数控车工工艺与编程模块三

1、任务任务1 1 简单圆锥零件的精加工简单圆锥零件的精加工任务任务2 2 大余量锥体加工大余量锥体加工任务任务3 3 球头零件加工球头零件加工 模块三模块三 锥面与圆弧加工锥面与圆弧加工任务任务1 1 简单圆锥零件的精加工简单圆锥零件的精加工 任务目标任务目标1 1掌握刀具补偿号和刀尖圆弧半径掌握刀具补偿号和刀尖圆弧半径补偿指令的用法补偿指令的用法 2 2巩固巩固G00G00、G01G01指令完成圆锥精加指令完成圆锥精加工的编程方法工的编程方法 圆锥零件圆锥零件任务分析任务分析1精加工该零件时应精加工该零件时应考虑什么问题？考虑什么问题？2产生加工表面形产生加工表面形状误差的原因状误差的原因 ？

2、3如何使用刀尖圆弧如何使用刀尖圆弧半径补偿指令？半径补偿指令？全部一、刀尖圆弧半径补偿的目的一、刀尖圆弧半径补偿的目的（31） 理想状态下理想状态下实际状态下实际状态下一、刀尖圆弧半径补偿的目的（一、刀尖圆弧半径补偿的目的（3 32 2） 车削圆锥面时欠切削产生误差车削圆锥面时欠切削产生误差车削圆弧时产生的误差车削圆弧时产生的误差 一、一、刀尖圆弧半径补偿的目的（刀尖圆弧半径补偿的目的（33） 结论：结论： 在加工圆锥面和圆弧面时可能会发生在加工圆锥面和圆弧面时可能会发生过切削或欠切削的现象，产生加工表面的过切削或欠切削的现象，产生加工表面的形状误差。形状误差。 由此可见，由此可见，在工件编程

3、时加入刀尖圆在工件编程时加入刀尖圆弧半径补偿，使切削出来的工件获得正确弧半径补偿，使切削出来的工件获得正确的加工精度的加工精度。 刀尖圆弧半径补偿可以通过刀具号来实现，即在程序中用指定的T代码来实现。T代码的形式为T。二、刀具号补偿（二、刀具号补偿（4 41 1）例如：例如：T T 刀具补偿号刀具补偿号 刀具号刀具号 刀具补偿号实际上是刀具补偿寄存器的地址号，该寄存器中存放着刀具的几何偏置量和磨损偏置量（X轴偏置和Z轴偏置）。 二、刀具号补偿（二、刀具号补偿（4 42 2）刀具形状补偿参数界面刀具形状补偿参数界面 R R为刀尖圆弧半径为刀尖圆弧半径T T为假想刀尖号位置为假想刀尖号位置 在零件

4、粗加工后，在零件粗加工后，如果用同一把刀具对如果用同一把刀具对零件进行精加工零件进行精加工, ,由由于刀具产生磨损，使于刀具产生磨损，使零件尺寸产生误差，零件尺寸产生误差，只要在刀具磨耗补偿只要在刀具磨耗补偿参数界面中参数界面中 ，修改，修改每把刀具相应寄存器每把刀具相应寄存器中的数值即可中的数值即可。 刀具磨耗补偿参数界面刀具磨耗补偿参数界面二、刀具号补偿（二、刀具号补偿（4 43 3）注意事项：注意事项：1刀具补偿程序段内有G00或G01功能才有效。偏移量补偿在一个程序的执行过程中完成，这个过程是不能省略的。例如“G00 X20.0 Z10.0 T0202；”表示调用2号刀具，且有刀具补偿

5、，补偿量在02号寄存器内。 2必须在取消刀具补偿状态下调用其他刀具。二、刀具号补偿（二、刀具号补偿（4 44 4） 1 1刀尖圆弧半径的左右补偿指令刀尖圆弧半径的左右补偿指令三、刀尖圆弧半径补偿（三、刀尖圆弧半径补偿（6 61 1）（1）G41刀尖圆弧半径左补偿。（2）G42刀尖圆弧半径右补偿。（3）G40取消刀尖圆弧半径左右补偿。指令格式如下： G41 G00/G01 X Z F ； G42 G00/G01 X Z F ； G40 G00/G01 X Z F ；刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别：三、刀尖圆弧半径补偿（三、刀尖圆弧半径补偿（6 62 2）后置刀架，后置刀架，+ +Y Y轴向外轴向

