非圆曲线轮廓工件的数控车削加工

数控非圆曲线加工工艺研究方案目录1 前言 (1)2 非圆曲线逼近日勺关键 (1)2.1 算法日勺选择 (1)2.2 算法实现日勺关键 (1)3 非圆曲线逼近日勺算法实现 (1)3.1 算法日勺流程图 (1)3.2 算法日勺解析 (4)4 软件开发与运行 (7)4.1 系统界面 (7)4.2 软件运行 (8)4.3 运行分析 (9)5 总结 (9)1 前言数控机床是一种依靠数字化日勺信息来实现自动控制日勺高度自动化机床，它具有高效率、加工精度高和加工质量稳定等优点，这使得数控机床在机械制造业中得到了日益广泛日勺应用.当前我国日勺经济型数控机床，一般只具有直线插补和圆弧插补功能，并不具备抛物线、椭圆等非圆曲线日勺插补功能.因此，当我们需要数控加工非圆曲线日勺轮廓时，就必须用直线或圆弧段去逼近非圆曲线.对非圆曲线日勺逼近有直线逼近、圆弧逼近，分别可由G01、G02、G03完成加工，其中直线逼近较为简单，但逼近节点数多，导致数控程序往往过多，而圆弧逼近具有高效性，但计算过于复杂.直线逼近日勺方法有等间距直线逼近、等弦长直线逼近和等误差直线逼近，圆弧逼近日勺方法有曲率圆法、三点圆法和相切圆法.对于一个已知曲线，它日勺节点数主要取决于所用逼近线段日勺形状（直线段还是圆弧段）、曲线方程日勺特性和允许日勺逼近误差.2 非圆曲线逼近日勺关键2.1 算法日勺选择对非圆曲线进行逼近，有不同日勺实现方法，包括直线逼近和圆弧逼近.方法不同，最终得到日勺节点数也有所不同，因此选择好日勺一个算法对提高加工日勺效率和降低加工成本有着重要日勺作用.在这次课程设计中，我们选择日勺算法是等间距直线逼近，并用等误差直线逼近作为优化算法.2.2 算法实现日勺关键算法实现需要求出曲线日勺节点，而要求曲线日勺节点得先求出直线段与所逼近日勺曲线之间日勺最大逼近误差，而最大逼近误差日勺计算点就在曲线上某一点日勺切线斜率与直线段斜率相等日勺切点处，故关键问题是求出该切点.一旦求出了该切点，就可以求出逼近时日勺最大误差，用于与允许误差作比较.另外，由于此次课程设计是对任意非圆曲线进行逼近，因此求导数也成了一个关键日勺问题.3 非圆曲线逼近日勺算法实现3.1 算法日勺流程图图1 等间距直线逼近日勺流程图2 等误差直线逼近日勺流程图3.2 算法日勺解析3.2.1 等间距直线逼近等间距直线逼近是最简单日勺方法，已知椭圆方程12222=+by a x ，给定第一点(x(0),y(0)),间距步长Δx =0.1，求出i x ，将i x 代入12222=+by a x 即可求得一系列i y .i x 、i y 即为每个线段日勺终点坐标，并以该坐标值编制直线程序段（图3）.图3 等间距直线逼近根据M ( x(0) , y(0) )、N ( x(1) , y(1) )两节点日勺坐标可求得如图3所示日勺逼近误差，方法如下：MN 方程：y=kx+c ，则直线MN 日勺斜率为 )0()1()0()1(x x y y k --= （3-1） 将M ( x(0) , y(0) )代入MN 方程：y=kx+c ，求得c=y(0)-kx(0) （3-2）利用椭圆参数方程x=a Cos(i),y=b Sin(i),求出椭圆曲线上日勺切线斜率为k 日勺切点坐标（x(2),y(2)），对参数方程进行求导得切点对应日勺参数弧度为akb j -=arctan(3-3) 从而求出（x(2),y(2)）. 联立式（3-1）、（3-2）、（3-3）求出逼近误差为 1)0()0()2()2(2+-+-=k kx y y kx w （3-4）如果计算出来日勺逼近误差w 小于或等于输入日勺允许误差v ，则满足误差要求，即可进行直线逼近；否则令Δx 为原来日勺一半，且返回重新计算逼近误差再次比较，直到满足误差要求为止.等间距直线逼近日勺流程图如图1所示，星形线日勺等间距直线逼近算法与椭圆计算方法相同，参考椭圆计算过程即可.3.2.2 等误差直线逼近等间距直线逼近虽然计算简单，但由于取定值Δx 应保证曲线曲率最大处日勺逼近误差小于允许值，所以程序可能过多.因此，在选择优化算法时，我们采用日勺是等误差直线逼近日勺节点计算法，而且对于曲率变化较大日勺曲线，用等误差法求得日勺节点数最少，从而输出日勺NC 代码也大大减少，等误差算法计算如下：等误差直线去逼近曲线，就是使所有逼近线段日勺误差δ相等，如图4.图4 等误差直线逼近椭圆参数方程为x=a Cos(i),y=b Sin(i)，A 点坐标（x(0) , y(0)），T 点坐标（x(1) , y(1)）,B 点坐标（x(2) , y(2)）.（1）确定所有逼近线段日勺误差δ允日勺圆方程，即以起点A （x(0) , y(0)）为圆心，允δ为半径作圆；（2）确定等误差圆与曲线公切线PT 日勺斜率k ：以A 点为起点，利用参数方程x=a Cos(i),y=b Sin(i)，增大弧度i 从而使横坐标变大.从而得到下一个点T 坐标（x(1) , y(1)），弧度i 增大日勺步长为Δi=0.001*π.对椭圆方程进行求导，利用T 点坐标求出曲线切线PT 斜率k ： )1()1(22y a x b k -= （3-5） PT 直线方程为y=kx+c,代入点T 求得：c=y(1)-kx(1) （3-6） 联立2式（3-5）、（3-6）和点A （x(0) , y(0)）求得A 点到直线PT 距离： 1)1()1()0()0(2+-+-=k kx y y kx w （3-7）比较距离w 与等误差圆半径δ是否相等，若相等，则直线PT 为等误差圆与曲线两者日勺公切线；若w<δ,则返回以上算法令Δi 增大一倍重新计算距离w 直到w=δ；若w >δ,则返回以上算法令Δi 变为原来一半重新计算距离w 直到w=δ.（3）求B 点坐标（x(2) , y(2)）.使AB 弦日勺斜率为k ，即使AB 平行PT ，设AB 日勺方程为y-y(0)=k(x-x(0)),联立式（3-5）公切线PT 日勺斜率k 和椭圆方程12222=+by a x 可求得： )(2))0(2)0(2()2(2222222b k a a x k y ka x +∆+--= （3-8） 其中)(2))0()0(2)0()0(1)()((4))0(2)0(2(22222222222222222b k a b x ky y x k b a b k a a x k y ka +-+-++--=∆ 进而求出 y(2)=k(x(2)-x(0))+y(0) (3-9)（5）按以上步骤顺次求得其他各节点坐标.