隨著數控技術的發展（zhǎn），現代數控機床應用越來越廣泛。目前，在數控車床上（shàng）加工規則曲線（xiàn）都相對比較統一。但是，對於橢圓、雙曲線等非規則曲線的編程（chéng）方法各不相同，有些機床數控係統直接采用G指令加工非圓曲線，有些機床數（shù）控係統采用宏程（chéng）序編程達到加工要求。由於螺紋加工工藝的特殊性，用數控（kòng）加工基本G指令直接編程較（jiào）為繁瑣。因此，一般數控機床為使用戶編程方便，都應用宏程（chéng）序編程加工，通過函（hán）數公式來描述工件的輪廓或曲麵，是改進現代數控係（xì）統一（yī）個重要的功能和方法（fǎ）。靈活使用宏程序編程，同時也極大（dà）地提高了編程（chéng）人員（yuán）的（de）工作效率，實現了普（pǔ）通編程難以（yǐ）實現的（de）功（gōng）能[1]。

      在數控車床（chuáng）上，使用成型刀具在圓柱麵和圓錐麵上車削內外螺紋，是常見的加工工藝。但是在橢圓（yuán）麵上加工螺紋，加工難度大（dà），很容易（yì）產生過切或報警，即使程序正確無誤，實際加工時參數調整（zhěng）也非（fēi）常困難，直接影響加工工藝（yì）能否（fǒu）順利進行，以及加工精度能否得到保證[2]。

      本文通過宏程序編程，在數控機（jī）床上實現了橢球麵上螺紋的加工工藝，並總結了數控車床上加工橢球麵（miàn）上螺（luó）紋的方（fāng）法和技（jì）巧。

      1 橢球麵上螺紋的（de）數控加工工藝分析

      本文采用配置為FANUC 0i MateTC數控係統的數控車床車削橢（tuǒ）球表麵的螺紋。橢球表麵上的螺（luó）紋形（xíng）狀如圖1所示。

      1.1 工藝分析與設計

      1.1.1 圖樣分析

      如圖1所示，零件由橢圓曲線（xiàn）和圓柱（zhù）構成。先加工橢圓，然後在橢球（qiú）上加工橢圓（yuán）螺紋，也就是大螺距螺紋。橢圓曲線方（fāng）程為

      式中：a為橢圓曲線（xiàn）長半軸；b為橢圓曲線短（duǎn）半軸；x為自變（biàn）量；y為變量。

      解（jiě）方程(1)得

      式中：b=56，a=75，代入式(2)得

      通過式（shì）(3)計算出零件圖上橢圓及各基點的坐標值。

      1.1.2 加工工藝路線設計

      先粗加工橢圓，然後精加工橢圓。橢（tuǒ）圓的粗、精加工（gōng），可以通過（guò）改變（biàn）數控係統偏置值的大小，使用同一個（gè）加（jiā）工程序段來（lái）完（wán）成。加工程序段調用子程序或在G73複合循環指令中使用宏程序進行（háng）加工，去除餘量。留單邊0.5 mm的精加（jiā）工餘（yú）量[3]。

      1.2 刀具選擇

      粗加工采用尖頭車（chē）刀，防止產生過（guò）切，刀片選用塗層硬（yìng）質合金材料。精加工采用尖頭（tóu）車刀（dāo），刀片選用陶（táo）瓷材料，刀尖圓弧半徑為0.2 mm，以減小對橢圓輪廓形狀的影響。選擇刀片時，為保證加工時刀具後刀（dāo）麵與橢圓的螺旋槽表麵不發生幹涉現象，取主後角（jiǎo）為（wéi）6°～8°。螺紋加（jiā）工的刀具（jù）選擇依（yī）據螺紋形狀和螺距大（dà）小選擇60 °  的螺紋（wén）刀[4]。

      1.3 程序編製

      下麵編（biān）寫(FANUC 0i係統)橢圓部分的精加工和螺（luó）紋（wén）加工程（chéng）序。

      O0001 程序名

      G99 G40 G21 F0.1;

      T0101; 程序開始部分

      M03 S800;

      G00 X50.0 Z2.0; 宏程序起點（diǎn）

      #1=75.0; 長半軸值

      #2=56.0; 短半軸值

      #3=15.0; 步長值
 

      N1 IF [#13GE -15] GOTO 2; 條件判（pàn）斷

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75; 由橢圓公式推導出,SQRT為開平方

      G01 X[150-2*#4] Z[#3-15] F0.1; 加（jiā）工橢（tuǒ）圓

      #3=#3-0.1;

      GOTO 1;

      N2 G01 X60;

      G00 X100.0 Z100.0;

      M30; 程序結束

      螺紋加（jiā）工的程序在橢圓加工的基礎上（shàng）稍加修改即可，修改部分如下：

      #3=16.0; 步長值

      N1 IF [#13GE -16] GOTO 2; 條（tiáo）件判斷（duàn）

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75;

      G92 X[150-2*#4] Z[#3-16] F4; 加工螺（luó）紋

      #3=#3-4; 依據螺紋的螺距確定步距

      1.4 加工過程

      一次對刀後，不需要重複對刀，在機床參數表磨耗中不斷修改刀（dāo）具偏置值（zhí）來（lái）進刀，完成（chéng）橢圓的粗、精加（jiā）工；換螺紋刀，在橢圓上加工螺紋，螺紋加（jiā）工深（shēn）度也是通過控製刀具的偏執值來完成。第一次完成對刀後，按加（jiā）工程序加工後退（tuì）回到起刀點，在偏執值中輸入-0.8，仍運行第（dì）一（yī）次的螺紋加工程序，繼續修改偏置值運行螺紋加工程序，直到達到螺紋深度要求，完成加工。

      2 螺紋（wén）的在線測量和誤差修正

      螺（luó）紋通常采用齒厚遊標卡尺在不破壞工件坐標（biāo）的前提下在線檢測中徑，以便於進一步通過（guò）改變刀具補（bǔ）償參數和程序（xù）等對誤差進（jìn）行修正。測量時，必（bì）須調整好齒厚（hòu）遊標卡尺的齒高尺寸，使它的讀數等於螺紋中徑到齒頂尺寸，隨後使齒厚卡尺與螺紋軸線大致（zhì）相交成一個螺旋角，這時測得的尺寸即（jí）為螺紋（wén）中徑齒厚。測量結果如有誤差，可以通（tōng）過（guò）改變刀（dāo）具磨損補償，重新運行精（jīng）加工程序[5]。

      3 結 語（yǔ）

      采用FANUC宏程（chéng）序參數化編程，通過變量設置實現了橢球麵上螺紋的數控車削加工，不僅避免了複雜的（de）數學計算，減少（shǎo）了（le）誤差，而（ér）且使（shǐ）程序大大簡化，同時也提高了加工效率並保證了（le）零（líng）件加工（gōng）的（de）質量，這些（xiē）特點都使其具有廣泛的推（tuī）廣使（shǐ）用價值。