CNC車床高斯曲線加工

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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（xiàn），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（kè）題。

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

但是這種（zhǒng）方法對於編程者要求（qiú）較高，這（zhè）是因為（wéi）宏程序的（de）編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要（yào）熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌（zhǎng）。

宏程序分為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（zhí）語句和數學公式進行編製，易為（wéi）大家（jiā）接受（shòu），FANUC0i型數（shù）控係統的宏程序就是B類。

▽長按（àn）愛心，添加小編，技術交流（liú）▽

一（yī）、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分（fèn）為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給（gěi）該變量;局（jú）部（bù）變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當（dāng）斷（duàn）電時（shí）局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷（duàn）電時（shí），變（biàn）量#100～#199初（chū）始化為空，變量#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷電也（yě）不丟失（shī）。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（zhì）和刀具（jù）補償值等。我們在編（biān）寫宏程序（xù）時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的（de）影響（xiǎng），一（yī）定（dìng）要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外（wài），宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用（yòng）語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序（xù）指（zhǐ）令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提（tí）高加工效率，充分發揮數控機床的作（zuò）用。

二、高斯曲線的方（fāng）程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

，其（qí）中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控（kòng）車床，因為在數控車床上，坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直，正方向是（shì）遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉換為數（shù）控車床坐標係下的方程，同時數控車床（chuáng）不能識別指（zhǐ）數函數（shù）和平方等數學（xué）符號，這就需要用宏程序中的算術和（hé）邏輯運算符號替換其（qí）中的（de）數學符號，變成數（shù）控車床可識別的公式。

經變換（huàn）後高斯曲（qǔ）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（sān）、數控車床加（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加（jiā）工（gōng）橢圓、雙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逼近法，即在Z方向上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每遞（dì）減或遞增一個步距得（dé）到一（yī）個Z值。然後，通過（guò）曲線方程計算求（qiú）出對應的X值，再將刀具直線插補（bǔ）至計算得出的（de）(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次（cì）插補（bǔ）便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高（gāo）斯曲線的宏程（chéng）序

現以一個簡單的零件為例，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（qǔ）線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控（kòng）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（zì）變量z，用#102表示（shì）(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（jiā）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（xiàn）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（kǎo）慮到毛坯的餘量（liàng），這就需要先粗車，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，然後用G70指令精車，編製完整的程（chéng）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（jiā）工高（gāo）斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟（ruǎn）件的（de）應用，手工編程、宏程序應用空間日趨（qū）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編程，發揮數控（kòng）機床潛（qián）力。