因變量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（zuì）後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車（chē）同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車（chē），然後用G70指令精車，編（biān）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)

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（qǔ）線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖（suī）然隨著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PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。