1、 數(shù)控車床加工橢圓類零件的初步探討 摘要：本文以SIEMENS802S/C 數(shù)控系統(tǒng)為例，介紹在數(shù)控車床上加工橢圓類零件的多種方法。采用圓弧逼近法四心法，可以采用一般G指令加工出精度要求不高的橢圓形狀；采用直線逼近法參數(shù)編程，可以加工出精度要求高的橢圓形狀。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 車削橢圓類零件 圓弧逼近法 直線逼近法 R參數(shù) 在技工學(xué)校高級數(shù)控的培訓(xùn)課題中，橢圓類零件的加工是不可或缺的內(nèi)容。橢圓的加工屬于非圓曲線的特殊零件加工，相對比較復(fù)雜。在數(shù)控車床上加工該類零件，我們一般采用逼近法：圓弧逼近法和直線逼近法。圓弧逼近法圓弧逼近法是采用多段圓弧逼近橢圓的加工方法，利用機械制圖中繪制橢圓的近似畫法（

2、四心法），求得多段圓弧的切點和半徑來加工橢圓。在加工精度要求比較低的情況下可以考慮用此方法。（1）加工原理 通過機械制圖近似繪制橢圓的方法，畫出橢圓。橢圓是由四段圓弧組成的。如圖1所示。 畫出長軸AB與短軸CD，連接AC并在AC上截取AF，使其等于AO與CO之差CE. 作AF的垂直平分線，使其分別交于AB和CD于O1點和O2點。 分別以O(shè)1點和O2點為圓心，O1A和O2C為半徑作出圓弧AG和CG,，該圓弧即為四分之一的橢圓。 用同樣的方法畫出整個橢圓。（2）計算組成橢圓的四段圓弧半徑、切點坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。（3）編寫加工程序 只要計算出如O1、O2、G點坐標(biāo)，O1A和O2C的半徑數(shù)值等就很容易編寫加

3、工這四段圓弧的程序。 2、直線逼近法直線逼近法是采用多段直線逼近橢圓的加工方法，應(yīng)用這種方法加工非圓曲線時，只要步距足夠小，在工件上所形成的最大誤差，就會小于所要求的最小誤差，從而加工出標(biāo)準(zhǔn)的橢圓。常用的直線逼近法，加工精度高。 直線逼近法加工橢圓是通過參數(shù)編程來加工的，用數(shù)控車床的普通G代碼指令是難以加工的。參數(shù)編程指令適合拋物線、橢圓、雙曲線等非圓曲線編程,還適合于圖形相同，只是尺寸不同的系列零件編程，同樣適用于工藝路徑一樣，只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件的編程。使用參數(shù)編程可以極大的提高編程效率，大大簡化程序，并能夠擴展數(shù)控機床的使用范圍。本文主要以SIEMENS802S/C 數(shù)控系統(tǒng)為例，

4、介紹使用參數(shù)編程加工橢圓的方法。 ( 1 ) 加工原理 SIEMENS系統(tǒng)中R參數(shù)作為變量，通過對R參數(shù)進行賦值、運算等處理，從而使程序?qū)崿F(xiàn)規(guī)律變化的動作，從而提高編程的靈活性和適用性。使用R參數(shù)編程時可以用變量代替具體數(shù)值，因而在加工同一類的零件時，只需要將實際的值賦予變量即可，不需要對每一個零件都編一個程序。 （2）程序的編寫方法 在編寫時需根據(jù)零件加工的圖紙已知條件，選擇橢圓方程的極坐標(biāo)方式還是直角坐標(biāo)方式，從而確定參數(shù)編程的具體編寫方法。 （3）橢圓的極坐標(biāo)方程為x=bxsin; z=axcos 橢圓的直角坐標(biāo)方程為：x2 /b2 +z2 /a2 =1 3、實例加工加工如圖2零件，材料

