​CNC數控車床（chuáng）高斯曲（qǔ）線加（jiā）工

CNC車床（chuáng）高斯曲線加工

隨（suí）著新產品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形狀（zhuàng）采用了特殊曲（qǔ）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（rén）員（yuán）的新課題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用宏程序編（biān）程，然後（hòu）在數控車床上車削是較為（wéi）簡單、經（jīng）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（hóng）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（chē）床的編程指令，對於宏（hóng）程序（xù）更應是了如指掌。

宏程（chéng）序分為A類和B類兩（liǎng）種：A類（lèi）宏程（chéng）序通常（cháng）采用H代（dài）碼編製，B類宏程序通（tōng）常用賦值語（yǔ）句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏（hóng）程序就（jiù）是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係（xì）統（tǒng）中變量分為4種類（lèi）型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量（liàng）的變量（liàng）號為#1～#33，該類（lèi）變量隻能用於（yú）在宏（hóng）程序中（zhōng）存儲（chǔ）數據（jù），當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序（xù）時，給局部變量賦值（zhí）。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量（liàng）在（zài）不同的宏程序中的意義相同。當斷電時（shí），變（biàn）量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷電也不丟失（shī）。係統變量的變量（liàng）號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們（men）在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共（gòng）變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實（shí）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（fù）值，變量間可進行（háng）運（yùn）算和程序跳轉。此外，宏（hóng）程序還提供了（le）循環語句、分支（zhī）語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程（chéng）序指（zhǐ）令編製出（chū）簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床（chuáng）功能，提（tí）高加工效率，充分發揮數控（kòng）機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯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。但此方程我（wǒ）們還不能直接應用於數控（kòng）車床，因為在（zài）數控車床上（shàng），坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行（háng），正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正（zhèng）方向是（shì）遠離主軸軸線方向。因此我們需要（yào）把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等（děng）數學（xué）符（fú）號，這就（jiù）需要用宏程序中（zhōng）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（huàn）後高斯曲線在數控坐標下的（de）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（chuáng）加工（gōng）特殊曲線的方法

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（yǒu）專（zhuān）門的G代碼來（lái）加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采（cǎi）用直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依次遞減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）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（yīng）的X值，再（zài）將刀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（gāo）斯曲（qǔ）線的宏程（chéng）序（xù）

現以一個（gè）簡單的零件為例，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖（tú）1是（shì）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（shù）控坐標方程中，我們用（yòng）#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#105表示（shì）因變量x，則高斯曲線的（de）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（xià）：

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（zhí）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（kǎo）慮到毛坯的餘量（liàng），這就需要先（xiān）粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車（chē），然後用（yòng）G70指令精車，編製完（wán）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線（xiàn）)

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（suī）然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏（hóng）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（lì），這就要求我們深挖手工（gōng）編程（chéng），發（fā）揮數控機床潛力。