| 标题 | 椭球面类零件的数控加工技术研究 |
| 范文 | 谭宇梁 何佳 [摘 要] 椭圆面类零件的加工类似于计算机自动编程，在数控综合加工技术中频繁出现程序修改繁琐的情况，延长了编制时间，而这一点在技能竞赛中劣势尽显。现希望通过实验验证宏程序能解决这一问题，提高程序编制效率。具体操作表现为使用球刀层切椭球面，利用IF条件循环语句，方法上表现为利用两个平行的循环语句来编制宏程序，理论上为数控系统增添了一个循环往复的编程功能，使该类零件加工程序标准化、参数化，以此提高编程效率，并使其更加简洁明了。 [关 键 词] 椭球面类零件；数控技术；编程 [中图分类号] TG659 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）30-0038-02 当前时代背景下，数控技术由于其更高的劳动生产力，更高的产品质量，在机械制造业中被广泛应用。在行业影响上具有突破性的影响力，极大地改变了管理方式、产业结构以及生产方式，而本次研究方向欲在此基础上提高编程效率。 一、研究意义 数控基础是机械制造业最根本的基础，在该技术基础上才可以更好地实现集成化、柔性化、自动化的生产，目前所处阶段常被利用的CIMS、CAD等技术都是数控技术基础的发展衍生物，同等意义上说，有了数控技术，制造技术才能在原有基础上更好更快的发展。 国防现代化与数控技术也密不可分，是极其重要的战略性物质，国防现代化背景下数控技术拥有重要的战略地位。此外，数控技术作为重要组成部分，广泛应用于国际贸易，被大多数工业发达国家视为利润值大且具有很高附加值的出口产品，其贸易出口地位可见一斑。 若将数学方法与编程相互融合促进，理论上应能使得零件更为精确，程序编程更为简单，并具有高效率的操作性。本课题将以椭球类精简数控车加工为例，研究证明其高效精确性，并为以后的实际操作提供理论基础支撑。 二、相关研究背景 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所刘宏等人针对多种相同结构、不同尺寸的椭球曲面精密铣削的编程和加工所存在的问题，提出了应采用加工信息指令和几何信息指令构成的双指令来提升机床数控系统编程能力，同时将HANUC数控系统作为研究对象，对椭球曲面精密铣削的双指令加工技术进行深入的研究分析，实现了椭球曲面面向机床编程的加工技术。最后通过数控加工，验证其技术路线的可行性、编程的效率和加工技术的可靠性。 三、實例研究分析 （一）椭球类零件数控车加工方法 1.圆弧逼近法 椭圆加工法多应用于加工精确度较低的情况，即四心圆法，主要运用以近似点绘制圆弧、以拼接连成椭圆，机械制图中称为椭圆的近似画法。但因其近似原理并不能完全还原椭圆，有所误差表现，因此精确度不够高。 2.直线逼近法 直线逼近法多应用于精确度高的情况，误差极小，可直接绘制出标准的椭圆形状。理论上说，只要步距足够小，所产生的误差值就小，精确度越高，即便零件产生了设置范围内能出现的最大误差，也远远达不到要求误差。直线逼近法最常利用数控车床代码指令对椭圆进行加工，通过输入代码指令编程，使得数控机床按照指示完成特定的代码指令，以达到控制数控车床的作用。该方法多用于双曲线、抛物线等特殊非标准圆的曲线工件加工。此外，该类型针对工艺路径和形状相同的，仅有尺寸大小之分的零件同等适用。参数编程具有其独特的优势，精确程度不可比拟，并能提高编程效率，具有一定的可操作性，扩展工件适用范围，使得加工标准化、参数化。 （二）程序的编写方法 零件图是程序在实际编写过程中的对象和基础，而相对应的编写办法则要通过椭圆的线性方程确定。即是说，以椭圆的线性方程为编程理论依据，而值得注意的一点是，需要区别直角坐标方程和极坐标方程，这二者的编程方法是不同的。 椭圆参数方程为：x=a*（sinα），y=b*（cosα） 椭圆的直角坐标系方程为：x2/a2+y2/b2=1 （三）实例研究 如图1所示，加工如下零件材料为45号钢，毛坯是φ30x100，T1是30°尖刀（菱形刀片）。 1.已知长轴和短轴，绘制椭圆的方式方法有多种，常用的即是上述所提第一种——四心圆法。但也只能用于精度要求不高的情况，否则误差会相对较大，即工件不合格。具体操作步骤如下：第一步，利用计算机CAD软件进行椭圆的绘制；第二步，测量圆弧的半径和切点并记录。可重复操作，以确保其相对精准性。如图2所示。 程序如下： O1213 M03 S1000 T0101 G00 X35 Z5 G01 X0 Z0 F100 G71 U1 R0.7 G71 P10 Q20 U0.1 V0.1 F60 N10 G03 X10.93 Z-2.96 R6.53 F20 S1200 G03 X24 Z-30.7 R29.22 G01 Z-50 N20 G01 X 27 G00 X100 Z100 M09 M30 2.参数编程加工椭圆。若此类非标准圆曲线工件对于精度有所要求，而上述四心圆法并不能满足其要求，此时需要采用参数编程对其加工，增加其精准度。长轴a=20，短轴b=13，椭圆终点坐标z=-30.7，现用直线插补法近似椭圆，利用宏程序加工椭球零件。如图3所示。 程序如下： O1214 M03 S800 T0101 G00 X32 Z5 G71 U2 R1 G71 P10 Q30 U0.3 W0 F20 N10 G01 X0 F60 S1000 Z0 # 101=0 N20 # 102=20*COS [# 101] # 103=13*COS [# 101] G01 X [#103*2] Z [#102-20] #101=#101+1 IF [# 101LE124] GOTO20 G01Z-50 N50 G01 X27 G70 P10 Q50 G00X100Z100 M05 M30 四、结语 本文主要研究椭球类精简数控车加工，对于不同的精准度要求所采用方法不同，利用CAD软件得出结果图，进行比对，研究证明其高效精确性；采用宏程序进行编程，具有简单、可操作性强等特点。 虽然目前椭球类零件已广泛应用于各个行业，但有关研究并不透彻，还有待发展。本文研究针对范围较小，系统研究不够深入，还需要在后续研究中进一步加强。 参考文献： [1]张飞鹏，雒钰花.基于参数编程的凸凹椭球面加工[J].新技术新工艺，2009（6）：31-33. [2]赫英歧.巧用宏程序加工椭球面[J].科技经济市场，2008（10）：14-15. |
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