星形线等误差逼近算法与椭圆相似，参考椭圆计算方法即可求得.4 软件开发与运行4.1 系统界面本次课程设计使用Visual Basic 6.0软件，设计了两个窗口为一体日勺可执行程序，其中主界面可选择所需加工日勺非圆曲线函数、走刀方向、刀补、起刀点、NC 代码坐标以及相关日勺加工参数，具有等间距直线逼近和等误差直线逼近两种逼近方法，并且对这两种方法进行比较分析.通过点击“生成NC 代码”按钮，可以进入图6日勺生成NC 代码日勺窗口，可以对NC 代码进行保存，可以返回主界面，也可以退出该程序.图5 主界面图6 生成NC代码窗口4.2 软件运行以椭圆内轮廓加工、顺时针走刀方向为例说明等间距算法和等误差算法直线逼近非圆曲线日勺刀具轨迹，并比较两者日勺节点数和生成NC代码程序日勺长度，设允许误差为0.01，选择项和输入参数如图7所示.单击“绘原图”、“等间距逼近”按钮，运行结果日勺刀具轨迹如图8所示，等间距逼近所用日勺线段数为5920，生成日勺NC代码如图9所示.图8 等间距逼近日勺刀具轨迹图9 等间距逼近日勺NC代码单击“绘原图”、“等误差逼近”按钮，运行结果日勺刀具轨迹如图10所示，等误差逼近所用日勺线段数为666，生成日勺NC代码如图11所示.图10 等误差逼近日勺刀具轨迹图11 等误差逼近日勺NC代码4.3 运行分析从以上运行结果可以看出，非圆曲线日勺等间距直线逼近算法虽然简单，但逼近处理后日勺直线段较多，从经济效益上讲，此方法较差.而由等误差直线逼近处理后，可以得到相对较少日勺直线段，经济效益高.5 总结这次日勺课程设计，在刚开始做之前，我们组日勺每个人都感到了压力，因为毕竟这次是要利用VB或VC编程语言结合数控技术课程内容来完成课程设计，而且时间也并不充足.在刚开始接触题目时候，没有丝毫日勺头绪，借住前人日勺成果，理解前人所做日勺东西，来逐步摸清我们课程设计真正所要做日勺工作.课堂上老师讲直线逼近非圆曲线日勺数学处理时大概讲了三种日勺方法：等间距、等弦长和等误差，在我们理解了三种方法之后，确定使用等间距为初步算法，等误差为优化算法，因为等间距计算简单，但程序过多，而等误差计算复杂，但程序和节点数都相对少.确定算法之后，我们遇到日勺问题是如何地在Visual Basic 6.0编程软件平台去实现直线逼近椭圆和星形线，VB编程语言我们大致都弄懂，但是具体操作还是不明白.一开始我们使用椭圆和星形线日勺参数方程进行数学处理，实现过程很容易，而且不用分每一个象限去讨论，但是又遇到了另一个问题，使用参数方程计算出来日勺逼近误差太大了，远大于日常所要求日勺加工误差，所以还是以失败告终.通过查阅高数知识和数控技术课本还有其他日勺一些参考资料，借住高数知识所提供日勺数学方法，我们使用标准方程去进行数学处理，虽然要考虑每一个象限，程序也由此变得繁琐，但是最终还是实现了我们之前日勺设想，计算出来日勺逼近误差最终可以变到0.01甚至更小.有了等间距直线逼近日勺成功基础，在做等误差算法直线逼近日勺时候，只需理解好等误差数学计算日勺方法即可完成逼近，也通过比较，等误差法确实比等间距法所走日勺步数少一倍以上，符合了我们之前日勺设想.通过这次日勺课程设计，把VB语言和数控仿真结合起来，加深了对非圆曲线加工日勺算法及其实现过程日勺理解，也提高了我们查阅资料和独自解决问题日勺能力，在遇到问题时候，我们组成员日勺互相讨论，迸发出来日勺学习激情，也提高了我们课程设计日勺积极性，给我们不仅带来了知识日勺增长和能力日勺提高，而且带来了更多日勺乐趣.附录 VB主要源程序Dim daolu As Integer, daobu As IntegerDim X(5) As Double, Y(5) As DoubleDim qidaox As Single, qidaoy As Single, qidaoz As SingleDim quxian As Integer, pi As Double, zuobiao As Integer ‘定义变量Private Sub Command1_Click()Picture1.ClsText8.Text = ""Text9.Text = ""End Sub ‘清屏绘图区域Private Sub Command2_Click() ‘绘制坐标系Picture1.DrawStyle = vbSolidPicture1.DrawWidth = 1Picture1.Scale (-50, 50)-(50, -50)Picture1.Line (-50, 0)-(50, 0)Picture1.Line -(48, 2)Picture1.Line (50, 0)-(48, -2)Picture1.Print "X"Picture1.Line (0, -50)-(0, 50)Picture1.Line -(-2, 48)Picture1.Line (0, 50)-(2, 48)Picture1.Print "Y"Picture1.CurrentX = 2Picture1.CurrentY = -2Picture1.Print "O"pi = 3.1415926Picture1.CurrentX = aPicture1.CurrentY = 0If quxian = 1 Thena = Val(Text1.Text)b = Val(Text2.Text)For i = 0 To 2 * pi Step 0.001 ‘点命令绘制非圆曲线原图Picture1.PSet (a * Cos(i), b * Sin(i))NextEnd IfIf quxian = 2 Thena = Val(Text1.Text)For i = 0 To 2 * pi Step 0.001Picture1.PSet (a * Cos(i) ^ 3, a * Sin(i) ^ 3)NextEnd IfEnd SubPrivate Sub Command3_Click() ‘等间距直线逼近s = 0.1pi = 3.1415926o = 4a = Val(Text1.Text) ‘输入加工参数b = Val(Text2.Text)v = Val(Text3.Text)n = Val(Text4.Text)F = Val(Text5.Text)r = Val(Text6.Text)qidaox = Val(Text10.Text)qidaoy = Val(Text11.Text)qidaoz = Val(Text12.Text)d = Val(Text13.Text)Picture1.DrawStyle = vbDashPicture1.DrawWidth = 1If quxian = 1 Then ‘画椭圆If daolu = 1 Then ‘顺时针走刀方向If daobu = 1 Thene = 1a = a + rb = b + rEnd IfIf daobu = 2 Thene = 2a = a - rb = b - rEnd IfX(0) = aY(0) = 0Picture1.PSet (qidaox, qidaoy), vbRedPicture1.Line -(X(0), Y(0)), vbRedPicture1.DrawStyle = vbSolidPicture1.PSet (X(0), Y(0)), vbRedp = Format(X(0), "##0.00")q = Format(Y(0), "##0.00")If zuobiao = 1 ThenForm2.Text1.Text = "N1 G90 G17 G00 G4" & e & " D01" & " Z30 M03 S" & n & vbCrLf Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N2 X" & p & " Y" & q & vbCrLfForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N3 Z-" & d & vbCrLfElseForm2.Text1.Text = "N1 G91 G17 G00 G4" & e & " D01" & " Z30 M03 S" & n & vbCrLf Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N2 X" & p & " Y" & q & vbCrLfForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N3 Z-" & d + 30 & vbCrLfEnd Ifline1:Do While X(0) >= (-a + 0.0001)X(1) = X(0) - sY(1) = -(b * Sqr(Abs(a ^ 2 - X(1) ^ 2))) / aIf X(1) <> X(0) And Y(1) <> Y(0) Thenk = (Y(1) - Y(0)) / (X(1) - X(0))If k > 0 Thenj = Atn(-b / (a * k))End IfIf k < 0 Thenj = Atn(-b / (a * k)) + piEnd IfX(2) = a * Cos(j)Y(2) = b * Sin(j)w = Abs(k * X(2) - Y(2) + Y(0) - k * X(0)) / (Sqr(k ^ 2 + 1))End IfIf w <= v ThenPicture1.Line -(X(1), Y(1)), vbRedElses = s / 2GoTo line1End IfIf zuobiao = 1 Thenp = Format(X(1), "##0.00")q = Format(Y(1), "##0.00")If o = 4 ThenForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N4 G01 X" & p & " Y" & q & " F" & F & vbCrLf End IfIf o >= 5 ThenForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N" & o & " X" & p & " Y" & q & vbCrLfEnd IfElseIf o = 4 Thenp = Format(X(1) - X(0), "##0.00")q = Format(Y(1) - Y(0), "##0.00")Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N4 G01 X" & p & " Y" & q & " F" & F & vbCrLf End IfIf o >= 5 Thenp = Format(X(1) - X(0), "##0.00")q = Format(Y(1) - Y(0), "##0.00")Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N" & o & " X" & p & " Y" & q & vbCrLfEnd IfEnd Ifo = o + 1X(0) = X(1)Y(0) = Y(1)LoopPrivate Sub Command4_Click() ‘等误差直线逼近s = 0.001pi = 3.1415926o = 4a = Val(Text1.Text) ‘输入加工参数b = Val(Text2.Text)v = Val(Text3.Text)n = Val(Text4.Text)F = Val(Text5.Text)r = Val(Text6.Text)qidaox = Val(Text10.Text)qidaoy = Val(Text11.Text)qidaoz = Val(Text12.Text)d = Val(Text13.Text)i = Val(Text7.Text)Picture1.DrawStyle = vbDashPicture1.DrawWidth = 1If quxian = 1 Then ‘画椭圆If daolu = 1 Then ‘顺时针走刀方向If daobu = 1 Thene = 1a = a + rb = b + rEnd IfIf daobu = 2 Thene = 2a = a - rb = b - rEnd