項(xiàng)目管理任務(wù)及外圓切削管理知識(shí)分析

1、84 外圓切削841車削外圓表面工藝圖8-4-1 車削外圓外圓表面是軸類零件的主要工作表面，外圓表面的加工中，車削得到了廣泛的應(yīng)用。車削不僅是外圓表面粗加工、半精加工的主要方法，也可以實(shí)現(xiàn)外圓表面的精密加工。如圖8-4-1所示為車刀車削外圓。粗車可采用較大的背吃刀量和進(jìn)給量，以較少的時(shí)間切去大部分加工余量，獲得較高的生產(chǎn)率。半精車可以提高工件的加工精度，減小表面粗糙度，因而可以作為中等精度表面的最終工序，也可以作為精車或磨削的預(yù)加工。精車可以使工件表面具有較高的精度和較小的粗糙度。通常采用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，較高的切削速度進(jìn)行加工，可作為外圓表面的最終工序或光整加工的預(yù)加工。精細(xì)車常用作某

2、些外圓表面的終加工工序。例如，在加工大型精密的外圓表面時(shí)，可用精細(xì)車來(lái)代替磨削；精細(xì)車削所用的車床，應(yīng)具備較高的精度與剛度，車刀具有良好的耐磨性能(如金剛石車刀)，采用高的切削速度(V150mmin)，小的背吃刀量(ap=O02005mm)和小的進(jìn)給量(O0202mmr)，使得切削過(guò)程中的切削力小，積屑瘤不易生成，彈性變形及殘留面積小，以保證獲得較高的加工質(zhì)量。選擇粗車、精車及其所用的車床時(shí)，不能僅僅考慮其所能達(dá)到的加工精度和表面粗糙度。而且還要考慮其在工件加工過(guò)程中的不同作用，以及不同的生產(chǎn)條件等。圖8-4-1 G01車削外圓842 G01車削外圓刀具切削起點(diǎn)編程時(shí)，對(duì)刀具快速接近工件加工部

3、位的點(diǎn)應(yīng)精心設(shè)計(jì)，應(yīng)保證刀具在該點(diǎn)與工件的輪廓應(yīng)有足夠的安全間隙。如圖8-4-1，工件毛坯直徑50mm，工件右端面為Z0，外圓有5mm的余量，刀具初始點(diǎn)在換刀點(diǎn)（X100，Z100）?？稍O(shè)計(jì)刀具切削起點(diǎn)為：（X54，Z2）。刀具趨近運(yùn)動(dòng)工件的程序段首先將刀具以G00的方式運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（X54，Z2），然后G00移動(dòng)X軸到切深，準(zhǔn)備粗加工。N36 T0101；N37 G97 S700 M03；N38 G00 X54 Z2 M08；N39 X46；N40刀具切削程序段圖8-4-3 G90單一循環(huán)車削圓柱面路線N40 G01 Z-20 F100；刀具以指令進(jìn)給速度切削到指定的長(zhǎng)度位置。刀具的返回運(yùn)動(dòng)刀具

4、的返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，先X向退到工件之外，再+Z向以G00方式回到起點(diǎn)。N41 G01 X54；。843 G90單一循環(huán)車削圓柱面1G90單一車削循環(huán)上述852 外圓車削路線可總結(jié)成四個(gè)動(dòng)作：第一動(dòng)作：刀具從起點(diǎn)以G00方式X方向移動(dòng)到切削深度；第二動(dòng)作：刀具G01方式切削工件外圓（Z方向）；第三動(dòng)作：刀具G01切削工件端面；第四動(dòng)作：刀具G00方式快速退刀回起點(diǎn)。四個(gè)動(dòng)作路線圍成一個(gè)封閉的矩形刀路，如圖8-4-3所示，刀路矩形可看成由起點(diǎn)與對(duì)角點(diǎn)確定的矩形。G90單一車削循環(huán)是這樣一個(gè)指令，可用它來(lái)調(diào)用圓柱面車削一系列四個(gè)動(dòng)作。G90單一車削循環(huán)格式：G90 X(U) Z(W) F；G90單一車削循

