數(shù)控車(chē)削加工技術(shù) 教案 項(xiàng)目七 端面切削工藝及編程

PAGEPAGE4數(shù)控車(chē)削加工技術(shù)課程教案授課時(shí)間第周授課方式（請(qǐng)打√）□講授□上機(jī)□實(shí)驗(yàn)/訓(xùn)□其它課時(shí)安排授課題目（章節(jié)或單位課時(shí)）：項(xiàng)目七端面切削工藝及編程教學(xué)目的與要求（分了解、熟悉、掌握三個(gè)層次）：1.理解端面切削的特點(diǎn)，根據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)；2.端面車(chē)削應(yīng)認(rèn)真分析切削區(qū)域，合理設(shè)計(jì)切削路線(xiàn)和切削用量；3.認(rèn)真理解G72的外圓切削指令的應(yīng)用；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：1.端面車(chē)削應(yīng)認(rèn)真分析切削區(qū)域，合理設(shè)計(jì)切削路線(xiàn)和切削用量；2.認(rèn)真理解G72的外圓切削指令的應(yīng)用；教學(xué)內(nèi)容備注7.1端面車(chē)削工藝任務(wù)導(dǎo)入：加工如圖所示軸類(lèi)零件圖7.1軸7.1.1工藝分析端面是軸類(lèi)零件組成的基本要素，要掌握軸類(lèi)零件的加工，首先要掌握端面加工的知識(shí)。圖所示的軸正是由外圓與端面組成的，其加工工藝過(guò)程如下：7.1.2相關(guān)工藝知識(shí)1.外圓與端面的技術(shù)要求1）尺寸精度分析：外圓尺寸有φ470-0.10mm，它的上偏差為0mm，下偏差為-0.10mm,公差為0.10，長(zhǎng)度尺寸有40±1mm、122±0.1mm，如圖7.1所示：2）形位精度分析：外圓有圓度○、圓柱度形狀要求，端面有平面度形狀要求。外圓的兩素線(xiàn)與端面有垂直度⊥要求。3）表面粗糙度分析：零件各表面的表面粗糙度公差為Ra=3.2μm,

車(chē)削加工可以達(dá)到。2.車(chē)削外圓與端面的車(chē)刀車(chē)削該軸可選用90°、45°車(chē)刀。90°車(chē)刀可用于車(chē)削外圓，也可用于車(chē)削端面；45°可用于車(chē)削端面與倒1×45°角。3.車(chē)削外圓與端面時(shí)車(chē)刀安裝的工藝要求車(chē)削外圓車(chē)刀與車(chē)削端面車(chē)刀的安裝要求和方法基本相同，車(chē)刀安裝的是否正確，將直接影響切削能否順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量。即使刃磨合理的車(chē)刀，如果安裝的不正確，也會(huì)改變車(chē)刀工作時(shí)的實(shí)際角度。因此車(chē)刀安裝后，必須保證做到：(1)車(chē)刀的伸出長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，否則在切削過(guò)程中會(huì)減弱刀桿的剛性，容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件的表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞車(chē)刀。通常車(chē)削外圓時(shí)，在不影響切削和觀(guān)察的情況下，盡量縮短車(chē)刀伸出刀架部分的長(zhǎng)度，一般為刀桿厚度的1.5倍左右為宜。

(2)車(chē)刀下面的墊片數(shù)量不宜過(guò)多，否則易使車(chē)刀在加工中產(chǎn)生振動(dòng)。通常在保證車(chē)刀高度的情況下，盡量減少墊片數(shù)量，且墊片要平整，并應(yīng)與刀架前端對(duì)齊，以防止車(chē)刀產(chǎn)生振動(dòng)。(3)壓緊車(chē)刀用的螺釘不可少于兩個(gè)，否則在車(chē)削過(guò)程中易使車(chē)刀走動(dòng)，而影響工件的加工，因此，為確保車(chē)刀裝夾的可靠，車(chē)刀至少要用兩個(gè)螺釘壓緊在刀架上，并輪流逐個(gè)擰緊。(4)車(chē)刀的刀尖不宜高于或低于工件的回轉(zhuǎn)中心，否則由于切削平面和基面的位置發(fā)生變化，使車(chē)刀工作時(shí)的前角和后角數(shù)值發(fā)生改變。