​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新（xīn）產品研製的發展，許多新產品（pǐn）的形（xíng）狀采用了（le）特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高（gāo）斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機（jī）加人（rén）員的新課題。

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）的一種方法。

但是這種方法對於編程者（zhě）要求較高，這是因為宏程（chéng）序（xù）的編製要（yào）求程（chéng）序員不僅具有豐富（fù）的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指令，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（yì）為大（dà）家接受，FANUC0i型數（shù）控係統（tǒng）的（de）宏（hóng）程序就是B類。

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一、FANUC0i型數（shù）控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量（liàng）、公（gōng）共變量和係統變（biàn）量。空變量的變量號為#0，該（gāi）變（biàn）量總為空，沒有值（zhí）能賦給該變（biàn）量;局部變量的變量（liàng）號為（wéi）#1～#33，該類（lèi）變量隻能用（yòng）於在宏程序（xù）中存（cún）儲（chǔ）數據（jù），當（dāng）斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部（bù）變量賦（fù）值。公共變量的變（biàn）量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的（de）宏（hóng）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中的數據保存，即使斷（duàn）電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前（qián）位置和刀具補償值等。我（wǒ）們在編寫宏程序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為消（xiāo）除變（biàn）量內原有數據（jù）的影響，一定（dìng）要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。在宏程序中可以使（shǐ）用變（biàn）量（liàng），給變量賦值，變量間可進（jìn）行運算和程（chéng）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（diào）用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以（yǐ）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，提高加工效率，充分發揮（huī）數控機床的作用。

二、高斯（sī）曲線的方程（chéng）

高斯（sī）曲線在直角坐標係下的方程是其中（zhōng）x是自變量，y是因變量。但此方程我（wǒ）們還（hái）不能直接應用於數控車床，因（yīn）為在（zài）數控車床上，坐標係是這（zhè）樣規（guī）

定的（de）：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方向是遠離工件方（fāng）向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸（zhóu）軸線（xiàn）方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為（wéi）數（shù）控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能（néng）識別指數函數和平方等數學符號（hào），這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替（tì）換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車（chē）床可識別的公式。

經（jīng）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（fǎ）

數控車床可（kě）通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲（qǔ）線（xiàn）。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上（shàng）依次遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得（dé）到一個（gè）Z值。然後，通過（guò）曲線（xiàn）方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲（qǔ）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例，說明高斯曲線的（de）宏程序編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪（lún）廓（kuò）。圖1是直角坐標係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖（tú）樣。

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（mǒu）些情況下PC機也無能（néng）為力，這就要求我（wǒ）們深挖手（shǒu）工編程，發（fā）揮數控機床潛力。