第四章外轮廓加工

第四章外轮廓加工第一节外圆与端面加工第二节外圆锥面加工

第三节圆弧面加工第四节复合形状固定循环加工第五节外轮廓加工综合实例第一节外圆与端面加工一、常用外圆与端面加工指令1．快速点定位指令G00（1）指令格式：G00X（U）

Z（W）

；

X、Z：刀具目标点的绝对坐标值。U、W：刀具目标点相对于起始点的增量坐标值。（2）指令说明1）G00为模态指令，可由G01、G02、G03或G33功能注销。2）移动速度不能用程序指令设定，而是由厂家通过机床参数预先设置的，它可由面板上的进给修调旋钮修正。3）G00的执行过程：刀具由程序起始点加速到最大速度，然后快速移动，最后减速到终点，实现快速点定位。4）执行G00时，其行走路线可能为折线。

（3）示例如图所示，要求刀具快速从A点移动到B点，编程格式如下：1）绝对值编程G00X50.0Z80.0；2）增量值编程G00U-40.0W-40.0；G00应用示例

2．直线插补指令（G01）（1）指令格式G01X（U）__Z（W）__F__；X、Z：刀具目标点的绝对坐标值。U、W：刀具目标点相对于起始点的增量坐标值。F：刀具切削进给的进给速度，单位是每分钟进给或每转进给。（2）指令说明1）G01程序中必须含有F指令，进给速度由F指令决定。F指令是模态指令，不必在每个程序段中都写入F指令。如果在G01之前的程序段没有F指令，且现在的G01程序段中也没有F指令，则机床不运动。2）G01为模态指令，可由G00、G02、G03或G33功能注销。（3）示例用G01编写如图所示从A→B→C的刀具轨迹。1）绝对值编程为：G01X25.0Z35.0F0.3；A→BG01Z13.0；B→C2）增量值编程为：G01U-25.0W0F0.3；A→BG01W-20；B→CG01应用示例3．外圆切削循环（G90）（1）指令格式G90X（U）__Z（W）__F__；X、Z：为绝对值编程时，切削终点坐标值；U、W：为增量值编程时，切削终点相对循环起点的增量坐标值。F：切削进给速度。

（2）指令说明G90指令的运动轨迹

（3）示例……N50G90X40.0Z20.0F0.3；A→B→C→D→AN60X30.0；A→E→F→D→AN70X20.0；A→G→H→D→A……G90指令切削循环示例4．端面车削循环（G94）（1）指令格式G94X（U）__Z（W）__F__；式中X（U）、Z（W）、F的含义与G90相同。

（2）指令说明端面切削循环运动轨迹应用固定循环指令的注意事项如下:(1)在固定循环指令中,X(U)、Z(W)一经执行,在没有执行新的固定循环指令重新指定X(U)、Z(W)时,X(U)、Z(W)的指定值保持有效。如果执行了除G04指令以外的非模态(00组)G代码或G00、G01、G02、G03、G32时,X(U)、Z(W)的指定值被清除。(2)在录入方式下执行固定循环指令时,运行结束后,重新输入固定循环指令可以按原轨迹执行固定循环。(3)在固定循环G90~G94指令的下一程序段只有EOB(;)时,固定循环会重复执行前一次的循环动作。(4)在固定循环G90、G94指令中,如果是单段运行,执行完整个固定循环后单段运行停止。二、外圆加工1．车削外圆刀具的选用车削外圆a)75°车刀b)45°车刀c)90°车刀（1）75°车刀强度较好，常用于粗车外圆。（2）45°车刀适用于车削不带台阶的光滑轴。（3）90°车刀适用于车削台阶轴和细长工件的外圆。2.用G01指令车削外圆如图所示,用G01指令车削ϕ45mm的外圆,毛坯直径为50mm,外圆有5mm的余量。用G01指令车削外圆（1）刀具切削起点如图所示，可设计刀具切削起点为（X54,Z2）。用G01指令车削外圆（2）刀具靠近工件首先将刀具以G00的方式运动到点（X54,Z2），然后沿X轴移动到切深，准备粗加工。N10T0101；（选1号刀具，执行1号刀补）N20M03S700；（主轴正转,转速为700r/min）N30G00X54.0Z2.0M08；（快速靠近工件）N40X46.0；（X向进刀）（3）粗车N50G01Z-20.0F100；（粗车）刀具以指令进给速度切削到指定的长度位置。（4）刀具的返回刀具返回时，先X向退到工件之外，再沿+Z向以G00方式回到起点。N60G01X54.0；（X向返回）N70G00Z2.0；（Z向返回）（5）精车N80X45.0；（X向进刀）N90G01Z-20.0S900F80；（精车，主轴转速为900r/min，进给量为80mm/min）N100X54.

