cnc數控車床高曲（qǔ）線加工

CNC車床高（gāo）斯曲線（xiàn）加工

隨著新產（chǎn）品研（yán）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（rú）何加工這些特（tè）殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題。

從（cóng）多年的（de）實踐來看（kàn），采用宏程序編程，然後在（zài）數控車床上車削是（shì）較為簡單（dān）、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編（biān）程者要求較高，這是因為宏程序的（de）編製（zhì）要求程序員不僅具（jù）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（gèng）應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程（chéng）序通（tōng）常（cháng）采用H代碼編製，B類宏（hóng）程（chéng）序通（tōng）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（jiù）是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程（chéng）序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種（zhǒng）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（liàng）總（zǒng）為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻（zhī）能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序（xù）中的意義相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的（de）數據保存，即（jí）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（hé）寫CNC的各種數據（jù），例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用（yòng）局部變量（liàng）和公共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消除變量內原有數據的影響，一定（dìng）要給變量重新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）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，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可（kě）以嵌套多層循環。所以可以應用宏程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（néng），提高（gāo）加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

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（shì）自變量，y是因變量。但（dàn）此方程我們還不能直接（jiē）應用於數控車床，因為在數控車（chē）床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸（zhóu）軸（zhóu）線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主（zhǔ）軸軸線（xiàn）垂（chuí）直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程（chéng），同（tóng）時數控車床不能識別（bié）指數函（hán）數和平方等數學符號，這就需要用宏程序（xù）中的（de）算術和邏輯運算符號替換（huàn）其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可（kě）識別的公式（shì）。

經變換後高斯曲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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通（tōng）過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒（méi）有（yǒu）專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等（děng）特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依次遞減（jiǎn）或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距，每遞減或遞（dì）增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計（jì）算求出對（duì）應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的（de）點，依次插補便可完成特（tè）殊曲線的加工。

四、編製加（jiā）工高（gāo）斯曲線（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的（de）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（lún）廓。圖（tú）1是直角（jiǎo）坐標係下的零件圖（tú）樣，圖（tú）2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯（sī）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（biǎo）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（gāo）斯曲線的方程可表示（shì）為：

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

編製精加工程序（xù）如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）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（jiā）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）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（jiā）工中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者（zhě）G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整（zhěng）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（jìn）法加工高斯曲線)

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（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手（shǒu）工編程（chéng）、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，這就要求我們深挖（wā）手工編程，發揮數控機床潛力。