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橢圓零（líng）件在數控車床上的（de）加工方法

2023-3-7 來源：廣西桂林（lín）市機電職業技術學校（xiào）作者（zhě）：張利榮

摘要：橢圓零件的加工是數控生產中比（bǐ）較難解決的（de）問題，文（wén）章通過對配合類橢圓的圖紙進行分析，製定裝夾方案（àn）。然後（hòu）采用（yòng）宏程序（xù）編程、G6.3指令編程和 UG12.0自動編程等方法對（duì）配合類橢（tuǒ）圓零件進行（háng）加工。結果表明三種編程方法都能解決橢圓加工的問題。

關鍵詞：橢圓零件；編程；宏程（chéng）序（xù）；UG12 ；自動編程

0 引言

隨著人民生活水平的（de）提高和現代生產技（jì）術的發展，傳（chuán）統（tǒng）的加（jiā）工方（fāng）法難以適應柔性化、複雜化和高（gāo）效化的加（jiā）工要求（qiú）。在（zài）製造行業，數控機床的應用越（yuè）來越受（shòu）到人們的重（chóng）視，在生產中的普及率也（yě）越來越高（gāo）。由於數控（kòng）機床的（de）普及造成了數控編程人員的缺乏，編程人員的工資也水漲船（chuán）高，而數控程序編製的效率和質量在很大程度上決定了（le）產品的（de）加工精度和生產（chǎn）效率，它既是（shì）數控技術的重要組成部分，也是數控加工的關鍵技術之一（yī）。數控編程可以分為手工編程和（hé） CAM 軟件自動編（biān）程。對於（yú）簡單圓弧和直線組成的零件，通常使用手工編程，簡單的二次曲（qǔ）線可以采用宏程序進行（háng）編程。手工編程是（shì）自動編程的基礎，宏程序是手工編程的高級形式。複雜的零（líng）件或者特殊形狀的零件一般采用CAM 軟（ruǎn）件進行（háng）自動編程，自動編程能夠提高編程速度，繪製出零件的（de）形狀後程序出現錯（cuò）誤的概率（lǜ）低，能有效地提高產（chǎn）品加工效率。

本文介紹（shào）在數控車床上加（jiā）工橢圓零件，分別采用宏程序 WHILE 指令（lìng）、升級數控係統的 G6.3指令和（hé） UG12自動編程軟件等 3種方法，對橢圓零件（圖 1）進行編程和加工，解（jiě）決了橢圓加（jiā）工中遇（yù）到的編程問題，能（néng）夠根據實際情況選擇合適的編（biān）程方式，完成（chéng）橢圓（yuán）類零件的加工，達到（dào）提高生產效率的目的。

1、橢圓零（líng）件（jiàn）的圖紙分析

該（gāi）橢圓（yuán）零件屬於兩件配合類的零件，配合好後總長恰好（hǎo）是橢圓的（de）長半軸，橢圓的短半軸正（zhèng）中間是件1和件（jiàn）2的配（pèi）合位置，配合後如圖1下側所示。件 1和件 2是（shì） M24×2 6H/6h 的（de）內外螺（luó）紋配（pèi）合，螺紋處的倒角為 C1.5。件1左邊是長半軸為 30mm、短半軸為 20mm 的橢圓，右側是M24×2-6h 的外螺紋，中間為3×2mm 的退刀槽；件2是長半軸為 30mm、短半軸為 20mm 的橢圓，裏麵是直徑為20mm、長度為 20mm 的（de）內（nèi）孔和 M24×2-6H 長度為 18mm的內螺紋。未注公差為 GB/T 1804-m，橢圓外表麵需（xū）要（yào）

