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1、模块2 数控车削编程与加工,正德职业技术学院,数控加工编程与操作,任务2.3 成型曲面的编程与加工,正德职业技术学院,数控加工编程与操作,掌握G02、G03、G41、G42、G40、G71、 G72、G73、G70指令的功能与使用； 掌握恒线速的概念以及G50、G96、G97指令的使用。,知识目标,学习目标,技能目标,会分析成型曲面的加工工艺并编写成型曲面的加工程序； 能够正确加工出成型曲面类零件； 会建立工件坐标系。,学习目标,阶梯轴的车削加工，材料：45钢，毛坯尺寸为3075，单件生产， 工件不用切断。,任务引入,任务导入,如图所示，零件材料为45钢，切削性能较好， 加工部位由直线、圆弧组
2、成的回转面构成。,分析任务,任务分析,考虑到零件表面粗糙度要求及尺寸公差的要求，对该零件应该： 先粗车再精车 才能达到加工要求。,分析任务,任务分析,本任务包含： 圆弧插补指令、 刀具半径补偿指令、 恒线速与恒转速指令、 复合固定循环指令的学习,分析任务,任务分析,G02刀架从当前位置（圆弧起点）沿圆弧顺 时针方向移动到指令给出的目标点。 G03刀架从当前位置（圆弧起点）沿圆弧逆 时针方向移动到指令给出的目标点。,圆弧插补指令-G02/G03,知识学习,指令功能,圆弧的顺、逆方向的判断：沿与圆弧所在平面（XZ平面）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y方向） 看去: 顺时针为G02， 逆时针为G0
3、3， 如图所示,圆弧插补指令-G02/G03,知识学习,指令格式 G02/G03 X(U) Z(W) I K F ； （圆心编程） 或 G02/G03 X(U) Z(W) R F ； （半径编程）,知识学习,圆弧插补指令-G02/G03,X、Z:为圆弧终点坐标，既可使用绝对坐标也可使用相对坐标，圆弧起点为当前点 R:为圆弧的半径。 I、K:分别为圆心坐标相对圆弧起点的X和Z 方向的相对坐标，可能是正值、负值或零。,圆弧插补指令-G02/G03,知识学习,a)G02 X Z I K F b)G03 X Z I K F c) G02 X Z R F,车削圆弧插补指令的参数含义,知识学习,圆弧插补指
4、令-G02/G03,刀具轨迹从图中A点插补至B点的程序为： 绝对圆心编程: G02 X40 Z-35 I13 K-5 F0.2； 相对圆心编程: G02 U20 W-25 I13 K-5 F0.2；,知识学习,举例说明,圆弧插补指令-G02/G03,G02 U20 W-25 R25 F0.2；,G02 X40 Z-35 R25 F0.2；,绝对半径编程,相对半径编程,圆弧插补指令-G02/G03,知识学习,刀尖圆弧自动补偿指令,知识学习,指令功能,编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑， 但实际上刀尖处存在圆角，如图所示,刀尖圆弧自动补偿指令,知识学习,当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外圆
5、、内孔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，如图所示,观察欠切和过切现象,编程路径(假象刀尖路径),工件轮廓,假想刀尖位置,少切,过切,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。 执行刀尖半径补偿指令后，刀尖会自动偏离工件轮廓一个刀尖半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。,刀尖圆弧自动补偿指令,知识学习,2）指令代码 G40表示取消刀尖半径补偿，按程序路径进 给。 G41表示左偏刀尖半径补偿，按程序路径前 进方向刀具偏在零件左侧进给。 G42表示右偏刀尖半径补偿，按程序路径前
