三球手柄的车削加工*

杨 羊

(1.江苏联合职业技术学院盐城机电分院，江苏盐城 224000;2.江苏省盐城机电高等职业技术学校，江苏盐城 224000)

0 引言

近年来，国家对职业教育的资金投入比例越来越大，发展现代职业教育是今后的教育发展重任，教育部也将对社会人才培养模式逐步进行重大调整，重点要强化对技能型人才的培养，这就需要职业院校在学生技能培训上投入设备，引进师资，从而强化学生的技能，使我们学校培养的技能型人才不再眼高手低。我们学校在教育教学中一直注重强化学生的技能训练，对学生的技能训练采用集中强化，项目化训练的模式。本文是笔者在学生技能训练中的一个项目——三球手柄的加工，通过加工经验及相关资料总结出如何使用宏程序进行三球手柄的车削加工。

1 零件图样

图1是学生技能训练中的练习图，主要结构就是3个球形的加工，图纸上有3个零件图，仔细观察发现3个图形形状相似，就是大小不一，技术要求是必须使用宏程序编程。本文就是介绍如何编写宏程序来简化批量加工的方法。

2 零件的加工难点

从零件的形状分析，特点比较明显，在学生的技能训练中更能引起学生去学习和钻研的热情，看到这样的零件都想自己能独立去加工好这样的零件，这就需要我们老师要能够帮助分析并解决零件的加工难点，才能达到教学的基本目标。

图1 三球手柄

零件的加工难点分析:①零件精度的控制;②零件的装夹方法;③零件的单个加工和批量加工的不同方法。

解决难点的措施如下。

(1)选择机夹刀具，解决了刀具强度和零件的表面粗糙度的要求;通过刀具半径补偿，采用右补偿G42指令，可以帮助提高球面精度和锥度的精度。

(2)零件形状比较特别，掉头加工时没有装夹面，这就需要老师引导学生去运用已经学过的知识来设计相应的夹具来保证装夹，既能完成本课题的实习任务，又能促使学生能够充分连贯前后所学的知识。

(3)零件的单个加工是我们实习的主要任务，而在企业里面就需要大批量的生产，所以学校与企业的深度融合就需要教师在课堂上既要完成教学任务，还能够灌输给学生批量生产的知识和方法。这个零件要实现批量生产，就需要按照技术要求的用宏程序编程加工来进行批量生产，能够提高效率。

3 常用的宏变量［1］

(1)数学运算符:+(+)-(-)*(×)/(÷)

(2)条件运算符:

(=)EQ(≠)NE(＞)GT(≥)GE(＜)LT(≤)LE

(3)逻辑运算符:AND OR NOT

(4)函数:SIN(sin)COS(cos)TAN(tg)ATAN(ctg)

ABS(绝对值) SQRT(开平方)

(5)赋值格式:宏变量=常数或表达式

#2=175/SQRT［2］*COS［55*PI/180］

(6)循环语句WHILE，ENDW

WHILE

…

ENDW

4 刀具的选择［2］

粗加工刀具选择尖刀，如图2所示，角度30°，刀片选用涂层硬质合金材料。精加工时也选用尖刀，刀片选用陶瓷材料，为了减少对曲线轮廓形状的影响，刀尖半径选用0.2 mm。为了保证在加工时，刀具后刀面不和球面发生干涉现象，选用刀片的主后角为6～8°。

5 三球手柄的常规加工方法

在法拉克系统中，三球手柄的加工方法就是利用轮廓加工切削循环，计算出轮廓路径上的节点的坐标，如图3所示的点，点很多，都必须通过三角函数计算，计算量大，如果每个图都这样加工，需要很大的计算量，效率低下。

图2 尖刀

图3 三球手柄计算的节点

6 宏程序编写

(1)根据图样对数据列表整理，并对相关点坐标进行列式计算，主要尺寸如表1所列。

表1 主要尺寸数值

M03 S600 T0101 G99 G40;

G00 Z5;

X36;

G73 U16 R17;

G73 P10 Q20 U0.6 W0 F0.2;

N10 G00 G42 X0;(G42刀具半径右补偿指令)

G01 Z0 F0.1;

#1=10;——(R1)

#2=12;——(R2)

#3=16;——(R3)

#4=5;——(交点 r1)

#5=7.5;——(交点 r3)

#6=10;——(交点 L2)

#7=50;——(中心距 L)

#8=SQRT［#1*#1-#4*#4］;——(R1 终点Z)

#9=SQRT［#2*#2-#6*#6］;——(R2 终点 X)

#10=SQRT［#3*#3-#5*#5］;——(R3 终点 Z)

G03 X［#4*2］Z［-#1-#8］R［#1］;

G01 X［#9*2］Z［-#1-#7+#6］;

G03 X［#9*2］Z［-#1-#7-#6］R［#2］;

G01 X［#5*2］Z［-#1-#7*2+#10］;

G03 X［#5*2］Z［-#1-#7*2-#10］R［#3］;

G01 Z［-#1-#7*2-#3-5］;

N20 G01 G40 X36;(G40取消刀具半径补偿的指令)

G00 X100 Z100;

M05;

M00;

M03 S800 T0101 G99 G40;

G00 Z5;

X36;

G70 P10 Q20 F0.1;

G00 X100 Z100;

M05;

M30;

8 结语

本例的加工形状，涉及到外形圆球的加工，丰富了学生的加工内容，使学生掌握了圆球的加工方法以及零件精度的控制方法。针对图中的技术要求，教会学生宏编程的相关知识，通过单个零件加工与批量零件的加工对比，让学生在学校中就能体会批量生产的模式和要求，使学生走出校门能更快的适应社会的需求。

［1］ 法拉克0iMate—TC数控系统编程与操作说明书［Z］.2007.

［2］ 高晓东.数控车削刀具刀尖圆弧半径对加工精度影响的分析与解决途径［J］.机床与液压，2013(14):145-147.