若刀尖裝得高于回轉(zhuǎn)中心（見(jiàn)圖7.2a），會(huì)使后角減小，增大了車(chē)刀后面和工件加工表面之間的摩擦，使工件表面產(chǎn)生硬化現(xiàn)象，并降低了表面質(zhì)量；若刀尖裝得低于工件回轉(zhuǎn)中心，見(jiàn)圖7.2b)，會(huì)使前角減小，切削力增大，導(dǎo)致切削不順暢。通常，車(chē)削外圓時(shí)，刀尖一般應(yīng)與工件軸線(xiàn)等高（見(jiàn)圖7.2c）。車(chē)削端面時(shí)，特別要嚴(yán)格保證車(chē)刀的刀尖對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心，以防車(chē)削后的工件端面中心處留有凸頭，甚至車(chē)刀車(chē)到中心處時(shí)會(huì)使刀尖崩碎（圖7.3）。(5)刀桿不能歪斜，否則會(huì)便車(chē)刀的主偏角和副偏角發(fā)生變化。其原因在于：當(dāng)車(chē)刀的角度一定時(shí)，若主偏角增大，會(huì)使副偏角減小，加劇副切削力與工件已加工表面之間的摩擦，容易引起振動(dòng)，使工件表面產(chǎn)生振紋；若主偏角減小，則副偏角增大，否則會(huì)使車(chē)刀的主偏角和副偏角發(fā)生變化而影響工件的表面粗糙度，降低表面質(zhì)量。同時(shí)由于主偏角減小，使得徑向切削力增大，當(dāng)工件剛性較差時(shí)，易產(chǎn)生彎曲變形。因此，安裝車(chē)刀時(shí)應(yīng)使刀桿中心線(xiàn)與主軸軸線(xiàn)垂直。a)太高b）太低c）正確圖7.3車(chē)刀刀尖不對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心使車(chē)刀崩碎圖7.2車(chē)刀的安裝4.端面車(chē)削的工藝要求用右偏刀（90°）車(chē)削端面(1)切削深度不能過(guò)大。在通常情況下，是使用右偏刀的副切削刃對(duì)工件端面進(jìn)行切削的（斷屑槽沿主切削刃方向刃磨）.導(dǎo)致切削不順暢，當(dāng)切削深度過(guò)大時(shí)，向床頭方向的切削力(F）會(huì)使車(chē)刀扎入端面而形成凹面。(2)主偏角不能小于90°，否則會(huì)使端面的平面度超差或者在車(chē)削階臺(tái)端面時(shí)造成階臺(tái)端面與工件軸線(xiàn)不垂直的現(xiàn)象，通常在車(chē)削端面時(shí)，右偏刀的主偏角應(yīng)在90°-93°范圍內(nèi)。

7.2端面車(chē)削方法與編程任務(wù)導(dǎo)入:加工如圖7.4所示零件，用端面循環(huán)指令加工，其毛坯為棒料。工藝設(shè)計(jì)為:粗加工時(shí)切深2mm，進(jìn)給速度0.3mm/r，主軸轉(zhuǎn)速500r/min;精加工余量為2mm（直徑量），Z向2mm，進(jìn)給速度為0.15mm/r，主軸轉(zhuǎn)速為800r/min。圖7.4階梯軸為完成此項(xiàng)任務(wù)，需掌握的知識(shí)如下：7.2.1G72—端面粗車(chē)復(fù)合循環(huán)1.指令格式G72W（Δd）R（e）；G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）FST；其中：Δd—每次切削深度，無(wú)正負(fù)號(hào)，切削方向決定于AA'方向，該值是模態(tài)值；e—退刀量，無(wú)正負(fù)號(hào)，該值為模態(tài)值；ns—指定精加工路線(xiàn)的第一個(gè)程序段段號(hào)；nf—指定精加工路線(xiàn)的最后一個(gè)程序段段號(hào)；Δu—X方向上的精加工余量，直徑值指定；Δw—Z方向上的精加工余量；F、S、T—精加工過(guò)程中的切削用量及使用刀具。2.指令循環(huán)路線(xiàn)分析G72粗車(chē)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，與G71的運(yùn)動(dòng)軌跡相似，不同之處在于G72指令是沿著X軸方向進(jìn)行切削加工的。圖7.5G72指令走刀路線(xiàn)圖3.