5、為45號鋼，毛坯32 x100，T1尖刀。（1）四心法加工橢圓 如果零件對橢圓精度要求不高，則采用四心法來加工。 用計算機繪制測繪的方法繪制橢圓。 測量出四段圓弧的半徑、切點。如圖3所示。SIEMENS802S/C 精加工參考程序（毛坯：32 x100）TJ.MPFG90 G95 G54 M08M03S1600T1(尖刀)G00 X35 Z5G01 X0 Z0 F0.1G03 X16.854 Z-4.573 CR=10.051 X22.662 Z-29.577 CR=28.307G01 Z-60X 33 G00 X100 Z100 M09M30（2）參數(shù)編程加工橢圓 如果零件對橢圓精度要求高，

6、則須采用參數(shù)編程來加工 。 直角坐標(biāo)方程編程 如果已知橢圓終點坐標(biāo)X值或Z值。 根據(jù)橢圓方程分析加工零件的已知條件。由橢圓直角坐標(biāo)方程公式x2 /b2 +z2 /a2 =1知：長軸a=20 短軸b=13,橢圓終點坐標(biāo)z=-29.577 (終點坐標(biāo)x可以不知道) SIEMENS802S/C 精加工參考程序（毛坯：32 x100） TJ2.MPF G90 G95 G54 M08 M03 S1600 T1(尖刀) G00 X35 Z5 G01X0 Z0 F0.1 R1=13 MA1:R2=(13/20)*SQRT(20*20-R1*R1) G01 X=2*R2 Z=R1-13 R1=R1-0.1 I

7、F R1=-29.577 GOTOB MA1 G01X35 G00X100 Z100M09 M30 極坐標(biāo)方程編程 如果已知橢圓終點坐標(biāo)的轉(zhuǎn)角a或極坐標(biāo)。例：加工圖4所示橢圓零件，已知橢圓終點轉(zhuǎn)角，此時，需要利用極坐標(biāo)方程來加工橢圓。已知橢圓終點轉(zhuǎn)角如何求得橢圓終點極坐標(biāo)角度。由極坐標(biāo)法繪制橢圓的公式x=bxsin; z=axcos，終點轉(zhuǎn)角a=1300,長軸a=20,短軸b=13,如圖5所示，須求得橢圓終點極坐標(biāo)角度 。通過如圖6所示的幾何角度分析，求得a和值之間的關(guān)系式：已知a,求設(shè)長軸a=20=OC,短軸b=R13=OD解：tan a=AB/OA AB=AC-BC=a x sin(a-b

8、) x sin = b x sin OA=a x cos tan a=AB/OA=b/a tan tan=a/b tan a=cot(a/b tan a)結(jié)果求得：=cot(20/13 tan130)=cot(-1.833) =-61.390=118.610SIEMENS802S/C 精加工參考程序（毛坯：32 x100）TJ3.MPFG90 G95 G54 M08M03 S1600T1（尖刀）G00 X35 Z5G01X0 Z0 F0.1R1=20 R2=13 R3=0 R4=118.610MA2: R5=R1*COS(R3) R6=R2*SIN(R3)G01 X=2*R6 Z=R5-13R

9、3=R3+0.01IF R3=-29.577 GOTOB MA2R1=R1-1 G01X35IF R1=0 GOTOB MA1 G00Z5G01X35 M17G00Z5S1600（精加工）G01X0 Z0 F0.1AA1G01X35G00X100 Z100 M30 5、加工效果 用參數(shù)編程編制此類特殊零件的加工程序的基本思路就是用小直線段來逼近橢圓。只要控制好小直線段的距離，保證線輪廓度達到圖紙要求，就可以達到加工要求了。 附錄資料：不需要的可以自行刪除液壓缸焊接工藝規(guī)范 目的和適用范圍本規(guī)范規(guī)定了液壓缸焊接件的技術(shù)要求及檢驗規(guī)則。本規(guī)范適用于我公司所有液壓缸焊接件的CO2/MAG氣體保護焊及

