论文数控车加工椭圆外形的数学处理和加工程序设计.doc

国营第二三六厂数控车工技师参评论文数控车加工椭圆外形的数学处理和加工程序设计王 晖（国营二三六厂 数控车工）摘要：对于数控车加工椭圆外形，首先进行对轮廓进行必要的数学处理，把轮廓形状转换成参数化的数学模型，然后利用数控系统提供的功能设计加工程序，在不借助CAM的情况下实现轮廓的数控加工。关键词：椭圆轮廓；参数方程 ；数学处理 ；宏程序前言：随着产品设计水平的不断进步,和人们对产品要求的提升，各种复杂的轮廓形状不断的出现在各种产品中；这也给制造业提出了新的要求。数控车床加工中各种复杂形面也日渐增多, 如椭圆、抛物线、正弦曲线、余弦曲线、双曲线等各种非圆曲面。对于上述各种复杂成形面, 利用CAM 软件进行自动编程相对简单, 但在绝大多数情况下数控车床主要还是依靠手工编程。本文以实例说明经过的数学处理，利用数控系统提供的宏程序功能，利用手工编程同样可以很好的实现对二次曲线轮廓的加工。正文： 对于椭圆轮廓，现在的数控系统一般都没有提供专门的加工模式；但是，象直线插补（G01）、圆弧插补（G02、G03）等功能已经非常的成熟，所以，我们可以通过对椭圆轮廓进行数学模型转换和数学处理，把它用数控系统能够识别的数学方式表达出来，我们的数控系统就可以通过直线插补（G01）、圆弧插补（G02、G03）等标准功能把椭圆轮廓拟合出来；然后根据具体的技术要求对相应的参数进行修改就可以满足设计要求。本实例对数控车加工标准椭圆轮廓进行了有益的尝试和探索, 并且给出了切实可行的解决方案, 希望能对同类零件加工起到抛砖引玉作用。椭圆宏程序的编制如下。一. 椭圆方程 宏程序主要利用各种数学公式进行运算加工, 因此编制旋转椭圆程序操作者必须要掌握椭圆方程和旋转公式等各种数学公式的计算方法并加以灵活运用。 椭圆方程有两种形式, 分别是椭圆的标准方程和参数方程。 椭圆标准方程: 椭圆参数方程： 其中a 、b 分别为X、Z （数控车床坐标轴的设定）所对应的椭圆半轴二. 零件工艺分析 如图所示，该零件外形比较简单，但存在一个标准椭圆部分轮廓（设其长半轴为a;短半轴为b）;椭圆起始点A的角度为22度；终点B的角度为：180-22=158度；根据上述给出的椭圆参数方程看，实现该轮廓的数控加工是可能的。对该零件的粗加工可以采用放大零件轮廓或者利用刀具补偿值的方法，采用这两种粗加工方法都可以得到均匀的精加工余量，使精加工的表面质量得到有效保证。刀具的选择，粗加工时可采用刀尖半径R0.8或者R1.2的V型刀片，由于刀尖R1.2的刀片散热好，刀尖强度好，所以其耐用度好，适合对曲线轮廓的粗加工。精加工刀具采用R样型刀片，加工时刀片的切削部位始终与加工轮廓相切，将得到好的表面质量。切削参数的选择，粗加工的切削参数的选择我们按照大切削深度小切削速度的原则选取；精加工时在加工余量均匀的前提下，要使得零件的表面质量基本一致，一般采取的方式是采用恒线速度（G96）的切削方式，根据：（其中：V为线速度）的原理实现恒线速度切削。三 . 程序编制 使用数控车床切削零件图如图所示, 毛坯材料为45 钢, 直径为50mm, 长度为65mm (为限制篇幅程序只给出了精加工椭圆轮廓的宏程序部分) ；T01：粗车刀；T02：精车刀程序如下( FANUC 0iT 数控系统) : % 1000 T0101 G99 （采用每转进给方式） M03 S600 G28 G90 X0Z0T0202 M03 S2500 G96 S0.15 （恒线速度0.15m/min）G50 S4000 (主轴转速钳制4000r/min)G01 X0 (偏端面) G01 XxA （A点X坐标）#10 =b （椭圆短半轴） #11 =a （椭圆长半轴） #12 = 22 （椭圆起点角度）#100=158 （椭圆终点角度）WHILE #12 LE #100DO1 #13 = #10*SIN #12 #14 = #11*COS #12GO1 X#13 Z#14 （采用线段拟合的方式加工椭圆轮廓） #12 = #12 + 0.5 (自变量递增0.5，可根据具体的要求调整该值) END1M30四. 程序中变量的确定与注意事项 在程序中对变量的赋值是一个重要的环节, 因为宏程序是利用许多段微小的直线来拟合轮廓的, 取值大了轮廓表面的逼近误差也大。 在加工中, 变量的赋值可以按粗车和精车来取值。粗加工程序变量的取值应根据预留加工余量的大小来确定, 在保证加工不过切的前提下,可以选择较大的程序变量, 但是也不能过大, 变量过大会使精加工余量不均匀或形成过切; 精加工时我们主要是保证工件的质量, 为使工件的几何形状达到要求, 需要减少拟合的误差, 因此应该选择一个较小的程序变量。六. 结语 通过实际加工生产, 上述方法能很好地解决加工中对椭圆轮廓的处理, 并且能够扩展到其他规则二次曲线轮廓的数控车加工中， 保证工件的形状几何精度；同时该方法还可以在一定程度上减少对CAM的依靠，减少加工准备时间, 缩短加工周期。参考文献1、 明兴祖