6、进方向刀具偏在零件右侧进给。,刀尖圆弧自动补偿指令,知识学习,左、右刀补的偏置方向是这样规定的： 逆着插补平面的法线方向看插补平面，沿着 刀具前进的方向: 刀具在工件的左侧为左刀补G41， 刀具在工件的右侧为右刀补G42。 数控车床采用前置刀架和后置刀架时刀尖半径 补偿平面不同，补偿方向也不同，如图所示,圆弧自动补偿指令G41、G42,知识学习,图2-35前置刀架刀尖圆弧半径补偿,圆弧自动补偿指令G41、G42,知识学习,图2-36后置刀架刀尖圆弧半径补偿,圆弧自动补偿指令G41、G42,知识学习,每个刀具补偿号，都有一组对应的刀尖半径补偿量R和刀尖方位号T。 在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要
7、设置刀尖圆弧位置编码， 刀尖圆弧位置编码定义了: 刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系 其从09有十个方向，系统T表示假想刀尖的方 向号 假想刀尖的方向与T代码之间的关系 如图所示，其中“”代表刀具刀位点A “”代表刀尖圆弧圆心O,圆弧自动补偿指令G41、G42,知识学习,前置刀架的 刀尖方位号图,后置刀架的 刀尖方位号图,刀尖方位号,知识学习,3）指令格式 以FAUNC系统为例 G00/G01 G41/G42 X(U) Z(W) ； 建立半径补偿程序段 轮廓切削程序段 G00/G01 G40 X(U) Z(W) ； 撤消半径补偿程序段,圆弧自动补偿指令运用,知识学习,4）刀尖半径补偿的过程 建
8、立刀补 刀具补偿的建立使刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀尖圆弧半径。刀补程序段内必须有G00或G01功能才有效，偏移量补偿必须在一个程序段的执行过程中完成，并且不能省略。,建立刀具补偿,知识学习,刀补进行 执行含G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏移量。 G41、G42指令不能重复使用，即在前面使用了G41或G42指令之后，不能再紧接着使用G42或G41指令。 若想使用，则必须先用G40指令解除原补偿状态后，再使用G42或G41，否则补偿就不正常了。,建立刀具补偿,知识学习,取消刀补 在G41、G42程序后面，加入G40程序段即是刀尖半径补偿的取消。
9、 如图,表示刀尖半径补偿建立与取消的过程。G40刀尖半径补偿取消程序段执行前，刀尖圆弧中心停留在前一程序段终点的垂直位置上，G40程序段是刀具由终点退出的动作。,取消刀具补偿,知识学习,图2-39 数控车床刀尖半径补偿的建立 与取消的过程,建立、取消刀具补偿过程,知识学习,5）刀尖半径补偿注意事项 刀尖半径补偿建立与取消程序段，只 能在G00或G01移动指令模式下才有效。 为保证刀补建立与刀补取消时刀具与 工件的安全，通常采用G01运动方式来建立或 取消刀补。如果采用G00运动方式来建立或取 消刀补，则要确定刀具不与工件发生碰撞。,刀尖半径补偿注意事项,知识学习,为了避免过切或欠切，建立刀尖半
10、径补 偿或取消刀尖半径补偿的程序段，最好在工件 轮廓线以外，且移动距离应大于一个刀尖半径 值。 使用G41、G42后，必须要用G40取消原 补偿状态，才能再次使用G41、G42。,刀尖半径补偿注意事项,知识学习,在使用G41、G42指令时，不允许有两句连续的非移动指令，否则会出错非移动指令包括：M代码、S代码、暂停指令G04等。,刀尖半径补偿注意事项,知识学习,刀尖半径补偿指令使用前，需通过机床数控系统的操作面板向系统存储器中输入刀尖半径补偿的相关参数： 刀尖圆弧半径R 假想刀尖位置T 作为刀尖半径补偿的依据。 刀尖圆弧半径粗加工一般取0.8mm 半精加工一般取0.4mm 精加工一般取0.2m
11、m 若粗、精加工采用同一把刀，刀尖半径取0.4mm,知识学习,刀尖半径补偿注意事项,例如：数控车床刀架形式为前置刀架， 1号刀位为外圆车刀，刀尖圆弧半径0.2mm， 刀尖位置号为3号， 参数设置如图所示:,知识学习,刀尖半径补偿注意事项,（3）恒线速设置与取消指令G96与G97 1）最高转速限制指令G50 指令功能： 当使用恒线速度功能车削轴类或盘类零件时，随着直径数值的变化，可能会出现主轴转速过高，工件有从卡盘飞出的危险用G50就可以限制最高转速。,最高转速限制指令G50,知识学习,指令格式： G50 S ； S后面的数字表示控制主轴的最高转速，单位为r/min，其数值可以查阅数控机床参数说