10、焊條手工電弧焊接。對有特殊要求的，可參照此規(guī)范或按相關(guān)技術(shù)協(xié)議執(zhí)行。本規(guī)范引用如下標(biāo)準(zhǔn) GB/T 985 氣焊、手工電弧焊焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸GB/T 3323-2005 鋼溶化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級GB/T 6417.1-2005 金屬溶化焊焊縫缺陷分類及說明GB/T 8110 氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲GB/T 12469-1990 焊接質(zhì)量保證鋼熔化焊接頭的要求和缺陷分級GB/T 15830-1995 鋼制管道對接環(huán)焊用技術(shù)條件JB/T 6046 碳鋼、低合金鋼焊接構(gòu)件縫超聲波探傷方法和檢驗結(jié)果的分級JB/T 5943-1991 工程機械 焊接件通焊后熱處

11、理方法XYG8-10 抽樣檢查方法技術(shù)要求3.1. 液壓缸焊接件的制造應(yīng)符合經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件和本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定3.2.CO2鋼瓶的使用要求 常溫（20 C50C）下瓶裝液態(tài)CO2壓力應(yīng)在5MPa以上，瓶中壓力小于1MPa時不得再繼續(xù)使用，不用時鋼瓶應(yīng)放完余氣以備再次充裝。3.3. 焊接件材料和焊接材料3.3.1 用于焊接件的材料鋼號、規(guī)格尺寸等應(yīng)符合圖樣要求，檢驗合格后方可使用。常用鋼號為Q235、20、35、45、27SiMn。3.3.2 用于焊接的材料和焊接材料進廠時應(yīng)按材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，檢驗合格后方可使用。3.3.3 焊接材料選用應(yīng)按工藝技術(shù)文件的規(guī)定，凡技術(shù)文件中未明確規(guī)定焊

12、條、焊絲型號時，焊條型號為E5016；焊絲型號為ER50-6，如需高強度焊絲時應(yīng)選用HO8Mn2SiMoA.焊絲應(yīng)符合GB/T 8110標(biāo)準(zhǔn)。3.3.4 焊條在施焊前必須烘干，烘干后的焊條在一天內(nèi)使用，超過一天，必須重新烘干，烘干次數(shù)不得超過三次。3.4 焊前要求3.4.1 全部零件須檢驗合格后，方可組裝。3.4.2 組裝焊接零件的焊縫坡口形式與尺寸及焊縫間隙應(yīng)符合經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件。設(shè)計編制工藝要求符合GB/T 985的規(guī)定。3.4.3 CO2或混合保護氣體焊前必須放水提純。3.4.4 焊接前需將距焊縫邊緣（不小于10mm）范圍內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)表面上的鐵銹、油、油漬、塵土等雜物除凈

13、，并去除潮濕。焊絲、焊條無缺損及油污。3.4.5 液壓缸用油管、芯管、缸體等過油腔體施焊前，必須對管內(nèi)外表面進行酸洗、磷化或噴砂處理除銹。3.4.6 焊前預(yù)熱處理凡公稱尺寸200mm的45#鋼材料必須進行焊道預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為200C250C。特殊要求除外。3.5 焊接要求3.5.1 定位焊采用的焊接規(guī)范應(yīng)與正式焊接時相同3.5.2 首次采用焊接的新牌號鋼材、新焊條、新焊絲的焊接工藝、新的焊接方法等，必須在正式施焊前做出工藝評定，評定合格后方能施焊。3.5.3 禁止在非焊縫區(qū)引弧，焊接工藝參數(shù)應(yīng)符合工藝要求。3.5.4 在焊接過程中對粗糙度要求Ra3.2以上的表面應(yīng)加以保護。3.5.5 對圖

14、樣及工藝規(guī)程中焊接表示不明確的零件不得焊接，經(jīng)技術(shù)部門相關(guān)人員解釋后方可施焊。3.6 焊后要求3.6.1 焊后應(yīng)去除焊瘤、焊漬、保證焊縫表面的平整，對于未清理焊縫的工件視為不合格品。3.6.2 沒有特殊要求的焊縫不得打掉余高。3.6.3 除特殊部位需要焊后低溫?zé)崽幚淼牧慵垂に囈髤?shù)焊后熱處理，其余需要焊后熱處理的焊接件應(yīng)符合JB/T 6046標(biāo)準(zhǔn)。3.6.4 對有油口、接頭座、油管、螺紋等的焊接件，應(yīng)特別注意避免磕碰，按相應(yīng)的防護工藝規(guī)范加以保護。3.6.5 焊接接頭缺陷根據(jù)GB/T 6417.1-2005標(biāo)準(zhǔn)，將焊接缺陷分為六大類來判斷：裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合和未焊透、形狀缺陷、其

