車削“斜橢圓”的宏程序

1、車削“斜橢圓”的宏程序            本文分析了斜橢圓的數(shù)控車床加工問題，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換方程確定了斜橢圓的參數(shù)方程，編制出(包含宏程序的)實(shí)際加工程序。隨著數(shù)控技術(shù)不斷進(jìn)步，數(shù)控車床加工中各種復(fù)雜型面也日漸增多，如橢圓、拋物線、正弦曲線、余弦曲線和雙曲線等各種非圓曲面。對(duì)于上述各種復(fù)雜成形面，利用CAM軟件進(jìn)行自動(dòng)編程相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于種種原因，在絕大數(shù)情況下數(shù)控車床主要還是依靠手工編程。目前在數(shù)控車床上加工正橢圓已不是難事，一些學(xué)者進(jìn)行過這方面的研究并發(fā)表了相關(guān)論文。但

2、對(duì)斜橢圓零件的加工方面研究較少，主要原因?yàn)椋簷C(jī)床數(shù)控系統(tǒng)本身既不存在加工橢圓等非圓曲線的G指令，更沒有類似數(shù)控銑床用G68這樣的 旋轉(zhuǎn)指令，使編程難度大大增加;加工中變量的參數(shù)直接影響著加工的效率以及質(zhì)量，很容易產(chǎn)生過切報(bào)警，即使程序正確無誤，實(shí)際加工時(shí)參數(shù)調(diào)整也非常困難，直接影響加工能否順利進(jìn)行，以及加工精度能否保證。對(duì)于如圖1所示的斜橢圓零件，筆者在配置華中世紀(jì)星車床數(shù)控系統(tǒng)(HNC-21/22T)的數(shù)控車床上加工成形，加工出的零件如圖2所示。1.相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算已知：橢圓方程：a2b2(見圖1)，橢圓上任一點(diǎn)A 點(diǎn)坐標(biāo)(Z,X):(acos ,bsin )，則：。若橢圓繞圓心旋轉(zhuǎn) ，則根據(jù)旋

3、轉(zhuǎn)公式，求出A 點(diǎn)在工件坐標(biāo)系(Z0X 坐標(biāo)系)中的坐標(biāo)為：A點(diǎn)：Z：acoscos-bsinsin;X ：acos sin +bsin cos。注意：橢圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，公式中的 角取負(fù)值;逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)， 角取正值。2.程序格式(1)編程原點(diǎn)為右端面與軸線的交點(diǎn)。(2)程序?yàn)镠NC21T系統(tǒng)格式。%1234 (程序名) M3S600T0101G42G00X Z (快速點(diǎn)定位)#12=起始角()(橢圓輪廓起始 點(diǎn)的參數(shù)角)              

4、0; WHILE#12LE終點(diǎn)角 (若為凹橢圓 輪廓，則應(yīng)為WHILE#12GE負(fù)終點(diǎn)角)#13=a*COS#12*PI/180*COS- b*SIN#12*PI/180*SIN (橢圓上任一點(diǎn) Z坐標(biāo)值)#14=a*COS#12*PI/180*SIN+b* SIN#12*PI/180*COS (橢圓上任一點(diǎn) X坐標(biāo)值)G01 X2*#14+UZ#13+WF60 (直線 插補(bǔ)橢圓，U、W為橢圓圓心在編程坐標(biāo) 系下的坐標(biāo)，即橢圓平移后需要進(jìn)行坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換，請(qǐng)注意平移方向，以便確定U、W 的正負(fù))。#12=#12+0.5 (若為凹橢圓輪廓， 則應(yīng)為#12=#12-0.5)G40G00X10

5、0Z100M05M303.編程實(shí)例實(shí)例如圖1所示。(1)計(jì)算起始參數(shù)角根據(jù)公式：可以得到：起始參數(shù)角=21.4º。(2)計(jì)算終點(diǎn)參數(shù)角根據(jù)公式：，得到：終點(diǎn)參數(shù)角=97º。(3)參考程序如下(HNC-21T數(shù)控系統(tǒng))。使用數(shù)控車床切削零件圖如圖1所示，毛坯材料為45鋼，直徑50mm，長(zhǎng)度為65mm，橢圓的長(zhǎng)半軸和短軸分別為25mm和15mm，旋轉(zhuǎn)角度20º(1號(hào)刀為粗車35º尖刀，2號(hào)刀為精車35º尖刀，3號(hào)刀為切斷刀)。%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.程序中變量的確定與注意事項(xiàng)旋轉(zhuǎn)橢圓程序變量的賦值是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因?yàn)楹瓿绦蚴抢迷S多段微小的直線來逼近輪廓的，取值大，輪廓表面的逼近誤差也大。在加工中，變量的賦值可以按粗車和精車來取值。粗加工程序變量的取值應(yīng)根據(jù)預(yù)留加工余量的大小來確定，在保證加工不過切的前提下，我們可以選擇較大的程序變量，但是也不能過大，變量過大會(huì)使精加工余量不均勻或形成過切;精加工時(shí)我們主要是保證工件的質(zhì)量，為使工件的幾何形狀達(dá)到要求，需要減少擬合的誤差，因此我們應(yīng)