椭圆的加工工艺与编程

椭圆的加工工艺与编程
江苏工贸技师学院
摘要：在目前数车实训中常遇到椭圆，抛物线等非圆曲线的特殊旋转体零件加工。

在只有直线和圆弧插补功能的数车椭圆中常规采用的指令不能满足，必须用宏程序编程技术。

关键词：数控加工椭圆工艺分析编程
引言：计算机数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，使用数字化信息实现机械设备控制的一种方法。

在数控技术加工方案得到了广泛应用。

一般来说，数控加工技术设计数控机床加工工艺和数控编程技术两个方面。

数控机床是数控加工的硬件基础，其性能对加工效率，精度等两个方面具有决定性影响。

高效，高速，高精度是数控机床技术发展的目标。

零件加工工艺的编程是实现数控加工的重要环节，对于产品质量控制有重要做用。

数控加工工艺分析与编程所追求的目标是如何有效的获得满足各种零件加工要求的高质量数控加工。

图纸分析
1、图纸结构分析；该图有外圆，内孔，圆弧，内外椭圆构成，其中内外椭圆较难加工
2、精度分析；φ52
掉头装夹车左端
注意
①钻孔中心的断面必须平整，不允许有凸台，以免中心钻被折断。

②中心钻的轴心线必须与工件轴心同轴。

③工件的转速通常要高一些，通常大于1000r/min,以保证一定的切削
速度。

④钻削时要适当退出中心钻，以便及时排屑，最好加注切削液。

⑤若中心钻折断，不允许用新的中心钻去清除，否则新的中心钻将
折断。

⑥用小直径麻花钻钻深孔时要采取防止钻头摆动的措施。

⑦钻削深孔时，注意排屑和冷却措施。

工艺分析
选用CK6140机床，零件没有要求太高同轴度，选用三爪自定心卡盘。

三爪自定心卡盘加工方便，易于装夹。

2.先加工零件右端，因为零件左端头内孔要加工，使得工件刚性差且装夹时容易使工件变形，所以先加工工件右端，依次完成φ30的外圆、长轴为42㎜的椭圆、R3的圆弧。

掉头装夹，加工外圆、用中心钻钻孔、再用φ32的钻头钻孔，最后加工内椭圆。

工步安排顺序
①先粗后精，粗车在较短的时间内将工件个表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金属切除效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。

②先近后远，在一般情况下离对刀点进的部位先加工离对刀点远的部位后加工。

这种加工方法便于缩短刀具移动距离，减少空行程时间。

③保证工件加工刚度原则。

应先安排对工件刚性破坏较小的工步，后安排对工件刚性破坏较大的工步，以保证工件加工时的刚度要求。

1刀具的选择
3加工方法分析
先加工工件右端伸出卡抓85mm，平端面，先粗加工在精加工。

椭圆为重点，当心刀具干涉。

当加工左端时，平端面，留够余量。

粗车外圆，精车外圆。

钻头钻孔前应先用中心钻钻孔。

中心钻孔可以起到导向定位作用，防止用大钻头钻孔时钻偏。

因为有了中心钻定位也更加容易钻孔，中心钻钻孔主轴转速不宜过慢，转速过慢易使钻头碎裂，钻孔适应匀速进给。

钻孔时需加切削液，防止钻头过热，产生损坏。

当使用φ32钻头时主轴转速在200—300r/min之间都可需加切削液，由于钻孔较深就要进两圈退半圈，使钻头易于散热。

钻孔应略深于要加工内孔要求，防止镗刀加工时撞刀。

在加工内椭圆时粗车可以先进行直线走刀车内锥，精车时就可以只写椭圆部分的精加工程序。

在每段程序前加MDI程序停止指令。

通过几次修改刀补值来完成椭圆内孔粗精加工，此方法避免了此方法避免了G73指令产生的空切现象，使得生产效率得以提高。

且左端工件零点设在工件端面与中心线相交处，椭圆方程原点与工件零点重合，不需偏置。

右端由于椭圆方程原点不在工件零点处，椭圆轮廓需向椭圆轮廓需向Z轴负方向平移
47mm的距离，因此在计算Z坐标是必须减去47mm的距离。

4.工件的找正
找正装夹数控车床进行工件的装夹时，必须将工件表面的回转中心轴线及工件坐标系的Z轴，找正到数控车床的主轴中心线重合。

找正方法：同于普通车床找正工件的方法一般用打表找正，通过调整卡抓或顶尖使得工件坐标系Z与数控车床主轴回转中心轴线重合。

5．变量
普通加工程序直接数值制定G代码和移动距离，如G01，X20使用宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。

当用变量时，变量值可以用程序做改变。

如：#1=#2+20或G01X#1F300
变量必须用变量【#】和后面的变量指定号如#1，#100可以用于指定变量号，此时表达式必须封闭在括号中如：
#{#1+#2-12}
椭圆的方程式X*X/{a*a}+y*y/{b*b}=1 a长半轴b短半轴
(Z-Z1)²／a²＋﹙X－X1﹚²／b²＝1
Z1是编程原点与椭圆中心Z向偏移距离
X1是编程原点与椭圆中心X向偏移距离
X＝±bSQRT[1－﹙Z－Z1﹚²／a²]＋X1
宏程序#1=____Z値起点
#2=____Z值终点
WHILE[#1GE#2]DO1当起点大于终点时停止宏程序
#3=B*SQRT[1-#1*#1/{A*A}]变形公示
G01X[2*{#3}]Z{#1}求直径
#1=#1-1每次切削用量
END1结束语
右端#1=-36
#2=-47
WHILE[#1GE#2]DO1
#3=#1+47
#4=16*SQRT[1-{#3*#3}]/{26*26}
G01[2*{#4}]Z[#1]
#1=#1-0.5
END1
左端#1=0
#2=-12
WHILE[#1GE#2]DO1
#3=#1+47
#4=16*SQRT[1-{#3*#3}]/{26*26}
G01[2*{#4}]Z[#1]
#1=#1-0.5
END1、
结论：椭圆的加工，需要进行必要的工艺分析。

除去一般数控加工的工艺设置外，还要考虑椭圆的具体位置。

使用宏程序编程，大部分零件尺寸和工艺参数可以传递到宏程序中，使程序修改比较方便，图样改变时仅需修改几个参数，因此柔性好，极易实现系列化生产。

使用宏程序除了能加工椭圆面，还可以加工抛物线、双曲线等非圆曲线，有效的扩展了数控机床的加工范围，提高工件的效率和品质，充分发挥机床的使用价值。

参考文献：
1、任国兴数控车床编程与操作北京：机械工业出版社，2006
2、陈为华王志远车工技术北京：光明日报出版社2007 3．、梁炳文机械加工工艺与窍门精选北京机械工业出版社，2004。