IfX(0) = a * Cos(i)Y(0) = b * Sin(i)Picture1.PSet (qidaox, qidaoy), vbGreenPicture1.Line -(X(0), Y(0)), vbGreenPicture1.DrawStyle = vbSolidPicture1.PSet (X(0), Y(0)), vbGreenp = Format(X(0), "##0.00")q = Format(Y(0), "##0.00")If zuobiao = 1 ThenForm2.Text1.Text = "N1 G90 G17 G00 G4" & e & " D01" & " Z30 M03 S" & n & vbCrLf Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N2 X" & p & " Y" & q & vbCrLfForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N3 Z-" & d & vbCrLfElseForm2.Text1.Text = "N1 G91 G17 G00 G4" & e & " D01" & " Z30 M03 S" & n & vbCrLf Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N2 X" & p & " Y" & q & vbCrLfForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N3 Z-" & d + 30 & vbCrLfEnd Ifline1:Do While i > 0i = i - s * piX(1) = a * Cos(i)Y(1) = b * Sin(i)If Y(1) <> 0 Thenk = -(b ^ 2 * X(1)) / (a ^ 2 * Y(1))w = Abs(k * X(0) - Y(0) + Y(1) - k * X(1)) / (Sqr(k ^ 2 + 1))End IfIf (w - v) >= 0.0001 ThenPicture1.Line -(X(1), Y(1)), vbGreenElses = s + 0.001GoTo line1End IfIf zuobiao = 1 Thenp = Format(X(1), "##0.00")q = Format(Y(1), "##0.00")If o = 4 ThenForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N4 G01 X" & p & " Y" & q & " F" & F & vbCrLf End IfIf o >= 5 ThenForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N" & o & " X" & p & " Y" & q & vbCrLfEnd IfElseIf o = 4 Thenp = Format(X(1) - X(0), "##0.00")q = Format(Y(1) - Y(0), "##0.00")Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N4 G01 X" & p & " Y" & q & " F" & F & vbCrLfEnd IfIf o >= 5 Thenp = Format(X(1) - X(0), "##0.00")q = Format(Y(1) - Y(0), "##0.00")Form2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N" & o & " X" & p & " Y" & q & vbCrLfEnd IfEnd Ifo = o + 1X(0) = X(1)Y(0) = Y(1)LoopForm2.Text1.Text = Form2.Text1.Text & "N" & o & " G40 M02" & vbCrLfEnd IfEnd IfPrivate Sub Command5_Click()Form2.Visible = TrueEnd SubPrivate Sub Command6_Click() ‘程序结束EndEnd SubPrivate Sub Label21_Click()End SubPrivate Sub Option1_Click() ‘显示当前绘制日勺非圆曲线方程quxian = 1Label4.Visible = TrueText2.Visible = TrueLabel1.Caption = "标准方程：x^2 / a^2 + y^2 / b^2 = 1" & vbCrLf & vbCrLf & "参数方程：x=a * Cos(i) , y=b * Sin(i)"End SubPrivate Sub Option2_Click()quxian = 2Label4.Visible = FalseText2.Visible = FalseLabel1.Caption = "标准方程：x^(2/3) + y^(2/3) = a^(2/3)" & vbCrLf & vbCrLf & "参数方程：x=a * Cos(i)^3 , y=a * Sin(i)^3"End SubPrivate Sub Option3_Click() ‘选定顺时针走刀方向daolu = 1End SubPrivate Sub Option4_Click() ‘选定逆时针走刀方向daolu = 2End SubPrivate Sub Option5_Click() ‘选定左刀具补偿daobu = 1End SubPrivate Sub Option6_Click() ‘选定右刀具补偿daobu = 2End SubPrivate Sub Option7_Click() ‘选定输出绝对坐标日勺NC代码zuobiao = 1End SubPrivate Sub Option8_Click() ‘选定输出相对坐标日勺NC代码zuobiao = 2End Sub。

