《數(shù)控加工工藝與編程》課件 項目6 曲面類零件的車削編程與加工

項目目標：了解圓弧類零件的車削加工方法了解圓弧類零件的車削刀具及切削參數(shù)選擇掌握圓弧軸的加工工藝掌握指令G02/G03的格式及參數(shù)的含義具備使用指令G02/G03編制圓弧軸車削程序的能力具備圓弧軸數(shù)控仿真加工能力具備圓弧軸實操加工與尺寸檢測能力完成圓弧軸的數(shù)控程序編制與加工，毛坯尺寸為?80mm×140mm，材料為45鋼。一、項目導入本項目典型零件是圓弧軸，屬于典型的曲面類零件。圓弧軸由圓柱面、圓弧面、圓角等組成，零件兩端的圓柱面有同軸度要求，加工零件時應采用合理的裝夾方案，才能保證零件的位置精度。三、相關知識（一）圓弧軸車削工藝1.加工工序的劃分（1）保證精度的原則。為減少熱變形和切削力產(chǎn)生的變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應將粗、精加工分開進行。通過先粗加工留少量余量精加工，來保證表面質量要求。（2）提高生產(chǎn)效率的原則。在數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，應用同一把刀加工的部位全部完成后，再換另一把刀來加工其他部位。二、項目分析2.圓弧的加工方法（1）同心車圓法。用不同半徑圓來車削，最后將所需圓弧加工出來。（2）車錐法。此法是先粗車一個圓錐，再車圓弧的方法。（3）等徑移圓法。此方法數(shù)值計算簡單，編程方便，用尖形刀車削時余量均勻，但加工的空行程時間較長。（4）加工圓弧直徑較小的零件。可以用圓弧車刀直進法加工，此時刀具圓弧半徑即為工件圓弧半徑。同心車圓法車錐法等徑移圓法直進法3.刀具的選擇加工含圓弧面零件，由于外表面有內凹輪廓，選擇車刀時要特別注意副偏角的大小，以防止車刀副后刀面與工件已加工表面發(fā)生干涉。一般主偏角取90°～93°，刀尖角取35°～55°，以保證刀尖位于刀具的最前端，避免刀具過切。4.切削用量的選擇（1）粗車時切削用量的選擇。首先選擇一個盡量大的切削深度，其次選擇一個較大的進給量，最后根據(jù)已選定的切削深度和進給量，并在工藝系統(tǒng)剛性、刀具壽命和機床功率許可的條件下選擇一個合理的切削速度。（2）半精車、精車時切削用量的選擇。背吃刀量是根據(jù)加工精度和表面粗糙度要求由粗車后留下的余量確定的，原則上取上一次切削的余量數(shù)。進給量對工藝系統(tǒng)的強度和剛性的影響較小，可以適當?shù)倪x擇大一些。用硬質合金車刀精車時，一般多采用較高的切削速度（>80m/min）；用高速鋼車刀精車時，選用較低的切削速度（<5m/min）。（二）編程指令1.固定形狀粗車循環(huán)指令G73指令格式：G73U（?i）W（

?k）R

(?d)；G73P（ns）Q（nf）U（

?u）W（

?w）F（f）S（s）T（t

）；

N（ns）……；

N（nf）……；……；其中,?i：X向毛坯切除余量；?k

：Z方向毛坯切除余量；?d

：粗車循環(huán)的次數(shù)；ns

：零件輪廓精加工程序的第一程序段的段號；nf

：零件輪廓精加工程序的最后一程序段的段號；?u

：X方向上的精加工預留量的距離及方向；?w

：Z方向上的精加工預留量的距離及方向。

刀具軌跡圖

2.精車復合循環(huán)指令G70（該指令已詳述，不再贅述）3.圓弧插補G02/G03圓弧的順、逆方向的判斷：沿與垂直于圓弧所在平面（如XOZ）的坐標軸，由正方向往負方向（如-Y）看，順時針為G02，逆時針為G03。格式一：G02/G03X（U）_

