數(shù)控車削加工技術(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.端面車削應(yīng)認(rèn)真分析切削區(qū)域，合理設(shè)計(jì)切削路線和切削用量；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.端面車削應(yīng)認(rèn)真分析切削區(qū)域，合理設(shè)計(jì)切削路線和切削用量；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端面車削工藝任務(wù)導(dǎo)入：加工如圖所示軸類零件圖7.1軸7.1.1工藝分析端面是軸類零件組成的基本要素，要掌握軸類零件的加工，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,

車削加工可以達(dá)到。2.車削外圓與端面的車刀車削該軸可選用90°、45°車刀。90°車刀可用于車削外圓，也可用于車削端面；45°可用于車削端面與倒1×45°角。3.車削外圓與端面時(shí)車刀安裝的工藝要求車削外圓車刀與車削端面車刀的安裝要求和方法基本相同，車刀安裝的是否正確，將直接影響切削能否順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量。即使刃磨合理的車刀，如果安裝的不正確，也會(huì)改變車刀工作時(shí)的實(shí)際角度。因此車刀安裝后，必須保證做到：(1)車刀的伸出長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，否則在切削過程中會(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)損壞車刀。通常車削外圓時(shí)，在不影響切削和觀察的情況下，盡量縮短車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)車刀下面的墊片數(shù)量不宜過多，否則易使車刀在加工中產(chǎn)生振動(dòng)。通常在保證車刀高度的情況下，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，以防止車刀產(chǎn)生振動(dòng)。(3)壓緊車刀用的螺釘不可少于兩個(gè)，否則在車削過程中易使車刀走動(dòng)，而影響工件的加工，因此，為確保車刀裝夾的可靠，車刀至少要用兩個(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（見圖7.2a），會(huì)使后角減小，增大了車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，車削外圓時(shí)，刀尖一般應(yīng)與工件軸線等高（見圖7.2c）。車削端面時(shí)，特別要嚴(yán)格保證車刀的刀尖對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心，以防車削后的工件端面中心處留有凸頭，甚至車刀車到中心處時(shí)會(huì)使刀尖崩碎（圖7.3）。(5)刀桿不能歪斜，否則會(huì)便車刀的主偏角和副偏角發(fā)生變化。其原因在于：當(dāng)車刀的角度一定時(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，安裝車刀時(shí)應(yīng)使刀桿中心線與主軸軸線垂直。a)太高b）太低c）正確圖7.3車刀刀尖不對(duì)準(zhǔn)工件的旋轉(zhuǎn)中心使車刀崩碎圖7.2車刀的安裝4.端面車削的工藝要求用右偏刀（90°）車削端面(1)切削深度不能過大。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)切削深度過大時(shí)，向床頭方向的切削力(F）會(huì)使車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削階臺(tái)端面時(shí)造成階臺(tái)端面與工件軸線不垂直的現(xiàn)象，通常在車削端面時(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，無正負(fù)號(hào)，該值為模態(tài)值；ns—指定精加工路線的第一個(gè)程序段段號(hào)；nf—指定精加工路線的最后一個(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—精加工過程中的切削用量及使用刀具。2.指令循環(huán)路線分析G72粗車循環(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)用說明1）G72指令輪廓必須是單調(diào)遞增或遞減，且“ns”開始的程序段必須以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)工件精車軌跡進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償。7.2.2程序編寫1.簡(jiǎn)單工藝分析1）車端面先用外圓車刀車φ130毛坯的右端面，建立工件坐標(biāo)系。2）粗車外圓粗車時(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）精車外圓精車時(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)量大小來取值，不能讓工件掉落到切屑托盤上，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)控車床程序卡編程原點(diǎn)工件右端面與軸線交點(diǎn)編寫日期零件名稱階梯軸零件圖號(hào)圖7.4材料45#車床型號(hào)CJK6240夾具名稱三爪卡盤實(shí)訓(xùn)車間數(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；粗車循環(huán)起點(diǎn)N050G01X-1.0Z0.0F0.1；切端面N060G72W1.0R0.5；調(diào)用粗車循環(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典型端面車削編程及仿真實(shí)踐任務(wù)導(dǎo)入:已知粗車切深為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1.簡(jiǎn)單工藝分析1）車端面先用外圓車刀車φ50毛坯的右端面，建立工件坐標(biāo)系。2）粗車外圓粗車時(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）精車外圓精車時(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)量大小來取值，不能讓工件掉落到切屑托盤上，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)控車床程序卡編程原點(diǎn)工件右端面與軸線交點(diǎn)編寫日期零件名稱臺(tái)階軸零件圖號(hào)圖7.7材料45#車床型號(hào)CJK6240夾具名稱三爪卡盤實(shí)訓(xùn)車間數(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.;粗車循環(huán)起點(diǎn)N050G72W4.R2.；調(diào)用粗車循環(huán)，每次切深4mm，留精加工余量單邊1mmN060G72P70Q130U1.W1.F80；N070G00Z-50；(ns)精車循環(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.打開仿真軟件圖7.8斐克仿真開機(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)擊車刀刀庫，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