指令參數(shù)正負(fù)號(hào)確定圖7.6G72指令參數(shù)正負(fù)號(hào)取值圖該指令適合于四種切削模式，所有切削模式都是平行于X軸方向。圖中給出了4種切削模式（所有這些切削循環(huán)都平行于X軸）下U和W的符號(hào)判斷。4.指令應(yīng)用說(shuō)明1）G72指令輪廓必須是單調(diào)遞增或遞減，且“ns”開(kāi)始的程序段必須以G00或G01方式沿著Z方向進(jìn)刀，不能有X軸運(yùn)動(dòng)指令。2）指令中的F、S、T值是指精加工中的F、S、T值，該值一經(jīng)指定，則在程序段段號(hào)“ns”、“nf”之間的所有F、S、T值無(wú)效；該值在指令中也可以不加以指定，這時(shí)就是沿用前面程序段中的F、S、T值，并可沿用至粗、精加工結(jié)束后的程序中去。3）循環(huán)起點(diǎn)的確定：G72粗車(chē)循環(huán)起點(diǎn)的確定主要考慮毛坯的加工余量、進(jìn)退刀路線(xiàn)等。一般選擇在毛坯輪廓外1～2mm、端面1～2mm即可，不宜太遠(yuǎn)，以減少空行程，提高加工效率。4）“ns”至“nf”程序段中不能調(diào)用子程序。5）G72循環(huán)時(shí)可以進(jìn)行刀具位置補(bǔ)償?shù)荒苓M(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償。因此在G71指令前必須用G40指令取消原有的刀尖半徑補(bǔ)償。在“ns”至“nf”程序段中可以含有G41、G42指令，對(duì)工件精車(chē)軌跡進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償。7.2.2程序編寫(xiě)1.簡(jiǎn)單工藝分析1）車(chē)端面先用外圓車(chē)刀車(chē)φ130毛坯的右端面，建立工件坐標(biāo)系。2）粗車(chē)外圓粗車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速S設(shè)定為800r/min、進(jìn)給速度F設(shè)定為100mm/min、被吃刀量設(shè)定為2mm。3）精車(chē)外圓精車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速S設(shè)定為1000r/min、進(jìn)給速度F設(shè)定為80mm/min、被吃刀量設(shè)定為0.8mm。4）切斷切斷時(shí)，徑向要留余量，余量大小根據(jù)零件的質(zhì)量大小來(lái)取值，不能讓工件掉落到切屑托盤(pán)上，又要確保用手能取下工件。工件上留的毛刺最后批量處理。2.程序清單表7.1程序表數(shù)控車(chē)床程序卡編程原點(diǎn)工件右端面與軸線(xiàn)交點(diǎn)編寫(xiě)日期零件名稱(chēng)階梯軸零件圖號(hào)圖7.4材料45#車(chē)床型號(hào)CJK6240夾具名稱(chēng)三爪卡盤(pán)實(shí)訓(xùn)車(chē)間數(shù)控中心程序號(hào)O0062編程系統(tǒng)FANUC0-TD序號(hào)程序簡(jiǎn)要說(shuō)明N010G50X200Z200；建立工件坐標(biāo)系N020M03S500T0101；主軸正轉(zhuǎn)，選擇1號(hào)外圓刀N030G99進(jìn)給速度設(shè)為mm/rN040G00X132.0Z2.0；粗車(chē)循環(huán)起點(diǎn)N050G01X-1.0Z0.0F0.1；切端面N060G72W1.0R0.5；調(diào)用粗車(chē)循環(huán)，每次切深1mm，留精加工余量單邊0.5mmN070G72P10Q20U0.0W0.5F0.2；N080G01Z-70.F0.15S800；進(jìn)給加工至（X132，Z-70）的位置N090X130.0；退刀N100X100.0Z-60.0；進(jìn)給加工至（X100，Z-60）的位置N110Z-50.0；進(jìn)給加工至（X100，Z-50）的位置N130X80.0Z-40.0；進(jìn)給加工至（X80，Z-40）的位置N140Z-20.0；進(jìn)給加工至（X80，Z-20）的位置N150X40.0Z0.0；進(jìn)給加工至（X40，Z0）的位置N160G00Z2.0；退回安全面N170G70P80Q170；精車(chē)循環(huán)N180G00X100.0Z100.0；回?fù)Q刀點(diǎn)N190M30；程序結(jié)束7.3典型端面車(chē)削編程及仿真實(shí)踐任務(wù)導(dǎo)入:已知粗車(chē)切深為4mm，余量在X軸方向?yàn)?.0mm（mm值），Z軸方向?yàn)?.0mm，試用端面切削加工指令G72完成圖7.7零件的加工。