12、明书中主轴设定的最高转速。 例如：G50 S3000 表示主轴最高转速为 3000r/mi 适用范围 主要用于数控车削编程中设置恒线速度切削之前。,最高转速限制指令G50格式,知识学习,2）恒线速指令G96 指令功能： 可以实现轴类或盘类零件各 个表面最佳恒线速度的切削加工，保证加工 表面的粗糙度均匀一致。,恒线速指令G96,知识学习,指令格式： G96 S ； S后面的数字表示控制主轴恒定的线速度，单位为m/min。 例如：G96 S120 表示切削点线速度控制在120m/min。 适用范围 主要用于数控车削加工中精加工工序。,知识学习,恒线速指令G96,3）取消恒线速指令G97 指令格式：
13、 G97 S ； G97表示取消恒线速，S后面的数字表示控制 主轴恒定的转速，单位为r/min。 例如：G97 S120 表示取消恒线速并控制切削主轴转速在120r/min,取消恒线速指令G97,知识学习,适用范围 主要适用于数控车削加工中车螺纹、切 槽、切断、钻孔工序。 注意：G96与G97指令功能能够相互取消。,恒线速指令适用范围,知识学习,利用上述讲解的指令，编写如图2-41所示零件的精加工程序。工件已经完成粗加工，单边仅0.2mm的余量。,图2-41 刀具补偿指令运用,刀具补偿指令运用,知识学习,参考程序如下： O0006 程序名 G50 S3500； 限制最高转3500r/min M
14、03 G96 S110； 主轴正转，恒切削速度 110m/min M08； 开冷却液 T0101； 调用1号刀具，补偿号01,刀具补偿指令运用,知识学习,G00 X38 Z10； 刀具定位至起点 G42 G01 Z0 F0.1； 建立刀尖半径右补偿,刀具补偿指令运用,知识学习,X40 Z-1； Z-30； X42； G03 X48 Z-33 R3； G01 Z-60； X54； X58 Z-62； Z-100；,G97 G40 G00 X100； 取消刀尖半径补偿 Z100； 退刀 M09； 冷却液关闭 M30； 程序结束,刀具补偿指令运用,知识学习,复合固定循环 使用复合固定循环，在对零件的
15、轮廓定义 之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程， 使程序得到进一步简化。,外圆粗切循环G71,知识学习,外圆粗切循环G71 指令功能： 外圆粗切循环是一种复合固 定循环。 适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工。如图所示为其走刀路线。,外圆粗切循环G71,知识学习,图2-42 外圆粗切循环G71走刀路线,外圆粗切循环G71走刀路线,知识学习,指令格式： G71 U(d) R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中： d表示:背吃刀量,径向车削深度（半径值） 无正负号，是模态值； e表示: 退刀量；无正负号，是模态值；,外圆粗切循环G7
16、1格式,知识学习,ns表示：精加工轮廓程序段中开始程序段的 段号 nf表示：精加工轮廓程序段中结束程序段的 段号 u表示：X轴向精加工余量（直径值），有 正负号 w表示：Z轴向精加工余量，有正负号； f、s、t表示粗加工时的F、S、T值 。,外圆粗切循环G71格式,知识学习,注意事项： a）nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被 指定也对粗车循环无效（仅对后续精加工 有效） b）零件轮廓必须符合在X轴、Z轴方向上同时单调增大或单调减少；,外圆粗切循环G71注意事项,知识学习,c）从A到A的刀具轨迹必须在P程序段（首段）中用G00或G01指定，且首段的刀具移动必须垂直于Z方向。如：G00/G01 X ；,外圆粗切循环G71注意事
