椭球零件的数控工艺与编程

程婷婷+张涛

摘要：针对带有凹椭球的零件进行工艺分析以及编程，在数控技能大赛特定的场合条件下，分析制定了较为完善的工艺分析，以及对凹椭球部分进行了手工编程，在对手工编程与自动编程特点进行了对比后，最终得出了较优的加工方案，对保证零件的加工质量有重要意义。

关键词：椭球； 工艺分析； 手工编程

中图分类号：TP391.73

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）22014302

1 引言

以安徽省数控技能大赛竞赛试题为例，通过该试题可综合检验一个合格的编程人员对数控机床功能的应用，以及对影响数控加工的每个环节都要有一个清晰、全面的了解，这样才能避免由于工艺方案考虑不周而可能出现的零件质量问题，造成加工时间无谓的浪费。因此全面且合理的数控加工工艺分析是提高数控编程质量的重要保障。

2 零件工艺分析

图1是带凹椭球的零件图，形位公差可依据零件图上标注的基准明确，需要根据图纸技术要求加工，材料为45钢，毛坯尺寸为120 mm×90 mm×40 mm，零件四个面都要进行铣削加工。根据图纸技术要求，加工之前需要迅速制定出一套合理的工艺分析方案。大赛供使用的济南第一机床厂系统是FANUC OI的J1VMC50M立式数控铣床（零件图尺寸单位：mm）。

合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作定位基准，这种基准称为粗基准。在以后的工序中就应该用已加工过的表面作定位基准，这种基准称为精基准。对零件分析后得出选用的夹具可采用通用平口虎钳进行定位夹紧，加工前首先将机用平口虎钳在工作台上通过百分表检测，因为大赛准备的材料已经保证了两个面的精度，所以在此基础上将其中一个面定位夹紧后作为粗基准，之后以此基准铣削其余5个面，直至铣削到零件尺寸。

3 凹椭球曲面编程

图2是该零件3D实体图，需要加工一个凹椭球曲面，椭球是一种规则的几何曲面，要对其进行数控编程是话方法有两种，即手工编程与自动编程。

3.1 手工编程

手工编程是可以利用数控系统提供的宏程序编辑功能，可对一些规则的曲面完成程序的编辑，利用宏程序变量的赋值可大大简化计算过程，且能够缩短程序段和加工刀具路线，在借助宏程序的循环语句、变量运算等功能下，达到快速有效的加工目的。

（1）通常为了减少球刀沿高度方向的进给，可先使用10键槽铣刀开粗。

（2）在选用球头刀直径的时候要依据椭圆最小曲率半径来确定，该椭圆参数a=50 mm，b=35 mm，h=15 mm。根据椭圆公式，其最小曲率半径计算公式Rmin=b2/a，计算结果过大，实际过程中没有过大直径的铣刀，最终选用了10球刀可达到铣削目的，反之如果选择过小的球刀直径就会降低加工效率，而过大的话则会产生过切。因此需要特別注意。

3.2 自动编程

上述椭圆球零件也可采用自动编程操作，而自动编程要依赖于CAD＼＼CAM软件的功能来实现，能快速生成复杂曲面且通常是手工编程难以实现的程序，对于任意复杂的曲面造型都可以用自动编程来实现，但是自动编程也有自身的缺陷，加工参数设置若不够准确，会增加加工时间，使加工效率降低。当然对于一些简单的规则的曲面造型如椭圆、SIN曲线、球面等，在加工时间不允许的情况下可以采用手工编程的方法。

因此，对于此零件来说，编程人员在具备手工编程能力的前提下，可以根据实际情况来选择相应的编程方式。

4 结语

椭圆球类零件的加工，需要编程人员有丰富的实践经验，根据实际加工条件，能够制定出较为合理的加工工艺方案，保证零件加工质量的关键。经过第二部分制定的工艺分析方案，能够快速有效地提高零件加工效率。并且在掌握了上述的椭圆球宏程序编程方法后，在实际中通过选择最优的编程方式，达到比赛最终的要求和目的。同时也可以培养出更为优秀的编程人员。

参考文献：

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