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椭圆弧面螺纹的参数化编程与加工

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第26卷 第1期 邢台职业技术学院学报 V ol.26No.1 2009年2月 Journal of Xingtai Polytechnic College Feb. 2009 椭圆弧面螺纹的参数化编程与加工
计小辈，王丽敏
（邢台职业技术学院 机电工程系，河北 邢台 054035） 摘要：通过研究椭圆弧面螺纹的参数化编程与加工过程，介绍了利用SIEMENS系统提供的R 参数指令编程功能编制出了具有通用性、适用性且应用简单的椭圆弧面螺纹的数控加工程序。

使用时只需要在主程序中对相关变量进行赋值即可完成所需椭圆弧面螺纹的加工。

关键词：螺纹；椭圆弧面；参数化编程；变量
中图分类号：TG518.1 文献标识码：A 文章编号：1008—6129（2009）01—0090—03
随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备（G）功能和辅助（M）功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。

[1,2]如SIEMENS数控系统的参数化编程，应用灵活，形式自由，具有计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程，使加工程序简练易懂，实现了普通编程难以实现的功能。

[3]
一、加工实例已知条件
零件加工的毛坯图及工件的程序原点、加工刀具形状和尺寸如图1所示，零件图如图2所示，零件的三维模型图如图3所示。

图1 零件毛坯尺寸、程序原点设定及刀具形状和尺寸
图2 零件图
——————————————
收稿日期：2008—11—26
作者简介：计小辈（1981—），河北衡水人，邢台职业技术学院机电工程系，在读硕士，助理实验师。

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图3 零件三维模型图
二、加工工艺分析与设置自变量含义
1．工艺分析
为了编程及加工的方便，以椭圆转角为自变量采用极坐标的编程方式按刀位点轨迹编制数控程序，先以刀具左刀尖由浅入深加工出椭圆面的右半部分轮廓其走刀轨迹如图4所示，再以刀具右刀尖由浅入深加工出椭圆面的左半部分轮廓其走刀轨迹如图5所示。

图4刀具左刀尖走刀轨迹 图5刀具右刀尖走刀轨迹
2．自变量含义
R1=a X 向椭圆短半轴长度；R2=b Z 向椭圆长半轴长度；
R3=θ1椭圆轮廓的起始角度；R4=θ 2 椭圆轮廓的终止角度；R5=σ递变量；
R6=D 螺纹直径；R7=L 螺纹长度；
R8=d 螺纹切刀的刀头宽度；R9=90 螺纹切刀的初始切入角度。

三、数控程序与说明
1.数控程序
JXB.MPF;(主程序名)
T1D1;（调用车削椭圆弧螺纹面的刀具及刀补值）
S200M03;（选择主轴转速）
R1=5 R2=7 R3=0 R4=180 R5=1 R6=30 R7=110 R8=4 R9=90 ;（参数设置）
YHMLW ；（调用车削椭圆弧螺纹面的类零件的用户R 参数程序）
M05;（主轴停止）
M30;（程序结束）
YHMLW.SPF ；(R 参数子程序名)
AA: R9=R9-R5；（螺纹切刀的切入角度递减）
R11=R1*SIN(R9) R12=R2*COS(R9);（标准椭圆方程第一象限内任一点X 和Z 轴坐标值）
G00X=R6-2*(R1-R11) Z=R12+R8+R2*(COS(R3)-COS(R4));（切刀左刀尖快速点定位至螺纹加工起点） G33X=R6-2*(R1-R11) Z=-R7-R12 K=R8+R2*(COS(R3)-COS(R4));（切削螺纹到螺纹切削终点）
G00X=R6+2;（X轴方向退刀）
G00Z=R12+R8+R2*(COS(R3)-COS(R4));（Z轴方向退刀）
IF R9>R3 GOTO AA ; (如果R9大于椭圆轮廓的起始角度，则程序跳转到AA标志符程序段)
R9=90; （螺纹切刀切入角度返回初值）
BB:R9=R9+R5 ；（螺纹切刀的切入角度递增）
R11=R1*SIN(R9) R12=R2*COS(R9);（标准椭圆方程第二象限内任一点X和Z轴坐标值）
G00X=R6-2*(R1-R11) Z=R12+R2*(COS(R3)-COS(R4));（切刀右刀尖快速点定位至螺纹加工起点）G33X=R6-2*(R1-R11) Z=-R7-R12+R8 K=R8+R2*(COS(R3)-COS(R4));（切削螺纹到螺纹切削终点）G00X=R6+2; （X轴方向退刀）
G00Z=R12+R2*(COS(R3)-COS(R4)); （Z轴方向退刀）
IF R9<R4 G0T0 BB ; (如果R9小于椭圆轮廓的终止角度，则程序跳转到BB标志符程序段)
RET;(子程序结束，返回主程序)
2.程序说明
车削椭圆弧面螺纹时，为了适应不同的螺纹直径，不同的螺纹车削长度，不同的圆弧面形状和不同的步距,本文编制了一个只用变量不用具体数据的R参数指令编程,然后在主程序中呼出该R参数子程序。

