CNC車床高斯曲線加工

隨著新產(chǎn)品研制的發(fā)展，許多新產(chǎn)品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機(jī)加人員的新課題。

從多年的實(shí)踐來(lái)看，采用宏程序編程，然后在數(shù)控車床上車削是較為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和方便的一種方法。

但是這種方法對(duì)于編程者要求較高，這是因?yàn)楹瓿绦虻木幹埔蟪绦騿T不僅具有豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)，還要熟悉數(shù)控車床的編程指令，對(duì)于宏程序更應(yīng)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代碼編制，B類宏程序通常用賦值語(yǔ)句和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行編制，易為大家接受，F(xiàn)ANUC0i型數(shù)控系統(tǒng)的宏程序就是B類。

▽長(zhǎng)按愛(ài)心，添加小編，技術(shù)交流▽

一、FANUC0i型數(shù)控系統(tǒng)宏程序

在FANUC0i型數(shù)控系統(tǒng)中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和系統(tǒng)變量。空變量的變量號(hào)為#0，該變量總為空，沒(méi)有值能賦給該變量;局部變量的變量號(hào)為#1～#33，該類變量只能用于在宏程序中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)斷電時(shí)局部變量初始化為空，調(diào)用宏程序時(shí)，給局部變量賦值。公共變量的變量號(hào)為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當(dāng)斷電時(shí)，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數(shù)據(jù)保存，即使斷電也不丟失。系統(tǒng)變量的變量號(hào)為#1000～，系統(tǒng)變量用于讀和寫(xiě)CNC的各種數(shù)據(jù)，例如刀具的當(dāng)前位置和刀具補(bǔ)償值等。我們?cè)诰帉?xiě)宏程序時(shí)可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時(shí)，為消除變量?jī)?nèi)原有數(shù)據(jù)的影響，一定要給變量重新賦值后再引用。

宏程序是用戶實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能擴(kuò)展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進(jìn)行運(yùn)算和程序跳轉(zhuǎn)。此外，宏程序還提供了循環(huán)語(yǔ)句、分支語(yǔ)句和子程序調(diào)用語(yǔ)句，一層宏循環(huán)里還可以嵌套多層循環(huán)。所以可以應(yīng)用宏程序指令編制出簡(jiǎn)潔合理的小容量加工程序，擴(kuò)展數(shù)控機(jī)床功能，提高加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標(biāo)系下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應(yīng)用于數(shù)控車床，因?yàn)樵跀?shù)控車床上，坐標(biāo)系是這樣規(guī)

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠(yuǎn)離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠(yuǎn)離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標(biāo)系的方程轉(zhuǎn)換為數(shù)控車床坐標(biāo)系下的方程，同時(shí)數(shù)控車床不能識(shí)別指數(shù)函數(shù)和平方等數(shù)學(xué)符號(hào)，這就需要用宏程序中的算術(shù)和邏輯運(yùn)算符號(hào)替換其中的數(shù)學(xué)符號(hào)，變成數(shù)控車床可識(shí)別的公式。

經(jīng)變換后高斯曲線在數(shù)控坐標(biāo)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(shù)控車床加工特殊曲線的方法

數(shù)控車床可通過(guò)G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但并沒(méi)有專門(mén)的G代碼來(lái)加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時(shí)一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個(gè)步距，每遞減或遞增一個(gè)步距得到一個(gè)Z值。然后，通過(guò)曲線方程計(jì)算求出對(duì)應(yīng)的X值，再將刀具直線插補(bǔ)至計(jì)算得出的(X，Z)值所確定的點(diǎn)，依次插補(bǔ)便可完成特殊曲線的加工。

四、編制加工高斯曲線的宏程序

現(xiàn)以一個(gè)簡(jiǎn)單的零件為例，說(shuō)明高斯曲線的宏程序編制過(guò)程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長(zhǎng)100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標(biāo)系下的零件圖樣，圖2是數(shù)控坐標(biāo)下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數(shù)控坐標(biāo)方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(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)

編制精加工程序如下：

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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個(gè)步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序?yàn)樽詈笠坏兜木庸こ绦颍趯?shí)際加工中要考慮到毛坯的余量，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G73指令粗車，然后用G70指令精車，編制完整的程序如下。

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曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應(yīng)用，手工編程、宏程序應(yīng)用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機(jī)也無(wú)能為力，這就要求我們深挖手工編程，發(fā)揮數(shù)控機(jī)床潛力。