​CNC數控車床高（gāo）斯曲線加工（gōng）

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多（duō）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線就成了機加人員（yuán）的（de）新課題。

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

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程（chéng）序的編（biān）製（zhì）要（yào）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（duì）於宏程序更應是了如指掌。

宏程（chéng）序分為A類和B類兩（liǎng）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（shòu），FANUC0i型數控係統的宏程序就是（shì）B類（lèi）。

▽長（zhǎng）按愛心，添加小（xiǎo）編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變（biàn）量、局部變量、公共變量（liàng）和係統變量。空變量的變（biàn）量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的（de）變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序（xù）中存儲（chǔ）數據，當斷電（diàn）時局部變量初始（shǐ）化為（wéi）空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變（biàn）量的變量（liàng）號為（wéi）#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（yě）不丟（diū）失。係統變（biàn）量的變量（liàng）號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當（dāng）前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用（yòng）局部變（biàn）量和公（gōng）共變量，在（zài）引用變（biàn）量，特別是公共變量時，為消（xiāo）除變量內原有數據的（de）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（jī）床功能（néng）擴展的（de）一種方法。在（zài）宏程序中可以使用變量，給變量賦值（zhí），變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序（xù）調用語句，一層宏循環裏還可（kě）以嵌套多層循環。所以可以應（yīng）用宏程序指令編製出簡潔合理的小容（róng）量加工程序，擴展數控（kòng）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

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是（shì）因變量。但此方程（chéng）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

定的：Z軸與主軸（zhóu）軸線平行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方（fāng）向。因此我（wǒ）們需（xū）要把直角坐標係的（de）方程轉換為（wéi）數控車床坐標係（xì）下的方程，同時數控車（chē）床不能（néng）識別（bié）指數函（hán）數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數（shù）控坐標下的方程如（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、數控車（chē）床加工特殊曲線的（de）方法

數控車（chē）床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙（shuāng）曲（qǔ）線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在（zài）Z方向上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增（zēng）一個步距得到一個（gè）Z值。然後，通過（guò）曲線方程計算求（qiú）出對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計算得出（chū）的(X，Z)值所確定的點，依次（cì）插補便可完成特（tè）殊曲線（xiàn）的加工。

四（sì）、編製加工高（gāo）斯曲線的宏程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏（hóng）程（chéng）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（de）高斯曲線外輪廓。圖1是直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

在高斯曲線數控坐標方程中，我（wǒ）們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）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（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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程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（de）餘量（liàng），這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也是（shì）沿輪廓車（chē）削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令（lìng）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)

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（dì）增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟（ruǎn）件的應（yīng）用，手工編程、宏程序應用空間（jiān）日趨（qū）縮小，但是在某些情（qíng）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。

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