cnc數控車床高曲線加工

CNC車（chē）床（chuáng）高斯曲線加工

隨著新產（chǎn）品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線（xiàn）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（de）新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後（hòu）在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便（biàn）的一種方（fāng）法。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的（de）數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，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（shù）控係統的宏程序就是B類（lèi）。

▽長按愛心，添加小編，技術交（jiāo）流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為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，沒有值能賦給該（gāi）變（biàn）量;局部變（biàn）量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏（hóng）程序中存（cún）儲數（shù）據，當（dāng）斷電（diàn）時局部變量初始化（huà）為（wéi）空，調用宏程序時，給局部變量賦值（zhí）。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。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的（de）數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號（hào）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和刀具補償值等。我們在編寫宏程序（xù）時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用（yòng）變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響（xiǎng），一定要（yào）給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用（yòng）戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可（kě）以使用變量，給變量賦值，變（biàn）量間（jiān）可進（jìn）行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環（huán）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（huán）。所以可以應用宏程序指（zhǐ）令編製出簡潔合理的小容量加工程（chéng）序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控（kòng）機（jī）床的作（zuò）用（yòng）。

二（èr）、高斯曲線（xiàn）的方程（chéng）

高斯（sī）曲線在（zài）直角（jiǎo）坐標（biāo）係下的方程是其中x是自（zì）變量，y是因變量。但此方程我們還不（bú）能直接應用於數控車床（chuáng），因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定（dìng）的：Z軸（zhóu）與主（zhǔ）軸軸線平行，正方向是（shì）遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直，正方向是遠離主軸軸（zhóu）線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉（zhuǎn）換為數控車（chē）床坐（zuò）標係（xì）下的方程（chéng），同時數控（kòng）車床不能識別指（zhǐ）數函（hán）數和平方等數學符（fú）號，這就需（xū）要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲（qǔ）線在數控坐標下的方（fāng）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（chē）床加工特殊曲線的（de）方法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工（gōng）直線（xiàn）、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工（gōng）橢（tuǒ）圓、雙（shuāng）曲線和高（gāo）斯曲線等特殊曲線。在（zài）加（jiā）工（gōng）此類曲線時（shí）一般（bān）采用直線逼（bī）近法，即在Z方向上依次遞（dì）減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每（měi）遞減或遞增一個步距得到一（yī）個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具（jù）直線插補至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點（diǎn），依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製（zhì）加工高斯曲線的宏（hóng）程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編（biān）製過（guò）程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料（liào）上加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外（wài）輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是（shì）數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程（chéng）中，我們用#101表示（shì）自變量z，用（yòng）#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（biǎo）示因變量x，則（zé）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)

編製精加工程序如下（xià）：

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（jiā）工高斯（sī）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（wéi）最後一刀（dāo）的精加工程序，在實際加工中要（yào）考慮到毛坯的（de）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（chē），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;(直線逼近法加工高斯（sī）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（biān）程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工（gōng）編程，發揮（huī）數（shù）控機床潛力。