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橢圓零件在數控（kòng）車床上的加工方法

2023-3-7 來源（yuán）：廣西桂林市機電（diàn）職業（yè）技術學校作者：張利榮

摘要：橢圓零件的加工是（shì）數控生產中（zhōng）比較難解決的問（wèn）題，文章通過對配合類橢圓的圖紙（zhǐ）進行分析，製定（dìng）裝夾方案。然（rán）後采用（yòng）宏（hóng）程序編程、G6.3指令（lìng）編程（chéng）和 UG12.0自動編（biān）程等方法對配合類橢圓零件進行加工。結果表明三種編程方法都能解（jiě）決橢圓加工的問題。

關鍵詞：橢圓零件；編程；宏程序；UG12 ；自動編程

0 引言

隨（suí）著人民生活水平的提高和現代（dài）生（shēng）產技術的發展，傳統的加工方法難以適應柔（róu）性化、複雜化和高效化的（de）加工要求。在製造行業（yè），數控（kòng）機床的應用越來越受到人們（men）的重視，在（zài）生產中的普及率也越（yuè）來越高。由於數控機床的普及造成了數控編程人員（yuán）的缺乏，編程人員的工資也水漲船高，而數控程序編製的效率和質量在很大程度上決定（dìng）了產品的加工精度和生產效率，它既是數控技（jì）術的重要組成部分，也是數控加工的關鍵技（jì）術之一。數控編程可以分為（wéi）手工編程（chéng）和 CAM 軟件自動編程。對於簡單圓弧和直線（xiàn）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編程。手工編程是自動編程的基礎，宏程序是（shì）手工編程的高級形式。複（fù）雜的零件或者（zhě）特殊形狀的零件（jiàn）一般采用CAM 軟件（jiàn）進行自動編（biān）程，自動編程能夠提高編程速度，繪製出零件的形狀後程序出（chū）現錯誤的概率低，能有效地（dì）提高產品加工（gōng）效率。

本文介紹在數控車床上加工橢圓零件，分別采用宏程序 WHILE 指令、升級（jí）數控係統的 G6.3指令（lìng）和 UG12自（zì）動編程軟件等 3種方法，對橢圓零件（圖 1）進行編程（chéng）和加工（gōng），解決了橢圓加工（gōng）中遇到的編程（chéng）問題（tí），能（néng）夠根據（jù）實際情況選擇（zé）合適的編程方（fāng）式，完成橢圓類（lèi）零件的加工，達（dá）到提（tí）高生產（chǎn）效率的目的。

1、橢圓零件的圖紙分析

該橢圓零件屬於兩件配合類的（de）零件，配合好後總（zǒng）長恰好（hǎo）是橢圓的長半軸，橢圓的短半軸正中間是件1和件2的配合位置，配合後如（rú）圖1下側所示。件（jiàn） 1和件 2是 M24×2 6H/6h 的內外螺紋配合，螺紋處的（de）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（de）外（wài）螺紋，中（zhōng）間為3×2mm 的退刀槽；件2是長半軸為 30mm、短半軸為 20mm 的橢（tuǒ）圓，裏麵（miàn）是直徑為20mm、長度為 20mm 的內孔和（hé） M24×2-6H 長（zhǎng）度為 18mm的內螺紋。未注公差為 GB/T 1804-m，橢圓外表麵需要

進行拋光處理。

圖1 需要加工的橢圓零件（jiàn）圖

2、橢圓零件的工（gōng）藝分析

2.1 件1的（de）工（gōng）藝分析

車外螺紋時，由於橢圓沒有合適的位置進行裝夾，因（yīn）此，先加工 M24×2-6h 的外螺紋。3×2mm 的退刀槽精度要求不（bú）高，因此退刀槽在螺紋之前加（jiā）工。右側螺紋和退刀槽加工好後右側沒有位置進行裝夾（jiá），因此需要車削裝夾（jiá）夾具，如圖2（a）所示。該夾具是直徑為 30mm、長度為36mm 的內螺紋件，然後進行件1的橢圓加工（gōng），最後拋光成整個件 1的加（jiā）工。

2.2　件2的工藝分（fèn）析

考慮（lǜ）到（dào）裝夾的需要，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。該夾具是直徑為 30mm、長度為 50mm 的外螺紋件，然後進行件2的橢圓加工，最後拋光完成整個件 2的加工。

圖2 橢（tuǒ）圓零件裝夾方式

3、橢圓零件的裝夾方案

通過分析橢（tuǒ）圓零件的工藝，為了保證裝（zhuāng）夾精度，設（shè）置裝夾方式（shì）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。

4、橢圓零件的加工方法及程序編製

4.1 采用宏（hóng）程序WHILE加工橢圓

（1）件1的加工。三（sān）爪卡盤夾住直徑 30mm 處的外圓，伸出長度 40mm，選擇 93 ° 外圓車刀加工橢圓。切削（xuē）用（yòng）量的選（xuǎn）擇：粗加工主軸轉速為 600r/min，進給量為 120mm/min，切削深度為 1mm，精加工（gōng）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，其標準方程為：X=20sinФ，Z=30cosФ。從圖1橢圓零件圖上可以看出，橢圓輪廓的起點角度為 0°，終（zhōng）點角（jiǎo）度為 90°。采用Ф 角度參數（shù）方程，編製宏程序如下。