5、環(huán)參數(shù)說(shuō)明：當(dāng)?shù)毒咭呀?jīng)運(yùn)動(dòng)到車削循環(huán)矩形路線的起點(diǎn)，本指令的“X(U) Z(W)”給定矩形路線的對(duì)角點(diǎn)，從而確定矩形的刀路軌跡。指令中的“F”字給定工作進(jìn)給的速度。只對(duì)中間兩步起作用。圖8-4-4 G90車臺(tái)階軸使用舉例2G90單一循環(huán)車削圓柱面應(yīng)用實(shí)例：用G90指令加工如圖8-4-4所示工件的30外圓，設(shè)刀具的起點(diǎn)為與工件具有安全間隙的S點(diǎn)（X55，Z2）。O8401G98 T0101；S800 M03G0 X55. Z2.；(快速運(yùn)動(dòng)至循環(huán)起點(diǎn)) G90 X46. Z-19.8 F150；(X向單邊切深量2mm，端面留余量0.2mm用來(lái)精加工)圖8-4-5常見(jiàn)的外徑錐面車削的R值判斷X42

6、.；(G90模態(tài)有效，X向切深至42 mm)X38.；X34.；X31. ；(X向留單邊余量0.5 mm用于精加工)X30. Z-20 F100 S1200；（精車）G00 X100. Z100.；M30；844 G90單一循環(huán)車削圓錐面1G90車削錐面循環(huán)的R值G90單一車削循環(huán)不僅可調(diào)用圓柱面車削一系列四個(gè)動(dòng)作，還可用G90單一車削循環(huán)調(diào)用圓錐面車削一系列四個(gè)動(dòng)作。圖8-4-6常見(jiàn)的內(nèi)徑錐面車削的R值判斷如圖8-4-5，外圓錐面可看成由起始點(diǎn)與對(duì)角點(diǎn)形成的基本矩形區(qū)域牽引而成，牽引點(diǎn)為矩形運(yùn)動(dòng)路線中，第一個(gè)運(yùn)動(dòng)到達(dá)的點(diǎn)，牽引點(diǎn)把基本矩形區(qū)域向X負(fù)向牽引形成錐面，則R為負(fù)。如圖8-4-6中為

7、常見(jiàn)的內(nèi)孔錐面， R值判斷為正。R值的大小就是牽引點(diǎn)移動(dòng)的距離。G90單一循環(huán)車削錐面格式：G90 X(U)Z(W)RF；G90單一循環(huán)車削錐面參數(shù)說(shuō)明： R值的大?。捍肀患庸ゅF面兩端直徑差的12，即表示單邊量錐度差值。如圖8-4-5和8-4-6。2G90單一循環(huán)車外錐軸應(yīng)用實(shí)例：圖8-4-7 G90車外錐應(yīng)用舉例用G90指令加工如圖8-4-7所示工件的外錐面。R值為正、負(fù)判斷：如圖8-4-8，牽引點(diǎn)把基本矩形區(qū)域向X負(fù)向牽引形成錐面，則R為負(fù)。R值計(jì)算：為保證刀具切削起點(diǎn)與工件間的安全間隙，刀具起點(diǎn)的Z向坐標(biāo)值宜取Z1Z5，而不是Z0，因此，實(shí)際錐度的起點(diǎn)Z向坐標(biāo)值與圖樣不吻合，所以應(yīng)該算