0；（X向退刀）（6）返回换刀点N110G00X100.

0Z100.

0；（刀具返回换刀点）（7）程序结束N120M30；（程序结束）3.用G90指令车削外圆用G90指令车削外圆三、端面加工1.车削端面刀具的选用车削端面用左偏刀副切削刃车削端面b)用右偏刀主切削刃车削端面c)用45°车刀车削端面如图所示,毛坯直径为50mm,工件右端面为Z0,右端面有0.

5mm的余量,工件右端面中心为编程坐标系原点,选用90°偏刀,刀具初始点在换刀点(X100,Z100)处。2.用G01指令单次车削端面用G01指令单次车削端面（1）刀具切削起点如图所示，可设计刀具切削起点为（X55，Z0）。用G01指令单次车削端面（2）刀具靠近工件N10T0101;（选1号刀具,执行1号刀补）N20S700M03;（主轴正转,转速为700r/min）N30G00Z0M08;（Z向到达切削起点）N40X55;（X向到达切削起点）若把N30、N40合写成“G00X55Z0”,程序可简便一些，但必须保证定位路线上没有障碍物。（3）刀具切削程序段N50G01X-1F50;（车端面）（4）刀具的返回运动刀具返回运动时，宜首先沿Z向退出。N60G00Z2.

0;（Z向退出）N70X100.

0Z100.

0;（返回至参考点）（5）程序结束N80M30;（程序结束）3.用G94指令单一循环切削端面用G94指令车削端面四、实训练习加工所示零件，工件毛坯尺寸为Φ50mm×65mm，材料为45钢。外圆与端面加工实训零件图1．工艺分析（1）零件图工艺分析（2）选择设备（3）确定零件的定位基准和装夹方式（4）确定加工顺序及进给路线（5）刀具选择（6）切削用量选择（7）确定工件坐标系、对刀点和换刀点2．程序编制3．程序校验将程序输入到仿真系统中，校验程序的正误。4．零件加工（1）程序输入与检查（2）对刀（3）自动加工五、加工质量分析1．外圆加工质量分析2．端面加工质量分析第二节外圆锥面加工一、常用锥面加工指令1.圆锥面切削循环G90（1）指令格式G90X（U）__Z（W）__R__F__；X、Z：圆锥面切削终点绝对坐标值；U、W：圆锥面切削终点相对循环起点的增量值；R：切削起点与切削终点X轴绝对坐标的差值（半径值），带方向；F：切削进给速度。圆锥面切削循环运动轨迹（2）指令说明U、W、R在符号不同时的刀具轨迹U、W、R在符号不同时的刀具轨迹2.圆锥端面切削循环指令G94（1）指令格式G94X（U）__Z（W）__R__F__；X、Z：圆锥面切削终点绝对坐标值；U、W：圆锥面切削终点相对循环起点的增量值；R：切削起点与切削终点Z轴绝对坐标的差值，当R与U的符号不同时，要求│R│≤│W│。圆锥端面切削循环运动轨迹（2）格式说明U、W、R在符号不同时的刀具轨迹U、W、R在符号不同时的刀具轨迹

