情景二任务三锥度阶梯轴加工

1、任务三锥度阶梯轴的加工【知识目标】能对零件图样进行工艺与技术要求分析。掌握拟定综合锥度轴零件的加工方案。掌握加工刀具的选择并确立合理的切削用量。掌握G71、G72、G70等粗、精复合循环指令的编程与运用。【能力目标】具备编制综合锥度轴零件加工程序的能力。能操作数控车床完成综合带锥度的轴类零件的加工。学会半径规等量具的使用。熟习安全文明生产规X要求。一、学习任务情形描画如图2-3-1所示的圆弧和锥度的阶梯轴零件，已知资料为45钢，毛坯尺寸为50100,要求分析零件的加工工艺，编写零件的数控加工程序，并经过仿真调试优化程序，最后进行零件的加工检验。图2-3-1a阶梯轴尺寸图图2-3-1b阶梯轴零件

2、图二、任务相关知识锥度面配合的同轴度高、拆卸方便，配合的缝隙或过盈可以调整，密封性和自锁性好。本任务是其余特色面和锥度面的结合，整体特色就是零件沿着一个坐标轴（一般都是向轴负方向）方向看去，零件在另一个坐标轴（X轴）上的外形坐标值都是逐渐增大或减小Z的。即沿着Z轴负方向看零件的X值总是在增大或减小的，没有以下图所示的互大互小的凹凸部分。（一）工艺知识1、数控车车削刀具尖形车刀车削精度要求不高的成型面可以采纳以直线形切削刃为特色的尖形车刀，如图2-3-2所示。图2-3-2尖形车刀选择尖形车刀的原则是在保证不干涉的状况下，尽量采纳刀尖角较大的车刀，以提升刀具的强度。圆弧形车刀加工精度要求较高的成型

3、面可以采纳圆弧形车刀，如图2-3-3所示。图2-3-3圆弧形车刀刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上，编程时要进行刀具半径赔偿。圆弧形车刀可以用于车削内、外圆表面，特别适合于车削精度要求较高的凹曲面或大外圆弧面。成型车刀常用的成型车刀有整体式成型车刀和和棱形成型车刀，如图2-3-4所示。成型车刀刀刃的形状和尺寸完整决定了加工零件的轮廓形状，拥有较强的专用性。图2-3-4成型车刀常用车刀的几何参数车成型面的尖形车刀的几何参数尖形车刀的几何参数主要指车刀的几何角度，如图2-3-5所示加工时应结合加工的特色如走刀路线与加工干涉等进行全面考虑。图2-3-5车刀的几何角度尖形车刀加工圆弧时，如图2-3-

4、6所示；因为背吃刀量的不停变化，所以一定使用程序控制其加工轨迹。图2-3-6尖形车刀加工圆弧时背吃刀量的变化圆弧形车刀的几何参数圆弧形车刀的采纳圆弧形车刀拥有宽刃切削(修光)性质，能使精车余量相当均匀，从而改进切削性能，还可以一刀车出跨多个象限的圆弧面。如图2-3-7：图2-3-7圆弧形车刀加工圆弧圆弧形车刀的几何参数圆弧形车刀的几何参数主要有：前角，后角外，车刀圆弧切削刃的形状与半径。选择车刀圆弧半径的大小原则：第一，车刀切削刃的圆弧半径应当小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉，第二，该半径不宜选择太小，不然既难于制造，还会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀简单碰到

5、毁坏。外圆车刀刀具参数图2-3-8尖形车刀的主要参数外圆尖形车刀的主要参数有：前角o、后角o、主偏角、副偏角、刀尖角r、刃倾角s、刀尖半径。如图2-3-8所示，螺纹和内孔车刀也有上述参数。每类刀具切割不一样形状零件时选择的刀具参数不一样。需要查阅特地的刀具工艺手册。常用外圆车刀夹固式车刀前角常用的有45、75、90、93和95外圆车刀。如图2-3-9所示的宇龙仿真软件最常用的95前角外圆车刀。图2-3-995前角外圆车刀（二）粗精加工编程指令使用G90、G94时已经使程序简化了一些，但碰到既有圆柱又圆锥表面、曲线辗转体表面时编程也有点复杂。复合固定循环功能指令，能使这类编程进一步简化，使用这些

