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（de）形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙（shuāng）曲（qǔ）線和高斯曲線等，而如何加工（gōng）這些特殊曲線就成了機（jī）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削是較為簡單、經濟和方便（biàn）的一種方法。

但是這種方法對於編程（chéng）者要求較（jiào）高，這是因為宏程序的編（biān）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（rú）指掌。

宏程（chéng）序（xù）分為A類和B類兩種：A類（lèi）宏程序（xù）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，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分為（wéi）4種類型，即空變量、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（biàn）量（liàng）;局部變量（liàng）的變量號為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於在宏程序（xù）中（zhōng）存儲（chǔ）數據，當斷電時局部變量（liàng）初始化為空，調（diào）用宏（hóng）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（zài）不同的宏程序中的意義（yì）相同。當斷電時，變量#100～#199初始（shǐ）化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟（diū）失。係統變量的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和（hé）寫CNC的（de）各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補（bǔ）償值等。我們在編寫宏程序時可以引（yǐn）用局部變量（liàng）和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一（yī）定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用（yòng）戶實現機床功能擴展（zhǎn）的一種方法。在宏程序（xù）中可以使用變量，給變量賦值（zhí），變量間可進行（háng）運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程序調用語句，一（yī）層宏循環裏（lǐ）還（hái）可以嵌套多層循（xún）環。所以可以（yǐ）應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量（liàng）加工程序，擴展數控（kòng）機床功能（néng），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

高斯曲（qǔ）線在直角坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方程我（wǒ）們還不能直接（jiē）應用於數（shù）控（kòng）車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件（jiàn）方向（xiàng），X軸與主軸軸線垂直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係下（xià）的方（fāng）程，同時數控車床不能識別指數函數和（hé）平方等數學符號，這就需（xū）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（chē）床可識別（bié）的公式（shì）。

經變換後高斯曲線在數（shù）控坐（zuò）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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工（gōng）直（zhí）線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加（jiā）工橢圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加工（gōng）此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞（dì）減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每遞減（jiǎn）或遞增一（yī）個步（bù）距（jù）得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計（jì）算求出對應（yīng）的X值，再將刀具（jù）直線插補至計算得出（chū）的(X，Z)值所確定的點，依次插（chā）補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工（gōng）高斯曲（qǔ）線的宏程序

現（xiàn）以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛（máo）坯棒料上加工一段長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2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）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(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表示因變量x，則高斯曲（qǔ）線的方程可（kě）表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加（jiā）工程序如（rú）下（xià）：

O0001

N10#101=0;(自變量（liàng）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（yī）個（gè）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（jiā）工中（zhōng）要考（kǎo）慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓（kuò）車削，可采用G71或者G73指令粗（cū）車，然後用G70指令精車，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（biàn）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（sī）曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應（yīng）用，手工（gōng）編程、宏程（chéng）序（xù）應用空間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無能為力，這就要（yào）求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。