二、外圆锥面加工1.圆锥车削加工路线车削正锥的三种加工路线a)阶梯切削路线b)平行锥度路线c)趋近锥度路线2.用G01指令加工锥体圆锥面车削加工路线3.用G90指令加工锥面圆锥面切削循环示例4.用G94指令加工锥面圆锥端面切削循环示例三、锥面加工实训加工图所示零件，工件毛坯尺寸为Φ55mm×65mm，材料为45钢。锥面加工实训零件图1.确定加工工艺（1）工艺分析（2）确定刀具2.编制加工程序3.程序校验将程序输入仿真系统中，校验程序的正误。4.工件加工（1）输入刀尖圆弧半径值及刀尖方位输入刀尖圆弧半径及刀尖方位（2）程序校验与零件加工四、圆锥面加工质量分析第三节圆弧面加工一、圆弧面加工指令1．圆弧插补指令G02/G03G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。圆弧插补指令a)G02

b)G03（1）指令格式（2）顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别

顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别（3）圆心坐标的确定圆心坐标I、K值的确定（4）圆弧半径的确定圆弧半径R正负的确定（5）编程实例编制如图

所示零件的圆弧精加工程序。圆弧编程实例从表可以看出,刀架前置或后置不影响对零件中圆弧顺逆方向的判别,所以,无论用前置刀架还是后置刀架加工如图所示圆弧,其加工程序是相同的。2.三点圆弧插补指令G05三点圆弧插补指令G05（1）指令格式G05X(U)__Z(W)__I__K__F__；（2）代码说明G05：三点圆弧插补，模态G代码；X、Z：圆弧终点的绝对坐标值；U、W：圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标值；I：圆弧所经过的中间点相对于起点的增量坐标值（X向）（半径值，带方向）；K：圆弧所经过的中间点相对于起点增量坐标值（Z向，带方向）。注意事项:(1)中间点是指圆弧上除起点和终点之外的任意一点。(2)当给出的三点共线时,系统会产生报警。(3)当省略I时即认为I=0,当省略K时即认为K=0;当同时省略I、K时,系统会产生报警。(4)I、K的意义类似于G02/G03指令中圆心坐标相对于起点坐标的位移值I、K。(5)G05指令不能加工整圆。（3）示例加工如图所示半圆。…N80G01X30Z15F100；N90G05X30Z5I-5K-5；…三点圆弧插补示例二、圆弧面的车削1.圆弧车削加工路线圆弧车削加工路线a)车锥法b)移圆法c)车圆法d)台阶车削法2.凹圆弧加工中的刀具过切凹圆弧切削时的过切现象凹圆弧切削时对副偏角的要求采用正反向进给进行凹圆弧加工采用圆弧刀进行凹圆弧的高精加工3.圆弧加工示例（1）车锥法加工圆弧车锥法加工圆弧示例1）相关计算。确定点A、B两点坐标，经平面几何的推算，得出一简单公式:所以A点坐标为（22,0），B点坐标为（44，-11）。2）参考程序（2）车圆法加工圆弧车圆法加工圆弧示例1）相关计算BC圆弧的起点坐标为（X20.

0，Z0），终点坐标为（X44.

0，Z-12.

0），半径为R12；以此类推，可知同心圆的起点、终点及半径:(X20.

0，Z2)，(X48.

0，Z-12.

0)，R14;(X20.

0，Z4)，(X52.

0，Z-12.

0)，R16;(X20.

0，Z6)，(X56.

0，Z-12.

0)，R18;(X20.

0，Z8)，(X60.

0，Z-12.

0)，R20。2）参考程序（3）移圆法（圆心偏移）加工圆弧面移圆法加工圆弧示例1）相关计算A点坐标为（X38.

0，Z-13.

0）,B点坐标为（X38.

0，Z–47.

0），C点坐标为（X42.

0，Z-13.

0），D点坐标为（X42.

0，Z–47.

0），E点坐标为（X46.

0，Z–13.

0），F点坐标为（X46.0，Z-47.

