數控車床宏程序編程加工非圓曲線（橢圓）案例分析

潘熠如

摘 要：本文以法那科（FANUC）系統數控車床宏程序加工非圓曲線（橢圓）研究導向，通過案例分析，解決非圓曲線（橢圓）在實際教學中編程加工的難題及宏程序應用難點，有效將案例的技能點和知識點轉化為課程教學資源，用于數控車工（高級工、技師、高級技師）的實習教學中，同時也可為社會化數控車工（高級工、技師）技能鑒定考核提供技術借鑒。

關鍵詞：非圓曲線;橢圓;宏程序

一、數控車床宏程序加工非圓曲線（橢圓）概述

在數控加工專業實訓教學和數控車工（高級工、技師、高級技師）技能鑒定考核中，非圓曲線的編程加工常被作為一個重點的考核內容，對操作者的理論知識，和操作技能有比較高的要求。非圓曲線加工的難點是程序編寫及計算，重點是如何理解非圓曲線（橢圓）標準方程及參數方程的轉換。非圓曲線（橢圓）程序編寫有兩種形式，其一是以標準方程公式（幾何尺寸）式編程，其二是以參數（幾何角度）形式編程，前者編程應用比較廣泛容易理解，后面是在特定的場合應用，不容易理解其原理。

二、數控車床宏程序加工非圓曲線（橢圓）編程加工案例

本文案例，主要針對工非圓曲線（橢圓）宏程序編寫，工藝步驟，非圓曲線（橢圓）標準方程及參數方程的轉換等方面進行分析。

（一）分析零件圖

本案例零件圖中有兩處是非圓曲線，為便于程序寫，設有三個工件坐標原點，兩個非圓曲線坐標原點。工件全部表面粗糙度值要求Ra3.2μm，φ30mm、φ40mm、φ58mm外圓公差等級為h8，長度L00±0.1mm，未注明倒角按C1。非圓曲線（橢圓2）原點與工件回轉中心軸線距離（X方向）為21mm，與工件坐標原點2的距離（Z方向）為45 mm，非圓曲線（橢圓1）為（1/2）橢圓。

（二）加工工藝路線

為保證加工精度及工件尺寸的穩定性，在工件加工時，分粗加工和精加工步驟。根據工件形狀，先加工右端φ30mm、φ40mm、φ58mm、非圓曲線（橢圓2）外圓及長度，并且選工件右端面做為測量基準和裝夾基準。工件右端的測量基準和裝夾基準加工完成后，調頭裝夾工件，加工φ30mm、非圓曲線（橢圓1）外圓，取合工件長度L00±0.1mm總長。

（三）程序編寫

1.橢圓標準方程入值和轉換程序編寫

橢圓2標準方程為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，不能直接寫入程序運行，要進轉換坐標才能在程序中運行。將短半軸（a）代入數值5，，長半軸（b）代入數值10，Y軸轉換為Z軸，橢圓的標準方程代入值和轉換后的方程式為， X2/52-Z2/102=1，非圓曲線（橢圓1）宏程序編寫如下表：

2.橢圓參數方程轉換程序編寫

橢圓1的參數方程為Y=a*cosθ，X=b*sinθ不能直接寫入程序運行，和上述標準方程一樣，需要進行坐標轉換，Y=a* cosθ轉換為Z=a*cosθ，“θ”取值為0o≤θ≤90o，橢圓1宏程序編寫如下表：

3.程序編寫注意事項

上述兩種宏程序編程方法，都能完成非圓曲線（橢圓）的加工，以橢圓標準方程代入值和轉換編寫程序需注意要兩處，其一是根據已知條件選擇判斷變量，初始變量賦值，運算步距依據表面粗糙度要求設定，其二是計算出非圓曲線原點坐標與工件原點坐標的距離，確定非圓曲線坐標原點的起始位置。以橢圓參數方程代入值和轉換編寫程序需注意的是，根據數控車床不超過坐標第二象限加工原理，“θ”取值最大的范圍為0o≤θ≤180o，運算角度的初始賦值、終止變化量，要求依據實際加工要求設定。

三、總結

通過工非圓曲線（橢圓）編程加工案例分析及知識和技能點提煉，解決了非圓曲線（橢圓）編程加工難度的問題，上訴兩種編程方式可以使得宏程序編寫變得簡化，有清晰的理論依據。在教學中使用學生能容易理解和掌握，拓展知識面增加學習興趣。在社會化技能鑒定考核中使用，讓考生更容易理解非圓曲線的加工原理，對宏程序的編寫能力得到進一步提升。

參考文獻：

[1] 陸華廣.《數控車床切削加工》[M].現代教育出版社.2014.8

[2]黃松·《數控車床操作（高級工）》·（M）·現代教育出版社，2015.6