项目二轴类零件加工讲述

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1、第1页 缙云县职业中等专业学校 项目二 轴类零件加工 轴类零件是加工中经常遇到的典型零件之一。它主 要用来支承传动部件，传递转矩和承受载荷。轴类 零件是回转体零件，其长度大于直径，一般由同心 轴的外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应的端面 组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴 、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称 为短轴，长径比大于20的称为长轴，大多数轴介于 两者之间。 本项目主要介绍轴类零件的G00、G01、G71、G70 、G90、G94加工。 第2页 这里输入标题 任务 台阶轴加工 学习目标： 1)了解M指令的用途及含义 2 )了解常用量具及用途 3 )掌握M03、M3

2、0指令及编程格式 4 )掌握G00、G01指令及编程格式 5 )会利用数学知识进行节点的计算 6 )能合理确定轴类零件的加工方案 7 )会编写简单的台阶轴程序 轴类零件的数控加工要靠指令来完成，目前使用的指令已经标准化，但不同的系统使 用的个别指令有区别，需要学习者加以区分。 第3页 知识 M03、M04、M05与M30指令 1.辅助功能M指令 辅助功能M又称M功能或M指令或M代码。它用来指定数控机床辅助装置的 接通和断开，如主轴的正、反转，切削液的开、关等。辅助功能M指令由 M和两位数字组成，如M03、M30。表2-1中为FANUC 0i系统和华中系统的常用M代码 的功能比较。 表2-1FA

3、NUC 系统和华中系统M代码功能比较 M代码 FANUC 0i系统常用M代码附注华中系统常用M代码附注 M00程序暂停非模态程序暂停非模态 M01选择停止非模态非模态 M02程序结束非模态程序结束非模态 M03主轴顺时针 方向旋转模态主轴正转（顺时针 ）模态 M04主轴逆时针方向旋转模态主轴反转（逆时针）模态 第4页 M05主轴停转模态主轴停止模态 M06换刀非模态非模态 M07模态吹气打开模态 M08切削液打开模态切削液打开模态 M09切削液关闭模态切削液关闭模态 M30程序结束并返回非模态程序结束并返回非模态 M98子程序调用模态调用子程序模态 M99子程序调用返回模态子程序结束返回主程序

4、模态 第5页 2.M03、M04、M05、指令 1 ) M03主轴顺时针方向旋转(主轴正转)，与S指令配合使用，正常切削时用本 指令。 2 ) M04主轴逆时针方向旋转(主轴反转)， 与S指令配合使用。 3 ) M05主轴停转，单独使用即可。此指令有以下几种使用情况： 程序结束前（也可省略，因为程序结束指令M02、M30含主轴停止指令）。 在有机械换档的操作时，必须使主轴停止后再换档。 正/反转变换时，一定使用此指令。 4 ) M30程序结束并返回起始行，当CNC执行到该指令时，机床主轴、进给、 冷却全部停止运行，加工结束，光标自动返回到程序开头的位置。若要重新执 行该程序，只需再次按【循环启

5、动CYCLE START 】键。 第6页 3.S指令、T指令 1 )主轴功能S指令，用于指定主轴转速，其格式为S,单位为r/min，如 S600表示转速600r/min。对于具有恒线速度的数控车床，程序中的S指令可用 来指定车削加工的线速度，单位为m/min。 2 )刀具功能T指令，刀具功能用于指定加工中所用刀具号和刀具补偿号，实现 调用相应刀具、建立工件坐标系和刀具补偿等功能。刀具功能字由地址T和后 面的4位数字组成。其格式为T,如T0101，前两位数字表示刀具号1，后两 位数字表示刀具补偿号1。在4位数字中，前面的0可以省略，如T101等同于 T0101。 编程举例如下： 第7页 O200

6、1 程序名 N10 M03 S600 T0101； 主轴正转，转速600r/min，调1号刀进行1号刀补 N20 G00 X30.0 Z2.0； 刀具快速移动到（30，2）点 N30 G01 Z-20.0 F60； 直线插补加工30外圆，进给量60mm/min N40 X36.0 Z-35.0； 直线插补加工锥度 N50 Z-50.0； 直线插补加工36外圆 N60 G00 X100.0 Z100.0； 刀具退至换刀点 N70 M05；(可省略) 主轴停止 N80 M30； 程序结束并返回开头 第8页 知识2 G00、G01指令 1.快速点定位指令( G00) 1)指令格式： G00 X(U)

