數(shù)控車床加工橢圓類零件的初步探討

1、 數(shù)控車床加工橢圓類零件的初步探討 摘要：本文以SIEMENS802S/C 數(shù)控系統(tǒng)為例，介紹在數(shù)控車床上加工橢圓類零件的多種方法。采用圓弧逼近法四心法，可以采用一般G指令加工出精度要求不高的橢圓形狀；采用直線逼近法參數(shù)編程，可以加工出精度要求高的橢圓形狀。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 車削橢圓類零件 圓弧逼近法 直線逼近法 R參數(shù) 在技工學(xué)校高級數(shù)控的培訓(xùn)課題中，橢圓類零件的加工是不可或缺的內(nèi)容。橢圓的加工屬于非圓曲線的特殊零件加工，相對比較復(fù)雜。在數(shù)控車床上加工該類零件，我們一般采用逼近法：圓弧逼近法和直線逼近法。1、 圓弧逼近法圓弧逼近法是采用多段圓弧逼近橢圓的加工方法，利用機(jī)械制圖中繪制橢圓的近似

2、畫法（四心法），求得多段圓弧的切點(diǎn)和半徑來加工橢圓。在加工精度要求比較低的情況下可以考慮用此方法。（1）加工原理 通過機(jī)械制圖近似繪制橢圓的方法，畫出橢圓。橢圓是由四段圓弧組成的。如圖1所示。 畫出長軸AB與短軸CD，連接AC并在AC上截取AF，使其等于AO與CO之差CE. 作AF的垂直平分線，使其分別交于AB和CD于O1點(diǎn)和O2點(diǎn)。 分別以O(shè)1點(diǎn)和O2點(diǎn)為圓心，O1A和O2C為半徑作出圓弧AG和CG,，該圓弧即為四分之一的橢圓。 用同樣的方法畫出整個(gè)橢圓。（2）計(jì)算組成橢圓的四段圓弧半徑、切點(diǎn)坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。（3）編寫加工程序 只要計(jì)算出如O1、O2、G點(diǎn)坐標(biāo)，O1A和O2C的半徑數(shù)值等就很容易

3、編寫加工這四段圓弧的程序。 2、直線逼近法直線逼近法是采用多段直線逼近橢圓的加工方法，應(yīng)用這種方法加工非圓曲線時(shí)，只要步距足夠小，在工件上所形成的最大誤差，就會小于所要求的最小誤差，從而加工出標(biāo)準(zhǔn)的橢圓。常用的直線逼近法，加工精度高。 直線逼近法加工橢圓是通過參數(shù)編程來加工的，用數(shù)控車床的普通G代碼指令是難以加工的。參數(shù)編程指令適合拋物線、橢圓、雙曲線等非圓曲線編程,還適合于圖形相同，只是尺寸不同的系列零件編程，同樣適用于工藝路徑一樣，只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件的編程。使用參數(shù)編程可以極大的提高編程效率，大大簡化程序，并能夠擴(kuò)展數(shù)控機(jī)床的使用范圍。本文主要以SIEMENS802S/C 數(shù)控系統(tǒng)

4、為例，介紹使用參數(shù)編程加工橢圓的方法。 ( 1 ) 加工原理 SIEMENS系統(tǒng)中R參數(shù)作為變量，通過對R參數(shù)進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理，從而使程序?qū)崿F(xiàn)規(guī)律變化的動作，從而提高編程的靈活性和適用性。使用R參數(shù)編程時(shí)可以用變量代替具體數(shù)值，因而在加工同一類的零件時(shí)，只需要將實(shí)際的值賦予變量即可，不需要對每一個(gè)零件都編一個(gè)程序。 （2）程序的編寫方法 在編寫時(shí)需根據(jù)零件加工的圖紙已知條件，選擇橢圓方程的極坐標(biāo)方式還是直角坐標(biāo)方式，從而確定參數(shù)編程的具體編寫方法。 （3）橢圓的極坐標(biāo)方程為x=bxsin; z=axcos 橢圓的直角坐標(biāo)方程為：x2 /b2 +z2 /a2 =1 3、實(shí)例加工加工如圖2零件

