非圆曲线的轮廓加工

3科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY INFORM TION 2008NO.06SCI ENCE &TECHNOLOGY I NFORMATI ON 工业技术任何一套模具,都存在凸模,凸模是模具的主要工作零件,有圆形和非圆形两种类型。

圆形凸模加工方法相对比较简单,但对于非圆形凸模,难以考虑热处理变形和表面精度要求,其加工方法和工序就变得比较复杂。

1非圆形凸模的结构分析在实际生产中广泛应用的是非圆形凸模,图样如图所示,由工作部分和固定部分组成。

固定部分的形状简单,工作部分的结构复杂,尺寸精度和表面质量要求高。

(1)材料为C r 12(或Cr 12MoV),热处理要求H R C 58～62,为了避免工件表面变硬,影响切削,确定“淬火＋回火”为最终热处理方案。

(2)工作部分:工作表面的尺寸为7.97×3.24×16mm 的长鼓形,公差为0.01,表面粗糙度Ra 值为0.4μm 以上。

质量要求高,加工方法应该为热处理后精磨或线切割。

(3)固定部分:外轮廓为十字形面,是安装表面,轮廓尺寸7.97×5.24×31mm ,公差为0.01,表面粗糙度R a 值为0.8μm 以上。

为了避免变形和表面氧化,最终加工方法应该为热处理后精磨或线切割。

曲面圆弧面加工比较麻烦,需采用精磨工艺。

考虑到减少圆弧的磨削量,降低生产成本,可以经过与设计部门沟通,在保证工作部分尺寸的同时,按照加工方法,改变固定部分的尺寸。

2非圆形凸模的加工方法非圆形凸模的加工比较复杂,常用的方法有压印锉修、仿形刨、线切割和成形磨削,也可以采用几种方法的组合。

生产中经常需要根据凸模的形状,进行优化设计再加工。

2.1压印锉修压印锉修是一种钳工加工方法,压印前,根据非圆形凸模的形状和尺寸准备坯料,在车床或刨床上预加工毛坯各表面,在端口上按刃口轮廓划线,在铣床上按照划线粗加工凸模工作表面,并留有压印后的锉修余量(0.15～0.25)m m(单面)。

二次曲线旋转轮廓的加工技巧摘要随着数控技术的发展，题型新、工艺性强、图素多、难度大、精度高的数控大赛试题的不断呈现，对参赛选手的专业知识、新技术的掌握提出了及时性和全面性的要求。

而在实际加工中对宏程序的熟练掌握，在二次曲线轮廓中灵活应用，是各项赛事中取得佳绩的重要保障。

关键词二次曲线；数控；椭圆中图分类号th7 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）54-0157-01二次曲线形面是各项数控技能大赛加工中常见的复杂曲面，如抛物线、椭圆、正弦曲线、星形线和双曲线等各种非圆曲面。

