CNC車床高斯曲線加工

文章（zhāng）出處：行（háng）業動態責任編輯：東莞市国产精品一区二区三区四区五区五金（jīn）機械有限公司（sī）發表時間：2022-04-19

隨著新（xīn）產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特（tè）殊曲線，如（rú）橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新（xīn）課題。

從（cóng）多年的實踐來看，采用宏程（chéng）序編程，然後在數控車床上（shàng）車削是較（jiào）為簡單、經濟和方便的一（yī）種方法。

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

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序（xù）通常用（yòng）賦值（zhí）語句和數（shù）學公式進行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量（liàng）、局部變量、公共變量和係統變量。空（kōng）變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該（gāi）變量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不（bú）同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數（shù）據保存，即使斷電也不（bú）丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的（de）各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在（zài）引（yǐn）用變量，特別是公共變量時，為消除（chú）變量內原有數據的影響，一定要給（gěi）變量重（chóng）新（xīn）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（shǐ）用（yòng）變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉（zhuǎn）。此外（wài），宏程序還提供了循環語句、分支語（yǔ）句和子程序調用（yòng）語句，一（yī）層（céng）宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。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，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯（sī）曲線在直角坐標係下的方程（chéng）是

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

定的：Z軸與主軸軸線平行，正（zhèng）方向是遠（yuǎn）離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此（cǐ）我們需要把（bǎ）直角坐標係的方程轉換為數控車床坐（zuò）標係（xì）下的方程，同時數控（kòng）車床不能識別（bié）指數函數（shù）和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算（suàn）符號替換其中的數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

經變換後（hòu）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（tè）殊曲線的（de）方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代（dài）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（bī）近法，即在Z方向上依次遞減或（huò）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，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插補便可（kě）完成特殊（shū）曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏（hóng）程序

現以（yǐ）一（yī）個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序（xù）編製過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛坯（pī）棒料上加工一段長100mm的高（gāo）斯曲線（xiàn）外輪廓。圖1是直角坐標（biāo）係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，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（shì）(z+740.4)/464.1，用（yòng）#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（biān）製精加工程（chéng）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（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上（shàng）程序為最後一刀的精加工程（chéng）序，在實（shí）際加工中（zhōng）要考慮到毛坯（pī）的（de）餘量，這就需要先粗（cū）車，再精（jīng）車。粗車同樣也是沿（yán）輪廓車（chē）削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製（zhì）完整（zhěng）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（jìn）法加工高斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;