隨著數控技術的發展，現代數控機床應用（yòng）越來越（yuè）廣（guǎng）泛。目前，在數控（kòng）車床上加工規則曲線都相對比較統一。但（dàn）是，對（duì）於橢圓、雙曲線等非（fēi）規則曲線的編程方法（fǎ）各不相同，有些機床數控係統直接采用G指令加工非圓曲線，有些機床數控係統采用宏（hóng）程序編程達到加（jiā）工要求。由（yóu）於螺紋加工（gōng）工藝的特殊（shū）性，用數控加工基本G指令（lìng）直接編程較為繁瑣。因此，一般數控機床為使用戶編程（chéng）方（fāng）便，都應用宏程（chéng）序編程（chéng）加工，通過函數公式來描述工件的輪廓或曲麵，是改進現代數控係統一個重要的功能和方法。靈（líng）活使用宏程序編程，同時也極大地提高了（le）編程人員的工作效率（lǜ），實現了普通編程難以實現的功能[1]。

      在數控車床（chuáng）上，使用成型刀具在圓柱麵和圓錐麵上車削內外螺紋，是常見的加工工藝（yì）。但是在橢圓麵上加工螺紋，加工難度大，很容易產生（shēng）過切或報警，即（jí）使程序（xù）正確無誤，實際加工時參數調整也（yě）非常困難，直接（jiē）影響加工工藝能否順利進行（háng），以及加工精度能否（fǒu）得到（dào）保證[2]。

      本文通過宏程序編程，在數控機床上實現了橢（tuǒ）球麵上螺紋的加工工藝，並總（zǒng）結了數控車（chē）床上加工橢球麵上螺紋的方法和技巧。

      1 橢球麵上螺紋的數控加工工藝分析

      本文采（cǎi）用（yòng）配置為FANUC 0i MateTC數控係統的數控車床（chuáng）車削橢球表麵的螺紋。橢球表（biǎo）麵上（shàng）的螺紋形狀如圖1所示。

      1.1 工藝分析（xī）與設計

      1.1.1 圖樣分析

      如圖1所示，零件由橢圓曲線（xiàn）和圓柱構成。先加工橢圓，然後在橢球上加工橢圓螺紋，也就是大螺距螺紋。橢圓曲線方程為

      式中：a為橢圓曲線（xiàn）長半軸；b為橢（tuǒ）圓曲線短半（bàn）軸；x為自變量；y為變量。

      解方（fāng）程(1)得

      式中（zhōng）：b=56，a=75，代入式(2)得

      通過式(3)計算出零件（jiàn）圖上橢圓（yuán）及各基點的坐（zuò）標（biāo）值。

      1.1.2 加工（gōng）工藝路線設計

      先粗加工橢圓，然後精加工橢圓。橢圓的粗、精加工，可以通過改變數控係統偏（piān）置值的大小，使（shǐ）用同一個加工程序段來（lái）完成。加工程序段調用子程序或在（zài）G73複合（hé）循（xún）環指令中（zhōng）使（shǐ）用宏程序進行加工，去除餘量。留單邊0.5 mm的精加工餘量[3]。

      1.2 刀（dāo）具選擇

      粗加工（gōng）采（cǎi）用尖頭車刀，防止產生過（guò）切，刀片選用塗層硬質合金材料。精加工采用尖頭車刀，刀片選（xuǎn）用陶瓷材料，刀尖圓弧半（bàn）徑（jìng）為0.2 mm，以（yǐ）減小對橢圓輪廓形狀的影響。選擇刀（dāo）片時，為保證加工（gōng）時刀具後刀麵與橢圓的（de）螺旋槽表麵不發生幹涉現象，取主後角為6°～8°。螺紋加工的刀具（jù）選擇依據螺紋形狀和螺距大小選（xuǎn）擇60 °  的螺紋刀（dāo）[4]。

      1.3 程序編製

      下麵編寫(FANUC 0i係統)橢圓部分的精加工和螺紋加工程序。

      O0001 程序名

      G99 G40 G21 F0.1;

      T0101; 程序開始部分

      M03 S800;

      G00 X50.0 Z2.0; 宏程序起點

      #1=75.0; 長半軸值

      #2=56.0; 短半軸值

      #3=15.0; 步長值
 

      N1 IF [#13GE -15] GOTO 2; 條件判斷（duàn）

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75; 由橢圓公式推（tuī）導出（chū）,SQRT為開平方

      G01 X[150-2*#4] Z[#3-15] F0.1; 加工（gōng）橢圓

      #3=#3-0.1;

      GOTO 1;

      N2 G01 X60;

      G00 X100.0 Z100.0;

      M30; 程序結束

      螺紋加工的程序在橢圓加工的基礎（chǔ）上稍加（jiā）修改即（jí）可，修改部分如下：

      #3=16.0; 步長值（zhí）

      N1 IF [#13GE -16] GOTO 2; 條件判斷

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75;

      G92 X[150-2*#4] Z[#3-16] F4; 加工螺紋

      #3=#3-4; 依據螺（luó）紋的螺距確定步距

      1.4 加工過程

      一次對刀後，不需要重複對刀，在機床參數表磨耗中不斷修改刀具偏置值來進刀，完成橢圓的（de）粗、精加工；換螺紋刀，在（zài）橢圓上加工螺紋，螺紋加工深度也是通過控製（zhì）刀具的偏執值來完成。第一次完成（chéng）對刀後，按加工程序加工後退回到起刀點，在偏執值中輸入-0.8，仍運行第一次的螺紋加工程序，繼續修改偏置值運行螺紋加工程序，直（zhí）到達到（dào）螺紋深度要求，完成加工。

      2 螺（luó）紋的在線測量和誤差修正

      螺紋（wén）通常采用齒厚遊標卡尺在不（bú）破壞（huài）工件坐標的（de）前（qián）提下在線檢測中徑，以便於進（jìn）一步通過（guò）改變刀具補償參數（shù）和程序等對誤差進行修正。測量時，必須調整好齒厚遊標卡尺（chǐ）的齒高尺寸，使它的讀數等於螺紋中徑到齒（chǐ）頂尺寸（cùn），隨（suí）後使齒（chǐ）厚卡尺與螺紋軸線大致相交成一個螺旋角（jiǎo），這時測得的尺寸即為螺紋中徑齒厚。測量結果如有誤差，可以通過改變刀具磨損補償，重新運（yùn）行精加工程序[5]。

      3 結 語

      采用FANUC宏程序參數化編程，通（tōng）過變（biàn）量設置實現（xiàn）了橢球麵上螺紋的（de）數（shù）控車削加工，不僅避免了複雜的數學計算，減少了誤差，而且使程序大大簡化，同時也提高了加工效率並保證了零件加工的質量（liàng），這些特點都使其具有廣（guǎng）泛的推廣使用價值。