[数控车床加工椭圆的方法探讨]数控车床编程100例图
摘要：轴类零件上一些高精度的曲面如椭圆、正弦曲线等，用普车难以加工，必须采用数控车床才可以加工。本文根据平时加工中总结出的一些经验，简单谈下在FANUC系统数控车床上车削椭圆的一些看法，就编制步骤、宏程序组成、编程实例等几方面进行了探讨。
关键字：数控加工 椭圆 宏程序 编程
椭圆加工，普通机床很难完成，而数控机床确能够轻松的加工出来，主要是因为椭圆加工的时候X、Z两坐标是同时变化的，数控机床是通过程序控制的方式来驱动两轴，实现两轴的共同运动。但数控车床只具有直线插补和圆弧插补两种基本插补功能，不具备椭圆插补功能，所以加工椭圆时可以采用直线逼近法的方式进行加工，即把曲线用许多小段的直线来代替，无限接近椭圆轮廓的加工方法。下面选用FANUC——OiTC数控车削系统，结合工作实践谈谈如何巧用宏程序解决椭圆编程问题。
一、椭圆宏程序的编制步骤
1、标准方程。
2、对标准方程进行转化成车床椭圆方程。
3、求值公式推导
有些零件的椭圆中心不在工件原点处，就要根据实际椭圆写出正确的方程。为编程方便，一般用Z作为变量。
二、宏程序组成
1、变量的类型
变量号#0，空变量；变量号#1～#33，局部变量；变量号#100～#109、#500～#999，公共变量；变量号#1000以上，系统变量。
2、变量的运算
定义#1=#2；加法#1=#2+#3、减法#1=#2- #3、乘法#1=#2*#3、除法#1=#2/#3；正弦#1=SIN[#2]、余弦#1=COS[#2]、正切#1=TAN[#2]；平方根#1=SQRT[#2]、绝对值#1=ABS[#2]。
3、运算符
EQ（=）、GE（≥）、NE（≠）、LT（＜）、GT（＞）、LE（≤）。按照优先的先后顺序依次是函数→乘和除运算→加和减运算。
4、条件转移（IF）功能语句
IF[表达式]GOTO n 。指定的条件不满足时，转移到标有顺序号n的程序段。
三、FANUC系统宏指令加工椭圆曲线编程实例
1、凸椭圆中心不在零件轴线上
分析：毛坯直径为Ф40，总长为40，用变量进行编程，经计算椭圆起点的X轴坐标值为10.141。
编程如下：
N10 T0101 （1号刀90°尖刀），N15 M03 S800，N20 G00 X41 Z2，N30 G73 U15 R10
，N40 G73 P50 Q130 U0.3 F0.15，N50 G42 G01 Z0 F0.1，N70 #1=0（#1代表Z，#1的值为椭圆起点），N75 #2=#1+14（中间量），N80 #3=3+10*SQRT[1-#2*#2/400]（#3代表X利用椭圆公式的转换#3用#1表示），N90 G01 X [2*#2] Z [#1]（用直线插补指令逼近椭圆），N100 #1=#1-0.1（0.1是步距，这个值越小，直线逼近的椭圆越接近）, N110 IF [#1GE-19] GOTO 75（如#1≥终点的Z向坐标-19 ，程序从N75行开始循环）, N120 GO1 X39（车端面）, N130 G40 G01 X40 Z-20（倒角）, N140 G00 X50 Z50（退刀）, N150 M03 S1000, N155 G00 X41 Z1（定位）,
N160 G7O P50 Q130（精车）, N170 G00 X100 Z100, N160 M05, N170 M30.
2、极坐标椭圆正弦余弦编程
用极坐标方式标注椭圆，在零件图纸上比较常见的，一般是以角度a标注，标出起始角度和终点角度。这时就需要写出椭圆的极坐标方程，两个方程是X=a?sinα,Z=b?cosα，其中变量是 #1=a，#2=Z，#3=X。
由图可知：a=10，b=20，α=30。所以根据公式得出X=10?SIN30，Z=20?COS30 —20。为了编程方便用变量α来表示X、Z。零件分析：毛坯直径为Ф35，总长为50。编程如下：
N10 T0101M3 S800（1号刀90°尖刀）, N20 G00 X37 Z2, N30 G73 U18 R13, N40 G73 P50 Q120 U0.3 F0.15, N50 G42 G01 X35 F0.1, N60 G01 Z0, N70 #1=30（#1代表α，#1的值为椭圆起点角度）, N75 #2=10*SIN#1（#2代表X变量）, N80 #3=20*COS#1-20（#3代表Z变量）, N90 G01 X [2*#2] Z [#1]（用直线插补指令逼近椭圆）, N100 #1=#1+1（1是角度，越小，直线逼近的椭圆越接近）, N110 IF [#1LE150] GOTO 75（如#1≤终点角度α150 ，程序从N75行开始循环）, N120 GO1 X31（车端面）, N140 G00 X50 Z50（退刀）, N150 M03 S1000（定位）, N155 G00 X36 Z1，N160 G7O P50 Q120（精车），N170 G00 X100 Z100，N160 M05，N170 M30。
以上介绍了椭圆在实际加工中的编程方法，其实在用宏程序编制椭圆程序时，首先能够选对变量和写出正确的方程，通过方程计算出另一变量，其次能正确确定工件原点与椭圆中心之间的关系，再编出正确的椭圆宏程序。实践工作中遇到具体的加工实例要具体分析，不能硬套固定模式，要多方面综合考虑，合理运用宏指令进行编程。