橢圓零件在數控車（chē）床上的加工方法
2023-3-7 來源：廣西桂林市機電職業技術學校 作（zuò）者：張利榮
摘要：橢圓零件的加（jiā）工是數控生產中比較難解決的問題，文章通（tōng）過對配合類橢（tuǒ）圓的圖紙進行分析，製定裝（zhuāng）夾方案。然後采用宏程序編程、G6.3指令編程（chéng）和 UG12.0自動編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決橢圓加工的問（wèn）題。
關鍵詞：橢圓零件 ；編程 ；宏程序 ；UG12 ；自（zì）動編程
0 引言
隨著人民生活水平的（de）提（tí）高和現代生產技術（shù）的發展，傳統的加工方法難以適應柔性化、複雜化和（hé）高效化的加工要求。在製造行業，數控機床的應用越來越受到人們的重視，在生產中的普及率也越來越高。由（yóu）於數控機床的普及造成了數控編程人員的缺乏，編程人員的工資（zī）也水（shuǐ）漲船高，而數控程（chéng）序編製的效率（lǜ）和質量在很大程度上決定了產品的加工精（jīng）度和生產效率，它（tā）既是數控技術（shù）的重要組（zǔ）成部分，也是數控加工的關（guān）鍵（jiàn）技（jì）術之一。數控編程可以分為（wéi）手工編程和（hé） CAM 軟件自動（dòng）編程。對於簡單圓（yuán）弧和直線組（zǔ）成的零件（jiàn），通常使用（yòng）手工編程，簡單的二次（cì）曲線可以采用（yòng）宏程序進行（háng）編程（chéng）。手工編程是自動（dòng）編（biān）程的基礎，宏程序是手工編程的高級形式。複雜的零件（jiàn）或者特殊形狀的零件一般采用CAM 軟件進行自動（dòng）編程，自動編（biān）程能（néng）夠提高編程速度，繪製出零件的（de）形（xíng）狀後程序出現錯誤的（de）概率低，能有效地提高產品加工（gōng）效率。
本文介紹在數控（kòng）車床上加工橢圓（yuán）零件，分別（bié）采用宏程序 WHILE 指令（lìng）、升級數控係統的 G6.3指令和 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，解決了橢圓（yuán）加（jiā）工中遇到（dào）的編程問題（tí），能夠（gòu）根據實（shí）際情況選擇合適的編程方式，完成橢圓（yuán）類零件的加工，達到提高生產效率的目的。
1、橢圓零件的圖紙分析
該橢圓（yuán）零件屬於兩（liǎng）件配合類（lèi）的零件，配合好後總長恰好是橢圓的（de）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 1和件 2是 M24×2 6H/6h 的內外螺（luó）紋配合，螺紋處的倒角為（wéi） C1.5。件1左（zuǒ）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（yuán），裏麵是直徑為20mm、長度為（wéi） 20mm 的內（nèi）孔和 M24×2-6H 長度為（wéi） 18mm的（de）內螺紋。未注公差為 GB/T 1804-m，橢（tuǒ）圓外表麵需要
進行拋光處理（lǐ）。
圖1 需要加工的橢圓（yuán）零件圖
2、橢（tuǒ）圓（yuán）零件（jiàn）的工藝分析（xī）
2.1 件1的（de）工藝（yì）分（fèn）析
車外螺紋時，由於橢圓沒有合適的位置進行裝夾，因此（cǐ），先加（jiā）工 M24×2-6h 的外螺紋。3×2mm 的退刀（dāo）槽精度要求不高，因此退刀槽在螺紋（wén）之前加工。右側螺紋和（hé）退刀槽加工好後右側沒（méi）有位（wèi）置進行裝夾，因（yīn）此需要車削裝夾夾具，如圖2（a）所示（shì）。該夾（jiá）具是直徑為 30mm、長度為36mm 的內螺（luó）紋件，然（rán）後進行件1的橢圓加工，最後拋光成整個件 1的加工（gōng）。
2.2 件2的工藝分析
考慮到裝夾的需要，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（gāi）夾具是直徑為 30mm、長度為 50mm 的外（wài）螺紋件，然後（hòu）進行件2的橢圓加工，最後拋光（guāng）完成整個件 2的加工。
圖2 橢圓零件裝夾方式
3、橢圓零件的裝夾（jiá）方案
通過分析（xī）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（luó）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 采用宏程序WHILE加（jiā）工橢圓
（1）件1的加工。 三爪卡盤夾住直徑 30mm 處的外圓， 伸出（chū）長度 40mm， 選擇 93 ° 外圓車刀（dāo）加（jiā）工橢圓。切削（xuē）用量的選擇 ：粗（cū）加工主軸轉速為 600r/min，進給量為 120mm/min，切（qiē）削深度為 1mm，精加工主軸轉速（sù）為 1600r/min，進給量為（wéi） 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°，終點角度為 90°。采用Ф 角度參數方程，編製宏程序如下。
