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橢（tuǒ）圓零件在數控車（chē）床上的加工方法

2023-3-7 來源：廣西桂林（lín）市機電職業技術學校作者：張利榮

摘要：橢圓零件的加工是數控生產中比較難（nán）解決的（de）問題（tí），文章通過對配合類橢圓的（de）圖（tú）紙進行分（fèn）析，製定裝夾方案。然後采用宏程序編程、G6.3指令編程和 UG12.0自動編程等方法對（duì）配（pèi）合類橢圓零件（jiàn）進行加工。結果表明三種編程方（fāng）法都能解（jiě）決橢圓加工的問（wèn）題。

關鍵詞：橢圓零件（jiàn）；編程；宏程序；UG12 ；自動編（biān）程

0 引言

隨著人民生活水平（píng）的提高和現代生產技術的發展，傳統的加工方法難以適應柔（róu）性化、複（fù）雜化和高（gāo）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（yuè）來越高。由於數控機床的普及造成了數控編程人員的缺乏，編程人（rén）員的工資也水漲船高，而數控程序編製的效率和質（zhì）量在很（hěn）大程度上決定了產品的加工精度和生產（chǎn）效率，它既是數控（kòng）技術的重要組成（chéng）部分，也是數控加（jiā）工的關鍵技術之一。數控編程可以分為手工編程和 CAM 軟件自動編程。對於簡單圓弧和直線組成的零件，通常使（shǐ）用手工編程，簡單的（de）二次（cì）曲線可以采（cǎi）用宏程序（xù）進（jìn）行編程。手工編程是自動編程的基礎，宏程序是手工編程的高級形式。複雜的零件（jiàn）或（huò）者特殊形狀的零件一般采用CAM 軟件進行自（zì）動編程，自動編程能夠提（tí）高編程速度，繪製出零件的形狀後程序出（chū）現錯誤的概率（lǜ）低，能有效地提高（gāo）產品加工效率。

本文介紹在數控車床上加工橢圓零件，分（fèn）別采用宏程序 WHILE 指令、升（shēng）級（jí）數控係統的 G6.3指令和 UG12自（zì）動（dòng）編（biān）程軟（ruǎn）件等 3種方法，對（duì）橢圓零件（圖 1）進行編（biān）程和加工，解決了橢圓加工中遇（yù）到（dào）的編程問題，能夠根據實際情況（kuàng）選擇合適的編程方式，完成橢圓類零件的加工，達到提高生產效（xiào）率（lǜ）的目的。

1、橢圓零件的圖紙（zhǐ）分析

該橢圓零件屬（shǔ）於兩（liǎng）件配合類的零件，配合好後總長恰好（hǎo）是（shì）橢圓的長半軸，橢圓的短半（bàn）軸正中間是件1和件2的配合位置，配合後如圖1下側所示。件 1和件 2是 M24×2 6H/6h 的（de）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（de）橢（tuǒ）圓，右側是（shì）M24×2-6h 的外螺紋，中間為3×2mm 的退刀槽；件2是長（zhǎng）半軸為 30mm、短半軸為 20mm 的橢圓，裏麵是直徑為（wéi）20mm、長度為（wéi） 20mm 的內孔和 M24×2-6H 長度為 18mm的內螺紋。未（wèi）注公差為 GB/T 1804-m，橢圓外表麵需要

進（jìn）行拋光（guāng）處理。

圖1 需要加工的橢圓零件圖

2、橢圓零件的工藝分析（xī）

2.1 件1的工藝分（fèn）析（xī）

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

2.2　件2的工藝分析（xī）

考慮到裝（zhuāng）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（jiá）夾具，如圖（tú）2（b）所示。該（gāi）夾具是直徑為 30mm、長度為 50mm 的（de）外螺紋件，然後進（jìn）行件2的橢圓加工，最後拋（pāo）光完成（chéng）整個件 2的加工。

圖2 橢圓零件裝夾方式（shì）

3、橢圓零件的裝夾方案

通過分析橢圓零件的工藝，為了保證裝夾（jiá）精度，設置裝（zhuāng）夾方式如（rú）圖2所示。兩種裝夾（jiá）方式中螺紋處需要配合，因（yīn）此螺紋的精度需要較高。

4、橢圓零件的加工（gōng）方法（fǎ）及（jí）程序編製

4.1 采（cǎi）用宏程序WHILE加工橢圓（yuán）

（1）件（jiàn）1的加工。三爪卡盤夾住直徑 30mm 處的外圓，伸（shēn）出長度 40mm，選擇（zé） 93 ° 外圓車刀（dāo）加（jiā）工橢圓。切削用量的選擇：粗加工主軸轉速為 600r/min，進給（gěi）量（liàng）為 120mm/min，切削（xuē）深（shēn）度為 1mm，精（jīng）加工主軸（zhóu）轉速為 1600r/min，進給量為 100mm/min，切削（xuē）深度為0.1mm。在橢圓（yuán）坐標係中（zhōng），其標準方程為：X=20sinФ，Z=30cosФ。從圖1橢圓零件（jiàn）圖上可以看出，橢圓輪廓的起點角度為 0°，終點角度為（wéi） 90°。采用Ф 角度參數方程，編製宏（hóng）程（chéng）序如下。

