《数控机床编程与操作项目教程》课件02轴类零件的加工

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1、项目二轴 类 零 件 的 加 工 （1）掌握外圆、槽的车削方法。 （2）了解刀具、切削用量的选择方法。 （3）掌握 G00、G01、G02、G03、G71 等指令的编程方法。 （4）掌握游标卡尺、外径千分尺的测量方法。知识目标（1）能读懂零件图，能合理选择刀具与正确的切削用量。 （2）能编制外圆、槽类零件的加工工艺，并编写程序。 （3）能正确安装外圆刀、切槽刀。 （4）能进行外圆、槽的切削。 （5）能用计算法控制零件与尺寸。 （6）能对轴类零件的质量进行检验与分析。能力目标轴类零件是机器中经常遇到的零件之一。本项目主要介绍外径加 工与切槽加工两部分，根据数控机床的特点，针对具体零件进行工艺 分

2、析、加工路线确定、刀具与切削用量的选择、数控程序编制等，帮助学生熟练掌握轴类零件整体的加工方法，为后面的学习打下基础。项目概要任务一PART ONE 加工子弹模型零件任务描述子弹模型三维图和零件图如图 2-1-1 和图 2-1-2 所示。使用华 中系统HNC-21T型数控车床制作一个规格为 1461 mm 子弹模型零件，材料为 45# 圆钢。要求：能够编制简单零件的车削工艺和加工程序，正确选择刀具、量具、 切削用量等加工参数，熟练操作数控车床，在加工过程中学习外圆、端面、圆弧的加工方法，加工出合格的子弹模型零件。知识拓展知识拓展数控车床准备功能G代码（JB3208-83）,G代码（或G指令）是

3、在数控机床系统插补运算之前需要预先规定，为插补运算作好准备的工艺指令，如：坐标平面选择、插补方式的指定、孔加工等固定循环功能的指定等。G代码以地址G后跟两位数字组成，常用的有G00G99，现代数控机床系统有的已扩展到三位数字。 G代码按功能类别分为模态代码和非模态代码。a、c、d、j、k等9组，同一组对应的G代码称为模态代码，它表示组内某G代码（如c组中G17）一旦被指定，功能一直保持到出现同组其它任一代码（如G18或G19）时才失效，否则继续保持有效。所以在编下一个程序段时，若需使用同样的G代码则可省略不写，这样可以简化加工程序编制。而非模态代码只在本程序段中有效。国家代码国家代码知识拓展知

4、识拓展注：1、凡有小写字母a，b，c，d，指示的G代码为同一组代码，称为模态指令；2、 “#”代表如选作特殊用途，必须在程序格式说明中说明；3、 第二栏括号中字母（d）可以被同栏中没有括号字母d所注销或代替，亦可被有括号的字母（d）所注销或代替；4、 “不指定”、“永不指定”代码分别表示在将来修订标准时，可以被指定新功能和永不指定功能；5、数控系统没有G53到G59、G63功能时，可以指定作其它用途。国家代码国家代码知识储备数控程序的指令由一系列的程序字组成，而程序字通常由地址（address）和数值（number）两部分组成。在数控加工中每个指令都有不同的功能。（一）快速定位指令 G001.

5、 指令格式 G00 X（U）_ Z（W）_ 说明：X、Z 为绝对编程时目标点在工件坐标系中的坐标；U、W 为增量编程时刀具移动的距离。 2. 使用说明 （1）G00 指令刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定 位目标点。一、程序指令一、程序指令知识储备（2）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，因此快速移动速度 不能在地址 F 中规定，可由面板上的“快速修调”按钮来修正。 （3）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，操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞

6、。常见 G00 运动 轨迹如图 2-1-3 所示，从 A 点到B 点常见有以下两种方式：直线AB、折线AEB。折线的起始角 是固定的（如 = 22.5或 45），它取决于各坐标的脉冲当量。知识储备（4）G00 为模态功能，可由 G01、G02、G03 等功能注销。目标点位置坐标可以用绝对值，也可 以用相对值，甚至可以混用。例如，将刀具从起点S 快速定位到目标点P，如图 2-1-4 所示，其编程方法见表 2-1-1。知识储备（二）直线插补指令 G011.G01 直线插补 G01 代码用于刀具直线插补运动。 功能：G01 指令使刀具以一定的进给速度从所在点出发直线移动到目标点。 指令格式： G01

