嚴瑞強，楚 功，門延會 ，肖善華，甘 露

(1.宜賓職業(yè)技術學院，四川 宜賓 644000；2.五糧液集團有限公司，四川 宜賓 644000；3.中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000)

0 引言

某企業(yè)的反射裝置零件有偏置內拋物面需要加工，過去采用的是直線逼近方法在數(shù)控車床上加工，這種加工方法雖然編程簡單，但加工精度不高。對于有外拋物線輪廓零件的加工，已有大量文獻反映了相應的研究成果[1-5]。對零件內拋物面的加工未見相關研究成果。為滿足生產(chǎn)需要，現(xiàn)采用了等間距直線逼近法對內拋物面進行粗加工，圓弧逼近法對內拋物面進行精加工，解決了零件偏置內拋物面加工精度不高的問題。

1 內拋物面零件粗加工

薄壁內拋物面零件開口向右，如圖1所示，是某企業(yè)零件反射裝置的重要配件。尺寸精度、形狀精度和位置精度要求高，加工質量保證不了，生產(chǎn)出來配件就會有振紋、反射不成型等嚴重質量問題。

1.1 粗加工數(shù)學模型

圖1 內拋物面零件

為了保證精加工工序背吃刀量一致，我們可以通過制圖軟件，畫圖查點，用G71指令編制留有均勻余量簡單實用的粗加工程序，缺點是必須熟悉制圖軟件。同理，利用拋物線方程，安排合理的加工工藝，用宏指令設計循環(huán)，能方便快捷高效地完成拋物線內輪廓部分的粗加工。

1.2 粗加工宏程序

O9001；

T0101M3S550；

G99G0X19Z5；

#110=20 ；//X坐標賦初值

#111=40；//X坐標終點值

#112=0.5；//X向精加工余量

#113=0.2；//Z向精加工余量

#114=14；//X向平移量

#115=38；//Z向平移量

WHILE[ #110 LE#111]DO1 ；//循環(huán)條件判斷

#116 =[#110-#114]*[#110-#114]/20-#115；

//計算Z坐標值

#117=#110-#112；//X向留精加工余量

#118=#116+0.2：//Z向留精加工余量

G1X[2*#117]Z[#118]F0.3；//直線插補加工拋物線

U-1；//X負方向退刀

G0Z5；//Z向退刀

#110= #110 + 1；//X向層切深遞

END1；//循環(huán)結束

M30；

2 圓弧逼近精加工

2.1 數(shù)學模型的建立

計算非圓曲線上任一點的曲率半徑值，是解決圓弧逼近非圓曲線的關鍵點和難點。

圖2 曲率半徑數(shù)學模型

見圖2，設曲線y=f(x)，并且f(x)具有二階導數(shù)，s是曲線上固定點M的弧長，α是切向角，ρ是曲率。

(1)

2.2 精加工宏程序

圓弧逼近法內拋物面精加工宏程序編制如下：

O9002；

T0202M3S1000；

G99G0X80Z2 ；//快進到切削起點

G1Z0F0.1；//直線插補

#110=40；//X坐標賦初值

WHILE[ #110 GE20]DO1 ；//循環(huán)條件判斷

#116 =[#110-14]*[#110-14]/20-38；//計算Z坐標值

#117=1+[[#110-0.5] /10-1.4]* [[#110-0.5] /10-1.4]；//計算中間點的值

#118=10*SQRT[#117] ；//計算曲率半徑R的值

G3X[2*#110]Z[#116]R[#118] ；//圓弧插補逼近曲線加工

#110=#110+1 ；//X坐標深遞

END1 ；//循環(huán)結束

G1U-1 ；

G0Z5；

M30；

3 加工試驗

為了驗證該加工方法的可靠性，在相同條件，擬采用等間距直線逼近法、等步長直線逼近法、圓弧逼近輪廓法進行試驗驗證。通過實際加工檢測，上述3種逼近方法加工結果對比如表1所示。

表1 3種逼近方法的加工結果對比表

從表1中可以看出，圓弧逼近的精度和表面質量遠高于直線逼近的精度和表面質量。

將設計出的兩個程序在FANUC 0i-TC機床上運行后，軌跡顯示見圖3，加工出的實物見圖4，經(jīng)檢驗零件尺寸精度、形位精度符合設計要求。

圖3拋物線軌跡 圖4內拋物面實物

4 結論

基于圓弧插補原理，編制宏程序，在FANUC 0i-TC數(shù)控機床上，進行加工驗證。結果表明，采用等間距直線逼近法對零件內拋物面進行粗加工，圓弧逼近法對零件內拋物面進行精加工，使零件尺寸精度提高了兩個公差等級，表面粗糙度達到0.4μm，有效的保證了高精度零件的加工質量，這對同類復雜形面零件的加工具有較高的參考價值。