7、 Z(W) ； 其中，X、Z为绝对编 程时终点的坐标值；U、W为增量编程时，终点相对于起点的距离 。 2)功能：使刀具从当前点快速移动到程序段中的指定位置； 3)指令说明：G00不用指定移动速度，其移动速度由机床系统参数设定。在实际操作 时，也能通过机床面板上的按钮“F0”、“F25”、“F50”和“F100”对GOO移动速度进行调节 。 快速移动的轨迹通常为折线形轨迹，如图2-1所示，图中快速移动轨迹OA和BD的程序 段如下所示： 图2-1 G00轨迹实例 第9页 这里输入标题 OA: G00 X20.0 Z30.0； BD: G00 X60.0 Z0； 对于OA程序段，刀具在移动过程中先在

8、X轴和Y轴方向移动相同的增量，即图中的 OB轨迹，然后再从B点移动至A点。同样，对于BD程序段，刀具的移动轨迹则由轨迹 BC和CD组成。 由于G00的轨迹通常为折线形轨迹。因此，要特别注意采用G00方式进、退刀时， 刀具相对于工件、夹具所处的位置，以避免在进、退刀过程中刀具与工件、夹具等发 生碰撞。 (2)直线插补指令( G01) 1)指令格式： G01 X(U) Z(W) F ； 其中，X、Z为绝对编程时终点的坐标值；U、W为增量编程时，终点相对于起点 的距离。F为直线插补时的进给速度。 2)功能：刀具以指定的进给速度移动到程序中的指定位置。 如图2-2中切削运动轨迹CD的程序段为：G01

9、X40.0 Z0 F150.0： 第10页 3)指令说明：G01指令是直线运动指令，它命令刀具在两坐标轴间以插补联 动的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。因此，执行G01指令的刀 具轨迹是直线形轨迹，它是连接起点和终点的一条直线。 在G01程序段中必须含有F指令。如果在G01程序段中没有F指令，而在G01 程序段前也没有指定F指令，则机床不运动,有的系统还会出现系统报警。 图2-2 G01轨迹实例 第11页 (3)G01倒角、倒圆编程 1)指令格式： 直线倒角G01 X(U) Z(W) C ； 圆弧倒角G01 X(U) Z(W) R ； 2) G01倒角、倒圆功能：G01倒角控制机能可

10、以在两相邻轨迹的程序段之间 插入直线倒角或圆弧倒角。 3)指令说明：X、Z值：在绝对编 程时，是两相邻直线的交点，即假想拐角 交点G的坐标值；U、W值：在增量编程时，是假想拐角交点相对于起始直线轨迹 的起点E的移动距离，如图2-3所示。 图2-3 倒角指令示意图 第12页 C是假想拐角交点（G点）相对于倒角起点（F点）的距离；R是倒角圆弧 的半径值。 2.外形轮廓的测量 (1)常用量具的分类 根据量具的种类和特点，量具可分为以下三类： 1)万能量具。也称通用量具。这类量具一般都有刻度，在测量范围内可以 测量零件的形状和尺寸的具体数值，如游标卡尺、千分尺、指示表和游标 万能角度尺等。 2)专用量

11、具。这类量具不能测出实际尺寸，只能测定零件的形状和尺寸是 否合格，如卡规、塞规、塞尺等。 3)标准量具。这类量具只能制成某一固定尺寸，通常用来校对和调整其他 量具，也可作为标准与被测零件进行比较，如量块。 (2)外形轮廓尺寸精度的测量 数控车床外形轮廓常用的测量量具主要有游标卡尺(见图2-4a)、千分尺（ 见图2-4b）、游标万能角度尺（见图2-4c）、半径样板（见图2-4d）、指示 表（见图2-4e）等。 第13页 图2-4 外形轮廓测量常用量具 第14页 1)用游标卡尺测量工件时，对工人的技术要求较高，测量时卡尺夹持工件的 松紧程度对测量结果影响较大。因此，其实际测量时的测量精度不是很高。

