cnc數控車床高（gāo）曲線加工（gōng）

CNC車（chē）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（zhè）些特殊（shū）曲線就成了機加人（rén）員的（de）新課題（tí）。

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、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因（yīn）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（de）編程指令，對於宏（hóng）程序更應是了如指掌。

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

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變（biàn）量、公共變量和係統變量。空變（biàn）量的變量號為（wéi）#0，該變量總為空，沒有值能賦給（gěi）該變量;局部（bù）變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序（xù）中（zhōng）存儲數據，當斷電時局（jú）部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量（liàng）賦值。公共（gòng）變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在（zài）不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始（shǐ）化為空，變量#500～#999中的數據保存（cún），即使斷電也（yě）不丟失。係統變量的（de）變量號為#1000～，係統變量用於（yú）讀和（hé）寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和（hé）刀具補償值等。我們（men）在編寫宏程（chéng）序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（biàn）量內原有數據的影響，一定要給（gěi）變（biàn）量重新賦（fù）值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序（xù）中可以使用變（biàn）量，給變量賦值，變量間可進行運（yùn）算和程（chéng）序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、分支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）序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，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

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是其中x是自（zì）變量（liàng），y是因變量。但（dàn）此方程我們還不（bú）能直接應（yīng）用於（yú）數控車床，因為在數控車床上，坐標係（xì）是這樣規

定的：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行，正（zhèng）方（fāng）向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直，正方向是遠（yuǎn）離主軸軸線（xiàn）方向。因此我們需要把直角（jiǎo）坐（zuò）標係的方程轉換為數控車床坐標係（xì）下的方程，同時數控車床不（bú）能識別（bié）指數函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（xué）符號，變成數（shù）控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線（xiàn）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線的方（fāng）法

數（shù）控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒（méi）有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時（shí）一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次（cì）遞減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減（jiǎn）或（huò）遞增一個步距（jù）得到一個Z值。然後，通（tōng）過曲線方程計（jì）算求出對應的（de）X值，再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（kě）完成特殊曲線的加工。

四、編製加（jiā）工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為（wéi）例，說明高斯（sī）曲（qǔ）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的高斯曲線外（wài）輪廓。圖1是直角坐標係（xì）下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變（biàn）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（jīng）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（jìn）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餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也是沿輪（lún）廓（kuò）車削，可采用G71或者G73指令粗（cū）車，然後用（yòng）G70指令精車，編製完（wán）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（liàng）初（chū）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)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無（wú）能為力（lì），這就要求我們深挖手工編程，發揮數控（kòng）機床潛力。