论正弦曲线类零件在数控车床上的加工方法

苏冰?张勇

摘 要：本文着重介绍了在数控车床上加工正弦曲线类零件的相关的理论知识、工艺知识及宏程序编制。

关键词：正弦曲线 零件图样分析 加工方案分析

随着机械制造业的发展，数控技术也在飞快发展，对于数控加工专业从业人员来说，不仅要掌握系统而扎实的数控理论知识，更要有过硬的实践能力，对特殊零件也应不断研究，不断实践，例如正弦曲线类零件在数控车床上的加工，如图1所示。

图1

笔者结合多年的教学及实际操作经验，探讨正弦曲线类零件在数控车床上的加工工艺。

一、相关的理论知识

正弦曲线（图2）的峰值为A，则该曲线是X的正弦函数。

其中X为半径值，设曲线上任一点M的Z坐标值为ZM，对应的角度为γM。由于曲线一个周期为360?，对应在Z轴上的长度为L，则：ZM /L=γM /360，M点在曲线方程中对应的角度为：

γM = ZM×360/L

若以角度γ为自变量，则正弦曲线上任一点M的Z坐标值、X坐标值（半径值）的方程为：

XM=Asinγ

ZM=Lγ/360

图2

二、加工准备

根据零件图，选择FANUC数控车床，φ45mm的铝合金棒料；选择35°的外圆机夹刀、4mm切断刀、游标卡尺、千分尺等。

三、工艺知识

1.零件图样分析

本例中难点是零件曲线部分由两个周期的余弦曲线组成，一个周期对应的Z向长度L为20mm，曲线的峰值A为4mm。我们可将余弦曲线转化成正弦曲线形式，看成是正弦曲线在Z向平移后得到的，即起点位置不同的正弦曲线，这样就可以用上述相关方程。对于这类可以用公式描述的曲线，一般都不能直接进行编程，必须经过数学处理后，以直线或圆弧逼近的方法来实现。但这样工作量大，因此最好采用计算机自动编程软件或宏程序编程。在这里，我们采用直线逼近法进行手工编制宏程序。

2.确定工件坐标系

以工件的右端面与轴心线相交的点为工件原点，采用手动试切法对刀，确定工件坐标系。

3.加工方案分析

（1）用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆，一次装夹，完成工件φ20mm、φ30mm、φ40mm外圆的粗精加工，保证外圆各项尺寸。

（2）不拆除工件，用宏程序完成余弦曲线的粗精加工。

（3）保证总长用切断刀切断工件。

（4）去毛刺倒棱，并对工件进行检测。

4.确定切削用量

切削用量根据机床性能、相关的手册并结合实际经验确定。

5.变量设定

（1）选择自变量。以角度γ为自变量，设为#101；正弦曲线上任一点M的X、Z坐标分别用#102、#103表示。

（2）确定自变量起止点的坐标值（即自变量的定义域）：[810°，90°]。

（3）用自变量表示因变量的表达式。将已知量A=4mm，L=20mm和自变量带入M点的函数关系方程即可。

四、编制余弦曲线粗精加工程序

用条件转移语句（IF语句）编制宏程序。余弦曲线精加工参考程序：

O6666 ；

…

#1=810 ；

N5 #2=4*SIN[#1] ；

#3=20*#1/360 ；

G01 X[2*#2+34] Z[#3-65] F0.2 ；

#1=#1-0.2 ；

IF [#1GE90] GOTO5 ；

…

M30 ；

成品图如图3所示。

五、小结

本例中零件加工的关键是余弦曲线的宏程序编程。在宏程序的编制中，除了采用IF语句外，也可以采用WHILE语句，进行宏程序编程。另一关键点是在加工余弦曲线时刀具的正确选择，以避免在余弦曲线加工过程中，刀具的副刀刃与零件轮廓曲面发生干涉现象，造成工件表面缺陷。在此选用35°菱形刀片的外圆机夹刀。只有在实际加工中发现问题、解决问题，才能更好地将理论知识运用在实际工作中，更好地为企业、社会服务。

参考文献：

[1]杜军.轻松掌握FANUC宏程序——编程技巧与实例讲解[M].北京：化学工业出版社，2011.

（作者单位：苏冰，洛阳轴承高级技工学校；张勇，洛阳LYC轴承有限公司球轴承事业部精密电机厂）