[4]这样不同螺纹直径，不同的螺纹车削长度，不同的椭圆弧面和不同的步距，不必更改程序，而只要修改主程序中R参数值就可以了。

所以程序的通用性、灵活性非常强，而且非常简便。

四、结语
采用参数化编程，可以通过变量设置来完成某些复杂零件的数控加工，不仅避免了复杂的数学计算，减少了误差，而且使程序大大简化，这些特点使其具有广泛的推广使用价值。

参考文献：
[1]李勇峰.球形凸曲面的宏程序编制与加工[J].煤矿机械，2008，(3)：103～105.
[2]方沂.数控机床编程与操作[M].北京：国防工业出版社，1999.80～85.
[3]徐建高，尹玉珍，李宏.数控车削编程与考级（SINUMERIK 802S/802C系统）[M].北京：化学工业出版社，2001.90～93.
[4]冯志刚.数控宏程序编程方法、技巧与实例[M].北京：机械工业出版社，2007.130～132.
Parametric Programming and Processing of Oval Arc Thread
JI Xiao-bei, WANG Li-min
(Xingtai Polytechnic College, Xingtai, Hebei 054035)
Abstract: By way of studying the parametric programming and machining of oval arc thread, the machining program by R parameter applied oval arc thread that has commorrality and applicability and simpleness have been gone out by using the parametric programming. If you will accomplish a part machinig of oval arc thread by using it, you only need to evaluate correlative variable in the main program.
Key words: thread；the oval arc surface；parametric program；variable
（责任编辑冯和平）92。

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凸、凹椭圆半球面程序的编制

凸、凹椭圆半球面程序的编制

凸、凹椭圆半球面程序的编制【摘要】：在数控铣床的日常加工中，除了加工一些由直线、圆弧组成的轮廓外，还经常遇到些与椭圆相关的图形，如：椭圆外形、椭圆斜面、椭圆半球面等。

由于操作系统没有椭圆插补功能，因此，使用常规的编程手段是无法完成程序编制的。

但是，近几年来，由于数控大赛的作用，宏程序被广泛的认识并运用起来，而且越来越成熟，使得椭圆加工变为可能。

主要讲述利用FANUC系统进行相对复杂的凸、凹椭圆半球面程序的编制。

【关键词】：椭圆半球面；宏程序FANUC；变量一、椭圆参数方程式其中，C点坐标X、Y的坐标值为X=A*COSαY=B*SINαA 为椭圆的长轴，B为椭圆的短轴。

二、凸椭圆半球面宏程序的编制（球刀）O0001;#1=40;椭圆长半轴#2=25;椭圆短半轴#3=10;椭圆高度值#4=3;（球刀）刀具半径#5=3; 进给下刀高度#6=0; XZ平面深度计算角度#7=1; XZ平面计算角度增量#8=90;XZ平面计算终止值#9=0; XY平面椭圆计算初始值#10=1;XY平面椭圆计算角度增量#11=45; 图形旋转角度#12=200;下刀速度#13=500;切削速度G21;G00 G17 G40 G49 G54 G69 G80 G90 S2000 M03; Z100.;安全高度G52 X70. Y70.;新坐标原点G68 X0 Y0 R#11; 图形旋转Z[#4+#5]; Z轴定位WHILE [#6 LE #8] DO1; 执行总循环#14=[SIN[#6]*[#1+#4]];每层椭圆长半轴值#15=[SIN[#6]*[#2+#4]];每层椭圆短半轴值#16=[[COS[#6]*[#3+#4]]-#3]; Z轴坐标值G01 F#12 X#14 Y0; XY定位Z#16; Z轴下刀至层深WHILE [#9 LE 360] DO2;执行椭圆循环X[COS[#9]*#14] Y[SIN[#9]*#15] F#13; 椭圆加工#9=[#9+#10];XY平面新计算角度END2; 结束椭圆循环#9=0; 计算角度清0#6=[#6+#7]; 新深度计算角度END1; 结束总循环G00 G90 Z100.;抬刀至安全高度G52 X0 Y0;复原坐标原点G69;取消旋转M05;M30;%三、编程、加工时的说明1、对刀时以球刀的球心为对刀点，因为只有球心点才能进行控制。

