​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨（suí）著新產品研製（zhì）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（sī）曲（qǔ）線等，而如何加工這些（xiē）特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年（nián）的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控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（chéng）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數學（xué）知識，還要熟悉數（shù）控車床（chuáng）的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類（lèi）和B類兩（liǎng）種：A類宏程序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進（jìn）行編製，易為（wéi）大家接受（shòu），FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型（xíng），即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號（hào）為#0，該變量總為空，沒有值能賦（fù）給該變（biàn）量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類變量隻能（néng）用（yòng）於在宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量（liàng）初始化為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在不同（tóng）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（liàng）#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟（diū）失。係統變量的變量號為（wéi）#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各（gè）種數（shù）據，例（lì）如（rú）刀具的當（dāng）前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序（xù）時可以引用（yòng）局部（bù）變量和公共變量，在引用變量，特別是公（gōng）共變量時，為消除變（biàn）量內原有數據的影響，一定要給變量重新（xīn）賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可（kě）以使用變量，給變量（liàng）賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循環語句、分支語句和子程（chéng）序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡（jiǎn）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，充分發揮數控（kòng）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（shì）自變量（liàng），y是因變（biàn）量。但此方程（chéng）我們還不能直接應用（yòng）於數控車床，因為（wéi）在數控車床上，坐標係是（shì）這樣規（guī）

定（dìng）的：Z軸與主（zhǔ）軸（zhóu）軸線平行，正方向是遠離工件（jiàn）方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正方向是遠離（lí）主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角坐標係（xì）的方程轉換為（wéi）數控車床坐（zuò）標係下的（de）方程，同時數控車床不能識別指數（shù）函數和（hé）平（píng）方等數學符號（hào），這就需要用宏程（chéng）序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車（chē）床可識（shí）別（bié）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（kòng）車（chē）床（chuáng）加工特殊曲線的方法

數控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓（yuán）弧，但並（bìng）沒有專門的G代碼（mǎ）來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在（zài）Z方向上依次遞減或遞增（zēng），以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得（dé）出的(X，Z)值所確定（dìng）的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲線的（de）加工（gōng）。

四（sì）、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現以（yǐ）一個簡單的零（líng）件為例，說明高斯（sī）曲線的宏（hóng）程序（xù）編製過程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段（duàn）長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角（jiǎo）坐標係下的零件圖樣，圖（tú）2是數控坐標下的零件圖樣。

雖（suī）然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編（biān）程、宏程序（xù）應用空間日趨縮小，但是在（zài）某些情況下PC機也無能為力，這就要求（qiú）我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。