進行拋光處（chù）理。

圖1 需要加工（gōng）的橢圓（yuán）零件圖

2、橢圓零件的工藝分析

2.1 件1的工藝（yì）分析

車（chē）外（wài）螺紋時，由於橢圓沒有（yǒu）合（hé）適的位置進行裝夾，因此，先加工 M24×2-6h 的外螺紋。3×2mm 的退刀槽精度要求不高，因此退刀槽在螺紋之前加工。右側螺紋和退刀槽加工好（hǎo）後（hòu）右側沒有位（wèi）置進行裝（zhuāng）夾，因此需要車削裝夾夾具，如圖2（a）所（suǒ）示。該夾具是直徑為（wéi） 30mm、長度為36mm 的內螺紋件，然後進行件1的橢圓加工，最後拋光成整個件 1的加工。

2.2　件2的工藝分析

考慮到（dào）裝夾的（de）需要，首先加工直徑為 20mm、長度為20mm 的內孔，其次加工 M24×2-6H 的內螺紋。然後車削裝夾夾具，如圖2（b）所示（shì）。該夾具是直徑（jìng）為 30mm、長度為 50mm 的（de）外螺紋件（jiàn），然後進行件2的（de）橢圓加工，最後（hòu）拋（pāo）光完成整個件 2的加工。

圖2 橢圓零（líng）件裝夾方式

3、橢圓零件的裝夾方案（àn）

通過分析橢圓零件的工藝，為了保證裝夾精度，設置裝夾方式如圖2所示。兩種裝夾方式中螺紋處需要配合，因此螺紋的精度需要較高（gāo）。

4、橢圓零件的加工方法及程序編製

4.1 采用宏程序WHILE加工橢圓

（1）件1的加工。三爪卡盤夾住直徑 30mm 處的外圓，伸出長度 40mm，選擇 93 ° 外（wài）圓車刀（dāo）加工橢圓（yuán）。切削用量（liàng）的選擇：粗（cū）加工主軸轉速為 600r/min，進給量為（wéi） 120mm/min，切削深度為 1mm，精加工主軸轉速為 1600r/min，進給量為 100mm/min，切削深度為0.1mm。在橢圓坐標係中，其標準方程（chéng）為：X=20sinФ，Z=30cosФ。從圖1橢圓（yuán）零（líng）件圖上可以看出，橢圓（yuán）輪廓的起點角度為（wéi） 0°，終點角度為 90°。采用Ф 角（jiǎo）度參數方程（chéng），編製宏程（chéng）序如下（xià）。

（2）件2與件1的加工形狀相同，因（yīn）此按照裝夾方式2重（chóng）新裝夾後隻需要重新對Z 方向進行刀補設（shè）置，采用件1的程序再運行一遍就能完成件 2的加工。

4.2 選用升級的數（shù）控係統加工橢圓

（1）學校（xiào）數控係統有 GSK980TD、GSK980TDA、GSK980TDC。其中 GSK980TDC 屬於升級了的廣州數控（kòng）係統（tǒng），對特殊形狀（zhuàng）的曲（qǔ）線編程有固定的編程指令，如（rú）橢圓加工指（zhǐ）令為（wéi） G6.3。該指令的格式為 G6.3XZABQ。其中 X、Z 為橢圓的終點坐標，A、B 分別為橢圓（yuán）的長半（bàn）軸和短半軸，Q 為橢圓的（de）旋轉角度。采用 G6.3指令，編（biān）製程序如下。

（2）件2與件1的加工形狀相同（tóng），因此按（àn）照裝夾方式2重新裝夾後隻需要重新對（duì）Z 方向進（jìn）行刀（dāo）補設置，采用件1的（de）程序再運行一遍就（jiù）能完成件 2的加（jiā）工。

4.3　采用UG12自動編程加工橢圓

UG12軟件是西（xī）門子公司出品的一個產品工程解決（jué）方案，能夠進行（háng）產品設計和裝配、產品加（jiā）工（gōng）編程和模擬、產品檢測等。它功能非常強大（dà），可（kě）以實現（xiàn）各種複雜產品零件的造型、複雜產品零件的編程加工，在機械製造行業得（dé）到了廣泛應用。使用 UG12中的建模和加工模塊，能非常形象地對零（líng）件進行設計和編程加工，具體流程如下（xià）。

