任務(wù)七 數(shù)控車削加工曲面軸

任務(wù)七數(shù)控車削加工曲面軸任務(wù)目標(biāo)1、熟悉數(shù)控編程中坐標(biāo)系與坐標(biāo)原點(diǎn)、起始點(diǎn)的確定，以及程序編制的相關(guān)知識。2、掌握和運(yùn)用加工運(yùn)行軌跡和編程節(jié)點(diǎn)尺寸的數(shù)學(xué)計(jì)算。3、掌握FANUC0-TB系統(tǒng)編程方法。本綜合練習(xí)介紹在數(shù)控車床上，采用三爪自動定心卡盤和雞心夾一雙頂尖的方式進(jìn)行零件粗、精車的裝夾定位，使用外圓精車車刀、切槽車刀、圓弧切槽車刀來進(jìn)行零件的加工。案例對曲面軸零件加工編程和數(shù)控車削加工的全過程進(jìn)行解析。一、綜合實(shí)訓(xùn)要求曲面軸為典型的軸類零件生產(chǎn)規(guī)模為小批量加工，如圖4.7—2所示。零件軌跡曲線復(fù)雜，有著嚴(yán)格的尺寸精度要求，所以加工難度大。必須保證曲面軸零件的尺寸精度、幾何精度和位置精度。1．熟悉并掌握數(shù)控編程中坐標(biāo)系與坐標(biāo)原點(diǎn)、起始點(diǎn)的確定，以及程序編制的相關(guān)知識。從手工編程的角度出發(fā)，掌握和運(yùn)用加工運(yùn)行軌跡和編程節(jié)點(diǎn)尺寸的數(shù)學(xué)計(jì)算。2．說明程序中使用的工件裝夾，刀具類型，加工工藝，數(shù)控粗、精加工的內(nèi)容和先后順序。3．畫出數(shù)控加工走刀路線圖，注意刀具切入和切出的方法。4．編制數(shù)控車削加工程序。5．掌握刀具、夾具的裝夾與數(shù)控加工對刀等實(shí)際操作。圖4.7一1曲面軸外形圖圖4.7—2曲面軸零件圖圖4.7一1曲面軸外形圖圖4.7—2曲面軸零件圖二、加工使用的設(shè)備、輔具與材料1．此案例在FANUC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床上進(jìn)行實(shí)際調(diào)試和加工。2．配備零件毛坯1件。毛坯材料：45鋼；毛坯尺寸：Ф50×126mm。3．配備三爪自動定心卡盤后頂尖等相關(guān)裝夾輔具。4．配備：中心鉆(B2.5)1把；外圓精車車刀(正刀，主偏角kr=93°，刀尖圓弧半徑R0.2mm)1把；切槽車刀(刀刃寬B=5mm)1把；螺紋車刀1把。三．綜合實(shí)訓(xùn)解析1．零件加工工藝分析(1)結(jié)構(gòu)分析。在數(shù)控車削加工中，零件車削加工成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀并不復(fù)雜，但零件的軌跡精度要求高，從零件的總體結(jié)構(gòu)考慮，增加零件左端的倒圓角R2，并將零件右端的倒角2×45°改為R2的倒圓角，等于增加了零件裝配時(shí)的導(dǎo)入角，并且結(jié)構(gòu)部位的改變，利用外圓精車車刀的刀尖圓弧就可以完成加工，并不需要增加新的刀具。(2)精度分析。在數(shù)控車削加工中，零件重要的徑向加工部位有：Ф320-0.039圓錐段，Ф420-0.074圓柱段，SR15內(nèi)球面的中點(diǎn)直徑為Ф320-0.1，SRl7外球面，球面最小處直徑為Ф30，球面另一端與SR15內(nèi)球面相切，球面半徑為SR17.152；零件右端為雙頭螺紋2×M27，具體參見圖7—2。零件重要的軸向加工部位為內(nèi)外相切球面，其軸向尺寸應(yīng)該以Ф42圓柱段的右端面為準(zhǔn)。零件其他軸向加工部位相對容易加工。(3)零件裝夾與定位基準(zhǔn)分析。在數(shù)控粗精加工中，該零件可以先一夾一頂以外圓面和中心孔定位，粗精加工零件左端，再采用一夾一頂以Φ32外圓和中心孔定位粗精加工零件右端。(4)加工刀具分析。由圖4.7—2可知,在該零件的數(shù)控車削加工中,為保證零件加工軌跡的連續(xù)性,外圓加工應(yīng)使用主偏角kr=93°,kr′=57°,刀尖圓弧半徑R0.2mm外圓精車車刀,零件空刀槽加工使用B=5mm切槽車刀,零件的密封槽使用B=1.3切槽車刀,就可滿足加工要求。2．工藝處理在生產(chǎn)實(shí)際中，并不單純僅僅是數(shù)控工藝，大部分零件的加工，往往是以混合工藝的形式來進(jìn)行編制。(1)零件左端、右端打B型中心孔B2.5。(2)使用三爪自動定心卡盤裝夾零件，采用夾一端頂一端進(jìn)行裝夾定位，數(shù)控粗、精加工零件左端，包括錐體、Φ32外圓、和R5圓弧。(3)零件掉頭后使用三爪自動定心卡盤裝夾零件，采用夾一端頂一端進(jìn)行裝夾定位，數(shù)控粗、精加工零件右端，包括螺紋、退刀槽、R17.152和R15圓弧、Φ42外圓。3．?dāng)?shù)控車削加工工藝(1)數(shù)控車削加工的數(shù)控編程任務(wù)書,見表4.7—1。

