情景二任務(wù)一簡(jiǎn)單階梯軸加工

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案任務(wù)一 簡(jiǎn)單階梯軸加工1. 掌握外圓加工刀具的選用、安裝方法。2. 階梯軸的加工方法。3. 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)運(yùn)行方法。、學(xué)習(xí)任務(wù)如圖 2.1.1 所示的階梯軸零件，已知材料為 45 鋼，毛坯尺寸為 28 100 。要求分析零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加工程序，并通過仿真調(diào)試優(yōu)化程序，最后進(jìn)行零件的加工檢驗(yàn)。a）零件圖b）實(shí)體圖圖 2.1.1 階梯軸類零件文檔大全數(shù)控車削編程與加工、任務(wù)相關(guān)知識(shí)（一）軸類零件的裝夾要求 車削加工前，必須將零件放在機(jī)床夾具中定位和夾緊，使零件在整個(gè)切削過程中始終 保持正確的位置。根據(jù)軸類零件的形狀、大小、精度、數(shù)量的不同，可采用不同的裝夾方 法。1 、

2、在三爪自定心卡盤上裝夾三爪自定心卡盤 （如圖 2.1.2 所示 ）的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)定心，裝夾般 不需找正， 故裝夾零件方便、 省時(shí)， 但夾緊力較小， 常用于裝夾外形規(guī)則的中、 小型零件。 三爪自定心卡盤有正爪、反爪兩種形式，反爪用于裝夾直徑較大的零件。2 、在四爪單動(dòng)卡盤上裝夾四爪單動(dòng)卡盤 （如圖 2.1.3 所示 ）的卡爪是各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的，因此在裝夾零件時(shí)必須找正后才可車削，但找正比較費(fèi)時(shí)。其夾緊力較大，常用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的零件。四爪單動(dòng)卡盤的卡爪可裝成正爪或反爪，反爪用于裝夾較大的零件。圖 2.1.3 四爪單動(dòng)卡盤3 、用雙頂尖裝夾對(duì)于較長(zhǎng)的或工序較多的零件，為保證多

3、次裝夾的精度，采用雙頂尖裝夾的方法，如 圖 2.1.4 所示。用雙頂尖裝夾零件方便，無(wú)需找正，重復(fù)定位精度高，但裝夾前需保證零 件總長(zhǎng)并在兩端鉆出中心孔。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖 2.1.4 雙頂尖裝夾零件 圖 2.1.5 一夾頂裝夾零件4、用一夾頂裝夾用雙頂尖裝夾零件精度高，但剛性較差，故在車削一般軸類零件時(shí)采用一端用卡盤夾住，另端用頂尖頂住的裝夾方法，如圖 2.1.5 所示。為防止切削時(shí)產(chǎn)生軸向位移，可采 用限位支承或臺(tái)階限位。其中臺(tái)階限位安全，剛性好，能承受較大切削力，故應(yīng)用廣泛。5、工件裝夾的原則（ 1）用三爪自定心卡盤裝夾工件時(shí)，若工件直徑30mm ，其懸伸長(zhǎng)度應(yīng)不大于直徑的 3 倍。（2）當(dāng)

4、工件長(zhǎng)度較長(zhǎng)或很長(zhǎng)，為增加工件的剛性，防止在車削過程中產(chǎn)生振動(dòng)、崩 刀等，需采用一夾一頂或使用跟刀架。（3）當(dāng)加工軸類零件時(shí)，各個(gè)表面的同軸度要求很高?？刹捎秒p頂尖裝夾。（4）加工一些特殊的零件，如薄壁套，要使用輔助夾具。車內(nèi)孔時(shí)使用開口套筒， 以減少工件的變形。車外圓時(shí)使用小錐度心軸，以內(nèi)孔定位。（5）被加工表面的回轉(zhuǎn)軸線與基準(zhǔn)面相互垂直的外形較復(fù)雜的工件（如殼體）可采 用花盤。（二）加工順序的確定數(shù)控車削加工順序一般按照下列兩個(gè)原則來(lái)確定。1、先粗后精原則文檔大全數(shù)控車削編程與加工所謂先粗后精，就是按照粗車半精車精車的順序，逐步提高加工精度。粗車可在 較短時(shí)間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量