5、，材料為45號鋼，毛坯32 x100，T1尖刀。（1）四心法加工橢圓 如果零件對橢圓精度要求不高，則采用四心法來加工。 用計(jì)算機(jī)繪制測繪的方法繪制橢圓。 測量出四段圓弧的半徑、切點(diǎn)。如圖3所示。SIEMENS802S/C 精加工參考程序（毛坯：32 x100）TJ.MPFG90 G95 G54 M08M03S1600T1(尖刀)G00 X35 Z5G01 X0 Z0 F0.1G03 X16.854 Z-4.573 CR=10.051 X22.662 Z-29.577 CR=28.307G01 Z-60X 33 G00 X100 Z100 M09M30（2）參數(shù)編程加工橢圓 如果零件對橢圓精度要

6、求高，則須采用參數(shù)編程來加工 。 直角坐標(biāo)方程編程 如果已知橢圓終點(diǎn)坐標(biāo)X值或Z值。 根據(jù)橢圓方程分析加工零件的已知條件。由橢圓直角坐標(biāo)方程公式x2 /b2 +z2 /a2 =1知：長軸a=20 短軸b=13,橢圓終點(diǎn)坐標(biāo)z=-29.577 (終點(diǎn)坐標(biāo)x可以不知道) SIEMENS802S/C 精加工參考程序（毛坯：32 x100） TJ2.MPF G90 G95 G54 M08 M03 S1600 T1(尖刀) G00 X35 Z5 G01X0 Z0 F0.1 R1=13 MA1:R2=(13/20)*SQRT(20*20-R1*R1) G01 X=2*R2 Z=R1-13 R1=R1-0.

7、1 IF R1>=-29.577 GOTOB MA1 G01X35 G00X100 Z100M09 M30 極坐標(biāo)方程編程 如果已知橢圓終點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)角a或極坐標(biāo)。例：加工圖4所示橢圓零件，已知橢圓終點(diǎn)轉(zhuǎn)角，此時(shí)，需要利用極坐標(biāo)方程來加工橢圓。已知橢圓終點(diǎn)轉(zhuǎn)角如何求得橢圓終點(diǎn)極坐標(biāo)角度。由極坐標(biāo)法繪制橢圓的公式x=bxsin; z=axcos，終點(diǎn)轉(zhuǎn)角a=1300,長軸a=20,短軸b=13,如圖5所示，須求得橢圓終點(diǎn)極坐標(biāo)角度 。通過如圖6所示的幾何角度分析，求得a和值之間的關(guān)系式：已知a,求設(shè)長軸a=20=OC,短軸b=R13=OD解：tan a=AB/OA AB=AC-BC=a x

8、sin(a-b) x sin = b x sin OA=a x cos tan a=AB/OA=b/a tan tan=a/b tan a=cot(a/b tan a)結(jié)果求得：=cot(20/13 tan130)=cot(-1.833) =-61.390=118.610SIEMENS802S/C 精加工參考程序（毛坯：32 x100）TJ3.MPFG90 G95 G54 M08M03 S1600T1（尖刀）G00 X35 Z5G01X0 Z0 F0.1R1=20 R2=13 R3=0 R4=118.610MA2: R5=R1*COS(R3) R6=R2*SIN(R3)G01 X=2*R6 Z

9、=R5-13R3=R3+0.01IF R3<=R4 GOTOB MA2G01 X35 G00X100 Z100M09 M304、技術(shù)探討在SIEMENS802S/C系統(tǒng)上進(jìn)行橢圓類零件的粗、精加工，怎樣編程？下面介紹一種編程方法，可以解決該類零件的粗、精加工的問題。（見圖4橢圓部分）例：TJ4.MPF AA1.SPFG90 G95 G54 G00X35 Z5M03 S500 G01X0 Z0 F0.1T1(尖刀) (粗加工) R2=13G00 X35 Z5 MA2: R3=(13/20)*SQRT(20*20-R2*R2)R1=5 G01 X=2*R3 Z=R2-13G158 X=R1 Z=0 R2=R2-0.1MA1: AA1 IF R2>=-29.577 GOTOB MA2R1=R1-1 G01X35IF R1>=0 GOTOB MA1 G00Z