浅谈数控非圆曲线零件配合及工艺分析江苏工贸技师学院摘要随着当今科学技术的发展，数控技术及数控机床在当今机械制造业的现实应用也日益增加，数控技术的应用不仅给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，并对国计民生的一些重要行业【工厂，汽车，轻工，医疗等】的发展起着越来越重要的作用，它既显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并成为了实现企业自动化，柔性化，集成生产的一个重要标志。

关键词：数控技术螺纹配合椭圆工艺分析引言在数控车加工过程中,很多工件的加工不仅仅是会编程、会操作就可以完成的,其中工艺知识应用、数据处理能力、软件绘图能力是非常重要的,这些将直接导致工件是否可以加工完成和加工完整。

数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。

与常规车床相比，数控车床还适合加工如下工件。

(1) 轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件(2) 精度要求高的零件(3) 特殊的螺旋零件(4) 淬硬工件的加工因此在先了解所要车削对象后，针对工件的特点来进行工艺分析，本文就对常见配合零件做具体分析1.非圆曲线配合件，图1（件1）图2（件2）图1（件1）801图2（件2）802技术要求:1不允许使用砂布或锉刀修整表面2未注倒角为45°3无硬度和淬火要求4毛坯为45号钢5工件配合时不允许存在间隙一．零件图分析1.零件包括外椭圆，内外螺纹，外圆及内孔内槽的加工。

毛坯为45号钢,毛坯规格为58mm×48mm，为55mm×48mm2.加工时需重点把握外圆精度，椭圆配合，及内孔螺纹配合，保证零件在符合精度，配合要求的基础上，采用较好的数控工艺车削方法3.外椭圆：长半轴a为30mm，短半轴b为20mm4.外圆：φ44.640+0.021mm5.螺纹配合：螺纹大径为24mm，螺距为1.5，小径为22.05mm6.精度分析：外圆Ф44.640+0.021mm，φ30-0.02+0.02mm，外槽φ20-o.o2+0.02mm,7.内轮廓φ300+0.031mm，内槽φ20-0.02+0.02mm，长度50-0.021+0.031mm，50+0.031mm，200+0.02mm，5-0.02+0.02mm8.配合分析:件1件2通过内孔螺纹配合，重点为尺寸的把握，外椭圆需配合加工，一次装夹，避免配合间隙，和同轴度偏差9.确定加工方法:由于工件对精度要求较为严格，所以要采用能满足精度要求的加工工艺方法，从半精加工到精加工。

