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1、任务一 简朴阶梯轴加工【知识目的】1.掌握数控机床的编程规则。2.掌握数控加工程序开始与结束一般指令。3.掌握用G和G01指令加工阶梯轴的编程措施。【能力目的】1.掌握外圆加工刀具的选用、安装措施。.阶梯轴的加工措施。3.数控机床的自动运营措施。一、学习任务如图2.1.所示的阶梯轴零件，已知材料为4钢，毛坯尺寸为2800。规定分析零件的加工工艺,编写零件的数控加工程序,并通过仿真调试优化程序,最后进行零件的加工检查。)零件图 b)实体图图2.1. 阶梯轴类零件二、任务有关知识(一)轴类零件的装夹规定车削加工前,必须将零件放在机床夹具中定位和夹紧,使零件在整个切削过程中始终保持对的的位置。根据轴
2、类零件的形状、大小、精度、数量的不同,可采用不同的装夹措施。1、在三爪自定心卡盘上装夹 三爪自定心卡盘(如图2.1.2所示)的三个卡爪是同步运动的,能自动定心,装夹般不需找正,故装夹零件以便、省时,但夹紧力较小,常用于装夹外形规则的中、小型零件。三爪自定心卡盘有正爪、反爪两种形式，反爪用于装夹直径较大的零件。2、在四爪单动卡盘上装夹四爪单动卡盘（如图2.13所示)的卡爪是各自独立运动的,因此在装夹零件时必须找正后才可车削,但找正比较费时。其夹紧力较大,常用于装夹大型或形状不规则的零件。四爪单动卡盘的卡爪可装成正爪或反爪，反爪用于装夹较大的零件。 图2.1. 三爪单动卡盘 图2.1. 四爪单动卡
3、盘3、用双顶尖装夹对于较长的或工序较多的零件，为保证多次装夹的精度，采用双顶尖装夹的措施，如图.4所示。用双顶尖装夹零件以便,无需找正,反复定位精度高,但装夹前需保证零件总长并在两端钻出中心孔。图2.4 双顶尖装夹零件 图2.1.5一夹顶装夹零件4、用一夹顶装夹用双顶尖装夹零件精度高，但刚性较差,故在车削一般轴类零件时采用一端用卡盘夹住,另端用顶尖顶住的装夹措施,如图21.5所示。为避免切削时产生轴向位移，可采用限位支承或台阶限位。其中台阶限位安全,刚性好，能承受较大切削力,故应用广泛。5、工件装夹的原则（1）用三爪自定心卡盘装夹工件时,若工件直径=m,其悬伸长度应不不小于直径5倍,若工件直径
4、30m,其悬伸长度应不不小于直径的3倍。（2）当工件长度较长或很长，为增长工件的刚性，避免在车削过程中产生振动、崩刀等,需采用一夹一顶或使用跟刀架。（3)当加工轴类零件时,各个表面的同轴度规定很高。可采用双顶尖装夹。(4)加工某些特殊的零件，如薄壁套，要使用辅助夹具。车内孔时使用开口套筒,以减少工件的变形。车外圆时使用小锥度心轴,以内孔定位。(5)被加工表面的回转轴线与基准面互相垂直的外形较复杂的工件（如壳体)可采用花盘。(二）加工顺序的拟定数控车削加工顺序一般按照下列两个原则来拟定。、先粗后精原则 所谓先粗后精，就是按照粗车半精车精车的顺序，逐渐提高加工精度。粗车可在较短时间内将工件表面上的
5、大部分加工余量切掉。一方面提高加工效率，另一方面使精车的加工余量均匀。如粗车后所留余量的均匀性满足不了精车加工的规定,则应安排半精车。为保证加工精度，精车时,要按照图样尺寸一刀出零件轮廓。2、先近后远原则这里所指的远与近,是按加工部位相对于对刀点的距离而言的。 离对刀点远的部位后加工，可以缩短刀具的移动距离，减少空行程时间。对于车削而言,先近后远尚有助于保持零件的刚性，改善切削条件。（三）走刀路线的拟定精加的走刀路线基本上是沿其零件轮廓顺序进行的。因此重点在于拟定粗加工及空行程的走刀路线。1、 最短空行程路线图2.6（a）所示为采用矩形循环方式进行粗车的一般状况,其对刀点设立在较远的位置,是考
6、虑到加工过程中需以便换刀,同步,将起刀点与对刀点重叠在一起。按三刀粗车的走刀路线安排:第刀为ABD：第刀为AEFGA：第3刀为HIJ。)起刀点与对刀点重叠时 b）起刀点与对刀点分离时图2.6 最短行程路线示意图图2.1.（b)所示则是将起刀点与对刀点分离,并设于点位置，仍按相似的切削有量进行三刀粗车,其走刀路线安排：对刀点A到起刀点的空行程为;第1刀为DE;第2刀为BFGHB;第3刀为BK;起刀点B到对刀点A的空行程B。显然，图21.6(b)所示的走刀路线短。2、 大余量毛坯的切削路线图.17(a)所示为车削大余量工件走刀路线。在同样的背吃刀量状况下,按图2.1.7(a）所示的5顺序切削，使每
7、次所留余量相等。按照数控车床加工的特点,还可以放弃常用的阶梯车削法,改用顺毛坯轮廓进给的走刀路线,如图2.17(b)所示。a)阶梯车削法 b)顺毛坯轮廓车削法 图.1.7 大余量毛坯的切削路线 (四)数控车床编程基本数控车床的重要编程特点如下：(1)在一种程序段中,可以采用绝对值编程(用、Z表达)、增量值编程(用U、W表达）或者两者混合编程。() 直径方向（X方向)用绝对值编程时,以直径值表达；用增量值编程时,以径向实际位移量的二倍值表达,并附方向符号（正向可以省略)。(3)车削加工毛坯余量较大时，为简化编程，数控装置常备有不同形式的固定循环,可以进行多次反复循环切削。(4)编程时，常觉得车刀