（2）件2與件（jiàn）1的加工形狀相同，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（zhì），采用件1的程序再（zài）運行一遍就能完（wán）成件 2的加（jiā）工。
4.2 選用升級的數控（kòng）係統加工橢圓
（1）學校數控係統有 GSK980TD、GSK980TDA、GSK980TDC。其中 GSK980TDC 屬於升（shēng）級了的廣州數控係統，對特殊形狀的曲線編（biān）程有固定的編程指令，如橢圓加工指令為 G6.3。該指令的格式為 G6.3XZABQ。其中 X、Z 為橢（tuǒ）圓（yuán）的終點坐（zuò）標，A、B 分別為橢圓的長（zhǎng）半軸和短半軸，Q 為橢（tuǒ）圓的旋轉角（jiǎo）度。采用（yòng） G6.3指令，編製程序如下。
（2）件2與件1的加工（gōng）形狀相同，因此按照裝夾方式2重新裝夾（jiá）後隻需要重新對Z 方（fāng）向進行刀補設置，采用（yòng）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（yuán）
UG12軟（ruǎn）件是西門子公司出品的一個（gè）產品工程解決方案，能夠進行產品設（shè）計和裝配、產品加工編程和模擬、產品檢測等。它功能非常強大，可以實現各種複雜產品零件的造型、複雜產品零件的編程加工，在機械製造行業得到了廣泛應用。使用 UG12中的建模和加工模塊，能（néng）非常形象地對零件進行設計和編程加工（gōng），具體流程如下（xià）。
（1）繪製二（èr）維草圖。打開 UG12軟件，進入建模命令，選擇草圖（tú）模式，以X、Y 平麵作為（wéi）繪圖平麵，然後進入二維（wéi）圖形的繪製（zhì）。首先選擇輪廓直線命令，繪製（zhì）所有直（zhí）線，如（rú）圖3所（suǒ）示。點（diǎn）擊橢圓曲線的繪製（點擊（jī）菜單—插入—草圖曲（qǔ）線—橢圓命令），係統彈出點構造器，然後定義（yì）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（dù）為0°，點擊確定完成整體橢圓的繪製。移動橢圓，橢圓的圓心距離Y 軸（zhóu）的長（zhǎng）度為 36mm，距離X軸的長度為 0mm，然後進行橢圓的修剪，繪製（zhì）成圖3所示的形狀。
圖3 橢圓二維草圖
（2）繪製三維實體圖。完成二（èr）維草圖繪製命令後（hòu），點擊拉（lā）伸處的下拉菜（cài）單，選擇旋轉命令，框選二維草圖的所（suǒ）有曲線，指定（dìng）X 軸為旋（xuán）轉（zhuǎn）軸矢量（liàng），並選擇（zé）零點為指定點。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，最後點擊確定按鈕（niǔ），完成（chéng）三（sān）維實體的繪製，如圖 4所示。
圖4 橢圓三維實體圖（tú）
（3）繪（huì）製刀具路（lù）徑。點擊應用模塊，再點擊加工，進入加工模塊，選擇（zé） Turning 的車削加（jiā）工。在加工模塊先創建幾何（hé）體→設置（zhì） MCS_SPINDLE →設置 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（chuàng）建外圓粗加工（軌跡如圖5中粗加工軌跡）→創建外圓精加工（軌跡如（rú）圖（tú）5中精加工軌跡）。粗加工主軸轉（zhuǎn）速為600r/min，進給量為120mm/min，切削深度為1mm，精加工主軸轉（zhuǎn）速為1600r/min，進給量為100mm/min，切（qiē）削深度為0.1mm。最後完成橢（tuǒ）圓加工（gōng）軌跡的繪製，如圖5所示。
由於兩（liǎng）件的外形相同，加工中可以選擇同一個程序（xù）。
圖5 橢圓加工軌跡（jì）
（4）軌跡後處理編程。完成軌跡繪製（zhì）後，進入工序導航器（qì）的程序視圖，選擇 PROGRAM 圖標，再選（xuǎn）擇後處理。通（tōng）過查找找到車床（chuáng）的後置處理文件，生產後（hòu）處理程序，從而完成 UG12軟件的自動編程（chéng）。最後（hòu）通過 U 盤把程序（xù）拷貝到機床進行自動加工。
5、總（zǒng）結
本文通過橢圓配合零件的圖紙和工藝分析（xī），確定合理的裝夾（jiá）方（fāng）案（àn），從（cóng）3種加工方法入手，分別介（jiè）紹（shào）了宏程序加工橢圓、G6.3指（zhǐ）令加工橢圓、UG12軟件自動編程加工橢圓的方法，3種加工方（fāng）法都能完成橢圓零件的加工。在實際（jì）加工中可以合（hé）理選用數控機床，充分發（fā）揮自動編程的優越性，提高（gāo）生產效（xiào）率。
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