数控车床加工椭圆类零件的初步探讨

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数控车床加工椭圆类零件的初步探讨Establish noble character. On the morning of October 2, 2022数控车床加工椭圆类零件的初步探讨摘要：本文以SIEMENS802S/C 数控系统为例,介绍在数控车床上加工椭圆类零件的多种方法;采用圆弧逼近法—四心法,可以采用一般G指令加工出精度要求不高的椭圆形状；采用直线逼近法—参数编程,可以加工出精度要求高的椭圆形状;关键词：数控车床车削椭圆类零件圆弧逼近法直线逼近法 R参数在技工学校高级数控的培训课题中,椭圆类零件的加工是不可或缺的内容;椭圆的加工属于非圆曲线的特殊零件加工,相对比较复杂;在数控车床上加工该类零件,我们一般采用逼近法：圆弧逼近法和直线逼近法;1、圆弧逼近法圆弧逼近法是采用多段圆弧逼近椭圆的加工方法,利用机械制图中绘制椭圆的近似画法四心法,求得多段圆弧的切点和半径来加工椭圆;在加工精度要求比较低的情况下可以考虑用此方法;1加工原理通过机械制图近似绘制椭圆的方法,画出椭圆;椭圆是由四段圆弧组成的;如图1所示;①画出长轴AB与短轴CD,连接AC并在AC上截取AF,使其等于AO与CO之差CE.②作AF的垂直平分线,使其分别交于AB和CD于O1点和O2点;③分别以O1点和O2点为圆心,O1A和O2C为半径作出圆弧AG和CG,,该圆弧即为四分之一的椭圆;④用同样的方法画出整个椭圆;2计算组成椭圆的四段圆弧半径、切点坐标等数据;3编写加工程序只要计算出如O1、O2、G点坐标,O1A和O2C的半径数值等就很容易编写加工这四段圆弧的程序;2、直线逼近法直线逼近法是采用多段直线逼近椭圆的加工方法,应用这种方法加工非圆曲线时,只要步距足够小,在工件上所形成的最大误差,就会小于所要求的最小误差,从而加工出标准的椭圆;常用的直线逼近法,加工精度高;直线逼近法加工椭圆是通过参数编程来加工的,用数控车床的普通G代码指令是难以加工的;参数编程指令适合抛物线、椭圆、双曲线等非圆曲线编程,还适合于图形相同,只是尺寸不同的系列零件编程,同样适用于工艺路径一样,只是位置数据不同的系列零件的编程;使用参数编程可以极大的提高编程效率,大大简化程序,并能够扩展数控机床的使用范围;本文主要以SIEMENS802S/C 数控系统为例,介绍使用参数编程加工椭圆的方法;1 加工原理 SIEMENS系统中R参数作为变量,通过对R参数进行赋值、运算等处理,从而使程序实现规律变化的动作,从而提高编程的灵活性和适用性;使用R参数编程时可以用变量代替具体数值,因而在加工同一类的零件时,只需要将实际的值赋予变量即可,不需要对每一个零件都编一个程序;2程序的编写方法在编写时需根据零件加工的图纸已知条件,选择椭圆方程的极坐标方式还是直角坐标方式,从而确定参数编程的具体编写方法;3椭圆的极坐标方程为x=bxsinβ; z=axcosβ椭圆的直角坐标方程为：x2 /b2 +z2 /a2 =13、实例加工加工如图2零件,材料为45号钢,毛坯32 x100,T1尖刀;1四心法加工椭圆如果零件对椭圆精度要求不高,则采用四心法来加工;①用计算机绘制测绘的方法绘制椭圆;②测量出四段圆弧的半径、切点;如图3所示;SIEMENS802S/C 