数控车床加工椭圆的方法探讨

　　数控车床在加工非圆方程曲线时，大多采用小段直线或小段圆弧逼近轮廓曲线的拟合处理方法来完成数控编程，即在满足允许编程误差的前提条件下用若干光滑连接的直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线，控制最大偏差在公差允许范围内，然后计算出各条直线段或圆弧段的交点和切点（节点）坐标，再编制数控程序进行加工。这种方法计算量大，程序段数目很多，对编程者的数学处理能力要求较高，给手工编程带来许多不便。虽然采用ＣＡＤ／ＣＡＭ软件能自动计算节点坐标，并自动生成数控加工程序，但节点太多导致程序冗长，而且用ＣＡＤ／ＣＡＭ软件自动生成的数控加工程序不能直接用于数控机床加工，必须由编程人员按照不同数控系统的编程指令和格式进行修改后才能使用，从而使编程人员的工作量大大增加，效率不高。

　　现在的数控系统一般都配备有用户宏程序功能，使得在采用宏程序编制一些加工程序时与一般手工编程相比减轻了编程者的数学处理工作，程序段数目大幅减少，同时利用ＣＮＣ系统自身的计算功能，最大限度消除了手工编程计算的误差，保证了加工精度。但是，在使用毛坯棒料加工非圆方程曲线时，由于切削余量太大，不可能一次走刀完成加工。此时，可利用粗车复合循环指令Ｇ７１与宏程序相结合的方法，即把非圆方程曲线轮廓的宏程序作为精车轮廓直接编写在粗车复合循环的循环体内的方法，实现对非圆方程曲线轮廓加工的高效编程。

　　下面以华中世纪星ＨＮＣ－２１Ｔ数控系统为例，说明宏程序与粗车复合循环相结合加工椭圆的方法。

　　加工实例：车削如图１所示轴类零件，椭圆方程为棒料直径60mm。

图1含椭圆曲线的零件图

1 利用椭圆标准方程进行加工

　　1.1 加工分析

　　数控车床的工件坐标系（编程坐标系）是以Ｏ为原点的XOZ坐标系，编程时必须以此为基准。而椭圆方程是建立在以椭圆中心O1为原点的椭圆自身坐标系X1O1Z1上的。因此，必须将椭圆自身坐标系原点O1相对于工件坐标系原点O进行偏移，才能既以工件坐标系为基准编程又满足椭圆方程。由图１可知ｘ方向偏移量为+38，Z方向偏移量为-52.8。由于该椭圆曲线的Z坐标变化量比X坐标变化量大，故选择z坐标作为自变量＃1，X坐标作为因变量＃22。由图1可知＃1的初始值为22.8，终止值为－22.8。偏移后的X坐标和Z坐标分别用宏变量＃3

　　1.2 程序编制