表4.7—1數(shù)控編程任務(wù)書年月日×××××××工藝處數(shù)控編程任務(wù)書產(chǎn)品零件圖號任務(wù)書編號零件名稱曲面軸***********使用數(shù)控設(shè)備數(shù)控車床共1頁第1頁主要工藝說明及技術(shù)要求:數(shù)控車削加工零件上各部軌跡曲線尺寸的精度達(dá)到圖紙要求。數(shù)控車削加工要求詳見產(chǎn)品工藝卡片。技術(shù)要求見零件圖。收到編程時(shí)間月日經(jīng)手人編制審核編程審核批準(zhǔn)(2)數(shù)控車削加工時(shí)的零件裝夾安裝方式。工件安裝(示意圖)和工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定卡見表4.7—2。表4.7—2數(shù)控工件安裝和工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定卡零件圖號**********數(shù)控加工工件安裝和零點(diǎn)設(shè)定卡工序號**********零件名稱曲面軸裝夾次數(shù)1次(3)數(shù)控車削加工工序。數(shù)控加工分粗車加工和精車加工二次切削進(jìn)行，其工序如下。①粗、精車加工左端：使用主偏角kr=93°、kr′=57°刀尖圓弧半徑R0.2外圓精車車刀，粗、精加工零件左端各部外圓輪廓面與所在端面。數(shù)控加工工序卡及切削用量選擇見表4.7—3。

表4.7—3數(shù)控加工工序卡年月日××××××機(jī)械廠數(shù)控加工工序卡產(chǎn)品名稱和代號零件名稱零件圖號*******曲面軸**********工序序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間********P*******三爪卡盤數(shù)控車床******工序號工序內(nèi)容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給速度/(㎜/r)背吃刀量/㎜備注1零件兩端打B型中心孔T0中心鉆B2.510000.12粗車加工零件左端外形軌跡T1kr=93°kr′=57°6000.31.5粗車3精車加工零件左端外形軌跡T1kr=93°kr′=57°12000.10.5精車4粗車加工零件右端外形軌跡T0kr=93°kr′=57°6000.31.5粗車5精車加工零件右端外形軌跡T1kr=93°kr′=57°12000.10.5精車6車削加工零件右端螺紋T1600②粗、精車加工右端：零件掉頭重新安裝裝夾定位后，使用主偏角kr=93°、kr′=57°刀尖圓弧半徑R0.2外圓精車車刀，粗、精加工零件右端各部外圓輪廓面和所在端面及螺紋。數(shù)控加工工序卡及切削用量選擇見表7—1—3。(4)數(shù)控車削加工刀具。T0：中心鉆B2.5；T1：主偏角kr=93°kr′=57°刀尖圓弧半徑0.2外圓精車車刀(可轉(zhuǎn)位車刀)；T2：刀刃寬B=5mm切槽刀(可轉(zhuǎn)位車刀)；T3：螺紋車刀(可轉(zhuǎn)位車刀)。數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)與數(shù)控刀具明細(xì)表參見表4.7—4。表4.7—4數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)與明細(xì)表零件圖號零件名稱材料數(shù)控刀具明細(xì)表程序編號車間使用設(shè)備********曲面軸45鋼************數(shù)控車床刀具號刀位號刀具名稱刀具圖號刀具刀補(bǔ)地址換刀方式加工部位規(guī)格長度/㎜直徑長度自動/手動設(shè)定補(bǔ)償設(shè)定T0中心鉆手動零件兩端T11外圓車刀kr=93°自動零件外形T22切槽車刀B=5㎜自動零件右端T33螺紋車刀自動零件右端加工用量的選擇與確定。在數(shù)控精車車削加工中，零件輪廓的精車余量為1／2=0.4mm。主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度參見數(shù)控加工工序卡(見表7—3)。