8、刀尖是一种点，而事实上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常被磨成一种圆弧,因此,当编制加工程序时，需要考虑对刀具进行半径补偿。（五)程序的构造数控程序是若干个程序段的集合。每个程序段独占一行。每个程序段由若干个字构成,每个字由地址和跟随其后的数字构成。地址是一种英文字母。一种程序段中各个字的位置没有限制，但是,长期以来如表211的排列方式已经成为人们都承认的方式：表2. 排列方式NGX- - Z-S-T-M-LF行号准备功能位置代码进给速度主轴转速刀具号辅助功能行结束在一种程序段中间如果有多种相似地址的字浮现，或者同组的功能，取最后一种有效。(1)行号Nxxx 程序的行号,可以不要，但是
9、有行号,在编辑时会以便些。行号可以不持续。行号最大为999，超过后从再从1开始。选择跳过符号“/”,只能置于一程序的起始位置,如果有这个符号，并且机床操作面板上“选择跳过”打开，本条程序不执行。这个符号多用在调试程序，如在开冷却液的程序前加上这个符号，在调试程序时可以使这条程序无效，而正式加工时使其有效。(2）准备功能地址“”和数字构成的字表达准备功能，也称之为G功能，见表2.1.2。功能根据其功能分为若干个组，在同一条程序段中，如果浮现多种同组的G功能，那么取最后一种有效。G功能分为模态与非模态两类。一种模态G功能被指令后,直到同组的另一种G功能被指令才无效。而非模态的G功能仅在其被指令的程
10、序段中有效。例:N10 G010 20.N1 4 X100N12 G01 Z-120.13 X380. Y00.在这个例子的N12这条程序中浮现了“G1”功能,由于这个功能是模态的,因此尽管在13这条程序中没有“G01”，但是其作用还是存在的。表2.1.2 准备功能指令 （3)辅助功能地址“M”和两位数字构成的字表达辅助功能,也称之为M功能。见表21.3。表.3 辅助功能指令代码意义M00停止程序运营M0选择性停止M02结束程序运营M0主轴正向转动开始M4主轴反向转动开始M0主轴停止转动M06换刀指令M08冷却液启动M9冷却液关闭M3结束程序运营且返回程序开头M8子程序调用M99子程序结束（4
11、)主轴转速地址S后跟四位数字,格式： xxxxG96是接通恒线速度控制的指令,当G执行后,S背面的数值为切削速度。例如:G6 S100表达切削速度10m/in。G7是取消96的指令。执行G97后,S背面的数值表达主轴每分钟转数。例如:G9 S800表达主轴转速为00r/in,系统开机状态为9指令。 (5)进给功能地址F后跟四位数字，格式:Fxxx在具有99程序段背面,再遇到F指令时,则觉得F所指定的进给速度单位为mm/。系统开机状态为G99,只有输入G8指令后,G9才被取消。而8为每分钟进给，单位为mmmi。(6)T功能该指令用来控制数控系统进行选刀和换刀。用地址T和其后的数字来指定刀具号和刀
12、具补偿号,例如0202表达采用2号刀具和2号刀补。(六）基本指令G00、G01在数控车床的程序中,、Z背面跟的是绝对尺寸，、背面跟的是增量尺寸。X、Z后所有编入的坐标值所有以编程原点为基准，U、后所有编入的坐标值所有以刀具前一种坐标位置作为起始点来计算。 1、迅速点位移动G00格式:G00 X(U)_Z（W)；其中,X()_、（W)_为目的点坐标值。阐明：(1） 执行该指令时,刀具以机床规定的进给速度从所在点以点位控制方式移动到目的点。移动速度不能由程序指令设定，它的速度已由生产厂家预先调定。若编程时设定了进给速度F，则对G00程序段无效。() G00为模态指令，只有遇到同组指令时才会被取替。
13、() X、Z背面跟的是绝对坐标值，、W背面跟的是增量坐标值。(4) X、U背面的数值应乘以2，即以直径方式输入,且有正、负号之分。如图2.1.8所示,要实现从起点A迅速移动到目的点。其绝对值编程方式为:00 X14.2981；其增量值编程方式为：G00 U.8W74；图2.1.8迅速点定位执行上述程序段时,刀具实际的运动路线不是一条直线，而是一条折线,一方面刀具从点A以迅速进给速度运动到点B,然后再运动到点C。因此,在使用00指令时要注意刀具与否和工件及夹具发生干涉,对不适合联动的场合,两轴可单动。如果忽视这一点，就容易发生碰撞，而在迅速状态下的碰撞就更加危险。2.直线插补G01直线插补也称直
14、线切削,该指令使刀具以直线插补运算联动方式由某坐标点移动到另一坐标点，移动速度由进给功能指令F来设定。机床执行01指令时，如果之前的程序段中无指令，在该程序段中必须具有指令。G1和F都是模态指令。格式:G01X(U)Z（)_ F；其中,X(U)、Z(W)为目的点坐标,为进给速度。阐明（1) 1指令是模态指令,可加工任意斜率的直线。(2) G01指令背面的坐标值取绝对尺寸还是取增量尺寸,由尺寸地址决定。(）G01指令进给速度由模态指令F决定。如果在G01程序段之前的程序段中没有指令,而目前的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动，机床倍率开关在0%位置时机床也不运动。因此，为保险期间G程序段中必须具有F指令()G0指令前若浮现G00指令,而该句程序段中未浮现F指令，则G01指令的移动速度按照0指令的速度执行。3、倒角和倒圆（