0）。2）参考程序三、实训练习加工图所示零件，工件毛坯尺寸为Φ55mm×65mm，材料为45钢。圆弧实训零件图1.确定加工工艺（1）分析零件图样（2）确定圆弧的起始点坐标（3）确定刀具2.编制加工程序3.工件加工四、圆弧加工质量分析第四节复合形状固定循环加工一、精加工循环指令（G70）（1）指令格式G70P（ns）Q（nf）；ns：精加工程序的第一个程序段的段号。nf：精加工程序的最后一个程序段的段号。2.指令说明（1）在精车循环G70状态下，ns

至nf

程序中指定的F、S、T有效；如果ns至nf

程序中不指定F、S、T时，粗车循环中指定的F、S、T有效。（2）执行G70循环时,刀具沿工件的实际轨迹进行切削,循环结束后刀具返回循环起点。（3）G70指令用在G71、G72、G73指令的程序内容之后,不能单独使用。在使用G70精车循环时,要特别注意快速退刀路线,防止刀具与工件发生干涉。二、轴向粗车复合固定循环（G71）1．指令格式G71指令格式由以下三部分组成。（1）给定粗车时的切削量、退刀量和切削速度、主轴转速、刀具功能的程序段。（2）给定精车轨迹的程序段区间、精车余量的程序段。（3）给定精车轨迹的若干连续的程序段,执行G71时,这些程序段仅用于计算粗车的轨迹,实际并未被执行。G71循环轨迹2.相关定义（1）精车轨迹由G71指令格式的第（3）部分（ns~nf

程序段）给出的工件精加工轨迹,精加工轨迹的起点（即ns

程序段的起点）与G71粗车的起点、终点相同,简称A点;精加工轨迹的第一段（ns程序段）只能是X轴的快速移动或切削进给，ns

程序段的终点简称B点；精加工轨迹的终点（nf

程序段的终点）简称C点。（2）粗车轮廓精车轨迹按精车余量(Δu、Δw)偏移后的轨迹，是执行G71形成的轨迹轮廓。精加工轨迹的A、B、C点经过偏移后对应粗车轮廓的A′、B′、C′点，G71指令最终的连续切削轨迹为B′点→C′点。3.类型Ⅰ（1）代码执行过程1）刀具从起点A快速移动到A′点，X轴移动Δu、Z轴移动Δw。2）从A′点沿X轴移动Δd(进刀)，ns程序段是G0时按快速移动速度进刀，ns程序段是G1时按G71的切削进给速度F进刀，进刀方向与A→B点的方向一致。3）Z轴切削进给到粗车轮廓，进给方向与B→C点Z轴坐标变化一致。4）X轴、Z轴按切削进给速度退刀e（45°直线），退刀方向与各轴进刀方向相反。5）Z轴以快速移动速度退回到与A′点Z轴绝对坐标相同的位置。6）如果X轴再次进刀(Δd+e)后，移动的终点未到达B′点，X轴再次进刀(Δd+e)，然后执行步骤3;如果X轴再次进刀(Δd+e)后,移动的终点到达B′点，X轴进刀至B′点，然后执行步骤7。7）沿粗车轮廓从B′点切削进给至C′点。8）从C′点快速移动到A点，G71循环执行结束，程序跳转到nf

程序段的下一个程序段执行。（2）留精车余量时坐标偏移方向G71循环中Δu、Δw

的符号G71循环中Δu、Δw的符号4.类型Ⅱ（1）类型Ⅱ比类型Ⅰ多1个参数J。（2）沿X轴的外形轮廓不必单调递增或单调递减，并且最多可以有10个凹槽，但是，沿Z轴的外形轮廓必须单调递增或递减。（3）第一刀不必垂直，沿Z轴为单调变化的形状就可进行加工。（4）车削后，应该退刀，退刀量由R（e）参数指定或者以数据参数52号设定值指定。（5）代码执行过程:粗车轨迹A→1→2→3→…→HG71指令类型Ⅱ循环轨迹5.编程示例G71指令应用示例三、端面粗车复合固定循环（G72）1．指令格式Δd：Z向背吃刀量，不带符号，且为模态值；e：粗车时Z向退刀量，其值为模态值；ns：精车程序第一个程序段的段号；nf：精车程序最后一个程序段的段号；Δu：X方向精车余量（直径量），该加工余量具有方向性，即外圆的加工余量为正，内孔加工余量为负；Δw：Z方向精车余量的大小和方向；F、S、T：粗加工循环中的进给速度、主轴转速与刀具功能。2.指令执行过程端面粗车复合固定循环轨迹3.留精车余量时坐标偏移方向G72复合循环下X(Δu)和Z(Δw)的符号在GSK980TD系列的G72循环中,顺序号“ns”程序段必须沿Z向进刀,且不能出现X坐标字,否则会出现程序报警。4.编程示例G72指令应用示例四、仿形切削粗车固定循环（G73）1．指令格式Δi：粗车时径向（X）切除的总余量（半径值）；Δk：粗车时轴向（Z）切除的总余量；Δd：粗车循环次数；其他参数与G71相同。2.代码执行过程G73指令循环轨迹3.留精车余量时坐标偏移方向G73指令中Δu、Δw、Δk、Δi的符号G73指令中Δu、Δw、Δk、Δi的符号4.编程示例加工如图