7、X（U）_Z（W）_F_ 说明：X、Z 为绝对编程时目标点在工件坐标系中的坐标；U、W 为增量编程时目标点坐标的增量； F 为进给速度。 知识储备2.G01 倒角、倒圆功能 倒角控制功能可以在两相邻轨迹的程序段之间插入直线倒角或圆弧倒角。 指令格式： G01X（U）_Z（W）_C_（直线倒角） G01X（U）_Z（W）_R_（圆弧倒角） 说明：X、Z 为在绝对编程时两相邻直线的交点，即假想拐角交点（G 点）的坐标值；U、W 为 在增量编程（相对编程）时假想拐角交点相对于起始直线轨迹的始点E 的移动距离；C 为假想拐角 交点（G 点）相对于倒角始点（F 点）的距离；R 为倒圆弧的半径值。 倒角、

8、倒圆指令功能如图 2-1-5 所示。知识储备（三）插补指令 G02/G031. 指令格式 （1）用 I、K 指定圆心位置： G02/G03X（U）_Z（W）_I_K_F （2）用圆弧半径 R 指定圆心位置： G02/G03X（U）_Z（W）_R_F_ 说明：当用绝对编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用 X、Z 表示；当 用增量编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用 U、W 表示。I、K 为圆心相对 于圆弧起点的偏移值（等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标）；R 为圆弧半径；F 为进给量。知识储备2. 圆弧顺、逆的判断 圆弧插补的顺、逆可按图 2-1-6 所示的

9、方向判断。沿圆弧所在平面（如X-Z 平面）的垂直坐标轴的负方向（Y）看去，顺时针方向为G02，逆时 针方向为 G03。数控车床是两坐标的机床，只有X 轴和Z 轴，判断圆弧插补的顺、逆方向应按右手 定则的方法将Y 轴也加上去来考虑：观察者让Y 轴的正方向指向自己（沿Y 轴的负方向看去），站 在这样的位置上就可正确判断X-Z 平面上圆弧插补的顺、逆了。圆弧插补的顺逆方向可按图 2-1-6 （a）所示进行判断：沿与圆弧所在平面（如X-Z 平面）相垂直的另一坐标轴的负方向（Y）看出， 顺时针为 G02，逆时针为 G03。图 2-1-6（b）所示为车床上前、后置刀架的圆弧的顺、逆方向。知识储备（四）外径

10、 / 内径车削复合循环指令 G71G71 外径 / 内径车削复合循环指令适用于车削棒料毛坯的外径和内径。在 G71 指令后描述零件 的精加工轮廓，CNC 系统根据加工程序所描述的轮廓形状和 G71 指令内的各个参数自动生成加工路线，将粗加工待切除余料切削完成。 指令格式： G71 U（d）_R（r）_P（ns）_Q（nf）_X（X）_Z（Z）_ 说明：d 为被吃刀量（半径值）；r 为每次退刀量；ns 为精加工程序段的第一个程序段号；nf 为 精加工程序段的最后一个程序段号；X为X 轴方向精加工余量；Z为Z 轴方向精加工余量。知识拓展知识拓展G71是数控加工技术指令中的外圆粗车复合循环指令。该指

11、令适合于采用毛坯为圆棒料，粗车需多次走刀才能完成的阶梯轴零件。华中系统中G71不分粗、精车。华中系统车削不带凹轮廓时： G71 U (d) R(e) P(ns) Q(nf) X(u) Z(w) F(f) S(s) T(t)车削带凹轮廓时：G71 U (d) R(e) P(ns) Q(nf) E (u) F(f) S(s) T(t) 注意2者不同，w为留给Z轴方向的精加工余量；f、s、t为粗车时的进给量、主轴转速及所用刀具。而精加工时处于ns到nf程序段之内的F、S、T有效。余量 u X(u)或 E (u) 车外圆时为正，车孔时为负。这一点很关键。应注意使用G71时，刀尖方位号的设定。G71G7

