​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

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課題。

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

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

宏程序分為A類和B類（lèi）兩種（zhǒng）：A類宏程（chéng）序通常采用H代碼編製，B類（lèi）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（hóng）程（chéng）序就（jiù）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（biàn）量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#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（hóng）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（jú）部變量賦（fù）值。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中（zhōng）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CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀（dāo）具補償值等。我們在編寫宏（hóng）程序時可以引用局部（bù）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（liàng）內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現（xiàn）機床功能擴展的一種方法。在宏程序（xù）中可以使用變量，給（gěi）變量賦（fù）值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環（huán）語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可（kě）以嵌套（tào）多層循環。所以可以應用宏程序指令編製（zhì）出（chū）簡潔合理的小容（róng）量加工程序，擴展數控機床功（gōng）能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標（biāo）係下的方程是（shì）其中x是自（zì）變量，y是因變量。但此方程我們還不（bú）能（néng）直（zhí）接應用於數控車床，因為（wéi）在數控（kòng）車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸（zhóu）軸線平行，正方向是遠離工件方（fāng）向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直（zhí），正方向（xiàng）是遠離主（zhǔ）軸軸線方向。因此我們（men）需（xū）要把直（zhí）角坐標係的方（fāng）程轉換為數控車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能識別指（zhǐ）數函數和平（píng）方等數學符號，這就需要（yào）用（yòng）宏程序中的算術和邏輯運（yùn）算符（fú）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（zài）數控坐標（biāo）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（qǔ）線的方法

數控車床可通（tōng）過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並（bìng）沒有專（zhuān）門的G代碼（mǎ）來加工橢圓、雙（shuāng）曲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（xiàn）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（bù）距得到一個Z值（zhí）。然後，通過曲線（xiàn）方程計（jì）算求出對應的（de）X值，再將刀（dāo）具直線插補至計算得出的(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（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說（shuō）明（míng）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（zhǎng）100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖（tú）2是數控坐標下的零件圖樣。

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應（yīng）用（yòng）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（gōng）編程，發揮數控機床（chuáng）潛力。