所示的工件,其毛坯为锻件,X向残留余量不大于5mm,Z向残留余量不大于3mm。

G73指令加工示例（1）X、Z向双向进刀N30G00X150.

0Z30.

0;N40G73U25.

0W10.

0R13F200;N50G73P60Q110U0.

4W0.

1;……G73指令X、Z

向双向进刀（2）X向进刀N30G00X150.

0Z1.

0;N40G73U25.

0W0R13F0.

3F200;N50G73P60Q120U0.

4W0.

1;……G73指令X

向进刀（3）Z向进刀N30G00X92.

0Z45.

0；N40G73U0W40.

0R13F200；N50G73P60Q120U0.

4W0.

1；……G73指令Z

向进刀建议使用X、Z向双向进刀或X向单向进刀方式,若使用Z向单向进刀,会使整个切削过程中刀具的主切削刃切深过大。加工内凹型面时,如果使用Z向单向进刀方式,会将凹型轮廓破坏,所以常采用X向单向进刀。第五节外轮廓加工综合实例一、台阶轴零件台阶轴零件图1．图样分析2．工艺分析（1）用三爪自定心卡盘夹持毛坯面,粗、精车工件左端轮廓（端面、倒角、外圆)至要求的尺寸。（2）掉头装夹，以工件mm左端面定位,用铜皮包住,并用百分表校正,用三爪自定心卡盘夹持ϕ40

0mm外圆,粗、精车右端轮廓(端面、倒角、外圆)至尺寸。3.相关工艺卡片的填写（1）数控加工刀具卡（2）数控加工工艺卡4.程序编制（1）编制左端轮廓加工程序1）建立工件坐标系。加工左端轮廓工件坐标系及基点2）基点的坐标值3）参考程序（2）编制右端轮廓加工程序1）设置工件坐标系加工右端轮廓工件坐标系及基点2）基点坐标值3）参考程序5.工件加工（1）加工准备1）检查毛坯尺寸。2）开机，回参考点。3）输入程序并校验。4）装夹工件。5）装夹刀具。6）对刀。（2）零件的自动加工1）外圆及台阶长度控制2）位置精度的控制（3）加工结束清理机床。（4）操作注意事项1）掉头后，所用刀具都应重新对刀。2）该零件只能先加工左端轮廓，再加工右端轮廓，若先加工右端轮廓，再加工左端轮廓时，工件无法保证Ф48右端面对左端面的平行度要求。3）加工过程中，尽量采用试切、试测方法控制尺寸精度。二、圆锥类零件圆锥类零件图1．图样分析2．工艺分析（1）用三爪自定心卡盘夹持毛坯面,粗、精车工件右端轮廓至要求的尺寸。（2）掉头装夹，夹住mm外圆,齐端面,打中心孔。（3）采用一夹一顶方式装夹，粗、精加工工件左端轮廓至尺寸。3.相关工艺卡片的填写（1）数控加工刀具卡（2）数控加工工艺卡4.程序编制（1）编制右端轮廓加工程序1）建立工件坐标系加工右端轮廓工件坐标系及基点2）基点的坐标值60°锥体的长度L为:L=16/tan30°=27.

713(mm)。3）参考程序（2）编制左端轮廓加工程序1）设置工件坐标系加工左端轮廓工件坐标系及基点2）基点坐标值求左端锥体小端直径d:根据公式（D–