​CNC數控車床（chuáng）高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線加工

隨著新（xīn）產品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形狀（zhuàng）采用了特殊（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線（xiàn）等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

 

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控（kòng）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（yào）求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程（chéng）指令，對於宏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（cháng）采用H代碼編製（zhì），B類宏程序通常（cháng）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（xì）統（tǒng）的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型數（shù）控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型（xíng）數（shù）控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量、局（jú）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（fù）給該變量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能（néng）用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始（shǐ）化為空，調用宏程序時，給局（jú）部變量賦值。公（gōng）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。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存（cún），即（jí）使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的（de）各（gè）種數據，例如刀（dāo）具的當前位（wèi）置和刀（dāo）具補償值等。我們在編（biān）寫宏程（chéng）序時可以引用局部變（biàn）量和公共（gòng）變量，在（zài）引（yǐn）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，一定要給變量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用戶實（shí）現機（jī）床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（zhí），變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏（hóng）程序還（hái）提（tí）供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以（yǐ）應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程（chéng）序，擴展數（shù）控機床（chuáng）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（biāo）係下的方（fāng）程是

 

，其中x是自變（biàn）量，y是（shì）因變量（liàng）。但此方程我們還不能直接（jiē）應用於數控車床，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（zhèng）方（fāng）向是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐（zuò）標係的方程轉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（fāng）等數學符號，這就需要（yào）用宏程序（xù）中的算術和（hé）邏輯（jí）運算符號替換其中的數學符號，變成（chéng）數控車床可識別（bié）的公式。

 

經變換後高斯曲線在（zài）數控坐（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、數控（kòng）車（chē）床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧（hú），但並沒有（yǒu）專門的G代（dài）碼來加（jiā）工橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特殊（shū）曲線。在加工此（cǐ）類曲線時（shí）一般采用直線逼近法，即在Z方向（xiàng）上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增（zēng）一（yī）個步（bù）距得到（dào）一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀（dāo）具直線插補至計算得出（chū）的（de）(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的（de）加工。

 

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現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（rú）圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯（sī）曲線外輪廓。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（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲線（xiàn）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（yòng）#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為：

 

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

 

編製精加（jiā）工（gōng）程（chéng）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步（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（chéng）序，在實際加（jiā）工中要考慮到毛坯的餘量，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G73指令粗車，然後用（yòng）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（zhí）)

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軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小（xiǎo），但是（shì）在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

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