圖7.7階梯軸7.3.1程序編寫(xiě)1.簡(jiǎn)單工藝分析1）車(chē)端面先用外圓車(chē)刀車(chē)φ50毛坯的右端面，建立工件坐標(biāo)系。2）粗車(chē)外圓粗車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速S設(shè)定為800r/min、進(jìn)給速度F設(shè)定為100mm/min、被吃刀量設(shè)定為2mm。3）精車(chē)外圓精車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速S設(shè)定為1000r/min、進(jìn)給速度F設(shè)定為80mm/min、被吃刀量設(shè)定為0.8mm。4）切斷切斷時(shí)，徑向要留余量，余量大小根據(jù)零件的質(zhì)量大小來(lái)取值，不能讓工件掉落到切屑托盤(pán)上，又要確保用手能取下工件。工件上留的毛刺最后批量處理。2.程序清單表7.2程序表數(shù)控車(chē)床程序卡編程原點(diǎn)工件右端面與軸線(xiàn)交點(diǎn)編寫(xiě)日期零件名稱(chēng)臺(tái)階軸零件圖號(hào)圖7.7材料45#車(chē)床型號(hào)CJK6240夾具名稱(chēng)三爪卡盤(pán)實(shí)訓(xùn)車(chē)間數(shù)控中心程序號(hào)O3333編程系統(tǒng)FANUC0-TD序號(hào)程序簡(jiǎn)要說(shuō)明N010M03S500建立工件坐標(biāo)系N020T0101；主軸正轉(zhuǎn)，選擇1號(hào)外圓刀N030G98計(jì)量單位切換為mm/minN040G00X52.Z2.;粗車(chē)循環(huán)起點(diǎn)N050G72W4.R2.；調(diào)用粗車(chē)循環(huán)，每次切深4mm，留精加工余量單邊1mmN060G72P70Q130U1.W1.F80；N070G00Z-50；(ns)精車(chē)循環(huán)起點(diǎn)N080G01X50.F50；進(jìn)給加工至（X6，Z-2）的位置N090X30.Z-30.進(jìn)給加工至（X30，Z-30）的位置N100X25Z-10；進(jìn)給加工至（X25，Z-10）的位置N130X20.Z2.；(nf)進(jìn)給加工至（X20，Z2）的位置N140G70P70Q130；精車(chē)循環(huán)N150G00X200.Z220.M09；回?fù)Q刀點(diǎn)N160M30；程序結(jié)束7.3.2仿真實(shí)踐利用仿真軟件完成上圖零件的仿真加工，操作步驟如下：1.打開(kāi)仿真軟件圖7.8斐克仿真開(kāi)機(jī)界面2.進(jìn)入仿真系統(tǒng)選擇合適的機(jī)床圖7.9斐克仿真選擇設(shè)備界面3.機(jī)械歸零（1）使功能開(kāi)關(guān)置到REF（2）點(diǎn)擊相應(yīng)坐標(biāo)軸（3）直到相應(yīng)軸的綜合坐標(biāo)變?yōu)榱銏D7.10斐克仿真機(jī)械歸零界面4.輸入程序?qū)⒐δ苕I置到EDIT，然后點(diǎn)擊PROGRAM輸入零件加工程序。圖7.11斐克仿真編輯界面5.檢查程序6.裝工件、裝刀具（1）點(diǎn)擊工藝流程，點(diǎn)擊毛坯，進(jìn)入如下界面編輯相對(duì)應(yīng)的參數(shù)。圖7.12斐克仿真裝工件界面（2）點(diǎn)擊工藝流程，點(diǎn)擊車(chē)刀刀庫(kù)，進(jìn)入如下界面選擇相應(yīng)的刀具參數(shù)。圖7.13斐克仿真裝刀界面7.對(duì)刀先對(duì)Z方向（采用試切對(duì)刀的方法）。在JOG狀態(tài)下點(diǎn)擊主軸正轉(zhuǎn)，刀具Z向靠近工件，接近工件時(shí)切換手輪狀態(tài)，此時(shí)刀具切端面，Z向不動(dòng)，點(diǎn)擊OFFSET按鍵進(jìn)入如圖7.14所示圖7.14