編程參數(shù)的計(jì)算。該零件車削加工的形狀比較簡單，因此由圖7—3就可直接得到數(shù)控精車加工編程所需尺寸。零件倒圓計(jì)算如下。已知：零件的錐度為1：10，在△SNT中：NT=28，ST=1.5∴∵△OMN∽△SNT∴∴MP=28+0.107=28.107零件倒圓加工尺寸參見圖7—3。零件圓弧計(jì)算如下。在△O1AB中：O1B=15+16—21=10在△O2CD中：O2D=(30—6.5651)／2=10.71745O1G=15+16—6.5651／2=27.71745或O2G=40—11.18—12.52567=16.294零件圓弧加工尺寸參見圖4.7—4。圖4.7—3倒圓參數(shù)計(jì)算圖4.7—4圓弧參數(shù)計(jì)算在進(jìn)行編程參數(shù)計(jì)算時(shí)，應(yīng)該加上車刀刀尖的圓弧半徑R2。具體計(jì)算請讀者自己進(jìn)行。螺紋切削計(jì)算如下。已知：螺紋直徑為?27mm，螺紋導(dǎo)程為2mm，經(jīng)查表計(jì)算：螺紋小徑為?24.835mm，螺紋中徑為?25.70lmm，螺紋深度為mm，螺紋大徑允許切小0.2165mm(8／H=0.2165，即螺紋大徑最小為?26.78㎜)(8)程序編制。零件左端、右端FANUC粗、精車加工程序清單見表4.7-5、表4.7-6、零件右端、左端粗、精車加工程序清單見表4.7-7、表4.7-8。表4.7—5數(shù)控加工程序單(FANUC)零件名稱曲面軸(零件左端粗、精加工)程序說明O1233N010G99G97G40N020M03S600N030T0101N040G00X100Z100N050X52Z2N060G71U1.5R0.3N070G71P80Q140U1W0F0.3S600T0101N080G42G00X18N090G01Z0F0.1N100X29R2N110X32Z-30N120Z-45程序名稱修正機(jī)床狀態(tài)主軸正轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)調(diào)T1外圓車刀運(yùn)刀到換刀點(diǎn)運(yùn)刀到進(jìn)刀點(diǎn)采用G71外圓粗加工循環(huán)加工左端輪廓精加工首段N130G02X42Z-50R5N140G40X52N150G00X100Z100N160M05N170M00N180M03S1200N190T0101N200G00X51Z2N210G70P80Q140F0.1S1200T0101N220G00X100Z100N230M05N240M30精加工尾句運(yùn)刀到換刀點(diǎn)主軸停止程序暫停（檢驗(yàn)工件尺寸）啟動主軸調(diào)T1外圓車刀運(yùn)刀到進(jìn)刀點(diǎn)采用G70精加工循環(huán)加工左端輪廓運(yùn)刀到換刀點(diǎn)主軸停止程序結(jié)束

表4.7—6數(shù)控加工程序單（FANUC）零件名稱曲面軸(零件右端粗、精加工)程序說明O1234N010G99G97G40N020M03S600N030T0101N040G00X100Z100N050X52Z2N060G73U9R6N070G73P80Q140U1W0F0.3S600T0101N080G42G00X22.78N090G01Z0F0.1N100X26.78Z-2N110Z-25N120X30N130G03X36.138Z-46.218R17.152N140G02X42Z-65R15N150G00Z-71N160G00X100Z100N170M05N180M00N190M03S1200N200T0101N210G00X51Z2N220G70P80Q140F0.1S1200T0101N230G00X100Z100N240M05N250M00N260M03S600N270T0202N280G00X31Z-25N290G01X23F0.05N300X27F0.5N310Z-23N320X27F0.05N330X23Z-25N340G00X100N350Z100N360T0303N370G00X28Z5N380G92X26.2Z-22F2N390X25.6N400X25N410X24.835N420G00X100Z100N430M05N440M30程序名稱修正機(jī)床狀態(tài)主軸正轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)調(diào)T1外圓車刀運(yùn)刀到換刀點(diǎn)運(yùn)