6、复合固定循环时，只需对零件的轮廓定义，就可以完成从粗加工互精加工的全过程1毛坯内（外）径粗车复合循环指令G71（1）格式：G71U（d）R（e）G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F（f）S(s)T(t)此中：d每次X向循环的切削深度（半径值，无正负号）e每次X向退刀量（半径值，无正负号）ns精加工轮廓程序段中的开始程序段号nf精加工轮廓程序段中的结束程序段号uX方向精加工余量（直径值）wZ方向精加工余量F、s、tF、S、T指令G71为纵向切削复合循环，使用于纵向粗车量许多的状况，内、外径加工皆可使用，G71指令的循环加工路线如图2-3-10所示。图2-3-10G71内、外径粗切复合循环

7、指令行刀路线2）G71内部参数的意义CNC装置第一依据用户编写的精加工轮廓，在预留出X、Z向的精加工余量u、w后，计算出粗加工实质轮廓的各个坐标值，刀具按层切法将加工余量去除，第一刀具X向进刀d，Z向切削后按e值45度方向退刀，这样循环直至粗加工余量切除。此时工件斜面和圆弧部分形成台阶状表面，而后在按精加工轮廓光整表面，最后形成工件在X、Z向留有u、w的精加工余量（3）关于G71指令使用的其余说明在使用G71进行粗加工时，只有含在G71程序段中的F、S、T功能才有效，而包含在nsnf程序段中的F、S、T指令对粗车循环无效。G71指令一定带有P、Q位置ns、nf，且与精加工路径起、止顺序号对应，

8、不然不可以进行加工ns、nf的程序段一定为G00/G01指令，即从A互A的动作一定是直线或点定位运动且程序段中不该编有Z向挪动指令。在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中不可以调用子程序。在进行外形加工时u取正，内孔加工时u取负值，从右向左加工u取正当，从左向右加工u取负值。当用恒表面切削速度控制时，nsnf的程序段中指定的G96、G97无效，应在G71程序段以前指定。循环起点的选择应在凑近工件处以缩短刀具行程和预防空进给。精加工循环指令(G70)由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns-nf程序段中

9、的F、S、T才有效。编程格式G70P(ns)Q(nf)式中：ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。例：在G71、G72、G73程序应用例中的nf程序段后再加上“G70PnsQnf”程序段，并在ns-nf程序段中加上精加工适用的F、S、T，就可以完成从粗加工到精加工的全过程。3.复合循环指令使用注意事项（1）G71（或G72）程序段中的F、S、T功能只对G71（或G72）循环有效，对G70循环无效。（2）ns-nf之间的F、S、T功能只对G70循环有效，对G71（或G72）循环无效。（3）ns-nf程序段中恒线速功能、刀具半径赔偿功能对G71（或G7

10、2）循环无效。4）ns-nf程序段中不可以调用子程序。5）零件轮廓AB间一定符合X轴、Z轴方向同时单向增大或单向减少的规律。6）G71循环时ns程序段中不准含有Z轴运动指令，G72循环时ns程序段中不准含有x轴运动指令。三、任求实行（一）任务工艺分析1、零件图分析该零件由四段直线加工、连段斜线加工、两段倒圆（R4、R5）、一段倒角(C1)构成。编程原点设置在工件右端面的中心。考虑到倒角不可以从右端面直接开始，所以选择理论起刀点从A（12，1）开始。经计算各基点的坐标从右到左挨次为B（16，-1）、C（16，-10）、D（26，-15）、E（26，-20）、F（32，-30）、G(32，-35)

11、、H(40，-39)、I（40，-45）J（54，-52）。终点也比理论轮廓拓展了2mm。2、确立装夹方案该零件为轴类零件，轴心线为工艺基准，加工表面面用三爪自放心卡盘夹持52mm外圆一次装夹完成加工。3、确立加工顺序与加工路线1）加工顺序：按先主后次，先粗后精，先外后内的加工原则确立加工路线。装夹52mm外圆毛坯、对刀找正，自动车削端面；粗加工零件轮廓，X方向留精加工余量0.5mm，Z方向不留；精加去除余量完成成型面的加工；2）加工路线：使用G71逐层切削加工，每层深入背吃刀量1.5mm；退刀0.5mm后连续深入2mm进给切削加工。4、刀具与切削用量选择（见工艺文件表2-3-11）表2-3-

12、11刀具与切削用量选择切削用量步号工步内容刀具切削深度主轴转速进给速度（mm）(r/min)(mm/r)1粗加工零件外形尺寸至要求T011.56000.252精加工T020.58000.08此中，T01为55尖角外圆端面粗车车刀，T02为35尖角外圆端面精车车刀。（二）编制加工程序利用G71和G70粗、精加工循环指令编制程序O0001以下：O0001N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X52.Z1.；N40G71U1.5R0.5；N50G71Q60P150U0.5W0F0.25；N60G00X12.N70G01X16.Z-1.F0.08；N80Z-10.

