最新学习情境10非圆二次曲线类零件的车削加工描述

基于MACRO的非圆二次旋转曲线轮廓的数控加工研究李润;陈兆兴【摘要】针对常规手工编程中难以加工非圆二次旋转曲线的问题,对华中数控系统中典型的非圆二次函数公式曲线轮廓的车削加工进行研究。

首先根据加工轮廓确定中心在坐标原点,且不倾斜的曲线方程,在solidworks软件中创建表达式,应用规律曲线参数模块绘制出曲线图形;然后将表达式中的方程进行坐标旋转及平移转换,绘制出与加工图纸一致的曲线轮廓;最后采用分析归纳法得出二次旋转曲线的宏程序模块,并给出该宏程序在旋转双曲线和椭圆曲面零件加工中的编程应用。

实践表明,该宏程序对数控编程基础人员灵活应用非圆二次旋转曲线轮廓的编程方法与技巧有实际的指导意义。

%It is difficult to process Non-round conic hyperbola curve in conventional manual programming,now,studying turning of Non-round conic hyperbola outliner on HNC-21T numerical control system.First,acts according to the processing outline determination center in the origin of coordinates,founds the expression of non-incline equation of a cure by the solidworks software,and draws up the curvilinear figure based on the application rule curve parameter module,then carries on the expression in equation coordinates revolving and the translation transforms,draws up with the processing blueprint consistent curve outline,the general macro of Non-round conic hyperbolic is obtained in analysis and induction,and is applicated in Revolving hyperbolic curve processing parts.Processing practices prove： it is significant to improve programming methods and techniques for the certain person who has the basis of NC programming.【期刊名称】《兰州石化职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(011)003【总页数】4页(P16-19)【关键词】宏程序;非圆二次曲线;数控程序;旋转椭圆;旋转双曲线【作者】李润;陈兆兴【作者单位】兰州石化职业技术学院机械工程系,甘肃兰州730060;山东特种设备检验研究院,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TG659随着数控技术的不断进步，数控车床加工各类复杂形面也日渐增多。

