隨著數控（kòng）技術的發展，現代數控機床應用（yòng）越來越廣泛（fàn）。目前，在數（shù）控（kòng）車床（chuáng）上加工（gōng）規則曲線都（dōu）相對比（bǐ）較統一。但是，對於橢圓、雙曲線等非規則曲線的編程方法各不相（xiàng）同（tóng），有些（xiē）機床數控係統直接采用G指令加工非（fēi）圓曲線，有些（xiē）機床數（shù）控係統采用宏程序編程達（dá）到加工要求。由於螺紋加工工藝的特（tè）殊性，用數控加工基本（běn）G指令（lìng）直接編程較為繁瑣（suǒ）。因此（cǐ），一般數（shù）控機床為使用戶編程方便，都應用宏程（chéng）序編程加工，通過函（hán）數公式來描述工件的輪廓或曲麵，是改（gǎi）進現代數控係統一個（gè）重要的功能（néng）和方法。靈活使用宏程序編程，同時也極大地提高（gāo）了編程人員的工作效（xiào）率，實現了普通編程難以（yǐ）實現（xiàn）的功能[1]。

      在數控車床上，使用成型刀具在圓（yuán）柱麵和圓錐麵上車削內外螺紋，是常見的加工工藝。但是在橢圓麵（miàn）上加工（gōng）螺（luó）紋，加工難度（dù）大，很容易（yì）產生過切或報警，即使（shǐ）程序正確（què）無誤（wù），實際加工時參數調整也非常困難（nán），直接影響加工工藝能否順利進行，以及加工精度能否得到保證[2]。

      本文通過宏程（chéng）序編程，在數控機床上實現了橢球（qiú）麵上螺紋的加工工藝，並總結了（le）數控（kòng）車床上加工橢球麵上螺紋的方（fāng）法和技巧。

      1 橢球麵上螺紋（wén）的（de）數（shù）控加（jiā）工工藝分析

      本文采用配置為FANUC 0i MateTC數控係統的數控車（chē）床車（chē）削橢球表麵的（de）螺（luó）紋。橢球表麵上的螺紋形狀如圖1所示。

      1.1 工藝分析與設計

      1.1.1 圖樣分（fèn）析

      如圖1所示，零件由橢圓曲線（xiàn）和圓柱構成。先加工橢圓，然後在橢球上加工（gōng）橢圓螺紋，也就是大螺距螺紋。橢圓曲線方程為

      式中：a為橢圓曲線長半軸（zhóu）；b為橢圓曲線短（duǎn）半軸；x為自變（biàn）量（liàng）；y為變量。

      解方程(1)得

      式中：b=56，a=75，代入式(2)得

      通過（guò）式(3)計算出零件（jiàn）圖（tú）上橢圓及各基點的坐標值。

      1.1.2 加工工藝路線設計

      先粗加工橢圓，然後精加工橢圓（yuán）。橢圓的粗、精加工，可以通過改變數控係統偏置值的大小，使（shǐ）用同（tóng）一個加工程序段來完成。加（jiā）工程序段調用子程序或在G73複合循（xún）環指令中使用宏（hóng）程序進行加工，去（qù）除餘（yú）量。留單邊0.5 mm的精加工餘量[3]。

      1.2 刀具選擇

      粗加工采用尖頭車刀，防止（zhǐ）產（chǎn）生過切，刀片選用塗層硬質合金材料。精加工采用尖頭車刀，刀（dāo）片選用陶瓷材料，刀尖圓弧半徑為0.2 mm，以減小對（duì）橢圓輪廓形狀的影響。選擇刀片時，為保（bǎo）證加工時刀具後刀麵與橢圓（yuán）的螺旋槽表（biǎo）麵不發生幹涉現象，取主後角為6°～8°。螺紋加工的刀具選擇依據螺紋形（xíng）狀和（hé）螺距大小選擇60 °  的螺紋刀[4]。

      1.3 程序（xù）編製

      下麵編寫(FANUC 0i係統)橢圓（yuán）部分的精加工和（hé）螺紋加工程（chéng）序（xù）。

      O0001 程序名

      G99 G40 G21 F0.1;

      T0101; 程序開始部分

      M03 S800;

      G00 X50.0 Z2.0; 宏（hóng）程序起點（diǎn）

      #1=75.0; 長半軸值

      #2=56.0; 短半軸值

      #3=15.0; 步長值
 

      N1 IF [#13GE -15] GOTO 2; 條件判斷

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75; 由（yóu）橢圓公式推導出,SQRT為開平方

      G01 X[150-2*#4] Z[#3-15] F0.1; 加工橢圓

      #3=#3-0.1;

      GOTO 1;

      N2 G01 X60;

      G00 X100.0 Z100.0;

      M30; 程序結束

      螺紋加工的程序在橢圓加工的基礎上稍加修改即可，修改部分如下（xià）：

      #3=16.0; 步長值

      N1 IF [#13GE -16] GOTO 2; 條（tiáo）件判斷

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75;

      G92 X[150-2*#4] Z[#3-16] F4; 加工螺紋

      #3=#3-4; 依據螺紋的螺距確定步（bù）距

      1.4 加（jiā）工過程

      一次對刀後，不需要重複對刀，在機床參數表磨耗中不斷修改（gǎi）刀具偏置值來進刀，完成橢圓的粗、精（jīng）加（jiā）工；換螺紋（wén）刀，在橢圓上加工螺紋（wén），螺紋加工（gōng）深度也是通過控製刀（dāo）具（jù）的偏執值來完成（chéng）。第一次完成對刀後，按（àn）加工程（chéng）序加工後退回到起刀點，在偏執值中輸入-0.8，仍運行第一次的螺紋加工程序，繼續修改偏置值運行螺紋加工程序，直到達到螺紋深度要求，完成加工。

      2 螺（luó）紋的在線測量和（hé）誤（wù）差修正

      螺紋通常采用齒厚（hòu）遊標卡尺在不破壞工件坐標的前提下在線檢測中徑（jìng），以便於進一步通（tōng）過改變刀具補償參數和程序等對誤差（chà）進行修正。測量時，必須調整好齒厚遊標卡尺的齒高尺寸，使它的讀（dú）數等於螺紋中徑到齒頂尺寸，隨後使齒（chǐ）厚卡尺與螺紋軸線大致相交成一個螺旋角，這時測得的尺寸即為螺紋中徑齒（chǐ）厚。測量結果如有誤差，可以通過改變刀具磨損補償，重新運行精加工（gōng）程序[5]。

      3 結 語

      采用（yòng）FANUC宏程序參數（shù）化編程，通過變量設置實現了橢球麵上螺紋的數控車削加工，不僅避免了複雜的（de）數學計算，減少了誤差，而且使程序大大簡化，同時也提高了（le）加工效率並保證了零件加工的質量，這些特點都使其具有廣泛的推廣使（shǐ）用價值。