（1）繪製二維草圖。打開 UG12軟件，進入建模命令，選擇草圖（tú）模式，以X、Y 平麵作（zuò）為繪圖平麵，然後進入二維圖形的繪製。首（shǒu）先選（xuǎn）擇輪（lún）廓直線命令，繪製（zhì）所有直線，如圖3所示。點擊橢圓曲線（xiàn）的繪製（點擊菜單—插入—草圖曲線—橢圓（yuán）命令（lìng）），係統彈出點（diǎn）構造器，然後定義橢圓的中（zhōng）心為原點，再（zài）定義橢圓的長（zhǎng）半軸 30mm、短半（bàn）軸20mm和旋轉角度為0°，點擊確定完成（chéng）整體橢圓的（de）繪製。移動（dòng）橢（tuǒ）圓，橢圓的圓心距（jù）離（lí）Y 軸的（de）長度為 36mm，距離X軸的長度為 0mm，然後進行橢圓的修剪，繪製成（chéng）圖3所示的形狀。

圖3 橢（tuǒ）圓二維草圖

（2）繪（huì）製（zhì）三維實體圖。完成二維草圖繪製命令後，點擊拉伸處的（de）下拉菜單（dān），選擇旋轉命（mìng）令（lìng），框選二維草圖的（de）所有曲線，指定X 軸為旋轉軸矢量，並選擇零點為指定點。旋轉限製處開始（shǐ）角度為 0°，結（jié）束角度為 360°，布爾運算為無，設置體類型為（wéi）實體，最（zuì）後（hòu）點擊確定按鈕，完（wán）成三維實體的繪製，如圖 4所示。

圖4 橢圓（yuán）三維實體圖

（3）繪製刀具路徑。點擊應用模塊，再點擊加工，進入加工模塊，選擇 Turning 的（de）車削加工。在加工模塊先創建幾何體→設置 MCS_SPINDLE →設（shè）置 WORKPIECE →設置 TURNING WORKPIECE，創建刀具 → 創建OD_80_L 的外圓粗車刀→創建 OD_55_L 的外圓精車刀，然後創建工序→創建外圓粗（cū）加工（軌跡如圖5中粗加工軌跡）→創建外圓精加工（gōng）（軌跡如圖5中精加工軌跡）。粗加工主軸轉速為600r/min，進（jìn）給量為120mm/min，切削深度為1mm，精加工主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速為1600r/min，進給量為100mm/min，切削深度為（wéi）0.1mm。最後完成橢圓加工軌跡的繪製，如圖5所（suǒ）示。

由（yóu）於兩件的外（wài）形相同，加工中可以選擇同一個程序。

圖5 橢圓加工（gōng）軌跡

（4）軌跡後處理（lǐ）編程。完成軌跡繪製（zhì）後，進（jìn）入工序導航器的程序視圖，選擇 PROGRAM 圖標，再選（xuǎn）擇後處理。通過查找（zhǎo）找到車床的（de）後置處（chù）理（lǐ）文件（jiàn），生產後處理程序（xù），從而完成 UG12軟件的（de）自（zì）動編程。最後通過 U 盤把程序拷貝到機床進行自動加工。

5、總結

本文通過（guò）橢圓配合零件（jiàn）的圖紙和工（gōng）藝分析（xī），確定合理（lǐ）的裝夾方案，從3種加工（gōng）方法（fǎ）入手，分別介紹了宏（hóng）程序加工橢圓、G6.3指令加（jiā）工橢圓、UG12軟件自動編（biān）程（chéng）加工橢圓的方法，3種加工方法（fǎ）都能完成橢圓零件的加工。在實（shí）際加工中可以合理選用數控機床，充分發揮自動編程的優越性，提高（gāo）生產效率。

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