精加工参考程序毛坯：32 x100G90 G95 G54 M08M03S1600T1尖刀G00 X35 Z5G01 X0 0 FG03 CR=CR=G01 Z-60X 33G00 X100 Z100M09M302参数编程加工椭圆如果零件对椭圆精度要求高,则须采用参数编程来加工 ;①直角坐标方程编程如果已知椭圆终点坐标X值或Z值;根据椭圆方程分析加工零件的已知条件;由椭圆直角坐标方程公式x2 /b2 +z2 /a2 =1知：长轴a=20 短轴b=13,椭圆终点坐标z= 终点坐标x可以不知道 SIEMENS802S/C 精加工参考程序毛坯：32 x100G90 G95 G54 M08M03 S1600T1尖刀G00 X35 Z5G01X0 0 FR1=13MA1:R2=13/20SQRT2020-R1R1G01 X=2R2 Z=R1-13R1=IF R1>= GOTOB MA1G01X35G00X100 Z100M09M30②极坐标方程编程如果已知椭圆终点坐标的转角a或极坐标β;例：加工图4所示椭圆零件,已知椭圆终点转角,此时,需要利用极坐标方程来加工椭圆;已知椭圆终点转角α如何求得椭圆终点极坐标角度β;由极坐标法绘制椭圆的公式x=bxsinβ; z=axcosβ,终点转角a=1300,长轴a=20,短轴b=13,如图5所示,须求得椭圆终点极坐标角度 ;通过如图6所示的几何角度分析,求得a和β值之间的关系式：已知a,求β设长轴a=20=OC,短轴b=R13=OD解：∵tan a=AB/OAAB=AC-BC=a x sinβ–a-b x sinβ= b x sinβOA=a x cosβtan a=AB/OA=b/a tanβ∴tanβ=a/b tan a∴β=cota/b tan a结果求得：β=cot20/13 tan130=cot==SIEMENS802S/C 精加工参考程序毛坯：32 x100G90 G95 G54 M08M03 S1600T1尖刀G00 X35 Z5G01X0 0 FR1=20 R2=13 R3=0 R4=MA2: R5=R1COSR3 R6=R2SINR3G01 X=2R6 Z=R5-13R3=R3+IF R3<=R4 GOTOB MA2G01 X35G00X100 Z100M09M304、技术探讨在SIEMENS802S/C系统上进行椭圆类零件的粗、精加工,怎样编程下面介绍一种编程方法,可以解决该类零件的粗、精加工的问题;见图4椭圆部分例：G90 G95 G54 G00X35 Z5M03 S500 G01X0 0 FT1尖刀粗加工 R2=13G00 X35 Z5 MA2: R3=13/20SQRT2020-R2R2R1=5 G01 X=2R3 Z=R2-13G158 X=R1 Z=0 R2=MA1: AA1 IF R2>= GOTOB MA2R1=R1-1 G01X35IF R1>=0 GOTOB MA1 G00Z5G01X35 M17G00Z5S1600精加工G01X0 0 FAA1G01X35G00X100 Z100M305、加工效果用参数编程编制此类特殊零件的加工程序的基本思路就是用小直线段来逼近椭圆;只要控制好小直线段的距离,保证线轮廓度达到图纸要求,就可以达到加工要求了;。