6、外前置刀架，前置刀架，+ +Y Y轴向内轴向内三、刀尖圆弧半径补偿（三、刀尖圆弧半径补偿（6 63 3）2 2刀尖号位置的确定刀尖号位置的确定 根据刀尖及刀尖位置的不同，数控车床刀具的刀尖号位置共有9种。 刀 补 加 载补 偿 引 入编 程 轨 迹起 点编 程 轨 迹终 点编 程 轨 迹编 程 轨 迹补 偿 取 消刀 补 卸 载G40状 态G40G42G42G42状 态三、刀尖圆弧半径补偿（三、刀尖圆弧半径补偿（6 64 4）3 3刀尖圆弧半径补偿的编程实例刀尖圆弧半径补偿的编程实例刀补的加载和卸载 刀具半径补偿程序刀具半径补偿程序1G41/G42建立刀补刀补建立刀补建立2刀补执行刀补执行刀补

7、一旦建立，就一直维持该状态直到刀补撤消为止3程序执行到撤消指令G40时，刀补结束，刀具撤离工件回到退刀点刀补取消刀补取消知识知识链接链接三、刀尖圆弧半径补偿（三、刀尖圆弧半径补偿（6 65 5）例：例：使用刀尖圆弧半径左右补偿指令，编制右图所示零件的加工程序。编程指令如下：N30 G00 XA0 ZA0；N40 G01 G42 XA1 ZA1 F50；N50 XA2 ZA2；N60 XA4 ZA4；N70 G00 G40 XA5 ZA5；其中：其中：A0A5是刀具在工件移动轨迹中的坐标值。三、刀尖圆弧半径补偿（三、刀尖圆弧半径补偿（6 66 6） 使用刀尖圆弧半径补偿时的注意事项： （1）G4

8、1、G42、G40只能用在G00G00、G01G01指令的程序段内，不允许与G02、G03指令用在同一程序段内，以免产生报警。 （2）在编入G41、G42、G40的G00、G01前后的两个两个程序段中，X X、Z Z值值至少有一个值变化，否则会产生报警。 （3）在调用新的刀具之前，必须取取消消前一个刀尖圆弧半径补偿，以免产生加工误差。 工步号工步号工步内容工步内容刀具号刀具号刀具规格刀具规格名称名称主轴转速主轴转速（r/minr/min）进给进给量量(mm/r)(mm/r)备注备注1 1精车工件精车工件外轮廓外轮廓T0T01 19393外圆外圆精车刀精车刀100010000.080.08数控加

9、工工艺卡片数控加工工艺卡片一、确定加工工艺一、确定加工工艺二、编制加工程序二、编制加工程序圆圆锥锥零零件件的的加加工工程程序序程程 序序说说 明明O0001O0001；N10 G99 T0101N10 G99 T0101；换换1 1号外圆车刀，并号外圆车刀，并建立建立1 1号刀补号刀补N20 M03 S1000N20 M03 S1000；主轴正转，转速为主轴正转，转速为1000r/min1000r/minN30 G00 X56. 0 Z2.0N30 G00 X56. 0 Z2.0；刀具快速定位刀具快速定位N40 G01 G42 X36.0 Z0. F0.08N40 G01 G42 X36.0

10、Z0. F0.08；建立刀尖圆弧半径右建立刀尖圆弧半径右补偿补偿N50 X52.0 Z-30.0N50 X52.0 Z-30.0；车圆锥面车圆锥面N60 Z-50.0N60 Z-50.0；车外圆车外圆N70 G00 G40 X56.0N70 G00 G40 X56.0；退刀，并取消刀尖圆退刀，并取消刀尖圆弧半径补偿弧半径补偿N80 X100.0 Z100.0N80 X100.0 Z100.0；返回换刀点返回换刀点N90 M05N90 M05；主轴停转主轴停转N100 M30N100 M30；程序结束，并程序结束，并返回初返回初始位置始位置仿真加工过程视频为什么要用刀尖圆弧半径补偿？刀尖圆弧半径