对于各种复杂形面，利用cad/cam 软件进行自动编程相对简单，但由于种种原因，在一些情况下数控车床还是依靠手工编程，而其中又以椭圆形面最为常见。

椭圆有两种形式在试题中常出现：一种是椭圆轴线与数控车床z 轴重合或平行（图1所示），该情形相对比较简单，其解决方案也多见于各类文献。

另一种为椭圆轮廓的旋转（图2所示），椭圆轴线与数控车床z轴呈一定夹角，编程和加工难度陡增。

这类考题使很多选手束手无策，在编程时占用了大量的时间，最终影响了加工效率或直接放弃该图素的加工。

图1 图2图3下面以图2为例，对椭圆轮廓旋转的编程加以分析，类似的二次曲线旋转轮廓的加工编程可参考及借鉴。

1）要点分析：要编制椭圆的旋转程序，操作者必须要掌握椭圆方程和旋转公式等各种数学公式的计算方法并加以灵活运用。

零件中椭圆轮廓坐标轴与z轴成25°的夹角，椭圆中心点相对于零件右端面回转中心（程序原点）偏置（x27.798，z-8.157）。

椭圆的标准方程：；（1）椭圆的参数方程：，；（2）坐标轴旋转公式：由三角函数两角和差公式知，，。

（3）其中x′、z′为旋转之后的坐标，x、z 为旋转之前的坐标值，α为旋转角度。

2）计算起始、终止参数角从试题的分析和加工的实际来看，用平面角度直接加减的方法得到斜椭圆起始参数角和终止参数角度都与实际不符，需要计算才能得到正确的数值。

形位公差形状公差1、直线度符号为一短横线（－），是限制实际直线对理想直线变动量的一项指标。

它是针对直线发生不直而提出的要求。

2、平面度符号为一平行四边形，是限制实际平面对理想平面变动量的一项指标。

它是针对平面发生不平而提出的要求。

3、圆度符号为一圆（○），是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标。

它是对具有圆柱面（包括圆锥面、球面）的零件，在一正截面（与轴线垂直的面）内的圆形轮廓要求。

4、圆柱度符号为两斜线中间夹一圆（/○/），是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。

它控制了圆柱体横截面和轴截面内的各项形状误差，如圆度、素线直线度、轴线直线度等。

圆柱度是圆柱体各项形状误差的综合指标。

5、线轮廓度符号为一上凸的曲线（⌒），是限制实际曲线对理想曲线变动量的一项指标。

它是对非圆曲线的形状精度要求。

6、面轮廓度符号为上面为一半圆下面加一横，是限制实际曲面对理想曲面变动量的一项指标，它是对曲面的形状精度要求。

定向公差1、平行度（∥）用来控制零件上被测要素（平面或直线）相对于基准要素（平面或直线）的方向偏离0°的要求，即要求被测要素对基准等距。

2、垂直度（⊥）用来控制零件上被测要素（平面或直线）相对于基准要素（平面或直线）的方向偏离90°的要求，即要求被测要素对基准成90°。

3、倾斜度（∠）用来控制零件上被测要素（平面或直线）相对于基准要素（平面或直线）的方向偏离某一给定角度（0°～90°）的程度，即要求被测要素对基准成一定角度（除90°外）。

定位公差1、同轴度（◎）用来控制理论上应该同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。

2、对称度符号是中间一横长的三条横线，一般用来控制理论上要求共面的被测要素（中心平面、中心线或轴线）与基准要素（中心平面、中心线或轴线）的不重合程度。

3、位置度符号是带互相垂直的两直线的圆，用来控制被测实际要素相对于其理想位置的变动量，其理想位置由基准和理论正确尺寸确定。

形位公差形位公差包括形状公差和位置公差。

任何零件都是由点、线、面构成的，这些点、线、面称为要素。

机械加工后零件的实际要素相对于理想要素总有误差，包括形状误差和位置误差。

这类误差影响机械产品的功能，设计时应规定相应的公差并按规定的标准符号标注在图样上。

20世纪50年代前后，工业化国家就有形位公差标准。

国际标准化组织(ISO)于1969年公布形位公差标准,1978年推荐了形位公差检测原理和方法。

中国于1980年颁布形状和位置公差标准，其中包括检测规定。

形状公差和位置公差简称为形位公差。

加工后的零件不仅有尺寸公差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种形状上的差异就是形状公差，而相互位置的差异就是位置公差，统称为形位公差(tolerance of form and position).中文名形位公差外文名tolerance of form and position分类形状公差和位置公差影响影响机械产品的功能目录1项目符号2测量方法3形状公差4位置公差5定向公差6跳动公差7定位公差8公差图标9注意问题10使用性能11国家标准1项目符号编辑形位公差包括形状公差与位置公差，而位置公差又包括定向公差和定位公差，具体包括的内容及公差表示符号如下图所示：形位公差表示方法形状公差1、直线度符号为一短横线（－），是限制实际直线对理想直线变动量的一项指标。

它是针对直线发生不直而提出的要求。

2、平面度符号为一平行四边形，是限制实际平面对理想平面变动量的一项指标。

它是针对平面发生不平而提出的要求。

3、圆度符号为一圆（○），是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标。

它是对具有圆柱面（包括圆锥面、球面）的零件，在一正截面（与轴线垂直的面）内的圆形轮廓要求。

4、圆柱度符号为两斜线中间夹一圆（/○/），是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。

它控制了圆柱体横截面和轴截面内的各项形状误差，如圆度、素线直线度、轴线直线度等。

一、选择题第一章1.数控机床按运动控制方式分类，可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。

2.数控系统中的CNC的中文含义是_计算机数字控制_。

3.数控机床大体由输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置测量反馈装置和机床本体组成。

4.数控机床是用数字化代码来控制_刀具和工件_的相对运动，从而完成零件的加工。

5.列举两个数控特种加工机床，如_数控电火花成形机床_、_火焰切割机_。

数控激光切割机床，数控线切割机床6.按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于_轮廓控制_的数控机床。

