橢圓配合件的編程方法簡析

摘 要：數控車床可以加工軸類和盤類零件的各種曲面、回轉面及螺紋等輪廓，尤其適宜加工軸套類配合件的內、外輪廓和內、外螺紋，靈活有效地運用多種數控編程指令，控制產品精度，可以進一步提高產品對的加工生產效率。

關鍵詞：輪廓指令；螺紋指令；編程；加工

G71復合循環、G73仿形復合循環及G70精加工循環等編程指令是最常見的循環指令，在軸類零件內、外輪廓的粗加工和精加工中運用較多，在程序編制過程中，除了要熟悉各種指令、靈活選擇和運用各個指令外，還要結合其他多種方法來提高產品的加工質量。

1 G71復合循環指令編程

對于加工臺階軸和臺階孔等余量不均勻毛坯的內、外輪廓粗加工，常用復合循環G71指令來完成，其編程格式為：G71 U（△d） R（e）；G71 P（ns） Q（nf） U（△u） W（△w） F_ S_ T_；運用G71指令進行編程加工時的注意事項：（1） G71指令程序P、Q后必須帶有地址ns、nf，并且該地址與輪廓精加工路徑程序的順序號對應。（2）ns程序段必須為直線進給方式，且只能為X方向進給。（3）G71指令精加工軌跡必須是單調遞增或單調遞減的。

2 G73仿形復合循環指令編程

G73 封閉車削復合循環，也叫仿形車削。當毛坯和成品的形狀比較類似的時候使用，比如鑄件和鍛件毛坯的車削。其格式為：G73 U（Δi） W （Δk） R （d）；G73 P（ns） Q（nf） U（△u） W（△w） F_ S_ T_；運用G73指令進行編程加工時的注意事項：（1）ns程序段必須為直線進給方式，X和Z可以同時出現，即X方向和Z方向可以同時進給。（2）運用G73指令編程加工時，要針對不同的加工材料，合理確定各切削參數。

3 G70精車循環指令編程

零件經過G71、G73指令車削完成粗加工后，接下來就可以用G70來進行精加工，切除粗加工中預留下來的余量，G70編程格式為：G70 P（ns） Q（nf） F_。

4 合理選擇G71與G73指令進行粗車循環加工

結合G71和G73兩個編程指令的結構特點和加工適用范圍，合理選擇程序對產品外圓輪廓進行粗車循環加工，可以保證產品質量并且提高產品的加工效率。在選擇過程中主要考慮以下幾個方面：（1）對于毛坯余量不均勻的輪廓應盡量采用G71指令編程加工，可以提高加工效率。（2）對于不能使用G71指令進行加工的情況時，才選擇G73指令進行加工。（3）在同一個零件中，有時G71和G73指令可以結合運用，比如對于非單調遞增或遞減的外輪廓可以先用G71加工部分單調輪廓，然后再用G73加工非單調部分輪廓。

5 內/外螺紋單一固定循環G92指令的編程加工

螺紋切削循環G92指令適用于切削圓柱螺紋和圓錐螺紋，每指定一次，螺紋切削自動進行一次循環，循環路線與外徑/內徑切削循環基本相同。

5.1 圓柱螺紋切削循環

格式：G92 X（U）_ Z（W）_ F _；該指令的執行過程如圖1（a）所示。

5.2 圓錐螺紋切削循環

格式：G92 X（U）_ Z（W）_ R_ F ；該指令的執行過程如圖1（b）所示。

6 螺紋切削復合循環G76指令的編程加工

該指令用于螺紋自動循環車削加工，程序結構比G92指令復雜，但螺紋參數只需在程序中指定一次，就可自動加工螺紋。螺紋車削過程中，除程序指定第一次車削深度外，其余各次車削深度自動計算，該指令的執行過程如圖2所示。

格式：G76 P（m）（r）（α） Q（Δdmin） R（d）；

G76 X（U） Z（W） R（i） P（k）Q（Δd）F（L）。

說明：（1）m：精車重復次數，從01～99，用兩位數表示，該參數為模態值。

（2）r：螺紋尾端倒角值，其值為（0.0～9.9）L，其中L為導程， 以0.1為一檔增加，設定時用兩位數，即從00～99，該值為模態值。

（3）α：螺紋牙型角，即刀尖角度，可以選擇0°、29°、30°、55°、60°和80°六種中的一種，由兩位數規定，該值為模態值。m、r、α用地址P同時指定，例如，m=2，r=1.2L，α=60°，表示為P021260。

（4）Δdmin：最小切削深度，用半徑值指定，單位為μm。每次切削深度為（），當第 n次切削，深度小于這個極限值時，以該值進行切削，該參數為模態值。

（5）d：精車余量，用半徑值，單位為mm，該參數為模態值。

（6）X（U）、Z（W）：螺紋終點的絕對坐標或增量坐標。

（7）i：螺紋兩端的半徑差，如果i=0則為直螺紋切削方式，可以省略。

（8）k：螺紋牙型高度，用半徑值，單位為μm。

（9）Δd：第一次切削深度，半徑值，單位為μm。

（10）L：螺紋導程。

7 G92 和G76兩種螺紋加工方法的區別

G92螺紋切削單一固定循環采取直進式進刀方式加工，刀具兩側同時參與切削加工，切削力較大，而且排屑比較困難，因此在切削加工過程時，螺紋刀兩側切削刃容易磨損，影響刀具壽命。當加工螺距較大的螺紋時，由于切削深度增大，刀刃磨損加快，從而造成螺紋中徑產生誤差。但由于G92是刀尖參與切削，所以加工的牙形精度較高，一般適用于加工小螺距高精度螺紋。