11、补偿有哪几种指令?1 12 2试应用刀尖圆弧半径补偿指令，编写下图所示零件的精加工程序。毛坯尺寸为50mm60mm，材料为45钢。 圆圆锥锥零零件件任务目标任务目标1.1. 能熟练能熟练制定锥面加工工艺制定锥面加工工艺 2. 2. 掌握掌握G90G90、G94G94指令完成锥面加指令完成锥面加工的编程方法工的编程方法任务任务2 2 大余量锥体加工大余量锥体加工 3.3.能熟练分析和解决锥面加工误差能熟练分析和解决锥面加工误差的问题的问题 任务分析任务分析全部锥体零件锥体零件1该零件包含哪些加该零件包含哪些加工内容？工内容？如何制定锥面的加如何制定锥面的加工工艺？工工艺？23如何使用如何使用G9

12、0G90锥面锥面循环加工指令循环加工指令 ？一、锥面循环加工指令一、锥面循环加工指令G90G90（2 21 1） 指令格式： G90 X(U) Z(W) I F ；圆锥面切削终点的绝对坐标值切削始点与圆锥面切削终点的半径差圆锥面切削终点相对于循环起点的坐标增量一、锥面循环加工指令一、锥面循环加工指令G90G90（2 22 2）圆锥面的方向圆锥面的方向二、二、带锥度的端面切削循环（带锥度的端面切削循环（21）指令格式：指令格式： G94 X（U） Z（W） K F ；切削循环终点相对于循环起点的坐标增量切削循环终点的绝对坐标值端面切削始点至终点位移在Z方向的坐标增量二、二、带锥度的端面切削循环（

13、带锥度的端面切削循环（22）锥面的方向锥面的方向三、三、G90G90与与G94G94加工路径对比加工路径对比G90加工路径加工路径G94加工路径加工路径点击点击图框图框播放播放一、确定加工工艺（一、确定加工工艺（21）数控加工工艺卡数控加工工艺卡工序工序名称名称工艺要求工艺要求工作者工作者备注备注1 1下料下料 52mm52mm80mm80mm2 2车车车端面车端面3 3数控车数控车工工步步工步内容工步内容刀具号刀具号1 1粗车外轮廓粗车外轮廓T01T012 2精车工件外轮廓精车工件外轮廓T02T024 4检验检验刀具号刀具号刀具规格名称刀具规格名称数量数量加工内容加工内容主轴转速主轴转速（r

14、/minr/min）进给速度进给速度(mm/r)(mm/r)背背吃吃刀量刀量(mm)(mm)T01T019090外圆偏刀外圆偏刀1 1粗车工件粗车工件外轮廓外轮廓6 600000.0.3 32.52.5T02T029393外圆外圆仿形车刀仿形车刀1 1精车工件精车工件外轮廓外轮廓101000000.0.08080.50.5数控加工刀具卡数控加工刀具卡一、确定加工工艺（一、确定加工工艺（22）二、编制加工程序二、编制加工程序圆圆锥锥体体零零件件加加工工程程序序程程 序序说说 明明O0002O0002；N10N10 G99G99 T0101T0101；换换1 1号外圆车刀，并建立号外圆车刀，并建立

15、1 1号刀补号刀补N20N20 M03M03 S600S600；主轴正转，转速为主轴正转，转速为600r/min600r/minN30N30 G00G00 X54.X54. 0 0 Z2.0Z2.0；刀具快速定位至循环起点刀具快速定位至循环起点N40N40 G90G90 X45.0X45.0 Z-40.Z-40. I-5.25I-5.25 F0.3F0.3；圆锥面粗车循环第一次圆锥面粗车循环第一次, ,I I为自起为自起点到终点的点到终点的X X方向半径差方向半径差N N5050 X40.0X40.0；圆锥面粗车循环第二次圆锥面粗车循环第二次N60N60 X35.0X35.0；圆锥面粗车循环圆