12、1知识储备（一）工、量、刃具的选择（1）工具选择：工件装夹在三爪自定心卡盘中，用划线盘校正。 （2）量具选择：外径、长度用游标卡尺测量，表面粗糙度用表面粗糙度样板比对。其规格见 表 2-1-2。（3）刃具选择：选择外圆刀车加工外圆、端面。其参数、规格见表 2-1-2。二、加工工艺分析二、加工工艺分析知识储备（二）加工工艺路线（1）选用 1680 mm 的毛坯圆棒。 （2）调 01 号外圆车刀粗加工零件外轮廓，预留 0.6 mm 精加工余量。 （3）精加工零件外轮廓，直至达到尺寸要求。 （4）调用切断刀切断零件，总长预留 0.1 mm 余量。 （5）调头装夹，使用 45端面刀车平零件左端面，直至

13、达到总长尺寸要求。二、加工工艺分析二、加工工艺分析知识储备（三）切削用量选择切削用量见表 2-1-3。二、加工工艺分析二、加工工艺分析知识储备（一）建立工件坐标系加工右侧表面时取右端面与工件轴线交点为工件坐标系原点。（二）参考程序参考程序见表 2-1-4。平削端面与保总长均手动操作，无须编程。三、编写参考程序三、编写参考程序任务实施（1）刀具、工件应按要求装夹。 （2）循环点的取值要根据毛的坯实际大小来设定。 （3）加工前，应检查程序是否正确，循环指令中 P、Q 数值要与下方精加工的起始与结束数值 一致。 （4）加工时，第一步时应采用单段加工方式运行检查循环点是否正确，确认无误后方可切换自 动

14、加工方式进行加工。 （5）加工过程中，操作者不得擅自离开机床，应观察机床的运行状态。若发生不正常现象或 事故，应立即按下进给保持按钮或紧急停止按钮并及时报告指导教师，不得进行其他操作。一、安全须知一、安全须知任务实施（1）将学生按机床数量分好组，由组长领取材料、刀具、工量具。 （2）检查毛坯。 （3）开机、回参考点。 （4）录入程序：把编写好的程序通过数控面板录入数控机床。 （5）装夹工件：把圆钢装入三爪自定心卡盘，伸出约 70 mm，找正并夹紧。 （6）装夹刀具：把外圆车刀、切断刀按要求依次装入 T01、T02 号刀位。 （7）平端面：用 45外圆车刀，切平工件端面。二、加工准备二、加工准备

15、任务实施外圆车刀对刀方法如下： （1）Z 轴对刀：加工方式切换成手摇模式，进给倍率调 10%，慢速移动刀具试切工件端面，当刀具刚好切削工件端面，看到微微下屑即可，并将试切长输入刀补表里相应的刀位补偿中。 （2）X 轴对刀：用外圆车刀试切工件外径，长度 3 5 mm，然后沿 +Z 方向退出刀具，停车测 出试切外圆直径，并将试切直径输入刀补表里相应刀位补偿中。 （3）设置刀具磨损量：对刀完成后要在刀补表里对应外圆车刀刀位的 X 轴磨损添加 0.5 mm 的精 加工余量；Z 轴方向精度要求不高，无须加磨损量。三、对刀三、对刀任务实施打开程序，按下机床控制面板上的校验软键，选择自动加工方式，打开机床锁

16、住开关，再按下 循环启动键，观察程序运行情况与轨迹仿真情况。若程序有错，则程序运行暂停，命令行将有相应 提示，操作人员要及时修改。 校验结束后，操作人员要进行二次手动检查程序，确认程序无误后，使机床锁住复位，机床重 新回参考点。四、校验与检查数控程序四、校验与检查数控程序任务实施打开程序，选择自动加工模式，调好进给倍率，按机床循环启动键进自动加工。 子弹模型零件加工均采用试切方法保证尺寸精度，具体做法：当程序完成粗加工后，测量精加 工余量；再根据精加工余量修改精加工刀具磨损量，避免因对刀不精确而出现精加工余量不足的缺 陷；然后按下跳段键，进行精加工，直至达到外圆尺寸要求。五、零件自动加工及尺寸控制方法五、零件自动加工及尺寸控制方法知识链接知识链接精加工编程尺寸处理精加工编程尺寸处理 知识链接知识链接任务实施实训完毕后清扫机床，保持清洁，机床要回零，并切断电源。机床附件和量具 应妥善保管，保持完整与良好，丢失或者损坏照价赔偿。六、加工结束，清理数控车床六、加工结束，清理数控车床任务评价任务评价见表 2-1-5。任务小结（1）在练习对刀操作时，因学生初次接触机床，不熟悉机床相关操作方法，所