Z（W）_

R_F_；格式二：G02/G03X（U）_

Z（W）_I_K_F_；其中，X（U）_

Z（W）_：表示圓弧終點在工件坐標系中的坐標；R_：表示圓弧半徑；I、K_：表示圓心在X、Z軸方向上相對于圓弧起點的增量坐標值。（a）后置式刀架

（b）前置式刀架4.刀尖圓弧補償（1）刀尖圓弧補償?shù)母拍睢?shù)控車床加工是按車刀理想刀尖為基準編寫數(shù)控軌跡代碼的，對刀時也希望能以理想刀尖來對刀。但實際加工中，為了降低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，一般車刀刀尖處磨成圓弧過渡刃，又稱為假想刀尖。刀尖圓弧半徑過切削與欠切削現(xiàn)象（2）刀尖圓弧補償指令G41/G42/G40G41為刀尖圓弧半徑左補償，沿著刀具前進方向看，刀具位于零件左側；G42為刀尖圓弧半徑右補償，沿著刀具前進方向看，刀具位于零件右側；G40為取消刀尖圓弧半徑補償，用于取消刀尖圓弧半徑補償指令。指令格式：G41G00（G01）X（U）Z（W）；刀尖圓弧半徑左補償；G42G00（G01）X（U）Z（W）；刀尖圓弧半徑右補償；G40G00（G01）X（U）Z（W）；取消刀尖圓弧半徑補償。說明：①G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可相互注銷。②G40、G41、G42只能用G00、G01結合編程。不允許與G02、G03等其他指令結合編程，否則系統(tǒng)會報警。③在調用新的刀具前，必須取消刀尖圓弧補償，否則產(chǎn)生報警。④在MDI狀態(tài)下不能進行刀尖圓弧R補償。⑤用假想刀尖編程時，如果只加工軸向尺寸或只加工徑向尺寸，可以不考慮刀尖的R補償。⑥補償進行時，指定平面內若連續(xù)有兩個或以上的非移動指令（輔助機能或暫停等），會產(chǎn)生過切或欠切。（3）假想刀尖位置序號確定。數(shù)控車床加工時，采用不同的刀具，其假想刀尖相對圓弧中心的方位不同，它直接影響圓弧車刀補償計算結果。（4）刀尖半徑補償值的設定。刀尖半徑補償值可以通過刀具補償設定界面設定，T指令要與刀具補償編號相對應，并且要輸入刀尖位置序號。四、項目實施任務一圓弧軸數(shù)控加工工藝編制1.分析零件圖該零件由兩處?30mm、?45mm、兩處?60mm圓柱，R15mm、R25mm圓弧以及兩處R5圓角組成。兩處?30mm、?45mm、兩處?60mm圓柱，以及軸向尺寸60mm公差值小，加工精度高，其他尺寸是自由尺寸，公差值較大，加工較容易。2.確定裝夾方案根據(jù)零件的結構特征，用自定心卡盤夾持毛坯的左端（按圖2-94所示零件方位），車削零件的右端面及右端各部分；用軟爪夾持零件的右端，車削零件的左端面及左端各部分，并保證零件的總長和零件的位置精度。3.選擇刀具及切削用量4.確定加工方案（1）工序一①工步一：車削工件右端面；②工步二：粗車?30mm、兩處?60mm外圓，以及R15mm、R25mm圓?。虎酃げ饺壕?30mm、兩處?60mm外圓，以及R15mm、R25mm圓??；④工步四：去毛刺。（2）工序二①工步一：調頭，車削工件左端面，控制工件總長；②工步二：粗車?30mm、?45mm外圓，以及R5mm圓角；③工步三：精車?30mm、?45mm外圓，以及R5mm圓角；④工步四：去毛刺。5.填寫工序卡任務二圓弧軸數(shù)控車削程序編制零件右側加工程序：O0001；N10T0101；N11M03S800；N12G00X82.0Z2.0；N13G73U41.0R16；N14G73P15Q23U0.4W0F0.25；N15G00G42X0；N16G01Z0F0.15；N17G03X30.0Z-15.0R15.0；N18G01Z-30.0；N19X60.0；N20G01Z-40.0；N21G02X60.0Z-80.0R25.0；N22G01Z-90.0；N23G40X82.0；N24G00X100.0Z100.0；N25M05；N26T0202；N27M03S1500；N28G00X82.0Z2.0；N29G70P15Q23；N30G00X100.0Z100.0；N31M30；任務二圓弧軸數(shù)控車削程序編制零件左側加工程序：O0002；N10T0101；N11M03S800；N12G00X82.0Z2.0；N13G73U31.0R12；N14G73P15Q23U0.4W0F0.25；N15G00G42X20.0；N16G01Z0F0.15；N17G03X30.0Z-5.0R5.0；N18G01Z-15.0；N19X35.0；N20G03X45.0Z-20.0R5.0；N21G01Z-30.0；N22X60.0；N23G40X82.0；N24G00X100.0Z100.0；N25M05；N26T0202；N27M03S1500；N28G00X82.0Z2.0；N29G70P15Q23；N30G00X100.0Z100.0；N31M30；任務三圓弧軸數(shù)控車削仿真加工1.仿真軟件準備2.激活機床3.回參