宏程序在曲面轴零件编程中的应用

王晓霞，梁国勇，李桂云

（天津冶金职业技术学院，天津市 300400）

宏程序是数控车床编程中非常重要的手工编程。曲面轴是生产中常见的一种轴类零件，它的外圆轮廓通常比较复杂，本文所讨论的曲面轴材料为45钢，小批量生产，图1（a）为曲面轴零件图、（b）为曲面轴实体图。

图1 曲面轴

一、曲面轴零件尺寸分析

曲面轴零件图采用主视图来表达，左端有一抛物线曲面，抛物线方程为x＝0．5y2，右端有一旋转的椭圆面，椭圆长半轴a＝20，短半轴b＝12，曲面轴总长65．5±0．1，外圆尺寸分别为Φ320－0．039、Ф25．75、Ф18、Ф24、Φ380－0．039，其中 Φ320－0．039、Φ380－0．039外圆要求表面粗糙度为Ra1．6，其他表面粗糙度为Ra3．2。

二、曲面轴零件加工工艺制定

1．加工方案。采用三爪自定心卡盘装卡，零件伸出卡盘50mm；加工零件右端轮廓至尺寸要求；掉头装夹Φ320－0．039外圆，保工件总长；加工零件左端轮廓至尺寸要求。2．刀具选用。曲面轴零件数控加工刀具卡见表1。

表1 数控加工刀具卡

3．加工工序。曲面轴零件数控加工工序卡见表2。

表2 数控加工工序卡

4．编制加工程序

（1）椭圆加工的起点A、终点B旋转后与椭圆中心的距离如图3所示，分别为14．35，18．8。

图3 椭圆加工的起点A、终点B与椭圆中心距

图4 旋转椭圆坐标系

（2）用＃1定义旋转椭圆上短轴y方向变量

用＃2定义旋转椭圆上长轴x方向变量，用＃2表达＃1为：＃1＝12．0＊SQRT［20．0＊20．0－＃2＊＃2］／20．0。

旋转椭圆坐标系如图4所示，旋转之后的椭圆在XOZ坐标系下的数学公式为：Z＝x cosθ－y sinθ，X＝x sinθ＋y cosθ。

工件坐标系中的X、Z分别用＃3，＃4表示，旋转角度顺时针为正，逆时针取负值，＃3，＃4分别用＃1，＃2表示为：

＃3＝＃2＊SIN［－30］＋＃1＊COS［－30］，＃4＝＃2＊COS［－30］－＃1＊SIN［－30］

（3）加工程序见表3、4。

表3 加工程序

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表4 参考程序

＃1＝0；定义X 变量并赋初始值＃2＝－9．5； Z 轴起始尺寸WHILE［＃2GE－24．5］DO1； 判断是否走到Z数学公式转换成程序变量G01 X［2＊＃1＋10．0］Z［＃2＋9．5］；轴终点＃1＝SQRT［－＃2／0．5］；抛物线插补＃2＝＃2－0．1； Z轴步距，每次0．1mm END1；程序跳转G01 Z－28．0； Z向切削至－28．0mm G02 X28．0 W－2．0 R2．0； 圆弧插补R2 G01 X34．0； 直线插补至（34．0，－30．0）X36．0 W－1．0；切削倒角N20 X40．0； 直线插补至X40．0 G00 X100．0；Z100．0；快速退刀至换刀点M05；主轴停止M00；程序暂停M03 S1000 T0101 F0．1； 主轴正转，转速1000r／min，进给量0．1mm／r G00 Z5．0；X40．0；切削液开G70 P10 Q20；刀具快速点定位至固定形状粗车复合循环起点M08；精加工复合循环G00 X100．0；Z100．0；快速退刀至换刀点M30；程序结束并返回起点

［1］钟玉利．宏程序车削公式曲线的编程思路及技巧［J］．煤炭技术，2010，（1）．

［2］韩鸿鸾，邹玉杰．数控车工全技师培训教程［M］．北京：化学工业出版社，2009．

［3］李桂云．数控编程与加工技术［M］．大连：大连理工出版社，2011．