橢球零件的數(shù)控工藝與編程

程婷婷+張濤

摘要：針對(duì)帶有凹橢球的零件進(jìn)行工藝分析以及編程，在數(shù)控技能大賽特定的場(chǎng)合條件下，分析制定了較為完善的工藝分析，以及對(duì)凹橢球部分進(jìn)行了手工編程，在對(duì)手工編程與自動(dòng)編程特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比后，最終得出了較優(yōu)的加工方案，對(duì)保證零件的加工質(zhì)量有重要意義。

關(guān)鍵詞：橢球； 工藝分析； 手工編程

中圖分類號(hào)：TP391.73

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）22014302

1 引言

以安徽省數(shù)控技能大賽競(jìng)賽試題為例，通過該試題可綜合檢驗(yàn)一個(gè)合格的編程人員對(duì)數(shù)控機(jī)床功能的應(yīng)用，以及對(duì)影響數(shù)控加工的每個(gè)環(huán)節(jié)都要有一個(gè)清晰、全面的了解，這樣才能避免由于工藝方案考慮不周而可能出現(xiàn)的零件質(zhì)量問題，造成加工時(shí)間無(wú)謂的浪費(fèi)。因此全面且合理的數(shù)控加工工藝分析是提高數(shù)控編程質(zhì)量的重要保障。

2 零件工藝分析

圖1是帶凹橢球的零件圖，形位公差可依據(jù)零件圖上標(biāo)注的基準(zhǔn)明確，需要根據(jù)圖紙技術(shù)要求加工，材料為45鋼，毛坯尺寸為120 mm×90 mm×40 mm，零件四個(gè)面都要進(jìn)行銑削加工。根據(jù)圖紙技術(shù)要求，加工之前需要迅速制定出一套合理的工藝分析方案。大賽供使用的濟(jì)南第一機(jī)床廠系統(tǒng)是FANUC OI的J1VMC50M立式數(shù)控銑床（零件圖尺寸單位：mm）。

合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中就應(yīng)該用已加工過的表面作定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。對(duì)零件分析后得出選用的夾具可采用通用平口虎鉗進(jìn)行定位夾緊，加工前首先將機(jī)用平口虎鉗在工作臺(tái)上通過百分表檢測(cè)，因?yàn)榇筚悳?zhǔn)備的材料已經(jīng)保證了兩個(gè)面的精度，所以在此基礎(chǔ)上將其中一個(gè)面定位夾緊后作為粗基準(zhǔn)，之后以此基準(zhǔn)銑削其余5個(gè)面，直至銑削到零件尺寸。

3 凹橢球曲面編程

圖2是該零件3D實(shí)體圖，需要加工一個(gè)凹橢球曲面，橢球是一種規(guī)則的幾何曲面，要對(duì)其進(jìn)行數(shù)控編程是話方法有兩種，即手工編程與自動(dòng)編程。

3.1 手工編程

手工編程是可以利用數(shù)控系統(tǒng)提供的宏程序編輯功能，可對(duì)一些規(guī)則的曲面完成程序的編輯，利用宏程序變量的賦值可大大簡(jiǎn)化計(jì)算過程，且能夠縮短程序段和加工刀具路線，在借助宏程序的循環(huán)語(yǔ)句、變量運(yùn)算等功能下，達(dá)到快速有效的加工目的。

（1）通常為了減少球刀沿高度方向的進(jìn)給，可先使用10鍵槽銑刀開粗。

（2）在選用球頭刀直徑的時(shí)候要依據(jù)橢圓最小曲率半徑來確定，該橢圓參數(shù)a=50 mm，b=35 mm，h=15 mm。根據(jù)橢圓公式，其最小曲率半徑計(jì)算公式Rmin=b2/a，計(jì)算結(jié)果過大，實(shí)際過程中沒有過大直徑的銑刀，最終選用了10球刀可達(dá)到銑削目的，反之如果選擇過小的球刀直徑就會(huì)降低加工效率，而過大的話則會(huì)產(chǎn)生過切。因此需要特別注意。

3.2 自動(dòng)編程

上述橢圓球零件也可采用自動(dòng)編程操作，而自動(dòng)編程要依賴于CAD＼＼CAM軟件的功能來實(shí)現(xiàn)，能快速生成復(fù)雜曲面且通常是手工編程難以實(shí)現(xiàn)的程序，對(duì)于任意復(fù)雜的曲面造型都可以用自動(dòng)編程來實(shí)現(xiàn)，但是自動(dòng)編程也有自身的缺陷，加工參數(shù)設(shè)置若不夠準(zhǔn)確，會(huì)增加加工時(shí)間，使加工效率降低。當(dāng)然對(duì)于一些簡(jiǎn)單的規(guī)則的曲面造型如橢圓、SIN曲線、球面等，在加工時(shí)間不允許的情況下可以采用手工編程的方法。

因此，對(duì)于此零件來說，編程人員在具備手工編程能力的前提下，可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇相應(yīng)的編程方式。

4 結(jié)語(yǔ)

橢圓球類零件的加工，需要編程人員有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際加工條件，能夠制定出較為合理的加工工藝方案，保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵。經(jīng)過第二部分制定的工藝分析方案，能夠快速有效地提高零件加工效率。并且在掌握了上述的橢圓球宏程序編程方法后，在實(shí)際中通過選擇最優(yōu)的編程方式，達(dá)到比賽最終的要求和目的。同時(shí)也可以培養(yǎng)出更為優(yōu)秀的編程人員。

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