本模块学习非圆二次曲线的车削加工方法，通过实例熟练掌握尺寸精度、形状位置公差和表面粗糙度的控制方法和确保方法，理解数控加工宏程序的编制方法。

1、零件图纸图1 实训图纸一2、工艺分析该零件主要的加工内容包括外圆粗、精加工、切槽及螺纹的加工。

加工工艺如下：<1）零件左端加工左端加工时从M20X1.5一直加工到外圆。

装夹时也应考虑工件长度，应以一夹一顶的装夹方式加工。

<2）零件右端加工右端加工较简单，只需夹住外圆，粗精加工椭圆即可。

3、刀具选择<1）选用的中心钻钻削中心孔。

<2）粗、精车外轮廓及平端面时选用93°硬质合金偏刀<刀尖角35°、刀尖圆弧半径0.4mm）。

<3）螺纹退刀槽采用4mm切槽刀加工。

<4）车削螺纹选用60°硬质合金外螺纹车刀。

具体刀具参数见下表刀具卡4、切削用量选择<1）背吃刀量的选择。

粗车轮廓时选用ap=2mm,精车轮廓时选用ap=0.5mm；螺纹车削选用ap=0.5。

<2）主轴转速的选择。

主轴转速的选择主要根据工件材料、工件直径的大小及加工的精度要求等都有联系，根据图2-1要求，选择外轮廓粗加工转速800r/min,精车为1500r/min。

车螺纹时，主轴转速n=400r/min。

切槽时，主轴转速n=400r/min。

<3）进给速度的选择。

根据背吃刀量和主轴转速选择进给速度，分别选择外轮廓粗精车的进给速度为130mm/min和120mm/min；切槽的进给速度为30mm/min。

具体工步顺序、工作内容、各工步所用的刀具及切削用量等详见下表。

切削用量表5、加工程序图2 实训图纸二图3 实训图纸三搜集整理，转载保留地址，谢谢！。

CAD/CAM与制造业信息化60椭圆的数学模型建立及数控车削手工编程撰文/江苏省盐城市教育科学研究院 解太林椭圆属于非圆曲线，在数控车床加工中，非圆曲线工件的手工编程是比较复杂的，对编程者的数学基础要求较高。

文中主要以椭圆为例来介绍非圆曲线数学模型的建立与编程加工。

一、前言在数控车床加工中，非圆曲线工件的手工编程，要求编程者对数控原理非常熟悉，且要有一定的数学功底。

二、编程方法非圆曲线工件的手工编程，有两种方法，一是用圆弧逼近法或直线逼近法编程；二是用用户宏程序编程。

三、用圆弧逼近法或直线逼近法编程1.工件装夹如图1所示，在数控车床上直接用三爪卡盘装夹，为了方便对刀和编制程序，将程序原点设定在工件的右侧中心线上。

图1 椭圆2.数学模型工件右边部分为标准椭圆，长轴半径为20，短轴半径为14，所以标准方程为：Z 2/202+X 2/162=1在Z 轴上负向取点，通过椭圆方程计算出各点坐标如表所示。

3.参考程序（椭圆的精车程序）用车锥法粗车椭圆（程序略），用直线逼近法精车椭圆，程序如下。

O0001；N5 G90G97T0101；设定刀具号及刀具补偿号N10 M03 S1200； 设定转速及转向N15 G00X30Z5； 设定加工起点N20 X0；N25 G01X0Z0F0.1；精加工椭圆N30 X0.88Z－0.01；N35 X1.25Z－0.02；N40 X1.979Z－0.05；N45 X2.796Z－0.1；N50 X3.423Z－0.15；N55 X3.950Z－0.2；N60 X4.832Z－0.3；N65 X5.572Z－0.4；N70 X6.222Z－0.5；N75 X6.807Z－0.6；N80 X7.343Z－0.7；表 各点坐标N85 X7.84Z－0.8；N90 X8.305Z－0.9；N95 X8.743Z－1；N100 X9.55Z－1.2；N105 X10.29Z－1.4；N110 X10.974Z－1.6；N115 X11.610Z－1.8；N120 X12.205Z－2；N125 X13.805Z－2.6；N130 X14.750Z－3；N135 X15.617Z－3.4；N140 X16.225Z－3.7；N145 X16.8Z－4；N150 X17.695Z－4.5；N155 X18.520Z－5；N160 X19.285Z－5.5；N165 X19.996Z－6；N170 X20.659Z－6.5；N175 X21.278Z－7；N180 X21.857Z－7.5；N185 X22.4Z－8；N190 X22.908Z－8.5；N195 X23.385Z－9；N200 X23.831Z－9.5；N205 X24.249Z－10；N210 X24.640Z－10.5；N215 X25.005Z－11；N220 X25.662Z－12；N225 X26.229Z－13；N230 X26.710Z－14；N235 X27.111Z－15；N240 X27.434Z－16；N245 X27.683Z－17；N250 X27.860Z－18；N255 X27.965Z－19N260 X28Z－20；N265 X27.860Z－22；N270 X27.683Z－23；N275 X27.434Z－24；N280 X27.111Z－25；N285 X26.710Z－26；N290 X26.229Z－27；N295 X25.662Z－28；N300 X25.005Z29；N305 X24.640Z－29.5；N310 X24.249Z－30；N315 Z－31；N320 G00X30；N325 X100Z100； 快速回到换刀点N330 M05； 转速停止N335 M30； 程序结束返回程序号四、用用户宏程序编程1.以Z坐标作为变量（1）工件装夹。

