數(shù)控車削技術(shù) 教學(xué)課件 作者 周曉宏項目十二 應(yīng)用子程序車削復(fù)雜零件

項目十二

應(yīng)用子程序車削復(fù)雜零件一、提問加工下面圖12-1的零件有哪些方法？用增量方式編寫上面零件外輪廓的精加工程序（先不倒角和切槽）N10M03S600T0100;N20G00X12.Z2.0;N30G01W-18.0F100;N40U2.0;N50W-9.0;N60G02W-3.U6.R3;N70G01W-5.0;N80U8.0W-9.0;N90W-13.0;N100G00X50.Z50.;N110M05;N120M02;二、引入子程序的概念和格式

在程序中，當(dāng)某一程序反復(fù)出現(xiàn)（即工件上相同的切削路線重復(fù)）時，可以把這類程序作為子程序，并事先存貯起來，使程序簡化。

1.子程序的格式

子程式的程序格式和主程序基本相同。子程序的第一行是O地址指定的子程序號，最后一行必須是M99指令，作用是結(jié)束子程序并返回主程序或上一層子程序。2.子程序的調(diào)用子程序的調(diào)用過程如圖12-2所示。調(diào)用子程序的程序段格式為：FANUC系統(tǒng)的格式：M98P___L____；

其中，地址P設(shè)定調(diào)用的子程序號，地址L設(shè)定子程序調(diào)用重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)。如果忽略L地址，則默認(rèn)為1次。三、子程序編程舉例1.子程序編程舉例一應(yīng)用子程序編制如圖12-1所示零件的程序，程序如下。O0001;N10M03S600T0100;N20G00X35.Z2.0;N30G90X28.5Z-60.F100;N40X28.Z-60.;N50G00X24.0Z2.0;N60M98P0002L1;N70G00X20.0Z2.0;N80M98P0002L1;N90G00X16.0Z2.0;N100M98P0002L1;N110G00X12.5Z2.0;N120M98P0002L1;N130G00X12.0Z2.0;N140M98P0002L1;N150G00X50.0Z50.0M05;N160M02;O0002;(子程序）N30G01W-18.0F100;N40U6.0;N50W-9.0;N60G02W-3.U6.R3;N70G01W-5.0;N80U8.0W-9.0;N90G00X40.Z2.0;N110M99;(子程序結(jié)束并返回主程序）2.子程序編程舉例二

編制如圖12-3所示手柄的粗、精加工程序,材料：φ35mm塑料棒。經(jīng)過計算，零件輪廓圓弧的交點坐標(biāo)為：A（-4.923，直徑14.769）、B（-44.8，直徑19.2）、C（-73.436，直徑24）程序如下：O0003;N20G00X50.Z15.M03S500T0100;N30G94X0Z0F40;（端面車削循環(huán)）N40G90X32.Z-93.436;N50X28Z-93.436;N60X25Z-93.436;N70G00X30.Z0;N80M98P0004;N81G01X15.;N82M98P0004;N83G01X0S800;N84M98P0004;N90G00X60.Z20.M05;N100M30;O0004;N520G03U14.769W-4.923R8F100;N530G03U4.431W-39.877R60;N540G02U4.8W-28.636R40;N550G01W-20;N560U10;N570G00W93.436;N580M99；3.子程序編程舉例三應(yīng)用子程序編寫如圖12-4所示零件的加工程序，毛坯為直徑30mm的塑料棒程序如下。O0001;N10M03S600T0100;N20G00X35.0Z2.0;N30G90X26.0Z-60.0F100;N40G01X22.0Z2.0;N50M98P0002;N60G01X18.0Z2.0,N70M98P0002;N80G01X14.0.0Z2.0,N90M98P0002;N100G01X10.0Z2.0,N110M98P0002;N120G01X6.0Z2.0,N130M98P0002;N140G01X2.0Z2.0,N150M98P0002;N160G01X0.5Z2.0,N170M98P0002;N180G01X0Z2.0,N190M98P0002;N200G00X50.Z50.;N210M05;N220M02;O0002;(子程序）N5G01W-2.0;N10G03U10.W-10.;N20G01W-8.202;N30G03U10W-14.378R11;N40G01W-11.42;N50G02U4.0W-2.0R2.0;N60G01W-14.0;N70G01U5.0;沿X軸方向退刀N80G00X30.Z2.0N90M99;四、課堂練習(xí)