数控车床上圆弧螺纹的宏程序编程与加工

数控车床上圆弧螺纹的宏程序编程与加工

第３期（总第１７２期）２０１２年６月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．３Ｊｕｎ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０３－００６８－０３数控车床上圆弧螺纹的宏程序编程与加工夏静文１，穆丽沙２（１．山西煤炭职业技术学院，山西　太原　０３００３１；２．山西省应用技术学校，山西　太原　０３００２４）摘要：主要讨论了在数控车床上对圆弧螺纹的加工。

利用ＦＡＮＵＣ　０ｉ—ＴＣ系统数控车床提供的宏功能为各种直径和螺距的圆弧螺纹加工编制了通用的数控车削程序，并详细说明了圆弧螺纹刀具选择和宏程序的参数设置方法。

在程序中巧妙地结合了普通车床车削梯形螺纹时应用的各种工艺技巧，提供了一种有较高实用价值的加工程序。

关键词：圆弧螺纹；宏程序；数控车床加工中图分类号：ＴＧ６５９∶ＴＰ３１１．１ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１２－０１－１６；修回日期：２０１２－０２－１５作者简介：夏静文（１９８２－），男，山西太原人，助教，硕士，研究方向：机械设计与制造。

０　引言数控系统中常用的螺纹切削指令主要是指编制内外圆柱螺纹、内外圆锥螺纹、多线螺纹等较规则和螺距较小的常用联接螺纹的加工程序，且螺纹的牙型也仅限于三角形，多采用直进式进刀方式。

圆弧螺纹深度较深、宽度大、螺距大，采用数控系统自带的标准螺纹切削指令，编制加工半圆形螺纹或圆弧圆心角大于１８０°的圆弧螺纹时，程序编写较复杂繁琐，而且当圆弧型螺纹的导程、公称直径、长度、螺纹槽深、牙宽、圆弧半径等参数中任何一值不同时，就需要重新编制程序。

如果能编写出圆弧形螺纹加工的通用宏程序模板就可以解决这一问题，且可以简化程序，提高生产效率，降低加工成本。

１　圆弧螺纹的加工工艺分析１．１　刀具选择加工圆弧形螺纹时，使用标准数控机夹螺纹车刀是根本不可行的，尖形车刀和宽度较小的普通切槽刀尚可勉强使用标准数控机夹，但若遇到螺纹的弧形大于或等于半圆时，使用尖形车刀和普通切槽刀就会发生干涉。

椭圆形螺纹的数控编程与加工

椭圆形螺纹的数控编程与加工

椭圆形螺纹的数控编程与加工椭圆形螺纹的数控编程与加工椭圆形螺纹的数控编程与加工【1】【摘要】本文主要围绕椭圆形螺纹在数控车床上的加工，从图形分析、编程思路、刀具选择、程序编制、精度控制等方面进行论述。

采用宏程序编程能较好地解决椭圆形螺纹在数控大赛的加工难题。

【关键词】椭圆异形螺纹宏程序编程随着数控技能大赛的推广与发展，比赛工件的难度逐渐提高，而螺纹的变化是其中之一。

由原来的车削三角形螺纹，转变为车削梯形螺纹、车削圆弧形螺纹、车削椭圆形螺纹等各类异形螺纹。

而椭圆形螺纹的编程较为复杂，本人结合多年带学生参加数控比赛的经验，总结出椭圆形螺纹的编程与加工方法，又快又好地解决了椭圆形螺纹的加工问题。

一零件图形分析图1所示，椭圆形螺纹椭圆长半轴为4.5mm，短半轴为3.5mm，方程式为z2/4.52+x2/3.52=1。

椭圆圆心位于φ64mm的外圆上，螺距为10mm，螺纹切削深度1.5mm。

二加工刀具选择由图1可知，可以选择椭圆弧形成形刀具加工，但圆弧必须与椭圆相吻合，制造较为困难，不建议使用。

经多次试验一般选择主偏角为72.5°，刀尖角为35°，主后角为6°～8°，刀尖圆弧半径0.2mm的尖刀进行加工(见图2)。

三编程思路椭圆形螺纹就是螺纹形状是椭圆形的'，采用刀尖角35°的尖刀加工时，尖刀既要按照椭圆形状运动，又要按照螺纹的规律车螺纹。

编程时主要解决椭圆形状的变化关系，列出逻辑关系式，最后采用宏程序编程。

此题的变量应以椭圆长轴为变量#3，然后根据椭圆方程式求出X坐标值。

单个椭圆形螺纹形状从1点变化至2点(见图3)。

1点至椭圆中心的长度要根据图中给定的数值代入椭圆方程式求出，为3.69。

即#3的变化从3.69变至-3.69。

四椭圆形螺纹参考程序(以FANUC系统为例)O0001;(椭圆形螺纹加工)T0101;(刀尖角35°刀)M3 S300;G0 X62 Z10;#1=4.5;( 椭圆长半轴)s#2=3.5;( 椭圆短半轴)#3=3.69;( 椭圆形螺纹起点长度)N10 #4=SQRT[#2*#2-#3*#3];#5=#2/#1*#4;#6=2*[32-#5];(编程坐标系中椭圆中心X值)G0 Z[#3+10];(螺纹Z轴起刀点)X[#6];(螺纹X轴起刀点)G33 Z-45 F10;(车螺纹)G0 X62;(X向退刀)Z10;(Z向退刀)#3=#3-0.2;(Z向逐渐变化0.2)IF[#3GE-3.69] GOTO10;(判断是否结束)G0 X62;Z10;G0 X100Z100;M30;五精度控制为了保证零件加工精度，对刀时X向留0.3mm左右的余量，螺纹车完后测量。