16、锥面粗车循环第三次第三次N70N70 X30.5X30.5圆锥面粗车循环第四次，并留精圆锥面粗车循环第四次，并留精车余量，双边车余量，双边0.5mm0.5mmN80N80 G00G00 X100.0X100.0 Z100.0Z100.0 T0202;T0202;换换2 2号外圆车刀，建立号外圆车刀，建立2 2号刀补号刀补N90N90 G00G00 X54.0X54.0 Z2.0Z2.0 M03M03 S1000;S1000;主轴正转，转速为主轴正转，转速为1000r/min1000r/minN100N100 G90G90 X30.0X30.0 Z-40.0Z-40.0 I-5.25I-5.25

17、 F0.08F0.08 ；精车圆锥面，转速为精车圆锥面，转速为1000r/min1000r/minN N11110 0 G00G00 X100.0X100.0 Z100.0Z100.0；返回换刀点返回换刀点N1N12 20 0 M05M05；主轴停转主轴停转N1N13 30 0 M30M30；程序结束并返回初始位置程序结束并返回初始位置仿真加工仿真加工过程视频过程视频三、锥面加工误差分析三、锥面加工误差分析问题问题产生原因产生原因预防和消除预防和消除锥度（角度）锥度（角度）不符合要求不符合要求 1 1. .程序错误程序错误 2 2. .工件装夹不正确工件装夹不正确 1 1. .检查、修改加工程

18、序检查、修改加工程序 2 2. .检查工件安装、增加安装刚度检查工件安装、增加安装刚度切削过程出切削过程出现干涉现象现干涉现象 工件工件斜度大于刀具后角斜度大于刀具后角 1 1. .选择正确的刀具选择正确的刀具 2 2. .改变切削方式改变切削方式表面粗糙度表面粗糙度达不到要求达不到要求 1 1. .车刀刚度不足或伸出车刀刚度不足或伸出太长而引起振动太长而引起振动 2 2. .车刀几何参数不合理，车刀几何参数不合理，如选用过小的前角和后角如选用过小的前角和后角 3 3. .切削用量选用不合理切削用量选用不合理 1 1. .提高车刀刚度，正确装夹车刀提高车刀刚度，正确装夹车刀 2 2. .合理选

19、择车刀角度，如适当增加合理选择车刀角度，如适当增加前角，合理选择后角前角，合理选择后角 3 3. .进给量不宜太大，选择适当的精进给量不宜太大，选择适当的精车余量和切削速度车余量和切削速度锥面径向尺寸锥面径向尺寸不符合要求不符合要求 1 1. .程序错误程序错误 2 2. .刀具磨损刀具磨损 3 3. .没考虑刀尖圆弧半径没考虑刀尖圆弧半径补偿补偿 1 1. .保证编程正确，并考虑刀保证编程正确，并考虑刀尖半径尖半径补偿补偿 2 2. .及时更换磨损大的刀具及时更换磨损大的刀具 3 3. .编程时考虑刀尖圆弧半径补偿编程时考虑刀尖圆弧半径补偿切削过程出现振动切削过程出现振动 1 1. .工件装

20、夹不正确工件装夹不正确 2 2. .刀具安装不正确刀具安装不正确 3 3. .切削参数不正确切削参数不正确 1 1. .正确安装工件正确安装工件 2 2. .正确安装刀具正确安装刀具 3 3. .编程时合理选择切削参数编程时合理选择切削参数1 12 2圆锥切削循环指令圆锥切削循环指令G90G90和和G94G94有有什么区别？什么区别？常见锥面加工误差有哪些常见锥面加工误差有哪些? ?任务任务3 3 球头零件加工球头零件加工 任务目标任务目标1 1能熟练制定圆弧加工工艺能熟练制定圆弧加工工艺 2 2掌握掌握G02G02、G03G03指令完成圆弧加指令完成圆弧加工的编程方法工的编程方法 3.3.能