二次曲线数控加工的数学分析二次曲线是二次方程的图像，表达式为y = ax^2 + bx + c。

在数控加工中，二次曲线常用于制作弧形或曲线的零件。

本文将对二次曲线数控加工的数学分析进行详细讨论。

让我们来学习二次方程的标准形式。

标准形式为y = ax^2 + bx + c，其中a，b和c 是常数。

a决定了二次曲线的开口方向和弯曲程度。

当a大于0时，曲线开口向上；当a 小于0时，曲线开口向下。

接下来，我们来看看如何通过数控加工生成二次曲线。

在数控机床上，我们可以通过控制刀具在x和y轴上的运动来形成曲线。

为了生成二次曲线，我们需要考虑以下几个关键点：1. 轨迹规划：确定加工曲线的起始点和结束点，以及曲线的路径和方向。

这有助于确定初始条件和运动方程。

2. 运动方程：根据起点和终点以及曲线的路径，确定刀具在x和y轴上的运动方程。

由于二次曲线是二次方程的图像，因此我们可以使用二次方程的运动方程来控制刀具的移动。

3. 参数选择：根据具体的加工要求，选择合适的参数来控制曲线的形状和大小。

可以通过调整a、b和c来控制开口方向、弯曲程度和位置。

4. 运动控制：利用数控系统的控制功能，将运动方程转化为机床坐标系下的运动指令。

通过控制刀具在x和y轴上的移动，以及刀具与工件表面之间的距离，实现对加工曲线的控制。

除了以上几点，还有一些附加的数学分析可以用于优化加工效果：1. 刀具半径补偿：由于刀具具有一定的半径，实际加工曲线会比设计曲线略大。

为了保持加工精度，可以通过在运动方程中引入刀具半径来进行补偿。

2. 运动速度控制：根据曲线的形状和大小，合理控制刀具的运动速度，以避免加工过程中的快慢不一和抖动现象。

3. 弧段插补：在多轴数控机床上，可以通过插补多个直线段来逼近二次曲线。

通过合理设置插补点和插补速度，可以实现更精细的曲线加工效果。

二次曲线数控加工的数学分析涉及到曲线轨迹规划、运动方程的确定、参数选择、运动控制以及一些附加的数学分析。

基于MATLAB的非圆曲线螺纹数控车削加工研究在数控车削编程中，非圆二次曲线回转体零件的螺纹加工是一个难点。

首先利用MATLAB 软件计算非圆曲线螺纹宏程序的牙底直径，分析实验数据的准确性，验证螺纹程序的可加工性。

从而方便地实现了二次曲面螺纹的数控加工。

实验表明，该方法具有更好的加工柔性和更快的加工效率。

标签：MATLAB；宏程序；非圆二次曲线螺纹；数控加工0 引言在數控车车削编程加工过程中，当零件轮廓带有非圆曲线螺纹（如二次曲线、渐开线、抛物线等）型面时，由于该种零部件型面上午几何要素的特殊性，与常规的带有圆柱、圆锥等型面的零部件相比，二次曲面螺纹的编程、加工、检测相对复杂。

如用软件编程，则生成的程序结构容量较大，检查、修改困难。

实际加工中，用宏程序编程，能够给我们带来诸多的方便，但是程序检验比较困难。

本文借助MATLAB软件，以数控车床上加工椭圆螺纹为例，分析宏程序编制二次曲线螺纹加工程序的基本思路、技巧及验证方法。

1 零件编程分析以椭圆为例，为了和数控车编程坐标系参数一致，椭圆标准方程的参数y、分别相对应的是数控车、坐标轴，椭圆标准方程改为：，加工螺距为2的普通三角螺纹，尺寸如图1所示。

根据工件图示尺寸可以看出，运用数控车的宏程序编程可以实现外缘轮廓加工，再利用螺纹加工宏程序语句实现螺纹加工，程序如下：O0001；M03 S800；T0202；G00 X30 Z5；G73 U4 R4；（外轮廓粗加工）G73 P10 Q20 U0.5 F0.12；N10 G00 X20；G01 Z0；#1=0；（椭圆宏程序）N1 #2=20*COS[#1]-20；#3=4*SIN[#1]+20；G01 X[#3] Z[#2]；#1=#1+1；IF[#1 LT 181] GOTO1；N20 G01 X30；M03 S1000；T0202；（外轮廓精加工）G00 X30 Z5；G70 P10 Q20 F0.05；G00 X100 Z200；M03 S400；T0606；（椭圆面螺纹加工宏程序）G00 X30 Z5；#7=0.2；N2 #4=0；G00 X30；Z0；X[20-#7]；N3 #5=1-[#4+20]*[#4+20]/400；#6=20+4*SQRT[#5]；G32 X[#6-#7] Z[#4] F2；（螺距是2）#4=#4-2；IF[#4 GT -42] GOTO 3；#7=#7+0.2；（精加工螺纹牙型）IF[#7 LT 0.8] GOTO 2；G00 X30；X100 Z200；T0404；G00 X30 Z-43；G01 X0；X100；Z330；M05；M30；2 MATLAB软件分析螺纹加工宏程序考虑抛物椭圆加工特性和螺纹加工方便对刀，工件坐标系设置在椭圆右端面，编程时只考虑该抛物线z轴取值都在负半轴、x轴取值都在正半轴的数值，输出程序如下：a=20；b=2；z=-40：2：0；x=（b/a）*sqrt（a -（z+20）*（z+20））；plot（z，x，’.r’）；axis（[-40 0 0 3.5]）；xlabel（’’）；ylabel（’’）；title（’’）set（gca，’ydir’，’reverse’）；上述程序输出图2所示：椭圆底径尺寸坐标值输出如表1。

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。

第一章车削加工概述车削加工是机械加工中最基本的一种加工方法,它所用的机床是车床，到目前为止已出现了卧式车床、立式车床、多刀车床、自动及半自动车床、仪表车床、数控车床等多种类型的车床。

所用的刀具为车刀，也可以用钻头、滚花刀、铰刀等，利用这些切削刀具与工件的一系列相对运动，可以完成多重切削。

车削加工的加工范围很广，可以加工出各种类型的带有旋转体表面的零件，如内外圆柱面、内外圆锥面、内外成形面、内外螺旋面等，其经济精度达到IT11～IT06，表面粗糙度为Ra12.5µm～0.8µm。

