下篇基础篇-13 综合训练

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1、下篇 实 训 篇13 综合训练13 综合训练13.1 实训程式 13.2 实训技术指导13.1 实训程式13.1.1 实训目的 13.1.2 实训内容 13.1.3 实训步骤 13.1.4 注意事项 13.1.5 实训思考题 13.1.6 实训报告13.1.1 实训目的（1）了解数控车床恒定切削速度和刀尖圆弧自动补偿功 能。 （2）能够正确地对复杂的轴类零件进行数控车削工艺分 析。 （3）掌握G96、G97、G41、G42、G40编程指令，提高 综合运用能力。 （4）通过对复杂轴类零件的加工，掌握数控车削加工的 方法。13.1.2 实训内容如图13-1所示零件， 已知毛坯为 40150的45钢

2、， 试编制数控加工程序 并完成零件的加工。 建议812学时。 13.1.3 实训步骤（1）分析工件图样，选择定位基准和加工方法，确定走 刀路线，选择刀具和装夹方法，确定各切削用量参数，填 写数控车床加工工艺卡。 （2）根据零件的加工工艺分析和使用数控车床的编程指 令说明，编写加工程序。 （3）根据零件图要求，选择合适的量具对工件进行检测 ，并对零件进行质量分析。13.1.4 注意事项（1）安全第一，学生的实训必须在教师的指导下，严格 按照数控车床的安全操作规程，有步骤的进行。 （2）根据零件特点，选择合适的编程指令，简化程序。 （3）程序中的刀具起始位置要考虑到毛坯尺寸的大小， 换刀位置应考虑

3、刀架与工件及机床尾座之间的距离应足够 大，否则，将发生严重事故。 （4）程序调试必须有指导老师在现场指导下进行，不得 擅自操作。 （5）必须在确认工件夹紧后才能启动主轴，严禁工件转 动时测量、触摸工件。13.1.4 注意事项（6）操作中出现工件跳动、打抖、异常声音等情况时， 必须立即停车处理。 （7）螺纹切削中不能停止进给，一旦停止进给，切深便 急剧增加，很危险。 （8）加工零件过程中一定要提高警惕，将手放在“急停” 按钮上，如遇紧急情况，迅速按下“急停”按钮，防止意外 事故的发生。13.1.5 实训思考题（1）螺纹加工安排在何时进行?为什么? （2）数控车削加工复杂轴类零件时应注意哪些问题?

4、 （3）数控车床如何使用能提高加工精度和表面质量？ （4）总结在数控车床上加工复杂轴类零件的操作步骤。13.1.6 实训报告要求（1）实训目的。 （2）实训设备。 （3）实训内容(如图13-1所示，材料由指导老师指定)。 （4）根据图样要求确定加工工艺，填写数控加工工序卡 和刀具卡。 （5）编制加工程序，填写数控加工程序卡。 （6）对零件尺寸与精度的检测结果进行分析。 （7）分析总结。13.2 实训技术指导13.2.1 恒表面切削速度控制（G96） 13.2.2 刀尖圆弧自动补偿功能 13.2.3 综和实例13.2.1 恒表面切削速度控制（G96）为了保证零件的加工精度、减少表面粗糙度值和提高

5、生产 率，特别是当工件直径相差较大时，应尽量选择合适的切 削线速度并保持恒定。恒表面切削速度指令G96。指令格式：G96 S 恒定切削速度生效，单位为m/min； G97 S 取消恒定切削速度恢复主轴每分钟转速。 G50 S S后跟最大主轴速度值（r/min）13.2.1 恒表面切削速度控制（G96）当系统执行G96指令后，程序进入恒线速度控制方式，其 S指定的数值表示为切削速度。单位：m/min。例如G96 S150 表示控制主轴转速，使切削点位处的切削速度始终 保持为每分钟150米。在恒线速度控制G96指令执行过程中，随工件加工时刀位 坐标值的变化，主轴转速产生变化。可以用公式计算出当 前