15、他缺陷。根據(jù)GB/T 3323-2005標(biāo)準(zhǔn)中，按缺陷的性質(zhì)、缺陷的尺寸及數(shù)量將焊縫質(zhì)量分為、共四級（質(zhì)量依次降低），按規(guī)定我廠液壓缸焊接件的焊縫質(zhì)量等級為不低于級。3.6.6 液壓缸常見焊接形式的焊縫收弧位置見表1的要求。3.6.7 外部形狀缺陷應(yīng)符合表2的要求。3.6.8 焊縫的內(nèi)部缺陷應(yīng)符合表3的要求。3.6.9 有密封性要求的液壓缸零件焊縫，不得有滲漏。3.6.10 焊后按要求打上焊工的印記。檢驗規(guī)則4.1 焊接件的質(zhì)量應(yīng)按圖樣、工藝文件及本標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。4.2 焊縫的外部幾何形狀用量具或樣板逐件檢驗，焊縫收弧位置應(yīng)符合表1的規(guī)定，外部形狀缺陷應(yīng)按表2逐件進行檢驗。4.3 焊縫的內(nèi)部缺

16、陷按XYG8-10抽樣檢查方法進行抽樣檢驗，應(yīng)符合表3的規(guī)定。4.4 密封檢驗、探傷及機械性能檢驗按圖樣、相關(guān)技術(shù)文件或定貨技術(shù)要求中的規(guī)定進行。4.5 規(guī)定公稱尺寸200mm的缸筒、法蘭及活塞桿上環(huán)形焊縫按工藝要求檢查表面產(chǎn)生的氣孔、裂紋，可用表面著色法檢驗。4.6 規(guī)定公稱尺寸200mm的缸筒、法蘭及活塞桿上環(huán)形焊縫按工藝要檢查內(nèi)部的氣孔、裂紋、固體夾渣、未熔合和未焊透缺陷，可用超聲波探傷檢查，探傷長度不小于焊縫全長的30%，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時應(yīng)加大透視長度，以及全部焊縫進行透視。4.7 凡評定為不合格的焊縫，須經(jīng)技術(shù)質(zhì)量部門的同意后方可返修，同一焊縫最多返修次數(shù)不多于兩次。表1 液壓缸常見焊接

17、形式的焊縫收弧位置序號項目簡圖說明1缸底軸測圖：類似起重機支腿缸、伸臂缸焊平缸底，外部有油管等小件的工件，缸底焊縫收弧位置如左圖，在油管或接頭下方附近偏15度左右的位置處收弧類似起重機變幅液壓缸的帶銷軸孔的缸底，收弧點與油杯位置方向保持一致；若無油杯；收弧位置如左圖在銷軸孔的垂直方向。類似左圖焊軸座無油管結(jié)構(gòu)的缸筒，收弧點如圖所示保持一致。2軸座3耳環(huán)類似起重機變幅缸活塞桿耳環(huán)焊接焊縫收弧點與油杯位置方向保持相反；若無油杯，收弧位置如左圖在銷軸孔的垂直方向。4法蘭液壓缸缸筒上焊法蘭，收弧位置如左圖，法蘭兩側(cè)焊縫收弧位置保持一致。序號項目簡圖說明5油管液壓缸缸筒上油管收弧位置如左圖，在油管下方難點處，便于一次引弧、熄弧6接頭座液壓缸缸筒上接頭座收弧位置如左圖，在接頭內(nèi)側(cè)或在油管下方難點處，便于一次引弧、熄弧。7閥座液壓缸缸筒上閥座收弧位置如左圖。表2 焊縫外部形狀缺陷 單位為毫米 序號項目簡圖允許缺陷1余高hV型焊縫（d為缸徑）：d100 0h1.5100d200 0.5h1.5d200 1h1.5角焊縫：h32未焊滿及凹坑qq0.5累積長度不超過