​CNC數控車床高斯曲線（xiàn）加（jiā）工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓（yuán）、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊曲線就成了（le）機加（jiā）人（rén）員的新課題。

從多年（nián）的實踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在數（shù）控車床（chuáng）上車削是（shì）較為簡單、經濟（jì）和方便的一（yī）種方法。

但是這種方法對（duì）於編程者要求較高，這（zhè）是因為（wéi）宏程序的編製要求程序員不（bú）僅具有豐富的數學知識（shí），還要（yào）熟悉數控車（chē）床的編程指令，對於宏程序（xù）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（shòu），FANUC0i型數控係統的宏程（chéng）序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程序

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（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用（yòng）於在宏程序（xù）中存儲數（shù）據，當斷電時局部變量初始（shǐ）化（huà）為空，調用宏程（chéng）序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序（xù）中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具（jù）的當前位置和刀具（jù）補償值等。我們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（biàn）量，特別是公共變量時，為消除變量內（nèi）原有數據（jù）的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用（yòng）戶（hù）實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方（fāng）法（fǎ）。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（jù）和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套（tào）多層循環。所以可以應用宏程序指令（lìng）編製出簡潔合理的小容量加（jiā）工程序，擴展數控機床功能，提高加工效（xiào）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（zài）直角坐標係下的方程是

，其中x是自變量（liàng），y是因變量。但此方程（chéng）我們還不能直（zhí）接應（yīng）用於數控車床，因（yīn）為在數控車床上（shàng），坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要（yào）把直角坐標係的方程轉（zhuǎn）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數學符號，這就需要用宏程序中（zhōng）的算術和邏輯運算符號替換其（qí）中的數學符號（hào），變成數控車床可識別的公式。

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（shū）曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓（yuán）、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（yī）次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞減或遞增一個（gè）步距（jù）得到一個Z值。然（rán）後，通過曲線方（fāng）程計算求出（chū）對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計（jì）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）斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線（xiàn）的宏（hóng）程序編製過程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上（shàng）加工一段長（zhǎng）100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的（de）零件圖（tú）樣，圖2是數控（kòng）坐（zuò）標下的零件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方（fāng）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#105表示因變量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（gōng）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（bī）近法（fǎ）加工高（gāo）斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個步（bù）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（xù），在實際加工中要考慮到毛坯的（de）餘（yú）量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪（lún）廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後（hòu）用G70指令精車，編製完整的程序如下（xià）。

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（fǎ）加工高（gāo）斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值（zhí）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，手工編程、宏程序應用空間日（rì）趨縮小，但是在（zài）某些情況（kuàng）下PC機也無能為力，這（zhè）就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力（lì）。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。