另外，在车床上安装上夹具和附件还可以进行镗孔、铣削、磨削、研磨、抛光等。

随着数字控制技术的发展，出现了数控车床与车削加工中心等现代化的制造设备，虽然目前所占的比例较少，但它以高柔性、高效率、高精度等传统加工所不能及的独特优点，正逐渐成为现代机械加工的重要技术装备之一，占据着越来越重要的地位。

1.1 机械类专业一、机械类专业实习纲要１、教学要求1) 基本知识①了解车削加工基本概念、设备、刀具、工、夹、量具、切削运动和切削用量适用范围及地位；②了解普通车床及其型号、结构、组成、作用、传动系统等并掌握其操作技术；③掌握车刀的组成，形状参数，材料性能及适用条件；④了解车削加工工件的安装夹持方法及所用附件，掌握三爪卡盘的应用；⑤了解车削加工工件的测量方法及量具并掌握其使用技术；⑥掌握基本车削加工方法，如车外圆、端面、锥面、钻孔、滚花、螺纹的加工工艺方法与技术；2）基本技能①熟练正确操作车床，掌握车床各手柄用途；②能独立完成车工作业件的加工；③掌握车工工具、量具的使用方法，正确测量工件；2、教学重点1）切削用量三要素的合理选择；2）车刀的几何参数；3）车床的操作；4）车削加工工艺过程；3、教学难点1）零件加工及操作；2）零件的测量准确程度；3）正确使用各类车刀；二、机械类专业实习总体安排三、机械类专业实习具体安排1、第一天1）上午 7：30～9：00 理论知识讲解（90′）车床与车削一、概述金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机械零件的机器，是制造机器的机器，故又称为“工作母机”，一般简称机床。

★　产品与技术Ｐｒｏｄｕｃｔｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　－ｋ　老问题的新视角　ＢＳＡ公司机床分部采用机床技术界公认的专家之一　ｔｏｍｅｙｃｒｏｆｉ博士所开发的技术，对车削非圆零件这一　提供了创新的解决方案。在生产各种不同的加工件　际应用中，单行程、小批量的加工正越来越显重要。　公司对于车削非圆零件是使刀具在加工过程中与主　回转相同步，在ｘ平面产生一定的运动。不同于大　机床用滚珠丝杠进行刀架的移动，ＢＳＡ公司采用了　精密的执行机构，它能克服滚珠丝杠带来的磨损问　也能当加工件改变时只需几分钟便可对此机构完成　。由于刀具的实际移动代表着一连串运动的控制指　需要克服的最大障碍可能是施加在刀具上的实际位　制。当ＢＳＡ公司着手开发它的非圆体车削中心时所　的主要挑战之一是控制刀具运动的方法。机床需要　能的快速运转，但由于刀具本身需要摆动刀具的质　ｊ而要求它的刀夹能减至最小。ＢＳＡ公司开发了一种　主要转塔头上的特殊滑板，能使刀具在ｘ平面内进　主轴回转同步的摆动。总之，若要得到最终良好的　，所有这些都要求有精密的控制。当ＢＳＡ公司完成　一方案的机械部分，就需要用高水平的机床控制来　加工的精密度与可重复性。　在这方面ＢＳＡ公司得到了Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的支持。对　具摆动位置的编程是在所切削轮廓的大量的数据点　进行的，并具有极高的精密度。当前采用ＢＳＡ机床　的柴油发动机活塞在２９３ｍｍ直径上带有很小的椭　。在活塞表面的重要部位仅有５１ｘｍ的径向公差，故　显，取得成功的关键是精密的控制。Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的　ＭＥＲＩＫ８４０Ｃ数字化ＮＣ系统能在加工表面的截面上　６４　０００个加工点。由于切削时刀具在ｘ平面上是摆　动的，所以在工作圆周上任一点的刀具位置必须精　制，以保证能得到可重复的非圆车削。ＳＩＮＵＭＥＲＩＩ　的精密度使编程员与机床操作工可以把复杂的形　大直径的螺栩分解为一系列截面或薄片，带螺纹白ｃ　代表着一个特殊的挑战，因为在螺纹的开始端与胃　廓形必须保证非常平滑。