橢球零件的數控工藝與編程

程婷婷+張濤

摘要：針對帶有凹橢球的零件進行工藝分析以及編程，在數控技能大賽特定的場合條件下，分析制定了較為完善的工藝分析，以及對凹橢球部分進行了手工編程，在對手工編程與自動編程特點進行了對比后，最終得出了較優的加工方案，對保證零件的加工質量有重要意義。

關鍵詞：橢球； 工藝分析； 手工編程

中圖分類號：TP391.73

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）22014302

1 引言

以安徽省數控技能大賽競賽試題為例，通過該試題可綜合檢驗一個合格的編程人員對數控機床功能的應用，以及對影響數控加工的每個環節都要有一個清晰、全面的了解，這樣才能避免由于工藝方案考慮不周而可能出現的零件質量問題，造成加工時間無謂的浪費。因此全面且合理的數控加工工藝分析是提高數控編程質量的重要保障。

2 零件工藝分析

圖1是帶凹橢球的零件圖，形位公差可依據零件圖上標注的基準明確，需要根據圖紙技術要求加工，材料為45鋼，毛坯尺寸為120 mm×90 mm×40 mm，零件四個面都要進行銑削加工。根據圖紙技術要求，加工之前需要迅速制定出一套合理的工藝分析方案。大賽供使用的濟南第一機床廠系統是FANUC OI的J1VMC50M立式數控銑床（零件圖尺寸單位：mm）。

合理地選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作定位基準，這種基準稱為粗基準。在以后的工序中就應該用已加工過的表面作定位基準，這種基準稱為精基準。對零件分析后得出選用的夾具可采用通用平口虎鉗進行定位夾緊，加工前首先將機用平口虎鉗在工作臺上通過百分表檢測，因為大賽準備的材料已經保證了兩個面的精度，所以在此基礎上將其中一個面定位夾緊后作為粗基準，之后以此基準銑削其余5個面，直至銑削到零件尺寸。

3 凹橢球曲面編程

圖2是該零件3D實體圖，需要加工一個凹橢球曲面，橢球是一種規則的幾何曲面，要對其進行數控編程是話方法有兩種，即手工編程與自動編程。

3.1 手工編程

手工編程是可以利用數控系統提供的宏程序編輯功能，可對一些規則的曲面完成程序的編輯，利用宏程序變量的賦值可大大簡化計算過程，且能夠縮短程序段和加工刀具路線，在借助宏程序的循環語句、變量運算等功能下，達到快速有效的加工目的。

（1）通常為了減少球刀沿高度方向的進給，可先使用10鍵槽銑刀開粗。

（2）在選用球頭刀直徑的時候要依據橢圓最小曲率半徑來確定，該橢圓參數a=50 mm，b=35 mm，h=15 mm。根據橢圓公式，其最小曲率半徑計算公式Rmin=b2/a，計算結果過大，實際過程中沒有過大直徑的銑刀，最終選用了10球刀可達到銑削目的，反之如果選擇過小的球刀直徑就會降低加工效率，而過大的話則會產生過切。因此需要特別注意。

3.2 自動編程

上述橢圓球零件也可采用自動編程操作，而自動編程要依賴于CAD＼＼CAM軟件的功能來實現，能快速生成復雜曲面且通常是手工編程難以實現的程序，對于任意復雜的曲面造型都可以用自動編程來實現，但是自動編程也有自身的缺陷，加工參數設置若不夠準確，會增加加工時間，使加工效率降低。當然對于一些簡單的規則的曲面造型如橢圓、SIN曲線、球面等，在加工時間不允許的情況下可以采用手工編程的方法。

因此，對于此零件來說，編程人員在具備手工編程能力的前提下，可以根據實際情況來選擇相應的編程方式。

4 結語

橢圓球類零件的加工，需要編程人員有豐富的實踐經驗，根據實際加工條件，能夠制定出較為合理的加工工藝方案，保證零件加工質量的關鍵。經過第二部分制定的工藝分析方案，能夠快速有效地提高零件加工效率。并且在掌握了上述的橢圓球宏程序編程方法后，在實際中通過選擇最優的編程方式，達到比賽最終的要求和目的。同時也可以培養出更為優秀的編程人員。

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