8、出錐面起點(diǎn)與終點(diǎn)處的實(shí)際的直徑差，否則會(huì)導(dǎo)致錐度錯(cuò)誤。程序中實(shí)際R值可用相似三角形方法求算。實(shí)際R值為PP1，如圖8-4-8可見(jiàn)： 刀具起點(diǎn)的及對(duì)角點(diǎn)的設(shè)計(jì)：刀具起點(diǎn)的X值大于等于加工毛坯外徑2個(gè)R值，即，X起X毛+2R，否則容易導(dǎo)致切深過(guò)大的錯(cuò)誤。設(shè)刀具的起點(diǎn)為與工件具有安全間隙的S點(diǎn)（X62，Z2）。設(shè)第一刀的最大切深為2mm，第一個(gè)對(duì)角點(diǎn)的X坐標(biāo)是：5011=57外圓錐面粗精加工程序O8502如下：O8402N10 G98 T0101；S800 M03；圖8-4-8 錐面切削區(qū)域定義及R值N20 G0 X61. Z2.；(快速走刀至循環(huán)起點(diǎn)S)N30 G90 X57. Z-19.8 R-

9、5.5 F150；(用G90粗車圓錐)N40 X53.；(G90模態(tài)下X向切深至X53)X49.；X45.；X41.；X37.；X33.；X31.； (X向留單邊余量0.5 mm)X30. Z-20. F100 S1200；(精車)G0 X100 Z100； M30；845 G71多重復(fù)合循環(huán)粗車外徑 1多重復(fù)合循環(huán)切削區(qū)域邊界定義FANUC系統(tǒng)允許用循環(huán)指令調(diào)用對(duì)完全封閉的切削區(qū)域的多次分層加工動(dòng)作過(guò)程，這種指令稱為多重復(fù)合循環(huán)。在多重復(fù)合循環(huán)指令中要給定切削區(qū)域的切削工藝參數(shù)。圖8-4-9 封閉的切削區(qū)域定義多重復(fù)合循環(huán)首先要定義多余的材料的邊界，形成了一個(gè)完全封閉的切削區(qū)域，在該封閉區(qū)域

10、內(nèi)的材料根據(jù)循環(huán)調(diào)用程序段中的加工參數(shù)進(jìn)行有序切削。從數(shù)學(xué)角度上說(shuō)，定義一個(gè)封閉區(qū)域至少需要三個(gè)不共線的點(diǎn)，圖8-4-9（a）所示為一個(gè)由三點(diǎn)定義的簡(jiǎn)單邊界和一個(gè)由多點(diǎn)定義的復(fù)雜邊界。S、P和Q點(diǎn)則表示所選(定義)加工區(qū)域的極限點(diǎn)。 圖8-4-9（b）中，車削工件輪廓由點(diǎn)P開(kāi)始，到點(diǎn)Q結(jié)束，它們之間還可以有很多點(diǎn)，如#1、#2、#3、#4。這樣由P開(kāi)始到Q點(diǎn)結(jié)束形成了復(fù)雜的輪廓，P、Q點(diǎn)間復(fù)雜輪廓應(yīng)就是精加工的路線。這樣由S點(diǎn)和P到Q精加工的路線就確定了一個(gè)完全封閉的切削區(qū)域。2起點(diǎn)和P、Q點(diǎn)的設(shè)計(jì) 圖8-4-9中的S點(diǎn)為任何輪廓切削循環(huán)的起點(diǎn)，它的定義是：起點(diǎn)是調(diào)用輪廓切削循環(huán)前刀具的X、Z

11、坐標(biāo)位置。認(rèn)真選擇起點(diǎn)很重要，它應(yīng)趨近工件，并具有安全間隙。圖8-4-10 G71指令的參數(shù)P點(diǎn)代表精加工輪廓的起點(diǎn)；Q點(diǎn)代表精加工后輪廓終點(diǎn)。P、Q點(diǎn)應(yīng)在工件之外，與工件有一定的安全間隙。3G71多重復(fù)合循環(huán)格式：G71粗車固定循環(huán)，它適用于對(duì)棒料毛坯粗車外徑和粗車內(nèi)徑。在G71指令前是運(yùn)動(dòng)到循環(huán)起點(diǎn)的程序段；在G71指令后面，是描述精加工輪廓的程序段。CNC系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)起點(diǎn)、精加工輪廓、G7l指令內(nèi)的各個(gè)參數(shù)，自動(dòng)生成加工路徑，將粗加工待切除的余量切削掉，并保留設(shè)定的精加工余量。格式如下： G71 U（d ）R（e）；G71 P(ns) Q(nf) U( u) W(w) F S T； 格式

