《劳动出版社《数控车床编程与操作（FANUC系统）》-A02-9410第四章 外轮廓加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《劳动出版社《数控车床编程与操作（FANUC系统）》-A02-9410第四章 外轮廓加工（127页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 外轮廓加工,在数控车床上经常加工类似中间轴的轴类零件，其外表面多为外圆、端面、锥面及圆弧轮廓加工，是零件加工的基本步骤和前期工步。,中间轴,第一节 车削外圆/端面及外锥面,第二节 车削圆弧面,第三节 外圆粗车复合循环G71/G70的应用,第四节 端面粗车复合循环G72/G70的应用,第五节 仿形切削粗车复合循环G73/G70 的应用,第一节 车削外圆/端面及外锥面,1.掌握G00、G01指令的应用。 2.掌握G90、G94指令的应用。 3.掌握外圆、端面的加工方法和工艺要求。 4.认识数控外圆车刀的牌号，能正确安装刀具。 5.掌握数控加工的操作步骤。,一、G00快速定位 1. 指令格式
2、 G00 X（U） Z（W） ； 说明： X、Z：快速定位的目标位置绝对坐标值（U、W表示增量值）。,2. 指令功能 G00是模态代码。 该指令是在工件坐标系中以快速移动速度移动刀具到达由绝对或增量指令指定的位置. G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，所以快速移动速度不能在地址F中规定，快移速度可由面板上的快速修调按钮修正。 在执行G00 指令时，由于各轴以各自的速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因此联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。,3. 编程实例 要求刀具快速从A点移动到B点，编程如下： G00 X33.0 Z2.0； 说明： （1）G00为模态指令，可由G0
3、1、G02、G03或G33功能注销。 （2）移动速度不能用程序指令设定，而是由系统参数预先设置。,快速定位,（3）G00的执行过程：刀具由程序起始点加速到最大速度，然后快速移动，最后减速到终点，实现快速定位。 （4）刀具实际运动路线并不是直线，而是折线，刀具先沿两轴夹角45移动，再移动剩余一轴，移动时要注意刀具是否和工件干涉。 （5）G00一般用于加工前的快速定位或加工后的快速退刀。,快速定位,二、G01直线插补 1. 指令格式 G01 X（U） Z（W） F ； 说明： X、Z：直线插补的目标位置绝对坐标值（U、W表示增量值）。 F：进给率。,2. 指令功能 G01是模态代码，该指令是以直线
4、方式和命令给定的移动速率从当前位置移动到指定位置。 注意： （1）G01指令后的坐标值可用绝对值，也可用增量值，由编程者根据情况确定。 （2）进给速度由F指令确定，F指令也是模态指令。,3. 编程实例 加工该零件外轮廓，用G00、G01指令编写精加工程序。,直线插补指令,三、G90单一形状固定循环（外圆/圆锥） 1. 指令格式 G90 X（U） Z（W） R F ； 说明： X、Z：切削终点的绝对坐标值；U、W表示切削终点的增量坐标值。 R：锥面起始端减终止端的半径差。 F：进给率。,2. 指令功能 G90车削外圆和圆锥循环轨迹图中，刀具从循环起点开始按矩形（或梯形）循环，最后又回到循环起点。
5、 刀具移动轨迹：1234。,G90车削外圆循环示意图 G90车削外锥循环示意图,1（R）、4（R）快速运动 2（F）、3（F）按照F指定的进给速度运行 车削外圆可省略R。 注意： （1）在固定循环切削过程中，M、S、T等功能都不能改变，如需改变，必须在G00或G01的指令下变更。 （2）G90循环每一步切削加工结束后，刀具自动返回起刀点。 （3）G90循环第一步移动必须是X轴单方向移动。,3. 编程实例 应用G90循环指令编写零件加工程序。,零件图,（下一页续表）,续表,四、G94单一形状固定循环（端面） 1. 指令格式 G94 X（U） Z（W） F ； 说明： X、Z：切削终点的绝对坐标值
