隨著數控技術的發展，現代數控機床應用越來越廣泛。目前，在數控車床上加工規則曲線都相對比較統一。但是，對（duì）於橢圓、雙曲線等非規（guī）則曲（qǔ）線的編程方法各不相（xiàng）同，有些機床數控係（xì）統直接（jiē）采用G指令加工非圓曲線，有些（xiē）機床數控係統采用宏程序編程達到加工要求。由於（yú）螺紋加工工藝的特殊性，用（yòng）數控加（jiā）工基（jī）本G指（zhǐ）令直接編程較（jiào）為（wéi）繁瑣。因此，一般數控機床為使用戶編程方便，都應用宏程序編程加（jiā）工，通過函數公式來描述工件的輪廓或曲麵，是改進現（xiàn）代數控係統一個重要的功能和方法。靈活使用宏程序編程（chéng），同時也極大地提高了編程人員的工作效率，實現了（le）普通編程難以實現（xiàn）的功能[1]。

      在數控車床（chuáng）上，使（shǐ）用成型（xíng）刀（dāo）具在圓柱麵和圓錐麵上車削內外（wài）螺（luó）紋，是常（cháng）見的加工工藝。但（dàn）是在橢圓麵上（shàng）加工螺紋（wén），加工難度大，很容（róng）易（yì）產生過切或報警，即使程序正確無誤，實際加工時參數調（diào）整也非常困難，直（zhí）接影響加工工藝能否順利進行，以及（jí）加工精度能（néng）否得到保證[2]。

      本文通過宏程序（xù）編程，在數控機床上實現（xiàn）了橢球麵（miàn）上螺紋的加工工藝，並總結了數控車床上加（jiā）工橢球麵上螺紋的方法和技巧。

      1 橢（tuǒ）球麵上螺紋的數控加工工藝分析

      本文采用配置為FANUC 0i MateTC數控係統的數（shù）控車床車削（xuē）橢球表麵的螺紋。橢（tuǒ）球表麵（miàn）上（shàng）的螺紋（wén）形狀如圖（tú）1所示。

      1.1 工藝（yì）分析與設計

      1.1.1 圖樣分析

      如圖1所示（shì），零件（jiàn）由（yóu）橢圓曲線和圓柱構成。先加工橢圓，然後在橢球上加工橢圓螺紋，也就是大螺距螺紋（wén）。橢（tuǒ）圓（yuán）曲線方程（chéng）為

      式中（zhōng）：a為橢圓曲線長半軸（zhóu）；b為（wéi）橢圓曲線短半軸；x為自變量；y為變量。

      解方程(1)得

      式中：b=56，a=75，代入式(2)得

      通過式(3)計算出零件圖上橢圓及各基點的坐標值。

      1.1.2 加工工藝路線設計

      先（xiān）粗加工橢圓，然後（hòu）精加（jiā）工橢圓。橢圓的粗、精加工，可以通過（guò）改（gǎi）變數控係統偏置（zhì）值的大小，使用同一個加工程序段（duàn）來完成。加工程序段調用子程（chéng）序或在G73複合循環指令中使用宏程序進（jìn）行加工，去除餘量。留單邊0.5 mm的精加工餘量[3]。

      1.2 刀具選（xuǎn）擇

      粗加工采用尖（jiān）頭車刀，防止產生過切，刀片選用塗層硬質合金（jīn）材料。精加工采用尖頭車刀，刀片選用陶瓷材料，刀尖圓弧半徑為（wéi）0.2 mm，以減小對（duì）橢圓輪廓形狀（zhuàng）的影響。選擇刀片時，為保證加工時刀具後刀麵與橢圓的螺（luó）旋槽表麵不發生幹涉現象，取主（zhǔ）後（hòu）角（jiǎo）為6°～8°。螺紋加工的刀（dāo）具選（xuǎn）擇依據螺紋形狀和螺距（jù）大小選擇60 °  的螺紋刀[4]。

      1.3 程序編製

      下麵編寫(FANUC 0i係（xì）統)橢圓部分的精加工和螺紋（wén）加（jiā）工程序。

      O0001 程序名

      G99 G40 G21 F0.1;

      T0101; 程序開始部分

      M03 S800;

      G00 X50.0 Z2.0; 宏程序起點（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; 由橢（tuǒ）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（gōng）的程序在橢圓加工（gōng）的基礎上稍加修改（gǎi）即可，修改部分如下：

      #3=16.0; 步（bù）長值

      N1 IF [#13GE -16] GOTO 2; 條件判斷

      #4=56*SQRT[#1*#1-#3*#3]/75;

      G92 X[150-2*#4] Z[#3-16] F4; 加工螺（luó）紋（wén）

      #3=#3-4; 依據（jù）螺紋的螺距（jù）確定步距（jù）

      1.4 加工過程

      一次對刀後，不需要（yào）重複對（duì）刀，在機床參數表磨耗中不斷（duàn）修改刀具偏置值來進（jìn）刀，完成橢圓的粗、精加工；換螺紋刀，在橢圓上加工螺紋，螺紋加工深度也是通過控製刀具的偏執值來完成。第一次完成對刀後，按加工程序加工後退回到起刀點，在偏執值中輸入-0.8，仍（réng）運行第（dì）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（zhí）到（dào）達到螺紋深度要求，完成加工。

      2 螺紋的在線測量（liàng）和誤差修（xiū）正（zhèng）

      螺紋通常采用齒厚遊（yóu）標卡尺在不破壞工件坐標的前提下在線檢測中徑，以便於進一步通（tōng）過改變刀（dāo）具補償參數和程（chéng）序等對（duì）誤（wù）差進（jìn）行修正（zhèng）。測量時，必須調整好齒厚遊標（biāo）卡尺的齒高尺寸，使它的讀數等於（yú）螺紋（wén）中徑到齒頂尺寸，隨後使齒厚卡尺與螺紋軸線（xiàn）大致相交成一個螺旋角，這（zhè）時測得（dé）的（de）尺寸即為（wéi）螺紋中（zhōng）徑齒厚。測量結果如有誤差（chà），可以通過改變刀具磨損補償，重新運行（háng）精加工程序[5]。

      3 結 語（yǔ）

      采用FANUC宏（hóng）程序參（cān）數化編程，通過變量設置實現了橢（tuǒ）球麵（miàn）上螺紋的數控車削加工，不僅避免了複（fù）雜（zá）的數學（xué）計算，減少了（le）誤差，而且使程序大大簡化，同時也提高了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用價值（zhí）。