数控车床加工非圆曲线宏程序编程技巧机械加工中常有由复杂曲线所构成的非圆曲线(如椭圆曲线、抛物线、双曲线和渐开线等)零件，随着工业产品性能要求的不断提高，非圆曲线零件的作用就日益重要，其加工质量往往成为生产制造的关键。

数控机床的数控系统一般只具有直线插补和圆弧插补功能，非圆曲线形状的工件在数控车削中属于较复杂的零件类别，一般运用拟合法来进行加工。

而此类方法的特点是根据零件图纸的形状误差要求，把曲线用许多小段的直线来代替，根据零件图纸的形状误差，如果要求高，直线的段数就多，虽然可以凭借CAD软件来计算节点的坐标，但是节点太多也导致了加工中的不方便，如果能灵活运用宏程序，则可以方便简捷地进行编程，从而提高加工效率。

一、非圆曲线宏程序的使用步骤(1)选定自变量。

非圆曲线中的X和Z坐标均可以被定义成为自变量，一般情况下会选择变化范围大的一个作为自变量，并且要考虑函数表达式在宏程序中书写的简便，为方便起见，我们事先把与Z 坐标相关的变量设为#100、#101，将X坐标相关的变量设为#200、#201等。

(2)确定自变量起止点的坐标值。

必须要明确该坐标值的坐标系是相对于非圆曲线自身的坐标系，其起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自变量的终止值。

(3)进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式。

(4)确定公式曲线自身坐标系的原点相对于工件原点的代数偏移量(△X和△Z)。

(5)计算工件坐标系下的非圆曲线上各点的X坐标值(#201)时，判别宏变量#200的正负号。

以编程轮廓中的公式曲线自身坐标原点为原点，绘制对应的曲线坐标系的X ′和Z ′坐标轴，以其Z ′坐标为分界线，将轮廓分为正负两种轮廓，编程轮廓在X ′正方向称为正轮廓，编程轮廓在X ′负方向为负轮廓。

如果编程中使用的公式曲线是正轮廓，则在计算工件坐标系下的X坐标值(#201)时，宏变量#200的前面应冠以正号;如公式曲线是负轮廓，则宏变量#200的前面应冠以负号，即#201=±#200+△X 。

８０４８!３５!３０Ｍ３０１０１６．５２０５２图１椭圆轮廓工件４结论本文介绍了一种基于虚拟仪器的动态测试仪的开发并成功应用于实际对象测试。

虚拟仪器的构建采用软件控件控制底层硬件，由功能强大的软件来完成信号的采集、分析处理和结果显示；在进行软件设计的时候，只需考虑功能，不用考虑程序细节，大大加快了开发效率。

应用此虚拟仪器成功地对自动绕线机箱体振动特性进行了测试，并进行了简单的在线分析，将测试结果进行了保存，可随时读取文件进行后续的故障诊断以及优化等。

［参考文献］［１］周莉，赵敏．现代测控平台动态测试系统研究［Ｊ］．仪器仪表与分析检测，２００４（１）：１３．［２］张毅，周绍磊，杨秀霞．虚拟仪器技术分析与应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４．［３］徐科军，胡广军．信号分析与处理［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００６．［４］黄志宇，刘保华，陈高平，等．随机信号的功率谱分析及Ｍａｔｌａｂ的实现［Ｊ］．现代电子技术，２００２（３）：２１－２３．［５］雷振山．Ｌａｂｖｉｅｗ７Ｅｘｐｒｅｓｓ实用技术教程［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００５．（编辑明涛）作者简介：王毅（１９８３－），男，在读硕士，研究方向为机械设计及理论、虚拟仪器。

收稿日期：２００７－０１－３１图５主轴转速为７２０ｒ／ｍｉｎ的振动测试结果宏程序在非圆曲线轮廓车削中的应用徐洪健１，杨小华２（１．浙江省江山中等专业学校，浙江江山３２４１００；２．丽水职业技术学院，浙江丽水３２３０００）１前言数控车床已具备直线和圆弧插补功能，由直线和圆弧几何元素组成的轮廓曲线，只要计算出相关的基点坐标就可以进行程序编制。

当工件轮廓是非圆方程曲线时，只能通过数学处理，用拟合线段（直线或圆弧线段）对非圆曲线进行拟合，代替原来的轮廓曲线，这就要求计算出拟合后的所有节点，然后用直线插补或圆弧插补功能编制非圆曲线的加工程序［１］，节点计算、程序编写等的工作量大。