6、；U、W表示切削终点的增量坐标值。 F：进给率。,2. 指令功能 G94车削端面循环轨迹刀具从循环起点开始按矩形循环，最后又回到循环起点。,G94切削循环轨迹无锥度切削,G94车削端面锥度：刀具移动轨迹1234。 1（R）、4（R）快速运动 2（F）、3（F）按照F指定的进给速度运行。,G94切削循环轨迹带锥度切削,3. 编程实例 应用G94循环指令编写零件加工程序。,零件图,车削外圆与端面的工艺方法 一、外圆车削工艺要求 外圆车削分为粗车、半精车、精车三个过程。 粗车：只需尽快去除各表面多余的部分，同时给各表面留出一定的精车余量即可。 一般在车床动力条件允许的情况下，采用吃刀深、进给量大、较
7、低转速的做法，对车刀的要求主要是有足够的强度、刚度和寿命。,精车：使工件获得准确的尺寸和规定的表面粗糙度。 对车刀的要求主要是锋利，切削刃平直光洁，切削时必须使切屑排向工件待加工表面。 二、端面车削工艺要求,用右偏刀（90）车削端面时，背吃刀量不能过大。在通常情况下，是使用右偏刀的副切削刃对工件端面进行切削，当切削深度过大时，向床头方向的切削力（F）会使车刀扎入端面而形成凹面。,用右偏刀车削端面向,主偏角不能小于90，否则会使端面的平面度超差或者在车削台阶端面时造成台阶端面与工件轴线不垂直的现象，通常在车削端面时，右偏刀的主偏角应在9093范围内。 三、车削外圆与端面时对车刀安装的工艺要求 车
8、刀安装得是否正确，将直接影响切削能否顺利进行和工件的加工质量。车刀安装后，必须保证做到： 1.车刀的伸出长度不宜过长。通常车削外圆时，车刀伸出刀架部分的长度，一般为刀杆厚度的15倍左右为宜。 2.车刀下面的垫片数量不宜过多。垫片要平整，并应与刀架前端对齐。 3.压紧车刀用的螺钉不能少于两个，并逐个拧紧。,4.车刀的刀尖不宜高于或低于工件的回转中心。,刀尖与工件不等高时的前后角变化,装高后角减小，摩擦加大，表面硬化,正确,装低前角减小，切削力增大，切削不顺畅,车削端面时，要严格保证车刀的刀尖对准工件的旋转中心。 5.刀杆不能歪斜。安装车刀时，应使刀杆中心线与主轴轴线垂直。,工件中心留有凸头 刀尖
9、崩碎 车刀刀尖不对准工件的旋转中心,毛坯为45mm75mm的45钢，用FANUC 0i系统所学的G00、G01、G90指令进行编程加工该零件。,轴类零件加工实例,一、工艺分析 1. 夹住毛坯45mm外圆，伸出大于55mm长粗车42mm外圆至42.5mm粗车20mm外圆至20.5mm粗车锥面。 2. 精车外轮廓至尺寸。,二、选择刀具及确定切削用量 1. 刀具选择,外圆车刀,刀具参数,机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12。,2. 确定切削用量,数控加工刀具及切削用量选择,三、程序编制,（下一页续表）,续表,外圆和端面加工误差分析,（下一页续表）,续表,在FANUC 0i系统中加工该零件。
10、,零件图,第二节 车削圆弧面,1.掌握G02、G03指令的应用。 2.掌握G40、G41、G42指令的应用。 3.能正确合理地安排圆弧加工工艺路线。,一、G02/G03顺圆加工/逆圆加工 1. 指令格式 说明： G02：顺圆加工。 G03：逆圆加工。 X、Z：直线插补的目标位置绝对坐标值（U、W表示增量值）。 I、K：圆心坐标值（相对于圆弧起点的增量值）。 R：圆弧半径。 F：进给率。,2. 指令功能 G02/G03是模态代码，该指令是以顺时针或逆时针圆弧方式、给定的半径和指定移动速度从当前位置移动到指定位置。 （1）顺逆圆弧判断,圆弧插补顺逆方向的判断方法正对着处在圆弧所在平面（如ZX平面）
11、的另一根轴（Y轴）的正方向看该圆弧，顺时针方向圆弧为G02，逆时针方向圆弧为G03。,圆弧插补方向的判断,（2）加工圆弧前，刀具必须停到圆弧起点。 （3）用半径R指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性。,为区别二者，规定： 圆心角180时，即图中的圆弧1，R取正值； 圆心角180时，即图中的圆弧2，R取负值。 一般情况下，在数控车床加工时不会出现180的圆弧。,指定圆心位置的圆弧半径确定,3. 编程实例 加工该零件外轮廓，编写精加工程序。,圆弧加工实例,注意：在加工锥面或圆弧面轮廓时，因刀尖圆弧半径R=0.4mm，若加工时不进行刀尖圆弧半径补偿，加工轮廓
