​CNC數控（kòng）車床高斯曲線加工（gōng）

　　

CNC車床高斯曲線加工（gōng）

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲（qǔ）線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些（xiē）特殊曲線（xiàn）就成了（le）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（fāng）法對於編（biān）程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不（bú）僅具有豐富（fù）的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更（gèng）應是了（le）如指掌（zhǎng）。

 

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型數控係統的宏（hóng）程序就是B類。

▽長按愛心，添（tiān）加小（xiǎo）編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量（liàng）、局部變量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷（duàn）電時局部變量初始化為空（kōng），調用宏程序時，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（zài）不（bú）同的宏程序（xù）中（zhōng）的意義相同。當斷電（diàn）時，變量（liàng）#100～#199初始化為（wéi）空，變量（liàng）#500～#999中的數據（jù）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（dāo）具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引用局部變量和公共（gòng）變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除（chú）變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

 

宏程序是用戶實現機床功能擴（kuò）展的一種方法（fǎ）。在宏程（chéng）序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程（chéng）序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套（tào）多層循環。所以可以應用宏程（chéng）序指令編製出簡潔合理（lǐ）的小容量加工程序，擴展數（shù）控機床功能，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（wǒ）們還（hái）不能直接（jiē）應用於數控（kòng）車床，因為在（zài）數控（kòng）車床上，坐（zuò）標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直，正方（fāng）向是遠離主軸軸（zhóu）線方向。因此我（wǒ）們需（xū）要把直角坐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（chuáng）不能識別指數函數和平方等數學符（fú）號，這（zhè）就需要用宏程序（xù）中的算術和邏輯運算符號替換（huàn）其中的（de）數學符號，變（biàn）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（de）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（qǔ）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），但並沒有專門的G代碼來加工（gōng）橢圓、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（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞（dì）增一個步距得（dé）到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出（chū）對應的X值，再將刀具直線（xiàn）插補至計算（suàn）得出（chū）的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲（qǔ）線的加工。

 

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（gāo）斯曲線的宏程序編（biān）製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯（pī）棒料上加工（gōng）一段長100mm的高斯曲線外輪廓。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中，我們用#101表（biǎo）示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用（yòng）#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示（shì）(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高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;(直線逼近（jìn）法加工高斯曲（qǔ）線（xiàn）)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個（gè）步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以（yǐ）上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也（yě）是沿輪廓車削（xuē），可采（cǎi）用G71或者G73指令粗（cū）車，然後用G70指令精（jīng）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

 

雖然（rán）隨著CAD/CAM軟件的應（yīng）用，手工編程、宏程序應用空（kōng）間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖（wā）手工編程，發揮數控機床潛力。

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