G76螺紋復合切削循環采用斜進式進刀方式，由于只有單側刀刃參與切削工件，所以刀刃容易磨損，從而造成所加工的螺紋面不直，刀尖角發生變化，因此螺紋牙形精度較差。但由于其為單側刀刃參與切削，刀具負載較小，排屑比較容易，而且切削深度逐漸遞減，因此，本加工方法一般適用于加工大螺距低精度螺紋。

8 內螺紋程序編制的注意事項

數控車床的內加工比較方便，但對編程要求更嚴，軌跡安排一定要正確合理，避免干涉。

（1）使用固定循環要注意進刀時的位置。

（2）退刀過程中不能碰撞零件。

（3）螺紋升速起刀段不小于兩倍導程，降速退刀段不小于1～1.5倍導程。內螺紋加工時一般沒有軸向空間進行降速退刀，這時應充分利用數控指令的退尾功能。

（4）圖紙上標注的公稱直徑就是螺紋的大徑，加工時的編程深度（X值）由此決定。

（5）在內螺紋切削加工時，由于內螺紋刀的擠壓作用，使最后加工出來的牙頂徑膨脹，產生塑性變形，使得螺紋小徑變小，因而影響螺紋的正常配合和使用。因此，在螺紋切削前的圓柱內孔加工時，多切除一部分材料，將孔車大一定數值，這個值一般也是0.2～0.3mm。

9 編程加工方便，提高產品精度

數控車床通過對刀補的設置和磨耗的修改，來提高產品的加工精度。在程序編輯和零件加丁過程中要合理制定加工工藝，靈活運用編程指令來提高零件精度的可控性。運用實例如圖3、4所示：

圖3 橢圓配合件-內螺紋

圖4 橢圓配合件-外螺紋

9.1 零件圖的工藝分析

如圖3、4所示是-套內外螺紋配合件的加工，包括內、外螺紋的切削加工，以及橢圓外輪廓的切削加工，根據零件圖的精度要求可知，橢圓外輪廓配合精度要求較高，而且要求曲面光滑連貫。因此橢圓外輪廓必須通過一段程序一次性加工，所以此處工藝性要求較高，它的表面質量是通過兩件配作加工而成的。材料為45#鋼，選擇毛坯尺寸分別如下，件1：Φ50mm×100mm，件2：Φ50mm×55mm。

9.2 加工方案及加工工藝路線的確定

以工件右端面中心作為坐標系原點確定工件加工坐標系。根據零件尺寸精度和技術要求進行分析，可將外輪廓粗、精加工、內、外螺紋配合和橢圓外輪廓加工分開來考慮，最好確定的加工工藝路線為：

9.2.1 橢圓配合件的外輪廓加工：用外圓車刀加工件2外圓輪廓，可用G7 l、G70指令進行粗、精加工，如程序O0001→換外螺紋刀加工，可用G92指令編程，如程序O0002；

9.2.2 橢圓配合件的內螺紋加工：用外圓車刀加工件1左端外圓輪廓，可用G7 l、G70指令分別進行粗、精加工，如程序O0003→換外槽刀加工V型槽，可用G01指令，如程序O0004→掉頭裝夾，Φ20的鉆頭鉆深度為20的內孔→換內孔刀加工內輪廓，可用G7 l、G70指令分別進行粗、精加工，如程序O0005→換內螺紋刀加工內螺紋，可用G92指令編程，如程序O0006；

9.2.3 內外螺紋配合后，加工橢圓外輪廓：用外圓車刀加工配合件橢圓外輪廓，可用G7 l、G70指令分別進行粗、精加工，如程序O0007。

9.3 夾具的選擇與零件的裝夾

夾具采用機床本身的標準三爪自定心卡盤，在合適的位置固定零件，找正夾緊。

9.4 刀具的選擇

選擇1號刀為90度硬質合金外圓車刀，其副偏角較大，加工所以外輪廓。選擇2號刀具為硬質合金外槽刀，其刀片寬度為3mm，用于V型槽的加工。選擇3號刀具為60度硬質合金外螺紋刀，用于加工M24*1.5-6g的外螺紋。選擇4號刀具為硬質合金內孔車刀，用于加工Φ25的內輪廓，選擇5號刀具為60度硬質合金內螺紋刀，用于加工M24*1.5-6H的內螺紋。

9.5 各程序段

外螺紋橢圓配合的加工程序（見圖5）：

10 結束語

通過此法，加工后的零件表面粗糙度達到了Ra1.6，外圓尺寸全部滿足零件設計要求，橢圓外輪廓光滑過渡沒有接刀痕，幾乎完全符合設計要求。有效解決了內、外螺紋配作零件車削加工的難題，并為高硬度材料零件的切削加工提供了一些經驗。綜合分析整個零件加工過程，我們可以得到如下的結論：只有熟悉并掌握各個編程指令的加工特點，真正發揮出各編程指令的作用，并且能融會貫通，靈活地使用各種指令，才能切實提高產品加工精度，才能真正提高產品加工效率，促進數控車床編程加工技術的發展。

參考文獻

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