（2）件2與（yǔ）件1的加（jiā）工形狀相同，因此按照裝夾方式2重新裝夾後隻需要重新對Z 方向進行刀補設置，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（shēng）級的數控係（xì）統（tǒng）加（jiā）工橢（tuǒ）圓

（1）學校數控係統有 GSK980TD、GSK980TDA、GSK980TDC。其中 GSK980TDC 屬於（yú）升級（jí）了的廣州數控係統，對特殊形狀的曲線編程有固定的編程指令，如橢圓加工指令為 G6.3。該（gāi）指令的格式為 G6.3XZABQ。其中 X、Z 為橢圓的終點坐標，A、B 分別為橢圓的長（zhǎng）半軸（zhóu）和短半軸，Q 為橢圓的旋轉角度。采用 G6.3指令，編製程（chéng）序如下。

（2）件（jiàn）2與件1的（de）加工形狀相同，因此按照裝夾方式2重（chóng）新裝夾後隻需要重新對Z 方向（xiàng）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。

4.3　采用UG12自動編程加工橢圓

UG12軟件是西門子公司出品的一個產品工程（chéng）解決方案（àn），能夠進（jìn）行產品設計和裝（zhuāng）配、產品加工編程和模（mó）擬、產品檢測等。它功能非常強大，可以實現各種複（fù）雜產品零（líng）件的造型、複雜產品零（líng）件的編程加工，在機械製（zhì）造行業得到了廣泛應用。使用 UG12中的建模和加工模塊，能非常形象地對零件進行設計和編程加工，具體流程如（rú）下。

（1）繪製二維草圖。打開 UG12軟件，進入建模命（mìng）令（lìng），選擇（zé）草圖模式，以X、Y 平麵作為（wéi）繪圖（tú）平麵，然後進（jìn）入二維圖形（xíng）的繪製。首先選擇輪廓（kuò）直線命令，繪製所有直線，如圖（tú）3所示。點擊（jī）橢圓曲線（xiàn）的繪（huì）製（點擊菜單—插入—草圖曲線—橢圓命令），係統彈出點構造器，然後定義橢圓的中心為原點，再定義橢圓的長半軸 30mm、短半軸20mm和旋轉（zhuǎn）角度為0°，點擊確定完成整體橢圓（yuán）的繪製。移（yí）動橢圓，橢圓的（de）圓心距離Y 軸的長度為 36mm，距離X軸（zhóu）的長度為 0mm，然後進行橢圓的修剪（jiǎn），繪製成圖3所示的（de）形（xíng）狀（zhuàng）。

圖3 橢圓二維草圖

（2）繪製三維實體圖。完成二維草圖繪（huì）製（zhì）命令（lìng）後，點擊拉伸處的下拉菜單，選擇旋轉命令，框選二（èr）維草圖的所有（yǒu）曲（qǔ）線，指定X 軸為旋轉（zhuǎn）軸矢量，並選擇（zé）零（líng）點為指定點。旋轉限製處開始角度為 0°，結束角度為 360°，布爾運算為無（wú），設置體類型為實體，最後點擊確（què）定按（àn）鈕，完成三維實（shí）體的繪製，如圖 4所示（shì）。

圖4 橢（tuǒ）圓三維實體圖

（3）繪製刀具路（lù）徑。點擊應用（yòng）模塊，再點擊加工，進（jìn）入加工模塊，選擇 Turning 的車削加工。在加工模塊先創建幾何體→設置 MCS_SPINDLE →設置 WORKPIECE →設置 TURNING WORKPIECE，創建刀具 → 創建OD_80_L 的外圓粗車（chē）刀→創建 OD_55_L 的外圓精車刀（dāo），然後創建工序→創建外圓粗加（jiā）工（軌跡（jì）如（rú）圖5中粗加工軌跡）→創建外圓精加工（軌跡如（rú）圖5中精加工軌跡）。粗加工主軸轉速為600r/min，進給量為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（wéi）0.1mm。最後完成橢圓（yuán）加工軌跡的繪（huì）製（zhì），如圖5所（suǒ）示。

由於兩件的外（wài）形相同，加工中可以選擇同一個程序（xù）。

圖5 橢圓加工軌跡

（4）軌跡後處理編程。完成軌跡繪製後，進入工序導航器（qì）的程序視圖，選擇 PROGRAM 圖標，再選擇後處理。通過查（chá）找找（zhǎo）到車床的後置處理文（wén）件，生產後處理程序，從而完成 UG12軟件的自動編程。最後通過 U 盤把程序（xù）拷貝到機床（chuáng）進行自（zì）動加工。

5、總（zǒng）結

本文通過橢圓配合零件的圖紙和工藝分析，確定合（hé）理的裝夾方案，從3種（zhǒng）加工（gōng）方法入手，分別介（jiè）紹了宏程序加工橢圓、G6.3指令加工橢圓、UG12軟件自動編程加工（gōng）橢圓的方法，3種加工方法都能完成橢圓零件的加工。在實際加工（gōng）中可以合理選用數控（kòng）機床，充分發揮自動編程的優越（yuè）性，提高生產效率。

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