12、会出现“欠切”或“过切”现象。如何使用刀尖圆弧半径补偿功能，具体见下面介绍。,二、刀尖圆弧半径左补偿G41/G42/G40 1.指令格式 说明： G41：刀尖圆弧半径左补偿。 G42：刀尖圆弧半径右补偿。 G40：取消刀尖圆弧半径补偿。,2. 指令功能 刀具半径补偿是指在加工中考虑刀具的几何形状，从而使刀具刀尖沿着编程中设定的加工轨迹运动。 数控车床中的刀具补偿分为刀具位置补偿和刀具半径补偿。 （1）刀具半径补偿的目的 车刀刀尖由于磨损或标准定制刀具的原因总有一个圆弧（车刀刀尖不可能是绝对尖的），但是，编程是根据理想刀尖点（A点）来进行描述刀具轨迹的。,车削外圆时，实际切削点是B点，分析可知，
13、B点在水平方向与A点一致，因此车削外圆时刀尖圆弧对加工精度没有影响。 车削端面时，实际切削点是C点，C点在垂直方向与A点一致，因此车削端面时刀尖圆弧也没有影响。,刀尖圆弧对加工产生的影响车削端面和外圆,车削圆锥和圆弧面时，实际切削点并不是理想刀尖点A，因此，就会造成“欠切”或“过切”现象，产生加工表面的形状误差。,刀尖圆弧对加工产生的影响车削锥面,消除车削加工产生误差的方法：采用刀具半径补偿功能。 编程时只需按工件轮廓编程，执行刀具半径补偿后，刀具自动补偿误差值，从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状和尺寸的影响。,（2）刀尖方位号 对应每个刀具补偿号，都有一组偏置量X、Z，刀尖圆弧半径补偿量R和刀
14、尖方位号TIP。,刀尖方位号,3. 刀尖圆弧半径补偿的使用方法 刀尖圆弧半径R值和刀尖方位号通过操作面板上的OFFSET参数设置。在程序中使用G41/G42/G40指令进行刀尖圆弧半径补偿。,刀补参数输入画面,具体注意以下几方面内容： （1）G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段内，但可以与G00、G01指令写在同一程序段内，即它是通过直线运动来建立或取消刀具补偿的。 （2）在调用新刀具前或更改刀具补偿方向时，中间必须取消前一个刀具补偿，避免产生加工误差。 （3）在G41或G42程序段后面加G40程序段，便可以取消刀尖圆弧半径补偿。 程序的最后必须以取消偏置状态结束，否则
15、刀具不能在终点定位，而是停在与终点位置偏移一个矢量的位置上。,（4）G41、G42、G40是模态代码。 （5）在G41方式中，不要再指定G42方式，否则补偿会出错；同样，在G42方式中，不要再指定G41方式。 （6）在使用G41和G42之后的程序段中，不能出现连续两个或两个以上的不移动指令，否则G41和G42指令会失效。,4. 编程实例 选择刀尖圆弧半径R=0.4的外圆车刀，设置刀尖方位号3，应用刀尖圆弧半径补偿指令编程车削零件，编写轮廓精加工程序。,应用刀尖圆弧半径补偿加工实例,车削圆弧面的工艺方法 一、圆弧加工工艺路线的确定,阶梯形切削路线车圆弧 同心圆切削路线车削圆弧,车锥法路线车削圆弧
16、,车削圆弧的平移轨迹路线图,凹圆弧 凸圆弧,二、圆弧车削对刀具的要求 车削圆弧时，应该使用标准半径的圆弧车刀，这类刀具往往手工磨削无法达到要求，应选用标准数控车刀。,标准刀尖圆弧半径的外圆车刀,毛坯为45mm75mm的45钢，用FANUC 0i系统编程加工该零件。,轴类零件加工实例,一、工艺分析 1. 夹住毛坯45mm外圆，伸出60mm粗车30mm外圆至30.5mm粗车20.5mm至Z-40倒角法粗车半球粗车成形面。 2. 精车外轮廓至尺寸。,PCLNR2020K12 SVJBR2020K11 外圆车刀图,二、选择刀具及确定切削用量 1. 刀具选择 机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12和SVJBR