5、切掉。一方面提高加工效率，另一方面使精車 的加工余量均勻。 如粗車后所留余量的均勻性滿足不了精車加工的要求， 則應(yīng)安排半精車。 為保證加工精度，精車時(shí)，要按照?qǐng)D樣尺寸一刀出零件輪廓。2 、先近后遠(yuǎn)原則這里所指的遠(yuǎn)與近， 是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離而言的。 離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位 后加工，可以縮短刀具的移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。對(duì)于車削而言，先近后遠(yuǎn)還有利于 保持零件的剛性，改善切削條件。（三）走刀路線的確定精加的走刀路線基本上是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。 因此重點(diǎn)在于確定粗加工及空行 程的走刀路線。1 、最短空行程路線圖 2.1.6（ a）所示為采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的一般情況，其對(duì)刀點(diǎn) A 設(shè)

6、置在較遠(yuǎn)的位置，是考慮到加工過程中需方便換刀，同時(shí)，將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合在一起。按三刀粗車的走刀路線安排：第1 刀為 A BCDA：第 2 刀為 A E F GA ：第 3 刀為 AH I J A 。a）起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合時(shí)b ）起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離時(shí)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖 2.1.6 最短行程路線示意圖圖 2.1.6 （ b ）所示則是將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離，并設(shè)于B 點(diǎn)位置，仍按相同的切削有量進(jìn)行三刀粗車，其走刀路線安排：對(duì)刀點(diǎn) A 到起刀點(diǎn) B 的空行程為 A B；第 1 刀為 BCDEB；第 2 刀為 BFGHB；第 3 刀為 BIJKB；起刀點(diǎn) B 到對(duì)刀點(diǎn) A 的空行程 BA 。顯然，圖 2.

7、1.6 （b ）所示的走刀路線短。2、 大余量毛坯的切削路線圖 2.1.7（ a）所示為車削大余量工件走刀路線。 在同樣的背吃刀量情況下， 按圖 2.1.7a）所示的 1 5 順序切削，使每次所留余量相等。按照數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，還可以放棄常用的階梯車削法，改用順毛坯輪廓進(jìn)給的走刀路線，如圖 2.1.7 （b ）所示。a）階梯車削法b）順毛坯輪廓車削法圖 2.1.7 大余量毛坯的切削路線四）數(shù)控車床編程基礎(chǔ)數(shù)控車床的主要編程特點(diǎn)如下：（1）在一個(gè)程序段中，可以采用絕對(duì)值編程（用 X、Z 表示 ）、增量值編程 （用 U、W 表文檔大全數(shù)控車削編程與加工示)或者二者混合編程。(2) 直徑方向 (X

8、 方向 )用絕對(duì)值編程時(shí)， X 以直徑值表示； 用增量值編程時(shí)， 以徑向?qū)?際位移量的二倍值表示，并附方向符號(hào) (正向可以省略 )。(3) 車削加工毛坯余量較大時(shí)， 為簡(jiǎn)化編程， 數(shù)控裝置常備有不同形式的固定循環(huán)， 可 以進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。(4) 編程時(shí)，常認(rèn)為車刀刀尖是一個(gè)點(diǎn)，而實(shí)際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量， 車刀刀尖常被磨成一個(gè)圓弧，因此，當(dāng)編制加工程序時(shí)，需要考慮對(duì)刀具進(jìn)行半徑補(bǔ)償。(五)程序的結(jié)構(gòu)數(shù)控程序是若干個(gè)程序段的集合。 每個(gè)程序段獨(dú)占一行。 每個(gè)程序段由若干個(gè)字組成， 每個(gè)字由地址和跟隨其后的數(shù)字組成。地址是一個(gè)英文字母。一個(gè)程序段中各個(gè)字的位置 沒有限制，但是，長(zhǎng)