21、熟练分析和解决圆弧加工误能熟练分析和解决圆弧加工误差的问题差的问题 任务分析任务分析球头手柄球头手柄1该零件包含哪些加该零件包含哪些加工内容？工内容？如何制定圆弧的加如何制定圆弧的加工工艺？工工艺？23如何使用如何使用G02G02、G03G03圆弧圆弧加工指令加工指令 ？其余技术要求：未注倒角不允许锉刀或纱布修整工件表面。一、圆弧插补（一、圆弧插补（G02/G03G02/G03）（2 21 1） 1.顺时针圆弧插补G02、逆时针圆弧插补G03 指令格式: X(U) Z(W) F_；03G02G_R_K_I其中：其中：I、K为圆心在为圆心在X、Z轴方向上相对圆弧起点的轴方向上相对圆弧起点的增量坐

22、标值；增量坐标值；R为圆弧半径。为圆弧半径。2.2.圆弧顺、逆方向的判断圆弧顺、逆方向的判断 前置刀架，前置刀架，+ +Y Y轴向内轴向内后置刀架，后置刀架，+ +Y Y轴向外轴向外一、圆弧插补（一、圆弧插补（G02/G03G02/G03）（2 22 2）例：例：编制如图所示零件的加工程序，路径：AB 。二、顺逆圆弧编程实例（二、顺逆圆弧编程实例（41）顺逆圆弧编程实例顺逆圆弧编程实例 顺圆弧插补二、顺逆圆弧编程实例（二、顺逆圆弧编程实例（42）指定圆心I 、K指定半径R绝对绝对方式方式G02G02 X60.0X60.0 Z-30.0Z-30.0 I12.0I12.0 K0K0 F0.F0.1

23、515；G02G02 X60.0X60.0 Z-30.0Z-30.0 R12.0R12.0 F0.F0.1515；增量增量方式方式G02G02 U24.0U24.0 W-12.0W-12.0 I12.0I12.0 K0K0 F0.F0.1515；G02G02 U24.0U24.0 W-12.0W-12.0 R12.0R12.0 F0.F0.1515； 逆圆弧插补 指定圆心I 、K指定半径R绝对绝对方式方式G03G03 X60.0X60.0 Z-25.0Z-25.0 I0I0 K-10.0K-10.0 F0.F0.1515 ；G03G03 X60.0X60.0 Z-25.0Z-25.0 R10.

24、0R10.0 F0.F0.1515；增量增量方式方式G03G03 U20.0U20.0 W-10.0W-10.0 I0I0 K-10.0K-10.0 F0.F0.1515 ；G03G03 U20.0U20.0 W-10.0W-10.0 R10.0R10.0 F0.F0.1515；二、顺逆圆弧编程实例（二、顺逆圆弧编程实例（43）二、顺逆圆弧编程实例（二、顺逆圆弧编程实例（44）指定半径的圆弧插补指定半径的圆弧插补 注意： 当用半径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存在两个圆弧的可能性，如右图所示，为区别二者，规定圆心角180时， R值为正，如图中的圆弧1；180时

25、， R值为负，如图中的圆弧2。 一、确定加工工艺（一、确定加工工艺（41）1确定工件的装夹方式及加工工艺路线 球头手柄装夹球头手柄装夹 一、确定加工工艺一、确定加工工艺（42）2相关计算球头手柄相关计算球头手柄相关计算 3刀具选择选择外圆粗精车选择外圆粗精车刀具各一把。刀具各一把。1号刀为号刀为93外圆外圆仿形粗车刀；仿形粗车刀；2号刀为号刀为93外圆外圆仿形精车刀。仿形精车刀。一、确定加工工艺（一、确定加工工艺（43）4.填写相关工艺卡片（1）数控加工工艺卡工序工序名称名称工艺要求工艺要求工作者工作者备备注注1下料下料 60mm60mm120mm120mm2车车车端面车端面3数数控控车车工步

26、工步工步内容工步内容刀具号刀具号1粗车粗车 4444mmmm、 2020mmmm的外圆，并倒角的外圆，并倒角C1 mmC1 mmT012精车精车 4444mmmm、 2020mmmm至图样要求尺寸至图样要求尺寸T02 23粗车粗车S S 5656mmmm、R R2222mmmm圆弧圆弧T01 14精车精车S S 5656mmmm、R R2222mmmm圆弧圆弧T02 24检验检验一、确定加工工艺（一、确定加工工艺（44）（2）数控加工刀具卡刀具号刀具号刀具规格名称刀具规格名称数量数量加工内容加工内容主轴转速主轴转速（r/min）进给进给量量(mm/r)背背吃刀吃刀量量（mm）T0193外圆仿形