13、；N90G03X26.Z-15.R5.；N100G01Z-20.；N110X32.Z-30.；N120Z-35.；N130G02X40.Z-39.R4.；N140G01Z-45.；N150X54.Z-52.；N160G00X100.Z150.；N170M03S800T0202；N180G00X52.Z1.；N190G70P60Q150；N200G00X100.Z150.；N210M05；N220M30；（三）仿真加工使用数控加工仿真软件对加工程序进行检验，正确进行数控加工仿真的操作，完成零件的仿真加工。（四）车间实质加工车间操作时注意以下几个操作重点工件与刀具的装夹:注意刀具高度、伸出长度和主

14、偏角与副偏角;控制伸出长度。对刀:对刀前保证机床经过正确回零。3.程序的输入与调试:开启“空运转”和“机床锁住”功能，检查走刀轨迹。4.自动运转加工程序，完成加工:检查机床的快速倍率和进给倍率能否处在较低档位，检查主轴倍率等开关能否处在正常位置;当刀具凑近工件时，注意检查显示器上所显示的绝对坐标和节余坐标能否正确;操作者将手置于暂停（或急停、复位）按钮处，5.拆卸工件注意两头加工时，每次装拆的装夹位置的选择。（五）零件检测与议论1利用游标卡尺、外径千分尺、内径千分尺、表面粗糙度工艺样板等量具丈量工件，学生对自己加工的零件进行检测，包含尺寸精度的检测和零件加工质量的检测。2教师对学生加工零件进行

15、检测，并做出议论。四、拓展知识（一）端面粗车复合循环指令G72介绍（1）归纳端面粗车复合循环指令G72与G71近似，不一样的是G72第一Z向进刀d，X向切削后按e值45度方向退刀，这样循环直至粗加工余量切除。（2）格式：G72U（d）R（e）G72P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F（f）S(s)T(t)此中：d-每次Z方向循环的切削深度（无正负号）e每次Z向切削退刀量ns精加工轮廓程序段中的开始程序段号nf精加工轮廓程序段中的结束程序段号uX方向精加工余量（直径量）wZ方向精加工余量F、s、tF、S、T指令G72为横向切削复合循环，使用于横向粗车量许多的状况，G72指令的循环加工路线如图2

16、-3-12和图2-3-13所示。图2-3-12G72内、外径粗切复合循环指令行刀路线图2-3-13端面粗车复合循环G72进刀路线图（3）其余说明在使用G72进行粗加工时，只有含在G72程序段中的F、S、T功能才有效，而包含在nsnf程序段中的F、S、T指令对粗车循环无效。G72切削循环下，切削进给方向平行于X轴，U(u)和W(w)的符号为正表示沿轴的正方向挪动，负表示沿轴负方向挪动。G72指令一定带有P、Q位置ns、nf，且与精加工路径起、止顺序号对应，不然不可以进行加工ns的程序段一定为G00/G01指令，即从A到A的动作一定是直线或点定位运动且程序段中不该编有X向挪动指令在顺序号为ns到顺

17、序号为nf的程序段中，不可以调用子程序。当用恒表面切削速度控制时，nsnf的程序段中指定的G96、G97无效，应在G71程序段以前指定。循环起点的选择应在凑近工件处以缩短刀具行程和预防空进给。G71、G72指令合适于型材棒料的粗车加工，将工件切削至精加工以前的尺寸，粗加工后可使用G70指令完成精加工。（二）G72与G70指令粗精加工实例利用G72与G70指令完成本任务的学习情境粗精加工，工艺刀具参数不变，则其加工程序为：O0002N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X54.Z-52.；N40G72W1.5R1.；N50G72P60Q150U0.5W0F0.25；N60G00Z-52.F0.08；N70G01X40.Z-45.；N80Z-39.；N90G02X32.Z-35.R4.；N100G01Z-30.；N110X26.Z-20.；N120Z-15.；N130G03X16.Z-10.R5.；N140G01Z-1.；N150X12.Z1.；N160G00X100.Z150.；N170M03S800T0202；N180G00X54.Z-52.；N190G70P60Q150；N200G00X100.Z150.；N210M