6、坐标位置主轴转速值。计算公式： r/min13.2.1 恒表面切削速度控制（G96）例13-1：图13-2中所 示的零件，为保持A、 B、C各点的线速度在 150 m/min，则各点在 加工时的主轴转速分 别为：图13-2 恒线速切削方式13.2.1 恒表面切削速度控制（G96）在恒线速度控制中，数控系统根据刀位点坐标，假想工件 直径，来计算当前主轴转速，所以在使用G96指令前必须 正确地设定工件坐标系。 用恒线速度G96控制加工端面、锥度和圆弧时，由于刀位 点在X坐标轴上的尺寸不断变化，线速度保持恒定，而主 轴转速随加工直径的变化而改变。当刀具逐渐移近工件旋 转中心时，主轴转速会越来越高，工

7、件有可能从卡盘中飞 出。为了防止事故发生，必须限制主轴的最高转速。主轴 最高速度限定指令G50。 例如：G50 S2000 表示把主轴最高转速设定为2000r/min 。13.2.1 恒表面切削速度控制（G96）说明 a.G96、G97是模态G代码，一经指定即为续效指令。可采 用G97指令取消G96指令的方式。 b.本系统通电后，默认G97指令工作方式。 c.G96指令后的S指定为切削线速度，单位：m/min。G97指 令后的S指定为主轴转速，单位：r/min。 d.G96指令执行时，切削速度恒定，主轴转速随刀位点在 工件坐标系的X轴坐标变化而改变；G97指令执行时，主轴 转速恒定，切削速度随

8、刀位点在工件坐标系的X轴坐标变 化而改变。 e.执行G96指令前，必须指定G50 S；程序指令，否则 主轴转速不被箝制，会出现危险事故。13.2.2 刀尖圆弧自动补偿功能编程时，通常都将车刀尖作为一 点来考虑，但实际上刀尖处存在 圆角，如图13-3所示。当用按理 论刀尖点编出的程序进行端面、 外径、内径等与轴线平行或垂直 的表面加工时，是不会产生误差 的。但在进行倒角、锥面及圆弧 切削时，则会产生少切或过切现 象，如图13-4所示。具有刀尖圆 弧自动补偿功能的数控系统能根 据刀尖圆弧半径计算出补偿量， 避免少切或过切现象的产生。图13-3 假想刀尖 13.2.2 刀尖圆弧自动补偿功能图13-4

9、 欠切削或过切削现象13.2.2 刀尖圆弧自动补偿功能数控车床是按刀具的刀尖对刀的，由于车刀刀尖总有一段 半径很小的圆弧，因此对刀时刀尖的位置是一个假想刀尖 点。如图13-3b所示，车刀中的A点为假想刀尖点，相当于 图13-3a所示车刀的刀尖点。 一般数控装置都有刀具半径补偿功能，为编制程序提供了 方便。刀具半径补偿的方法是通过键盘输入刀具参数，并 在程序中采用刀具半径补偿指令。有刀具半径补偿功能的 数控系统编制零件加工程序时，不需要计算刀具中心运动 轨迹，而只按零件轮廓编程。使用刀具半径补偿指令，并 在控制面板上手工输入刀尖圆弧半径，数控装置便能自动 地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运

10、动。即执行 刀具半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值 ，从而加工出所要求的工件轮廓。13.2.2.1 刀具参数包括刀尖半径、车 刀形状、刀尖圆弧 位置。这些都与工 件的形状有关，须 采用参数输入刀具 半径补偿数据值。 假想刀尖圆弧位置 序号共有10个（0 9），如图13-5 所示。图13-5 假想刀尖位置序号13.2.2.1 刀具参数图13-6所示为几种常用数控车床刀具的假想刀尖位置。图13-6 数控车床刀具的假想刀尖位置 当刀具磨损或刀具重磨后，刀具半径变小，这时只需手工 输入改变后的刀具半径，而不需要修改已编好的程序。13.2.2.2 刀尖圆弧半径补偿指令G41、G42、G40刀

11、尖圆弧半径补偿是通过G41、G42、G40代码及T代码指 定的刀尖圆弧半径补偿号，加入或取消半径补偿。如图13 -7所示。（a） （b） 图13-7 左刀补和右刀补13.2.2.1 刀具参数G41：刀具半径左补偿，即站在第三轴指向上，沿刀具运 动方向看，刀具位于工件左侧时的刀具半径补偿。 G42：刀具半径右补偿，即站在第三轴指向上，沿刀具运 动方向看，刀具位于工件右侧时的刀具半径补偿。 G40：刀具半径补偿取消，即使用该指令后，使G41、 G42指令无效。编程格式： X（U） Z（W） ；13.2.2.3 参数的输入与每个刀具补偿号相对应有一组X和Z的刀具补偿值、刀尖 圆弧半径R以及刀尖方位T

