​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線（xiàn），如（rú）橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲（qǔ）線就成（chéng）了機加人員的新課（kè）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（fāng）法。

 

但是這種（zhǒng）方法對於編（biān）程者要求較高，這是因為（wéi）宏（hóng）程序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富（fù）的數學知識，還要熟悉數控車床（chuáng）的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

 

宏程序（xù）分為A類和B類兩種（zhǒng）：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦（fù）值語句和數學公式（shì）進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就（jiù）是B類。

▽長（zhǎng）按（àn）愛心，添加小編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型（xíng）數控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分為4種類（lèi）型，即空變量、局部變（biàn）量（liàng）、公共變量（liàng）和係統（tǒng）變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量總（zǒng）為（wéi）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（dāng）斷電時局部（bù）變量初始化為空，調用（yòng）宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的（de）變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公（gōng）共（gòng）變量（liàng）在不同的宏程（chéng）序（xù）中的意義相（xiàng）同。當斷電時（shí），變量#100～#199初（chū）始化為空（kōng），變量（liàng）#500～#999中的數據保存，即使斷電也不（bú）丟失（shī）。係統變量（liàng）的變量號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的（de）各種（zhǒng）數據，例如刀具的當前（qián）位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序（xù）時可以（yǐ）引用局部變量和公共變量，在引用（yòng）變量，特別是公共變量時，為消除（chú）變量（liàng）內原有數據的（de）影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

 

宏程（chéng）序是用戶實現機床功能擴展的一（yī）種方法。在宏程序中可以使（shǐ）用變量（liàng），給變量賦值，變量（liàng）間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序（xù）還（hái）提供了循環語句（jù）、分支語句（jù）和子程序調用語（yǔ）句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環（huán）。所以可以應用宏（hóng）程序指（zhǐ）令編製出簡潔合（hé）理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高（gāo）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（zài）直角坐標係（xì）下的方程是

 

，其中x是（shì）自變量，y是因變量。但此方程我們還（hái）不能直接應（yīng）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（zhǔ）軸軸線平行（háng），正（zhèng）方向（xiàng）是遠離（lí）工件方（fāng）向，X軸（zhóu）與主軸軸（zhóu）線垂直，正（zhèng）方向是遠離主軸軸（zhóu）線方向。因此我們需要把直角（jiǎo）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（hé）平方等數學符號，這就需（xū）要用宏程序中的算術和邏輯運算（suàn）符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的（de）公式。

 

經變換後高斯（sī）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（de）方法

數控車床可通過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線。在加（jiā）工此類曲（qǔ）線時一般采用（yòng）直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一（yī）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（zhí）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（chéng）特殊（shū）曲（qǔ）線的加工。

 

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一（yī）個簡單（dān）的零件為例，說明高斯曲線（xiàn）的宏（hóng）程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓（kuò）。圖1是（shì）直角坐標係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控（kòng）坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高（gāo）斯曲線數控坐標方程中，我們用（yòng）#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用（yòng）#104表（biǎo）示(z+740.4)/464.1，用#105表示因（yīn）變量x，則高斯曲線的方程（chéng）可表示為：

 

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

 

編製精（jīng）加工程（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（xiàn）逼近法加（jiā）工（gōng）高（gāo）斯（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上（shàng）程序為最後（hòu）一刀的精加工（gōng）程（chéng）序，在實際加工中要考慮到毛（máo）坯的（de）餘量，這就需要（yào）先（xiān）粗車，再精車。粗車同（tóng）樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後（hòu）用G70指令精車，編製完整的程序如（rú）下（xià）。

 

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自（zì）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（dì）增（zēng）一（yī）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（yòng）空間日趨縮小，但（dàn）是在（zài）某些情（qíng）況下PC機也無（wú）能為力，這就要求我們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機（jī）床潛力。

同（tóng）時宏程序與自動編程比較具有運算速度快、加工效率高（gāo）、加工精度高以及短小精悍等（děng）優（yōu）點。