9、期以來(lái)如表 2.1.1 的排列方式已經(jīng)成為大家都認(rèn)可的方式：表 2.1.1 排列方式N-G-X- Y- Z-F-S-T-M-LF行號(hào)準(zhǔn)備功 能位置代碼進(jìn)給速 度主軸轉(zhuǎn) 速刀具號(hào)輔助功 能行結(jié)束在一個(gè)程序段中間如果有多個(gè)相同地址的字出現(xiàn)， 或者同組的 G 功能，取最后一個(gè)有效。(1) 行號(hào)Nxxxx 程序的行號(hào)， 可以不要， 但是有行號(hào)， 在編輯時(shí)會(huì)方便些。 行號(hào)可以不連續(xù)。 行號(hào)最大為 9999 ，超過后從再?gòu)?1 開始。選擇跳過符號(hào)“ / ”，只能置于一程序的起始位置，如果有這個(gè)符號(hào)，并且機(jī)床操作面 板上“選擇跳過”打開，本條程序不執(zhí)行。這個(gè)符號(hào)多用在調(diào)試程序，如在開冷卻液的程 序前加上這個(gè)

10、符號(hào)，在調(diào)試程序時(shí)可以使這條程序無(wú)效，而正式加工時(shí)使其有效。(2) 準(zhǔn)備功能實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案地址“ G ”和數(shù)字組成的字表示準(zhǔn)備功能，也稱之為G 功能，見表 2.1.2 。G 功能根據(jù)其功能分為若干個(gè)組， 在同一條程序段中， 如果出現(xiàn)多個(gè)同組的 G 功能， 那么取最后一 個(gè)有效。G 功能分為模態(tài)與非模態(tài)兩類。一個(gè)模態(tài) G 功能被指令后，直到同組的另一個(gè) G 功 能被指令才無(wú)效。而非模態(tài)的 G 功能僅在其被指令的程序段中有效。例：N10 G01 X250. Y320.N11 G04 X100N12 G01 Z-120.N13 X380. Y400.在這個(gè)例子的 N12 這條程序中出現(xiàn)了“ G01 ”

11、功能，由于這個(gè)功能是模態(tài)的，所以 盡管在 N13 這條程序中沒有“ G01 ”，但是其作用還是存在的。表 2.1.2 準(zhǔn)備功能指令代碼功能代碼功能G00快速點(diǎn)位移動(dòng)G54選擇工件坐標(biāo)系 1G01直線插補(bǔ)G55選擇工件坐標(biāo)系 2G02順圓插補(bǔ)G56選擇工件坐標(biāo)系 3G03逆圓插補(bǔ)G57選擇工件坐標(biāo)系 4G04暫停G58選擇工件坐標(biāo)系 5G10可編程數(shù)據(jù)輸入G59選擇工件坐標(biāo)系 6G11注銷可編程數(shù)據(jù)輸入G65宏程序調(diào)用G18ZX 平面選擇G66宏程序模態(tài)調(diào)用G20英寸輸入G67宏程序模態(tài)調(diào)用取消G21毫米輸入G70精車循環(huán)G22存儲(chǔ)行程檢查接通G71輪廓粗車循環(huán)G23存儲(chǔ)行程檢查斷開G72輪廓粗

12、車循環(huán)G27返回參考點(diǎn)檢查G73輪廓粗車循環(huán)G28返回參考點(diǎn)G74排屑鉆端面孔G30返回第 2、第 3 和第 4 參考點(diǎn)G75外徑 /內(nèi)徑鉆孔G31跳轉(zhuǎn)功能G76螺紋循環(huán)文G檔3大2 全等螺距螺紋切削G90固定循環(huán)G34變螺距螺紋加工G92螺紋循環(huán)G40注銷刀具半徑補(bǔ)償G94固定循環(huán) /每分鐘進(jìn)給G41刀具半徑補(bǔ)償 （左 ）G95每轉(zhuǎn)進(jìn)給數(shù)控車削編程與加工(3) 輔助功能地址“ M ”和兩位數(shù)字組成的字表示輔助功能，也稱之為M 功能。見表 2.1.3 。表 2.1.3 輔助功能指令代碼意義M00停止程序運(yùn)行M01選擇性停止M02結(jié)束程序運(yùn)行M03主軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)開始M04主軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)開始M05主軸