12、植，输入刀尖圆弧半径补偿值时 ，就是要将参数R和T输入到存储器中。例如某程序中编入 程序段N100 G00 G42 X100 Z3 T0101。 此时若输入刀具补偿号为01的参数，CRT屏幕上显示图13 -8的内容。在自动加工工件的过程中，数控系统按照01刀 具补偿栏内的X、Z、R、T的数值，自动修正刀具的位置 误差和自动进行刀尖圆弧半径的补偿。13.2.2.3 参数的输入图13-8 显示器屏幕显示刀补参数 13.2.2.3 参数的输入程序号为O0001的程序中各刀具补偿值均已被输入存储器 ，CRT屏幕上显示各刀具补偿号对应的刀补值如图13-9所 示 图13-9 刀具补偿值显示13.2.2.3

13、 参数的输入说明 刀尖半径补偿注意事项： a.G41、G42指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段， 可以与G00和G01指令写在同一个程序段内，在这个程序段 的下一程序段始点位置，与程序中刀具路径垂直的方向线 过刀尖圆心。 b.必须用G40指令取消刀尖半径补偿，在指定G40程序段的 前一个程序段的终点位置，与程序中刀具路径垂直的方向 线过刀尖圆心。 c.在使用G41或G42指令模式中，不允许有两个连续的非移 动指令，否则刀具在前面程序段终点的垂直位置停止，且 产生过切或少切现象 。 d.在G74G76、G90G92固定循环指令中不使用刀尖半径 补偿。 e.在加工比刀尖半径小的圆弧内侧时，产生

14、报警。13.2.3 综合实例在数控车床上加工如图13-10所示工件，按照数控车床的 加工步骤及有关安全操作规程，逐步完成整个操作，实训 时间为810小时。图13-10 加工操作实训零件图13.2.3.1 实训项目（1）零件图的分析 该零件图包括以复杂、异型外轮廓面和内盲孔表面镗孔的 加工零件。零件的材质为45#钢质。外轮廓加工内容包括 圆柱面、正，负锥面、异型凹凸圆弧面、切槽和螺纹加工 等轴表面加工。零件表面粗糙度多处要求Ra1.6m，精度 要求较高，整体零件两处异型面加工，形状较为复杂。内 盲孔加工包括定位钻孔和镗孔加工，加工精度较高。另外 ，各表面加工精度和尺寸精度要求很高，编程时要设计好

15、 半精加工的余量，加工时做好摩耗补偿操作，保证各位置 加工精度。无热处理和硬度要求。13.2.3.1 实训项目（2）工件加工工艺分析 根据零件图分析的相关内容，要求能够熟练掌握加工方案 的制定，刀具、切削用量的选择，操作工序的安排及各节 点坐标分析与计算等工艺分析内容。 确定工件装夹方案。 零件原料为毛坯棒料，可采用三爪自定心卡盘装夹定位。 工件外轮廓加工坯件伸出卡盘端面125mm，采用一夹一 顶装夹方法；内盲孔加工以轴25圆柱面以及相连轴端面 为装夹定位，工件伸出卡盘端面79mm，在外圆面已加工 面处用百分表调校找正后加紧。13.2.3.1 实训项目设定程序原点。 以工件右端面与轴线交点处建立工件坐标系。（采用试切 对刀法建立） 换刀点设置。 外轮廓加工工件坐标系（X200.0 Z2.0）处，设置为换刀 点。 内盲孔加工工件坐标系（X200.0 Z100.0）处，设置为换 刀点。 加工起点设置。 工件外轮廓加工，表面粗、精加工起点均设定在（X40.8 Z2.0）处；螺纹加工起点设定在（X22.0 Z2.0）处。内盲 孔加工起点设定在（X18.0 Z2.0）处。13.2.3.1 实训项目数值计算。 a.计算基点位置坐标值。 各基点值可通过图标