数控车床宏程序编程加工非圆曲线（椭圆）案例分析

潘熠如

摘 要：本文以法那科（FANUC）系统数控车床宏程序加工非圆曲线（椭圆）研究导向，通过案例分析，解决非圆曲线（椭圆）在实际教学中编程加工的难题及宏程序应用难点，有效将案例的技能点和知识点转化为课程教学资源，用于数控车工（高级工、技师、高级技师）的实习教学中，同时也可为社会化数控车工（高级工、技师）技能鉴定考核提供技术借鉴。

关键词：非圆曲线;椭圆;宏程序

一、数控车床宏程序加工非圆曲线（椭圆）概述

在数控加工专业实训教学和数控车工（高级工、技师、高级技师）技能鉴定考核中，非圆曲线的编程加工常被作为一个重点的考核内容，对操作者的理论知识，和操作技能有比较高的要求。非圆曲线加工的难点是程序编写及计算，重点是如何理解非圆曲线（椭圆）标准方程及参数方程的转换。非圆曲线（椭圆）程序编写有两种形式，其一是以标准方程公式（几何尺寸）式编程，其二是以参数（几何角度）形式编程，前者编程应用比较广泛容易理解，后面是在特定的場合应用，不容易理解其原理。

二、数控车床宏程序加工非圆曲线（椭圆）编程加工案例

本文案例，主要针对工非圆曲线（椭圆）宏程序编写，工艺步骤，非圆曲线（椭圆）标准方程及参数方程的转换等方面进行分析。

（一）分析零件图

本案例零件图中有两处是非圆曲线，为便于程序写，设有三个工件坐标原点，两个非圆曲线坐标原点。工件全部表面粗糙度值要求Ra3.2μm，φ30mm、φ40mm、φ58mm外圆公差等级为h8，长度L00±0.1mm，未注明倒角按C1。非圆曲线（椭圆2）原点与工件回转中心轴线距离（X方向）为21mm，与工件坐标原点2的距离（Z方向）为45 mm，非圆曲线（椭圆1）为（1/2）椭圆。

（二）加工工艺路线

为保证加工精度及工件尺寸的稳定性，在工件加工时，分粗加工和精加工步骤。根据工件形状，先加工右端φ30mm、φ40mm、φ58mm、非圆曲线（椭圆2）外圆及长度，并且选工件右端面做为测量基准和装夹基准。工件右端的测量基准和装夹基准加工完成后，调头装夹工件，加工φ30mm、非圆曲线（椭圆1）外圆，取合工件长度L00±0.1mm总长。

（三）程序编写

1.椭圆标准方程入值和转换程序编写

椭圆2标准方程为                    ，不能直接写入程序运行，要进转换坐标才能在程序中运行。将短半轴（a）代入数值5，，长半轴（b）代入数值10，Y轴转换为Z轴，椭圆的标准方程代入值和转换后的方程式为， X2/52-Z2/102=1，非圆曲线（椭圆1）宏程序编写如下表：

2.椭圆参数方程转换程序编写

椭圆1的参数方程为Y=a*cosθ，X=b*sinθ不能直接写入程序运行，和上述标准方程一样，需要进行坐标转换，Y=a* cosθ转换为Z=a*cosθ，“θ”取值为0o≤θ≤90o，椭圆1宏程序编写如下表：

3.程序编写注意事项

上述两种宏程序编程方法，都能完成非圆曲线（椭圆）的加工，以椭圆标准方程代入值和转换编写程序需注意要两处，其一是根据已知条件选择判断变量，初始变量赋值，运算步距依据表面粗糙度要求设定，其二是计算出非圆曲线原点坐标与工件原点坐标的距离，确定非圆曲线坐标原点的起始位置。以椭圆参数方程代入值和转换编写程序需注意的是，根据数控车床不超过坐标第二象限加工原理，“θ”取值最大的范围为0o≤θ≤180o，运算角度的初始赋值、终止变化量，要求依据实际加工要求设定。

三、总结

通过工非圆曲线（椭圆）编程加工案例分析及知识和技能点提炼，解决了非圆曲线（椭圆）编程加工难度的问题，上诉两种编程方式可以使得宏程序编写变得简化，有清晰的理论依据。在教学中使用学生能容易理解和掌握，拓展知识面增加学习兴趣。在社会化技能鉴定考核中使用，让考生更容易理解非圆曲线的加工原理，对宏程序的编写能力得到进一步提升。

参考文献：

[1] 陆华广.《数控车床切削加工》[M].现代教育出版社.2014.8

[2]黄松·《数控车床操作（高级工）》·（M）·现代教育出版社，2015.6