13、停止轉(zhuǎn)動(dòng)M06換刀指令M08冷卻液開啟M09冷卻液關(guān)閉M32結(jié)束程序運(yùn)行且返回程序開頭M98子程序調(diào)用M99子程序結(jié)束(4) 主軸轉(zhuǎn)速 地址 S 后跟四位數(shù)字，格式： SxxxxG96 是接通恒線速度控制的指令，當(dāng) G96 執(zhí)行后， S 后面的數(shù)值為切削速度。例如：G96 S100 表示切削速度 100m/min 。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案G97 是取消 G96 的指令。執(zhí)行 G97 后， S 后面的數(shù)值表示主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。例如：G97 S800 表示主軸轉(zhuǎn)速為 800r/min ，系統(tǒng)開機(jī)狀態(tài)為 G97 指令。(5) 進(jìn)給功能地址 F 后跟四位數(shù)字，格式： Fxxxx在含有 G99 程序段后面，再遇到

14、F 指令時(shí)，則認(rèn)為 F 所指定的進(jìn)給速度單位為 mm/r 。 系統(tǒng)開機(jī)狀態(tài)為 G99 ，只有輸入 G98 指令后， G99 才被取消。而 G98 為每分鐘進(jìn)給，單 位為 mm/min 。(6) T 功能該指令用來(lái)控制數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行選刀和換刀。 用地址 T 和其后的數(shù)字來(lái)指定刀具號(hào)和刀 具補(bǔ)償號(hào)，例如 T0202 表示采用 2 號(hào)刀具和 2 號(hào)刀補(bǔ)。(六)基本指令 G00 、G01在數(shù)控車床的程序中， X、Z 后面跟的是絕對(duì)尺寸， U、 W 后面跟的是增量尺寸。 X、 Z 后所有編入的坐標(biāo)值全部以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)，U 、 W 后所有編入的坐標(biāo)值全部以刀具前一個(gè)坐標(biāo)位置作為起始點(diǎn)來(lái)計(jì)算。1、快速點(diǎn)位移

15、動(dòng) G00格式： G00 X(U)_Z(W)_ ；其中， X(U)_ 、Z(W)_ 為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值。說明：(1) 執(zhí)行該指令時(shí)，刀具以機(jī)床規(guī)定的進(jìn)給速度從所在點(diǎn)以點(diǎn)位控制方式移動(dòng)到目標(biāo) 點(diǎn)。移動(dòng)速度不能由程序指令設(shè)定，它的速度已由生產(chǎn)廠家預(yù)先調(diào)定。若編程時(shí)設(shè)定了進(jìn) 給速度 F，則對(duì) G00 程序段無(wú)效。(2) G00 為模態(tài)指令，只有遇到同組指令時(shí)才會(huì)被取替。文檔大全數(shù)控車削編程與加工(3) X、 Z 后面跟的是絕對(duì)坐標(biāo)值， U、W 后面跟的是增量坐標(biāo)值。(4) X、 U 后面的數(shù)值應(yīng)乘以 2，即以直徑方式輸入，且有正、負(fù)號(hào)之分。如圖 2.1.8 所示，要實(shí)現(xiàn)從起點(diǎn) A 快速移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn) C。

16、其絕對(duì)值編程方式為： G00 X141.2 Z98.1其增量值編程方式為： G00 U91.8 W73.4圖 2.1.8 快速點(diǎn)定位執(zhí)行上述程序段時(shí)，刀具實(shí)際的運(yùn)動(dòng)路線不是一條直線，而是一條折線，首先刀具從點(diǎn) A 以快速進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) B ，然后再運(yùn)動(dòng)到點(diǎn) C 。因此，在使用 G00 指令時(shí)要注意刀具是否和工件及夾具發(fā)生干涉，對(duì)不適合聯(lián)動(dòng)的場(chǎng)合，兩軸可單動(dòng)。如果忽略這一點(diǎn)， 就容易發(fā)生碰撞，而在快速狀態(tài)下的碰撞就更加危險(xiǎn)。2 直線插補(bǔ) G01該指令使刀具以直線插補(bǔ)運(yùn)算聯(lián)動(dòng)方式由某坐標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)到另F 來(lái)設(shè)定。機(jī)床執(zhí)行 G01 指令時(shí)，如果之前的程序F 指令。 G01 和 F 都是模態(tài)指令。F 為

