《数控编程与加工训练教程》课件项目5 成型面的编程与加工

项目5

成型面的编程与加工技能要求1.掌握FANUC0iMate数控系统的圆弧插补指令G02、G03和刀具半径补偿指令的应用；理解刀具补偿的意义。2.了解数控车床加工较为复杂的轴类零件特点，并能够正确地对零件进行数控车削工艺分析。3.通过对带圆弧段轴类零件的加工，掌握数控车床的编程技巧。典型案例

在FANUC0iMate数控车床上加工如图5-1所示零件，设毛坯是Φ55mm的棒料，材料为45钢。图5-1典型案例零件图

一、圆弧插补

G02、G03知识学习功能：使刀具从圆弧起点，沿圆弧移动到圆弧终点；其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。圆弧的顺、逆方向的判断：沿与圆弧所在平面（如XOZ）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y）看去，顺时针为G02，逆时针为G03。图5-2为数控车床上圆弧的顺逆方向。

图5-2圆弧的顺、逆方向格式：G02（G03）X（U）__Z（W）__I__K__F__G02（G03）X（U）__Z（W）__R__F__说明：（１）X（U）、Z（W）是圆弧终点坐标；（２）I、K分别是圆心相对圆弧起点的增量坐标，I为半径值编程；（３）R是圆弧半径，不带正负号；（４）F是进给速度。例1：顺时针圆弧插补。（１）绝对坐标方式G02X64.5Z-18.4I15.7K-2.5F0.2；或G02X64.5Z-18.4R15.9F0.2；（２）增量坐标方式G02U32.3W-18.4I15.7K-2.5F0.2；或G02U32.3W-18.4R15.9F0.2；图5-3G02顺时针圆弧插补图5-4G03逆时针圆弧插补例2：逆时针圆弧插补。（１）绝对坐标方式G03X64.6Z-18.4I0K-18.4F0.2；或G03X64.6Z-18.4R18.4F0.2；（２）增量坐标方式G03U36.8W-18.4I0K-18.4F0.2；或G03U36.8W-18.4R18.4F0.2；

G02/G03用半径指定圆心位置时，不能描述整圆。如果需要用指令描述整圆时，只能使用分矢量编程，同时终点坐标可以省略不写，如“G02/G03I__K__；”但在数控车床中，由于刀具结构的原因，一般不超过180°。例如，如图5-3所示零件，选择内孔为Φ25mm，外形尺寸为Φ50×100mm的毛坯棒料。选择内孔车刀作为孔加工刀具，编程原点在右端面中心。程序说明O0501；N010T0101；程序名N020M03S400；

N030G00X30.0Z3.0；

N050G01Z-20.0F50；加工Φ30的内孔N060G02X26.0Z-22.0R2；加工Ｒ2的圆弧N070G01Z-40.0；加工Φ26的内孔N080X24.0；平孔底N090G00Z50.0；Z向退刀N100X100.0；X向退刀N110M05；

N120

M30；程序结束表5-1用G02/G03编写的内孔数控加工程序

二、刀具半径补偿1．刀具补偿功能

数控车床通常连续实行各种切削加工，刀架在换刀时前一刀具刀尖位置和新换的刀具位置之间会产生差异，刀具安装也存在误差、刀具磨损和刀尖圆弧半径等误差，若不利用刀具补偿功能予以补偿，就切削不出符合图样要求形状的零件。此外，合理利用刀具补偿还可以简化编程。数控车床的刀具补偿可分为两类，即刀具位置补偿和刀具半径补偿。刀尖圆弧半径的概念

任何一把刀具，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，它的半径值是个难于准确测量的值。编程时，若以假想刀尖位置为切削点，则编程很简单。但任何刀具都存在刀尖圆弧，当车削外圆柱面或端面时，刀尖圆弧的大小并不起作用，但当车倒角、锥面、圆弧或曲面时，就将影响零件的加工精度，如图4.10所示表示了以假想刀尖位置编程时的过切削及欠切削现象。图5-10过切削及欠切削现象指令：G41、G42、G40功能：G41是刀具半径左补偿指令；G42是刀具半径右补偿指令；G40是为取消刀具半径补偿指令。格式：G41G01X（U）__Z（W）__G42G01X（U）__Z（W）__G40G00X（U）__Z（W）__说明：（1）G41、G42、G40必须与G01或G00指令组合完成；（2）X（U）、Z（W）是G01、G00运动的目标点坐标。注意：G41、G42只能预读两段程序。2．刀具半径补偿指令（3）G40/G41/G42指令只能和G00/G01结合使用，不允许同圆弧指令等其他指令结合使用。（4）在编写G40/G41/G42的G00/G01前后两个程序段中X、Z至少有一个值变化。（5）在调用新刀具前必须用G40取消补偿，并且在使用G40之前刀具必须离开工件加工表面。图5-11G41、G42指令补偿方向：

从垂直于加工平面坐标轴的正向朝负向看，沿着刀具运动的方向（假定工件不动）看，刀具位于工件左侧的补偿称为左刀补，用G41指令表示；刀具位于工件右侧的补偿称为右刀补，用G42表示。3．刀具半径补偿量的设定

刀具半径补偿量可以通过数控系统的刀具补偿设定画面设定。T指令要与刀具补偿编号相对应，并且要输入假想刀尖号。假想刀尖号是对不同形式刀具的一种编码，如图5-12（a）所示，常用车刀的假想刀尖号如图5-12（b）所示。图5-12假想刀尖号典型案例实施2．刀具与切削用量选择