12、中參數(shù)含義如下：U(d)循環(huán)的切削深度(半徑值、正值)；R（e）每次切削退刀量；P(ns)精加程序的開(kāi)始程序段段號(hào)；Q(nf)精加工結(jié)束循環(huán)程序段的段號(hào)；U(u)X向精車預(yù)留量；W(w)Z向精車預(yù)留量。G71指令段內(nèi)部參數(shù)的意義：G71指令段內(nèi)部參數(shù)的意義如圖8-4-10所示，CNC裝置首先根據(jù)用戶編寫(xiě)的精加工輪廓，在預(yù)留出X和Z向精加工余量u和w后，計(jì)算出粗加工實(shí)際輪廓的各個(gè)坐標(biāo)值。刀具按層切法將余量去除，在每個(gè)切削層刀具指令X向切深U（d ），每個(gè)層切削后按R（e）指令值，沿45方向退刀，然后循環(huán)到下一層切削，直至粗加工余量被切除。然后，刀具沿與精加工輪廓X向相距u余量、Z向相距w余量的路

13、線半精加工。G71加工結(jié)束后，可使用G70指令最終完成精加工。 其他說(shuō)明： 描述精加工輪廓的程序段中指定的F、S和T功能，對(duì)粗加工循環(huán)無(wú)效，但對(duì)精加工有效； 在G71程序段或前面程序段中指定的F、S和T功能，對(duì)粗加工循環(huán)有效。 X 向和Z向精加工余量u和w的正負(fù)符號(hào)判斷的方法是：留余量的輪廓形狀相對(duì)零件的最終輪廓形狀，向X、Z的正向偏移則符號(hào)為正，向X、Z的負(fù)向偏移則符號(hào)為負(fù)。 G71固定循環(huán)第一個(gè)走刀動(dòng)作應(yīng)是X方向走刀動(dòng)作。 圖8-4-11工件外形加工例4G71多重復(fù)合循環(huán)應(yīng)用實(shí)例：工件如圖8-4-11所示，毛坯直徑50，工件右端面為Z0，刀具初始點(diǎn)在換刀點(diǎn)（X100，Z100）。切削區(qū)域、

14、切削起點(diǎn)P、Q點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖8-4-12所示。利用G71多重復(fù)合循環(huán)編制粗加工程序如下：O8403 G99T0101；G0 X54. Z2 S500 M3；（到達(dá)G71固定循環(huán)起始點(diǎn)）圖8-4-12 切削區(qū)域、起點(diǎn)P、Q點(diǎn)設(shè)計(jì)G71 U2. R0.5 ；（每層切深2 mm，退刀0.5 mm）G71 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.2 ；（X向留單邊精加工余量0.3 mm，Z向0.1mm。 粗加工切進(jìn)給量0.2 mmr ，P10 Q20為描述零件的輪廓形狀的程序段的起、止段號(hào)）N10 G0 X20；（P點(diǎn)；精加工輪廓開(kāi)始程序段，第一個(gè)動(dòng)作是X向運(yùn)動(dòng)）G1Z0.；G1X30.Z-25.；G1