12、 2)千分尺的分度值通常为0.01 mm，测量灵敏度要比游标卡尺高，而且测量时 也易控制其夹持工件的松紧程度。因此，千分尺主要用于较高精度的轮廓尺 寸的测量。 3)游标万能角度尺主要用于各种角度和垂直度的测量，测量是采用透光检查 法进行的。 4)半径样板主要用于各种圆弧的测量，测量是采用透光检查法进行的。 5)指示表则借助于磁性表座进行同轴度、跳动度、平行度等几何公差的测量 。 第15页 3.台阶轴的编程及加工操作方法 在数控车床上完成图2-5所示台阶轴的加工，毛坯尺寸为50mm60mm，材料为 45钢。 图2-5 台阶轴 第16页 这里输入标题 (1)分析零件图 该零件为一个比较简单的台阶轴

13、，尺寸精度和表面粗糙度要求不高，右端有两 个台阶，左端不加工。 (2)工艺分析 1)该零件右端加工左端不加工，可在一次装夹中完成零件车削。 2)零件右端轮廓的加工余量较小，两处外圆均可用一次进给完成粗加工，不 必分段，可连续进给完成。 3)装夹加工时，将工件坐标系原点设定在装夹后的工件右端面中心上。工件 加工程序换刀点都设在(X100.O，ZlOO.O)的位置上。 (3)刀具及切削用量的选择 台阶轴零件可以使用焊接式普通外圆车刀和机械夹固式外圆车刀。该零件 加工选用目前数控车床加工中广泛使用的数控车刀，如图2-6所示的螺钉压 紧式（S型）外圆车刀。 第17页 图2-6 螺钉压紧式（S型）外圆车

14、刀 第18页 刀具及切削用量的选择见表2-2。 表2-2 刀具卡 刀具名称刀具号刀尖半径加工内容 主轴转速 /(r/min) 进给量 /(mm/min) 95外圆车刀T01010.4mm 手动车端面 600150 粗车外轮廓 95外圆车刀T02020.2mm精车外轮廓1000100 第19页 (4)工件及刀具装夹方法 1)工件装夹 工件用自定心卡盘进行定位装夹，夹紧力要适当。 2)外圆车刀的装夹 车刀的装夹首要原则是在不干涉前提下，尽可能缩短刀杆悬伸长度， 一般以不超过刀柄厚度的1.5倍为宜。 装夹时注意保证刀杆底面及侧面与刀座的定位面要贴合。 车台阶时注意车刀主偏角大于90。 压紧螺钉拧紧时

15、不要用增力工具（如管子、活扳手）等。 第20页 (5)量具选择 加工中使用的量具见表2-3。 表2-3量具清单 序号 名称规格分度值数量备注 1游标卡尺0150mmO.02mm1 2游标深度卡尺0200mm0.02mm1 第21页 (6)数值计算 零件轮廓连接处各基点坐标值已给出，如图2-7所示。换刀点(100.0，100.0)、 起刀点( 52.0，2.0)、切入点A(44.0，2.0)、B（44.0,-15.0）、C(48.0,- 15.0)、D（48.0，-35.0）、切出点E（52.0，-35.0）。 图2-7直线轮廓零件基点坐标 第22页 (7)工件参考程序(表2-4) 表2-4程序

16、卡（供参考） 主程序 用自定心卡盘夹持毛坯外圆左端，找正并夹牢，车右端外轮廓 程序号 程 序简要说明 02002;程序名 N010 G21 G97 G98 G40;程序初始化 N020T0101 M03 S600; 主轴正转，选择1号95外圆粗 车刀 N030G00 X52.0 Z2.O M08 ;快速进给至起刀点，切削液开 N040G00 X44.5 Z2.O F150.0; 粗车右端外轮廓，外圆留 0.5mm精车余量 N050G01 X44.5 Z-15.0; 第23页 N060G01 X48.5 Z-15.0; N070GO1 X48.5 Z-35.0; N080GO1 X52.0 2-35.0; N090GOO X1OO.O Zl00.O;快速退刀至换刀点 NlOOT0202 S1000; 选择2号95外圆精车刀，主轴 换转速lOOOr/m