第三章7.数控机床实现插补运算广泛应用的是直线插补和圆弧插补。

8.所谓插补就是在已知特征点之间插入一些中间点的过程，换言之，就是“数据点的密化”过程。

9.平面轮廓加工属于两轴加工方式。

10.沿刀具前进方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边是G41 指令，刀具偏在工件轮廓的右边是G42 指令，刀具中心轨迹和编程轨迹生重合是G40指令。

11．刀具半径补偿的建立与取消都须在G00或G01指令下进行。

12.数控车床的刀具补偿分为两种情况，即刀具的位置补偿和刀尖_半径_补偿。

13.数控车床中的G41／G42是对刀具的__半径_进行补偿。

14.逐点比较法的四个节拍分别是偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别。

15.偏差函数F(x，y)反映了刀具偏离工件廓形曲线的情况。

若刀具在曲线上方，则F(x，y) >0，若刀具在曲线上，则F(x，y)=0；若刀具在曲线下方，则F(x，y) <0。

第四章16.程序编制的方法有手动编程和自动编程两种方法。

17.在坐标平面设定中，一般用G17 来设定XY平面，用G19来设定YZ平面。

18.各几何元素间的联结点称为基点。

19.常见的刀库的类型可分为盘式刀库和链式刀库两种。

20.G91 G01 X3.0 Y4.0 F100执行后，刀具移动了5.0mm 。

21. 走刀路线是指加工过程中，刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。

2.2.3铸件产生铸造缺陷的质量控制问题（1）吸气锌合金吸气问题比较突出，主要吸收氢气，吸气太多易引起气孔、疏松等缺陷，甚至产生废品，为减少吸气必须严格控制炉料及辅料质量，并且必须清洁、无油、用前预热，使用的所有工具必须除锈、预热、喷刷涂料，正确控制熔炼工艺，必要时加复盖剂保护下熔炼，应在除气后检查断口致密度；（2）偏析由于模具用锌基合金各元素比重差别较大，铸件易出现比重偏析，这使合金各处化学成分不一致，机械物理性能也不一致，易产生晶间腐蚀和热裂，熔化好的合金放置时间过长，搅拌不均匀，铸件模型设计成型方式不合理，都易产生比重偏析；（3）热裂要防止合金铸件在高温状态下固凝时形成裂纹，在设计模型时要尽量避免阻碍收缩、产生铸件阻力过大的问题，合金熔炼工艺的不合理及浇铸温度过高均易产生热裂；（4）合金的流动和成型锌合金的流动成型性能尚好但铸型导热能力太快和成型工艺性差也会造成成型不好和缺陷。

预热模具、合理设计模型、减少流动阻力，并增加合金液体充型的静压力，可以增加合金流动性使充型良好；（5）浇铸温度和冷凝条件对合金质量的影响铸件的机械性能在浇铸温度为420～450℃时较好，这个温度对防止热裂、冷凝收缩过大、吸气并保证较好的机械性能均是有利的，只有在成型特别困难的铸模，为提高合金的浇铸流动成型性能才适当提高浇铸温度。

3结语锌基合金用于制造模具，提高工期5倍以上。

降低成本至1/5以上，同时降低了模具的制造难度。

模具刃口损伤后能重复修复使用。

大大延长了模具使用寿命。

如果自己熔炼则成本更低，这种新材料新工艺值得在中小企业大力推广。

作者简介：和昆原（1964-），河南原阳人，高级工程师，焦作矿院机械制造专业，长期从事机械制造工艺及模具设计，电话：0371-67575961，电子信箱：hekunyuan001@.责任编辑：于秀文收稿日期：2012－07－23!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!煤矿机械Coal Mine MachineryVol.34No.01Jan.2013第34卷第01期2013年01月引言在数控车削加工过程中，经常会碰到如图1、图2所示的用数学方程描述的有规律的复杂非圆曲线。

101、滚珠丝杆副进行预紧的目的是什么？简述“双螺纹垫片式”预紧方法的工作原理？答：1）滚珠丝杆副进行预紧的目的是消除滚珠丝杠副传动的反向间隙和提高滚珠丝杠副传动的轴向刚度。

