基于宏程序的非圆曲线数控车削加工技术

【摘 要】本文主要探讨了椭圆、抛物线等非圆曲线零件在FANUC 0i Matc-TC数控系统上的加工工艺和编程加工，说明宏程序在此类零件加工中的应用，破解了用手工编程加工这类零件的难题，同时也希望对初学宏程序者有一定的帮助。

【关键词】数控车床；宏程序；非圆曲线；加工

0 引言

在数控车床手工编程中，有时仅依靠简单的插补指令无法满足对如椭圆、抛物线和双曲线等非圆曲线零件的加工。如果采用自动编程，程序往往过长，导致修改完善的难度很大。这时如果使用用户宏程序功能，在手工编程的情况下就可以达到零件的加工要求，而且大大缩短了程序的长度，便于发现和解决问题，同时也扩展了数控车床的应用范围。

本文通过一个典型的例子，将椭圆、抛物线等非圆曲线结合起来，详细阐述了该零件在FANUC 0i Matc-TC数控系统上的加工工艺和编程加工，说明宏程序在此类零件加工中的应用，同时也希望对初学宏程序者起到一定的帮助。

1 典型加工实例

因为在非圆曲线中，抛物线和椭圆两种情况应用的场合比较多，所以我们选择如图1所示零件进行加工，分析其加工工艺、编制其精加工程序，以此来说明宏程序在加工如椭圆、抛物线等非圆曲线零件中的优势。

1.1 零件图加工工艺分析

1.1.1 技术要求

该非圆曲线零件的轮廓由抛物面、圆柱面、椭圆面构成，零件材料为45钢。为了提高加工精度，我们把图中抛物线的X轴步距定为0.04mm，椭圆Z轴步距定为0.04mm。

1.1.2 加工工艺分析

（1）定位基准：零件左端圆柱面。

（2）装夹方案：三爪自定心卡盘定位装夹。

（3）刀具选择：主偏角为93度的硬质合金外圆端面车刀。

图1

（4）切削用量的选择：根据零件的表面粗糙度要求，主轴转速选为1000r/min，进给量选为0.08mm/r。

（5）刀具起点的确定：刀具起点放在Z轴正方向距离端面50mm处，X轴方向为距离工件轴线100mm处，如图1所示A点。

（6）工件坐标系的建立：以抛物线顶点，即工件前端面与其轴线的交点为编程原点，如图1所示Op点。

1.2 加工程序编制

以下为使用宏程序编制的加工程序，并进行必要的说明。

%0001 程序号

序号 程序 简要说明

N010 G50X100Z50； 建立工件坐标系、换刀点

N020 M03S1000 T0101； 主轴正转，选择1号外圆车刀

N030 G00Z5； 车刀行至Op右边5mm处

N040 G95G01Z0F0.08； 车刀行至Op点

N050 #1=0； 加工抛物线时，定义变量#1为X，X初始值为0

N060 #2=0； 加工抛物线时，定义变量#1为Z，Z初始值为0

N070 WHILE[-#2LE40]DO1； 开始精车抛物线

N080 G01X[#1]Z[#2]F0.08；

N090 #1=#1+0.04；

N100 #2=-#1*#1/10；

N110 END1； 精车抛物线结束

N120 G01X40Z-40；

N130 Z-50； 精车圆柱面

N140 #3=0； 加工椭圆时，定义变量#3为X，X初始值为0

N150 #4=0； 加工椭圆时，定义变量#4为Z，Z初始值为0

N160 WHILE[-#4LE80]DO2； 开始精车椭圆

N170 #5=SQRT[80*80-#4*#4]；

N180 #6=#5*20/80；

N190 G01X[40+[20-#6]]Z[-50-#4]；

N200 #4=#4+0.04；

N210 END2； 精车椭圆结束

N220 G01X60Z-65F0.08；

N230 Z-80； 精车左端圆柱面

N240 U2； 退刀

N250 G00X100； X向返回换刀点

N260 Z50； Z向返回换刀点

N270 M30； 程序结束

2 小结

从上述实例可以看出，相对于自动编程，运用宏程序对非圆曲线（椭圆、抛物线、双曲线）进行编程加工，程序已经大大简化。由于程序短小精练，便于我们发现问题，完善编程和加工，也不用陷入自动编程修改完善程序的烦琐中，提高了加工效率，同时也希望本文能对初学宏程序者有一定的帮助。

【参考文献】

[1]李强.数控车床上椭圆编程及加工方法[J].科技信息，2009（18）.

[2]谢晓红.数控车削编程与加工技术[M].电子工业出版社，2009.

作者简介：张亚军（1982―），男，河南科技大学在职研究生，主要研究方向为数控机床、数控加工技术等。