1．零件工艺分析

3．参考程序

图5-1零件左端为锥面阶梯轴，右端为圆弧面，阶梯轴一端为圆柱阶台，另一端为带锥度的阶梯轴。工件用三爪自定心卡盘装夹，先加工左端，调头后用划线盘校正，再加工右端。根据工件坐标系建立原则，两次装夹加工时都将工件坐标系原点设定在其装夹后的工件右端面轴线上。

图5-11圆弧面粗加工路线图粗加工锥面时，采用变锥度法来编程。右端圆弧面采用同心圆弧法加工，同心圆弧法指的是采用一系列圆心相同而半径不同的圆弧编写粗车程序的方法。粗车各同心圆的基点坐标及半径见表5-3。1．零件工艺分析圆弧端点坐标（Z，X）圆弧半径A1A2A1（0，46.087）、A2（－2.231，50.5）34B1B2B1（0，41.533）、B2（－4.538，50.5）32.5C1C2C1（0，36.661）、C2（－7.016，50.5）31D1D2D1（0，31.321）、D2（－9.746，50.5）29.5E1E2E1（0，25.219）、E2（－12.899，50.5）28F1F2F1（0，17.578）、F2（－16.957，50.5）26.5G1G2G1（0，7.089）、G2（－25.0，50.5）25.25表5-3粗加工各圆弧参数3.刀具与切削用量选择产品名称或代号课内实训样件零件名称成型面典型零件零件图号5-1序号刀具号刀具名称数量加工表面刀具半径R／mm刀具补偿号备注1T0195°外圆车刀1粗精车各表面0.401

2T02端面车刀1车端面0.402

编制

审核

批准

共1页第1页表5-4刀具选择表单位名称××××××产品名称或代号零件名称零件图号课内实训样件成型面典型零件5-1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统场地005O0503O0504三爪卡盘数控车床CKA6140FANUC

0iMate数控实训中心机房、车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n（r/min）进给量f

(mm/r)背吃刀量mm备注01车端面T0202

5000.21~2

02粗车Ø30外圆及圆锥面，留0.5mm精车余量T0101

5000.21~2

03精车Ø30及圆锥面T0101

8000.10.25

04调头，手动车削端面保证总长T0202

5000.21~2

05粗车R25圆弧面和Ø50外圆面，留0.5mm精车余量T0101

5000.21~2

06精车R25圆弧面和Ø50外圆面T0101

8000.10.25

编制

审核

批准

共1页第1页表5-5工艺卡片3．参考程序程序说明O0503；程序名(左端)N020T0101；调用外圆车刀N030M03S500；粗加工Ø30外圆和锥面N040G00G99X56.0Z1.0；

N050G90X52.0Z-43.0F0.2；

N060X48.0Z-20.0；

N070X45.0；

N080X42.0；

N090X39.0；

N100X36.0；

N110X33.0；

N120X30.5；

N130G01Z-19.0；粗加工圆锥面定位表5-6数控加工程序（左端）N140G90X51.5Z-41.0R-2.0；粗加工圆锥面第一次走刀N150X51.5Z-41.0R-4.0；粗加工圆锥面第二次走刀N160X51.5Z-41.0R-6.0；粗加工圆锥面第三次走刀N170X51.5Z-41.0R-8.0；粗加工圆锥面第四次走刀N180X51.5Z-41.0R-10.0；粗加工圆锥面第五次走刀N190G00Z1.0；

N200X26.0S800；精加工Ø30外圆和锥面N210G01X30.0Z-1.0F0.1；

N220Z-20.0；

N230X51.0Z-41.0；

N240G00X100.0；

N250Z100.0；

N260M30；程序结束程序说明O0504；程序名(右端)N010T0101；调用外圆车刀N020M03S500；粗加工外圆及圆弧N030G00G99X56.0Z1.0；

N040G90X52.0Z-40.0F0.2；粗车外圆N050X50.5；

N060G00X46.087；

N070G01Z0F0.2；定位到A1点N080G03X50.5Z-2.231R34.0；粗车圆弧到A2点N090G01X52.0；

N100G00Z1.0；

N110X41.533；

N120G01Z0；定位到B1点N130G03X50.5Z-4.538R32.5；粗车圆弧到B2点N140G01X52.0；

N150G00Z1.0；

N160X36.661；表5-7数控加工程序（右端）N170G01Z0；定位到C1点N180G03X50.5Z-7.016R31.0；粗车圆弧到C2点N190G01X52.0；

N200G00Z1.0；

N210X31.326；

N220G01Z0；定位到D1点N230G03X50.5Z-9.746R29.5；粗车圆弧到D2点N240G01X52.0；

N250G00Z1.0；

N260X25.219；

N270G01Z0；定位到E1点N280G03X50.5Z-12.899R28.0；粗车圆弧到E2点N290G01X52.0；

N300G00Z1.0；

N310X17.578；

N320G01Z0；定位到F1点N330G03X50.5Z-16.957R26.5；粗车圆弧到F2点N340G01X52.0；

N350G00Z1.0；

N360X7.089；

N370G01Z0；定位到G1点N380G03X50.5Z-25.0R25.25；粗车圆弧到G2点N390G01X52.0；

N400G00Z3.0S800；精加工右端圆弧面N410G42X-2.