27、粗外圆仿形粗车刀车刀1粗车工件外轮廓粗车工件外轮廓6 6000.2 22 2T0293外圆仿形精外圆仿形精车刀车刀1精车工件外轮廓精车工件外轮廓1010000.08080.50.5二、编制加工程序（21）球头手柄左端加工程序程程 序序说说 明明O0003O0003；N10N10 G99G99 T0101T0101；换换1 1号外圆车刀，并建立号外圆车刀，并建立1 1号刀补号刀补N20N20 M03M03 S600S600；主轴正转，转速为主轴正转，转速为600r/min600r/minN30N30 G00G00 X62.X62. 0 0 Z2.0Z2.0；刀具快速定位至循环起点刀具快速定位至循

28、环起点N40N40 G71G71 U2.0U2.0 R1.0R1.0；工件左端粗车循环工件左端粗车循环N N5050 G71G71 P60P60 Q140Q140 U U1.01.0 W0W0 F0.2F0.2；加工路线为加工路线为N60N60N140N140 ，X X方向留精车余量方向留精车余量0.5mm0.5mmN60N60 G00G00 X0X0 S1000S1000；精车起点，转速为精车起点，转速为1000r/min1000r/minN70N70 G01G01 Z0Z0；N80N80 X18.0X18.0；N90N90 X20.0X20.0 Z-1.0Z-1.0；车倒角车倒角C C1

29、mm1 mmN100N100 Z-25.0Z-25.0；车车2020mmmm外圆外圆N110N110 X42.0X42.0；N120N120 X44.0X44.0 W-1.0W-1.0；车倒角车倒角C C1 mm1 mmN130N130 Z-40.0Z-40.0；车车4444mmmm外圆外圆N140N140 G00G00 X62.0X62.0；加工结束加工结束N150N150 G00G00 X100.0X100.0 Z100.0Z100.0 T0202T0202 M03M03 S800S800；换刀，主轴正转，转速为换刀，主轴正转，转速为800r/min800r/minN160N160 G00

30、G00 X62.0X62.0 Z2.0Z2.0；N170N170 G70G70 P60P60 Q140Q140 F0.08F0.08；精车循环精车循环N180N180 G00G00 X100.0X100.0 Z100.0Z100.0；返回换刀点返回换刀点N190N190 M05M05；主轴停转主轴停转N200N200 M30M30；程序结束并返回初始位置程序结束并返回初始位置二、编制加工程序（22）球头手柄右端加工程序程程 序序说说 明明O000O0004 4；N10N10 G99 T0101G99 T0101；换换1 1号外圆车刀，并建立号外圆车刀，并建立1 1号刀补号刀补N20 M03 S

31、600N20 M03 S600；主轴正转，转速为主轴正转，转速为600r/min600r/minN30 G00 X62N30 G00 X62. . 0 Z20 Z2. .0 0；刀具快速定位至循环起点刀具快速定位至循环起点N40 G73 U28.0 W0 R14.0N40 G73 U28.0 W0 R14.0；工件右端粗车循环工件右端粗车循环N N50 G73 P60 Q100 U50 G73 P60 Q100 U1.01.0 W0 F0.2 W0 F0.2；加工路线为加工路线为N60N60N100N100，X X方向留精车余量方向留精车余量0.5mm0.5mmN60 G00 G42 X0 S1000N60 G00 G42 X0 S1000；精车起点，精车起点，建立刀尖圆弧半径右补偿，转速为建立刀尖圆弧半径右补偿，转速为1000r/min1000r/minN70 G01 Z0N70 G01 Z0；N80 G03N80 G03 X44.0 Z-45.32 R28.X44.0 Z-45.32 R28.0 0；车车SS5656mmmm圆弧圆弧N90 G02N90 G02 X44.0 Z-75.0 R22.X44.0 Z-75.0 R22.0 0；车车R R2222mmmm圆弧圆弧N100