五、工作任務(wù)毛坯為直徑40mm的塑料棒，設(shè)計一個零件，要求具有圓弧面、圓柱面、圓錐面、倒角，長度不超過70mm,用子程序編程并加工。六、作業(yè)完成數(shù)控車削技術(shù)課程報告中本項目相關(guān)內(nèi)容。知識拓展：制定數(shù)控車削加工工藝的相關(guān)知識1.數(shù)控車削加工工藝的制定的內(nèi)容

其主要內(nèi)容有：確定加工順序和走刀路線，選擇夾具，刀具及切削用量等。2.加工順序的確定原則

（1）先粗后精原則

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。粗車可在較短時間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量切掉（如圖12-7中雙點劃線內(nèi)部分）。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，要按照圖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，是按加工部位相對于對刀點的距離而言的。離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，可以縮短刀具的移動距離，減少空行程時間，如圖12-8所示。先近后遠(yuǎn)還有利于保持零件的剛性，改善切削條件。（3）內(nèi)外交叉

對于既有內(nèi)表面（內(nèi)型、內(nèi)腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。3.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。因此重點在于確定粗加工及空行程的走刀路線。最短空行程路線圖12-9a所示為采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的一般情況，其對刀點A設(shè)置在較遠(yuǎn)的位置，是考慮到加工過程中需方便換刀，同時，將起刀點與對刀點重合在一起。按三刀粗車的走刀路線安排：第1刀為A→B→C→D→A：第2刀為A→E→F→G→A：第3刀為A→H→I→J→A。

圖12-9b所示則是將起刀點與對刀點分離，并設(shè)于B點位置，仍按相同的切削有量進(jìn)行三刀粗車，其走刀路線安排：對刀點A到起刀點B的空行程為A→B；第1刀為B→C→D→E→B；第2刀為B→F→G→H→B；第3刀為B→I→J→K→B；起刀點B到對刀點A的空行程B→A。顯然，圖12-10b所示的走刀路線短。（2）大余量毛坯的切削路線。圖12-10a所示為車削大余量工件的走刀路線。在同樣的背吃刀量情況下，按圖12-10a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，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12-11b所示。4.夾具的選擇數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自定心卡盤、四爪卡盤外，大批量生產(chǎn)中還使用便于自動控制的液壓、電動以及氣動夾具。5.刀具的選擇數(shù)控加工對刀具的要求較高，不僅需要剛性好，精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調(diào)整方便，以滿足數(shù)控機(jī)慶高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削性能的刀具材料（如高素鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金），并使用可轉(zhuǎn)位刀片。（1）車削用刀具及其選擇數(shù)控車削常用的車刀一般分尖形車刀、圓弧形車刀以及成形車刀三類。①尖形車刀。它是以直線形切削刃為特征的車刀。這類尖形車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車刀，左右端面車刀、車槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應(yīng)適合數(shù)控加工的特點（如加工路線，加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。②圓弧形車刀。它是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形）的成形面。選擇車刀圓弧半徑時應(yīng)考慮兩點：一是車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀具強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。③成形車刀。它也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成形車刀有小半徑圓弧車刀，非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成形車刀。（2）標(biāo)準(zhǔn)化刀具

目前，數(shù)控機(jī)床上大多使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化刀具，對可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號。對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測量以獲得精確資料，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。刀具尤其是刀片的選擇是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)。零件材質(zhì)的切削性能、毛坯余量、工件的尺寸精度和表面粗糙度、機(jī)床的自動化程序等都是選擇刀片的重要依據(jù)。數(shù)控車床能兼作粗精車削，因此粗車時，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。此外，為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)盡可能采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得合理，刀片最好選擇涂層硬質(zhì)合金刀片。目前，數(shù)控車床用得最普遍的是硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具兩種。刀片的選擇是根據(jù)零件的材料種類、硬度以及加工表面粗糙要求和加工余量等已知條件來決定刀片的幾何結(jié)構(gòu)（如刀尖圓角）、進(jìn)給量、切削速度和刀片牌號。具體選擇時可參考切削用量手冊。刀片類型可分為帶圓孔、帶沉孔以及無孔三大類。形狀有：三角形、正方形、五邊形、六邊形、圓形以及菱形等共17種。圖12-12所示為常見的幾種刀片形狀及角度。6.切削用量的選擇

數(shù)控車床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度（用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。

（1）背吃刀量ap的確定

在工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù).當(dāng)零件精度要求較高時，則應(yīng)考慮留出精車余量，其所留的精車余量一般比普通車削時所留的余量少，常取0.1～0.5mm。（2）進(jìn)給速度Vf確定

進(jìn)給速度Vf的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相