计算机数控系统有强大的类似于高级语言的宏程序功能，用户可以使用变量进行运算，宏程序还提供循环语句和子程序调用等语句，编制各种复杂的零件加工程序，可减少乃至免除手工编程的繁琐数值计算并精简程序量［２］，实现手工高效编制程序，提高数控车床的加工能力。

学习情境10――非圆二次曲线类零件的车削加工描述第一部分：学习情境4――行动过程及学习内容描述1.学习情境4――教学准备与输出材料总体设计2.学习情境10――行动过程与教学内容设计描述2.1资讯、决策、计划①分析零件信息：教师布置项目工作任务，引导学生理解零件加工技术要求，学生资讯问题，教师解惑，学生分组讨论，学生填写相应卡片。

②拟定加工顺序，确定工艺装备，选择切削用量：学生在教师引导下学习搜集相关资料，教师听取学生的决策意见，学生填写相应卡片。

③制定工艺规程：学生制定工艺规程及操作加工方案计划，教师审定并关注预期成果。

2.2实施①编写程序清单，在仿真软件上进行虚拟操作加工②将程序输入数控车床，校验程序③检查加工准备④实际操作加工2.3检查学生与教师共同对加工完成的零件质量逐项进行检测，学生在教师的关注指导下填写相应卡片，教师提供规范化技术文档范例供学生参考。

2.4学习评价学生分析超差原因，评估任务完成质量，填写小组总结报告，举行小组成果报告会，教师关注团队合作效果。

3.学习情境10――行动过程与教学内容总体设计4.学习情境10 学习环节设计描述通过对以上六个行动过程分析，来设计学习情境10 的学习环节。

针对学习情境10的具体学习内容，共设计了五个学习环节。

①制定工艺方案②编制程序、仿真操作加工③实际操作加工④零件检测⑤学习评价第二部分：学习情境10——数控车削加工工艺知识准备轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一。

在机器中，它主要用来支承传动零件、传递运动和扭矩。

轴类零件其长度大于直径。

一般阶梯轴类零件在机械加工中的主要工艺问题是保证台阶轴的相互位置精度（即保证外圆表面的同轴度及轴线与端面垂直度要求）。

1.保证位置精度的方法：在一次安装中加工有相互位置精度要求的外圆表面与端面。

2.加工顺序的确定方法：基面先行，先近后远，先粗后精，即先车出基准外圆后，再车出端面，最后再粗精车各外圆表面。

3.刀具的选择：车削阶梯轴类零件时，要注意保证端面二次曲线面与外圆表面的垂直度要求，因此应选主偏角90°或90°以上的外圆车刀。

非圆曲线的轮廓加工【摘要】很多零件的轮廓上有椭圆、双曲线、抛物线等非圆弧二次曲线。

而数控编程中没有相应的指令，需要采用拟合法与参数或宏指令进行编程。

本文就以FANUC 0i-MATE系统的数控铣床对非圆弧曲线的编程与加工进行分析。

【关键词】非圆曲线；数学模型；宏程序；数控机床1.引言传统的普通机床加工非圆曲线的轮廓零件，加工方法、加工过程的计算、校正较繁琐、复杂，效率低，且受机床、分度头和装夹精度等的影响，较难保证所要求的加工精度。

数控机床常采用的是直线段或圆弧逼近法加工，把零件轮廓曲线等分成若干段，段数越多，轮廓曲线越精确，加工误差亦小。

很多编程人员认为这一工作很复杂，靠手工处理已经不大可能，必须借助计算机作辅助处理，最好是采用计算机自动编程高级语言编制加工程序，一般都不能直接编程。

其实，数控系统不仅给我们提供了ISO代码指令功能，还给我们提供了用户宏程序功能，这使我们可以对数控系统进行一定的功能扩展。

在实际工作中宏程序具有广泛的应用空间，并且能够方便编程，任何数控加工只要能够用宏程序完整地表达，即使再复杂，其编程篇幅都比较精练，数控机床在执行宏程序时比CAD/CAM软件生成的程序更快捷，反应更迅速，使得加工效率大大提高。

2.非圆曲线的数学处理当零件的形状是由直线段或圆弧之外的其他曲线构成，而数控装置又不具备该曲线的插补功能时，其数值计算就比较复杂。

将组成零件轮廓曲线按数控系统插补功能的要求，在满足允许的编程误差的条件下，用若干直线段或圆弧来逼近给定的曲线，逼近线段的交点或切点称为节点。

一个已知方程的曲线节点数目主要取决于所逼近线段的形状（直线段还是圆弧段），曲线方程的特性和各线段的长度，并按节点划分程序段。

数控加工中把除直线与圆弧之外可以用数学方程式表达的平面轮廓曲线，称为非圆曲线。

其数学表达式的形式可以是以y=f（X）的直角坐标的形式给出，也可以是以P=P（a ）的极坐标形式给出，还可以是以参数方程的形式给出。