15、 Z-22.；G03 X36 Z-25；G01 X46.；N20 G1X52.Z-28；（Q點(diǎn)，精加工輪廓結(jié)束）M03 S1000G70P10Q20 F0.1；（調(diào)用精加工循環(huán)）G0 X100. Z100.；N120 M30；846 精車固定循環(huán)G70格式：G70 P(ns) Q(nf) ：說(shuō)明如下：G70指令用于G71、G72、G73指令粗車工件后的精車加工。G70指令總是在粗加工循環(huán)之后，調(diào)用粗加工循環(huán)指令后的精加工輪廓路線。宜在G70程序段之前編寫(xiě)刀具T指令和主運(yùn)動(dòng)指令，若不指定，則維持粗車指定的F、S、T狀態(tài)。G70到G73中ns到nf間的程序段不能調(diào)用子程序。當(dāng)G70循環(huán)結(jié)束時(shí)，刀具

16、返回到起點(diǎn)，并讀下一個(gè)程序段。應(yīng)用示例:O8403 圖8-4-13 切削區(qū)域與粗加工切削路線M03 S1000N100G70P10Q20 F0.1；（調(diào)用精加工循環(huán)）N110G0 X100. Z100.；N120 M30；847 G73成型加工復(fù)合循環(huán)粗車外徑 1鍛造毛坯與圓棒料毛坯切削區(qū)域和粗車路線如圖8-4-13，對(duì)工件毛坯切削區(qū)域的粗加工，可以有幾種不同切削進(jìn)給路線選擇，如（a）所示的平行輪廓的“環(huán)切”路線，（b）所示的平行坐標(biāo)軸的“行切”走刀路線等。為使粗加工切削路線最短，要對(duì)具體加工條件具體分析。當(dāng)工件毛坯為余量均勻的鍛造毛坯，粗加工時(shí)，平行輪廓的“環(huán)切”路線最短。圖8-4-14 G

17、73X向進(jìn)刀的路線G73指令稱之為成型加工復(fù)合循環(huán)，調(diào)用平行工件輪廓的“環(huán)切”路線，適合于余量均勻的鍛造毛坯粗車。2G73指令介紹和格式：G73格式如下：G73 U (i) W (k) R(d)；G73 P (ns) Q (nf) U (u) W(w) F；格式中各參數(shù)含義如下：U (i)X方向毛坯切除余量(半徑值、正值)W (k)Z方向毛坯切除余量(正值)；R(d)粗切循環(huán)的次數(shù)；P (ns)精加工程序的開(kāi)始循環(huán)程序段的行號(hào)；Q (nf)精加工程序的結(jié)束循環(huán)程序段的行號(hào)U (u)X向精車預(yù)留量；W(w)Z向精車預(yù)留量。G73指令段內(nèi)部參數(shù)的意義：G73指令段內(nèi)部參數(shù)的意義如圖8-4-14所示

18、，CNC裝置首先根據(jù)用戶編寫(xiě)的精加工輪廓，在預(yù)留出X和Z向精加工余量u和w后，刀具按平行于精加工輪廓的偏離路線進(jìn)行粗加工，切深為粗加工余量除以指令的粗加工次數(shù)（R）。粗加工結(jié)束后，可使用G70指令最終完成精加工。 用G73粗加工循環(huán)模式用于毛坯為棒料的工件切削時(shí)，會(huì)有較多的空刀行程，棒料毛坯應(yīng)盡可能使用G71、G72粗加工循環(huán)模式。3G73指令應(yīng)用示例如圖8-4-15，工件毛坯為鍛件。工件X向殘留余量不大于5mm，Z向殘留余量不大于3 mm，要求采用G73方式切削出該零件外形。圖8-4-15 G73切削零件例換刀點(diǎn)、切削起點(diǎn)、P、Q點(diǎn)設(shè)計(jì),精加工路線設(shè)計(jì)參考圖8-4-12。利用G73多重復(fù)合循環(huán)編制粗加工程序如下：O8404 G99；T0101；G0 X60. Z2 S500 M3；G73 U5. W3. R5 ；G73 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.2 ；N10 G0 X20；G1Z0.；G1X30.Z-25.；G1 Z-22.；G03 X36 Z-25；G01 X46.；N20 G1X52.Z-