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      CNC車床高斯曲線加工

      文章出處:行業動態 責任編輯:東莞市沃爾鑫五金機械有限公司 發表時間:2022-04-19
        

       

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

       

       

       

      從多年的實踐來看,采用宏程序編程,然后在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法。

       

       

       

      但是這種方法對于編程者要求較高,這是因為宏程序的編制要求程序員不僅具有豐富的數學知識,還要熟悉數控車床的編程指令,對于宏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代碼編制,B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編制,易為大家接受,FANUC0i型數控系統的宏程序就是B類。

       

      ▽長按愛心,添加小編,技術交流▽

       

       

       

      一、FANUC0i型數控系統宏程序

       

      FANUC0i型數控系統中變量分為4種類型,即空變量、局部變量、公共變量和系統變量??兆兞康淖兞刻枮?span lang="EN-US">#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,該類變量只能用于在宏程序中存儲數據,當斷電時局部變量初始化為空,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,公共變量在不同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#500#999中的數據保存,即使斷電也不丟失。系統變量的變量號為#1000~,系統變量用于讀和寫CNC的各種數據,例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時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,為消除變量內原有數據的影響,一定要給變量重新賦值后再引用。

       

       

       

      宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量,給變量賦值,變量間可進行運算和程序跳轉。此外,宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句,一層宏循環里還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編制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,充分發揮數控機床的作用。

       

       

       

      二、高斯曲線的方程

       

      高斯曲線在直角坐標系下的方程是

       

       

       

      ,其中x是自變量,y是因變量。但此方程我們還不能直接應用于數控車床,因為在數控車床上,坐標系是這樣規

       

      定的:Z軸與主軸軸線平行,正方向是遠離工件方向,X軸與主軸軸線垂直,正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標系的方程轉換為數控車床坐標系下的方程,同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號,這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符號,變成數控車床可識別的公式。

       

       

       

      經變換后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

       

      數控車床可通過G01、G02G代碼直接加工直線、圓弧,但并沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法,即在Z方向上依次遞減或遞增,以0.05mm0.5mm為一個步距,每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然后,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出的(X,Z)值所確定的點,依次插補便可完成特殊曲線的加工。

       

       

       

      四、編制加工高斯曲線的宏程序

       

      現以一個簡單的零件為例,說明高斯曲線的宏程序編制過程。如圖1所示,在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標系下的零件圖樣,圖2是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值遞增一個步距)

       

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

       

      N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

       

      以上程序為最后一刀的精加工程序,在實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、宏程序應用空間日趨縮小,但是在某些情況下PC機也無能為力,這就要求我們深挖手工編程,發揮數控機床潛力。

       

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

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