车削“斜椭圆”的宏程序

1、车削“斜椭圆”的宏程序            本文分析了斜椭圆的数控车床加工问题，通过旋转转换方程确定了斜椭圆的参数方程，编制出(包含宏程序的)实际加工程序。随着数控技术不断进步，数控车床加工中各种复杂型面也日渐增多，如椭圆、抛物线、正弦曲线、余弦曲线和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，但由于种种原因，在绝大数情况下数控车床主要还是依靠手工编程。目前在数控车床上加工正椭圆已不是难事，一些学者进行过这方面的研究并发表了相关论文。但

2、对斜椭圆零件的加工方面研究较少，主要原因为：机床数控系统本身既不存在加工椭圆等非圆曲线的G指令，更没有类似数控铣床用G68这样的 旋转指令，使编程难度大大增加;加工中变量的参数直接影响着加工的效率以及质量，很容易产生过切报警，即使程序正确无误，实际加工时参数调整也非常困难，直接影响加工能否顺利进行，以及加工精度能否保证。对于如图1所示的斜椭圆零件，笔者在配置华中世纪星车床数控系统(HNC-21/22T)的数控车床上加工成形，加工出的零件如图2所示。1.相关数学计算已知：椭圆方程：a2b2(见图1)，椭圆上任一点A 点坐标(Z,X):(acos ,bsin )，则：。若椭圆绕圆心旋转 ，则根据旋

3、转公式，求出A 点在工件坐标系(Z0X 坐标系)中的坐标为：A点：Z：acoscos-bsinsin;X ：acos sin +bsin cos。注意：椭圆顺时针旋转时，公式中的 角取负值;逆时针旋转时， 角取正值。2.程序格式(1)编程原点为右端面与轴线的交点。(2)程序为HNC21T系统格式。%1234 (程序名) M3S600T0101G42G00X Z (快速点定位)#12=起始角()(椭圆轮廓起始 点的参数角)              

4、0; WHILE#12LE终点角 (若为凹椭圆 轮廓，则应为WHILE#12GE负终点角)#13=a*COS#12*PI/180*COS- b*SIN#12*PI/180*SIN (椭圆上任一点 Z坐标值)#14=a*COS#12*PI/180*SIN+b* SIN#12*PI/180*COS (椭圆上任一点 X坐标值)G01 X2*#14+UZ#13+WF60 (直线 插补椭圆，U、W为椭圆圆心在编程坐标 系下的坐标，即椭圆平移后需要进行坐标 转换，请注意平移方向，以便确定U、W 的正负)。#12=#12+0.5 (若为凹椭圆轮廓， 则应为#12=#12-0.5)G40G00X10

5、0Z100M05M303.编程实例实例如图1所示。(1)计算起始参数角根据公式：可以得到：起始参数角=21.4º。(2)计算终点参数角根据公式：，得到：终点参数角=97º。(3)参考程序如下(HNC-21T数控系统)。使用数控车床切削零件图如图1所示，毛坯材料为45钢，直径50mm，长度为65mm，椭圆的长半轴和短轴分别为25mm和15mm，旋转角度20º(1号刀为粗车35º尖刀，2号刀为精车35º尖刀，3号刀为切断刀)。%2M3S600T0101G42G00X55Z2G71 U2 R0.5 P1 Q2 X0.5 Z0.01F120G0X100

6、Z100M3S1500T0202G0X55Z2N1 G0 X26.209G01Z0 F60#12=21.4WHILE#12LE97#13=25*COS#12*PI/180*COS20-15*SIN#12*PI/180*SIN20#14=25*COS#12*PI/180*SIN20+15*SIN#12*PI/180*COS20 G01 X2*#14Z#13-20F60#12=#12+0.5ENDWG02X35.022Z-35R5G1X48C1Z-44X44Z-46Z-50N2X50G00X100Z100M5M0M3S700T0303G00X50Z-45G01X1F40G00X50X100Z100M304.程序中变量的确定与注意事项旋转椭圆程序变量的赋值是一个重要环节，因为宏程序是利用许多段微小的直线来逼近轮廓的，取值大，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，我们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，因此我们应