17、進(jìn)給速度。直線插補(bǔ)也稱直線切削，一坐標(biāo)點(diǎn)，移動(dòng)速度由進(jìn)給功能指令段中無(wú) F 指令，在該程序段中必須含有格式： G01 X(U)_Z(W)_ F_ ；其中， X(U) 、 Z(W) 為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，說明10 -實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案(1) G01 指令是模態(tài)指令，可加工任意斜率的直線。(2) G01 指令后面的坐標(biāo)值取絕對(duì)尺寸還是取增量尺寸，由尺寸地址決定。(3) G01 指令進(jìn)給速度由模態(tài)指令 F 決定。如果在 G01 程序段之前的程序段中沒有F 指令，而當(dāng)前的 G01 程序段中也沒有 F 指令，則機(jī)床不運(yùn)動(dòng)，機(jī)床倍率開關(guān)在 0% 位置 時(shí)機(jī)床也不運(yùn)動(dòng)。因此，為保險(xiǎn)期間 G01 程序段中必須含有 F 指令

18、(4) G01 指令前若出現(xiàn) G00 指令，而該句程序段中未出現(xiàn) F 指令，則 G01 指令的移 動(dòng)速度按照 G00 指令的速度執(zhí)行。3、倒角和倒圓( G01 指令的特殊用法)G01 指令在編程還有一種特殊用法，即倒角和倒圓。倒角(見圖 2.1.9 )，倒圓(見圖2.1.10 ）。圖 2-1-9 用 G01 指令倒角圖 2-1-10 用 G01 指令倒圓、任務(wù)實(shí)施(一)任務(wù)工藝分析1、零件圖分析圖 3.7 所示零件由階梯狀的圓柱面組成，零件的尺寸精度要求一般。從右至左，零件 的外徑尺寸依次增大。2、確定裝夾方案文檔大全數(shù)控車削編程與加工28mm該零件為軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，加工外表面用三

19、爪自定心卡盤夾持 外圓一次裝夾完成加工。3 、加工工藝路線設(shè)計(jì) 車端面； 粗車 25 、20 、15 外圓，留余量 0.5mm ； 從右至左精加工各面； 切斷。4 、刀具選擇 90o 外圓車刀 T0101 ：用于車端面和粗、精車外圓；切槽刀 （寬為 3mm）T0202 ：用于切斷。（二）程序編制工件原點(diǎn)設(shè)在零件的右端面，程序如下：程序程序說明O0001；程序號(hào)N10M03S600T0101 ；換 1 號(hào)刀N20G00X30.0Z2.0 ；N30G00X0 Z0 F100 ；N40G01X25.5 Z0 F150 ；車端面N50G01Z-62.0； X28.0 ；粗車外圓N60G00Z2.0 ；

20、X20.5 ；N70G01Z-35.0； X28.0 ；N80G00Z2.0 ；X15.5 ；12 -實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案N90G01 Z-15.0； X21.0 ；N100G00Z2.0 ；N110G00X15.0Z2.0 S800 ；N120G01X15.0Z-15.0 F80 ；精車 15 外圓N130X20.0； Z-35.0 ；精車 20 外圓N140X25.0； Z-62.0 ；精車 25 外圓N150G00X50.0； Z50.0N160G00X32.0Z-63.0 T0202 ；換 2 號(hào)切斷刀，使用 2 號(hào)刀補(bǔ)N170G01X1.0F40；切斷N180G00X50.0Z50.0 T0200 M05 ；N190M02 ；（三）仿真加工使用數(shù)控加工仿真軟件對(duì)加工程序進(jìn)行檢驗(yàn)，正確進(jìn)行數(shù)控加工仿真的操作，完成零件的仿真加工。（四）車間實(shí)際加工通過仿真加工后， 確定零件程序的正確性后， 在實(shí)訓(xùn)車間對(duì)該零件進(jìn)行實(shí)際操作加 工。1、零件的夾緊零件的夾緊操作要注意夾緊力與裝夾部位，是毛坯時(shí)夾緊力可大些；是已加工表面， 夾緊力就不可過大，以防止夾傷零件表面，還可用銅皮包住表面進(jìn)行裝夾；有