2）原理：“双螺母垫片式”即在两个螺母之间加入垫片，把左右两个螺母撑开，使左、右两个螺母与丝杠的接触方向相反，从而实现滚珠丝杠副的预紧。

102、简述数控机床零件加工的一般步骤？答：1）开机，手动返回参考点，建立机床坐标系；2）将加工程序输入到CNC存储中；3）将零件装夹到机床上；4）对加工程序中使用到的刀具进行对刀，并输入刀具补偿值；5）确定工件坐标系；6）在自动方式下运行程序加工零件；7）检测被加工零件。

103、脉冲当量的含义？答：脉冲当量就是指数控系统每发出一个脉冲，使机床移动部件产生的位移量104、柔性制造系统由哪几个部分组成？请简单说明？答：1）加工子系系统：该系统由加工单元、柔性制造单元、加工中心、数控机床、以及各种自动清洗、检测和装配机等组成，是FMS的基础部分。

2）物流子系统：该系统由自动运送小车、各种输送机构、机器人、工件装卸站、工件存储工位、刀具输入输出站、刀库等构成。

物流子系统在计算机的控制下自动完成刀具和工件的输送工作3）信息子系统：该系统由主计算机、分级计算机及其接口、外围设备和各种控制装置的硬件和软件组成。

主要功能是实现各子系统之间的信息联系，地系统进行管理，确保系统正常工作。

105、列举出四种数控加工专用技术文件？答：1）工序卡；2）刀具调整单（刀具卡、刀具表）；3）机床调整单；4）数控加工程序单。

106、数控机床的定位精度包括哪些？答：1）伺服定位精度（包括电动机、电路、检测元件）；2）机械传动精度；3）几何定位精度（包括主轴回转精度、导轨直线平行度、尺寸精度）；4）刚度。

107、句词解释：DNC、刀具半径补偿？答：DNC：计算机群，由1台计算机直接管理控制一“群”数控机床。

刀具半径补偿：自动计算刀具中心轨迹，使其自动偏移零件轮廓一个刀具半径值，这种自动偏移计算即刀具半径补偿。

数控车床的零件图纸数据处理编程引导这里的原点是指程序坐标系的原点，称为程序原点或编程原点。

同一个零件，同样的加工，由于原点选得不同，程序中尺寸字中的数据就不一样，所以编程之前首先要选定原点。

从理论上说，原点选在任何位置都是可以的。

但实际上，为了换算简便及尺寸直观（至少让部分点的指令值与零件图上的尺寸值相同），应尽可能把原点的位置选得公道些。

车削件的程序原点X向均应取在的回转中心，即车床主轴的轴心线上，所以原点位置只在Z向作选择。

原点Z向位置一般在左端面、右端面两者中作选择。

有的工艺员习惯于选在右端面，此时时程序中的尽大部分尺寸字中的数据是负值；若程序原点选在左端面，则程序中的尺寸字中的数据值是正值。

原点选定后，就应把个对应点的尺寸换算成从原点开始的坐标值，并重新标注。

零件的轮廓曲线一般由很多不同的几何元素构成，如由直线、圆弧、二次曲线等构成。

通常把各个几何元素间的连接点称为基点，如两条直线的交点、直线与圆弧的切点或交点、圆弧与圆弧的切点或交点、圆弧与二次曲线的切点和交点等。

大多数零件轮廓由直线和圆弧段构成，这类零件的基点计算较简单，用零件图上已知尺寸数值就可计算出基点坐标，如若不能，可用联立方程式求解方法求出基点坐标。

CNC系统均具有直线和圆弧插补功能，有的还具有抛物线插补等功能。

当加工由双曲线、椭圆等构成的平面轮廓时，就得用很多直线或圆弧段接近其轮廓。

这种人为的分割线段，其相邻两线段的交点称为节点。

编程时就要计算出各线段长度和节点坐标值。

数控车床一般只能作直线插补和圆弧插补。

碰到回转轮廓是非圆曲线的零件时，数学处理的任务是用直线段或圆弧段往接近非圆轮廓。

非圆曲线又可分为可用方程表达的曲线和列表曲线两类。

对于可用方程描述的二次曲线的接近。

一是直线接近。

假如曲线方程比较简单、又不准备作理论误差验算，那么用手工（借助计算器）就可以完成。

但直线接近的误差较只适用于比较粗糙的加工。

另一种是用圆弧接近。

圆弧接近一般应借助微机来完成。