（2）件2與件1的加工形狀相同，因此按照裝夾方式（shì）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（yī）遍就能完成件 2的（de）加工。

4.2 選用（yòng）升級的數控係統（tǒng）加（jiā）工橢圓

（1）學校數控係統有 GSK980TD、GSK980TDA、GSK980TDC。其中 GSK980TDC 屬於升級了的廣州數控係統，對特（tè）殊（shū）形狀的曲線編程有固定（dìng）的編程指（zhǐ）令，如橢（tuǒ）圓加工指令（lìng）為 G6.3。該指令的格式為 G6.3XZABQ。其中 X、Z 為橢（tuǒ）圓（yuán）的（de）終點（diǎn）坐標，A、B 分別為橢圓的長半軸和短半軸（zhóu），Q 為（wéi）橢圓的旋轉（zhuǎn）角度。采用 G6.3指（zhǐ）令，編製程序如下。

（2）件2與件1的加工形狀相同，因此（cǐ）按照裝夾方式2重新裝夾後隻需（xū）要重新對Z 方向進行刀補設置，采用件1的（de）程序再運行一遍就能完成（chéng）件 2的加工。

4.3　采（cǎi）用UG12自動編程加工橢圓

UG12軟件是西門子公司出（chū）品的一個產品工程解決方案，能夠進行產品設（shè）計和裝配、產品加工編程和模擬、產（chǎn）品檢測等。它功能非（fēi）常強大，可（kě）以實現各種複雜產（chǎn）品零（líng）件的造型、複雜產品零件的編程加工，在機械（xiè）製造行業得到了（le）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（biān）程加工，具體（tǐ）流程如下。

（1）繪製二維草圖。打開 UG12軟件，進入建模命令，選擇草圖模式，以X、Y 平麵作為繪圖平麵，然後（hòu）進入二維圖形的繪製。首先選擇輪廓（kuò）直線命令（lìng），繪（huì）製所（suǒ）有直線，如圖3所示。點擊橢圓（yuán）曲線的繪製（點擊菜單—插入—草圖曲線—橢圓命令），係統彈出點構造（zào）器，然後定義（yì）橢圓的中心為原點，再（zài）定義橢圓的長半軸 30mm、短半軸20mm和（hé）旋轉角度為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（lí）Y 軸的長度為 36mm，距離X軸的長（zhǎng）度為 0mm，然後進行橢（tuǒ）圓的修剪，繪製成圖3所示的形狀。

圖3 橢圓二維草圖

（2）繪製三維實體圖。完成二維草圖繪製命令後，點擊拉伸處的下拉菜單，選擇旋轉命令，框選二維草圖（tú）的所有曲（qǔ）線，指定X 軸為旋轉軸矢量（liàng），並選擇零點為指定點。旋轉限（xiàn）製處開始角度為（wéi） 0°，結束角度為 360°，布爾（ěr）運算（suàn）為（wéi）無，設（shè）置體類型為實體，最後點擊確定按鈕，完成三維（wéi）實體的繪製，如圖 4所示。

圖4 橢圓三維實體圖

（3）繪製刀（dāo）具路徑。點擊應用（yòng）模塊，再點擊加工，進入加工模（mó）塊，選擇 Turning 的車削加工。在加工模塊先創建（jiàn）幾何體→設置 MCS_SPINDLE →設置 WORKPIECE →設置 TURNING WORKPIECE，創建刀（dāo）具 → 創（chuàng）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→創建外圓粗加工（軌跡如圖5中粗加工軌跡）→創建外（wài）圓（yuán）精加工（軌跡如圖5中精加工軌跡）。粗加（jiā）工主軸轉速為（wéi）600r/min，進給量為120mm/min，切（qiē）削深度為1mm，精加工主軸轉速為1600r/min，進給（gěi）量為100mm/min，切削深（shēn）度為0.1mm。最後完成橢圓加工軌跡的繪製，如圖5所示。

由（yóu）於兩件的外形相同，加工中可以選擇同一（yī）個程序。

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（rù）工序導航器的程序視圖，選擇 PROGRAM 圖標，再選擇（zé）後處理。通（tōng）過（guò）查找找到車床（chuáng）的後置處（chù）理文（wén）件，生產後處理程序，從而完（wán）成 UG12軟件的自動編程。最後通過 U 盤把程序拷貝到機床進（jìn）行自動加工。

5、總結

本文通（tōng）過橢圓配合（hé）零件的圖紙（zhǐ）和工（gōng）藝分析，確定合理的（de）裝夾方案，從3種加（jiā）工方法入手，分別介紹了宏程序（xù）加工橢圓、G6.3指令加工橢圓、UG12軟件自動編（biān）程加工橢圓的方法，3種加工方法都能完成橢圓零件的加工（gōng）。在實際加工中（zhōng）可（kě）以合理選用數控機床，充分發（fā）揮自（zì）動編程的優越性，提高生產效率。

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