数控车削加工技术 教案 项目七 端面切削工艺及编程

PAGEPAGE4数控车削加工技术课程教案授课时间第周授课方式（请打√）□讲授□上机□实验/训□其它课时安排授课题目（章节或单位课时）：项目七端面切削工艺及编程教学目的与要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：1.理解端面切削的特点，根据特点进行工艺设计；2.端面车削应认真分析切削区域，合理设计切削路线和切削用量；3.认真理解G72的外圆切削指令的应用；教学重点与难点：1.端面车削应认真分析切削区域，合理设计切削路线和切削用量；2.认真理解G72的外圆切削指令的应用；教学内容备注7.1端面车削工艺任务导入：加工如图所示轴类零件图7.1轴7.1.1工艺分析端面是轴类零件组成的基本要素，要掌握轴类零件的加工，首先要掌握端面加工的知识。图所示的轴正是由外圆与端面组成的，其加工工艺过程如下：7.1.2相关工艺知识1.外圆与端面的技术要求1）尺寸精度分析：外圆尺寸有φ470-0.10mm，它的上偏差为0mm，下偏差为-0.10mm,公差为0.10，长度尺寸有40±1mm、122±0.1mm，如图7.1所示：2）形位精度分析：外圆有圆度○、圆柱度形状要求，端面有平面度形状要求。外圆的两素线与端面有垂直度⊥要求。3）表面粗糙度分析：零件各表面的表面粗糙度公差为Ra=3.2μm,

车削加工可以达到。2.车削外圆与端面的车刀车削该轴可选用90°、45°车刀。90°车刀可用于车削外圆，也可用于车削端面；45°可用于车削端面与倒1×45°角。3.车削外圆与端面时车刀安装的工艺要求车削外圆车刀与车削端面车刀的安装要求和方法基本相同，车刀安装的是否正确，将直接影响切削能否顺利进行和工件的加工质量。即使刃磨合理的车刀，如果安装的不正确，也会改变车刀工作时的实际角度。因此车刀安装后，必须保证做到：(1)车刀的伸出长度不宜过长，否则在切削过程中会减弱刀杆的刚性，容易产生振动，影响工件的表面粗糙度，严重时会损坏车刀。通常车削外圆时，在不影响切削和观察的情况下，尽量缩短车刀伸出刀架部分的长度，一般为刀杆厚度的1.5倍左右为宜。

(2)车刀下面的垫片数量不宜过多，否则易使车刀在加工中产生振动。通常在保证车刀高度的情况下，尽量减少垫片数量，且垫片要平整，并应与刀架前端对齐，以防止车刀产生振动。(3)压紧车刀用的螺钉不可少于两个，否则在车削过程中易使车刀走动，而影响工件的加工，因此，为确保车刀装夹的可靠，车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并轮流逐个拧紧。(4)车刀的刀尖不宜高于或低于工件的回转中心，否则由于切削平面和基面的位置发生变化，使车刀工作时的前角和后角数值发生改变。若刀尖装得高于回转中心（见图7.2a），会使后角减小，增大了车刀后面和工件加工表面之间的摩擦，使工件表面产生硬化现象，并降低了表面质量；若刀尖装得低于工件回转中心，见图7.2b)，会使前角减小，切削力增大，导致切削不顺畅。通常，车削外圆时，刀尖一般应与工件轴线等高（见图7.2c）。车削端面时，特别要严格保证车刀的刀尖对准工件的旋转中心，以防车削后的工件端面中心处留有凸头，甚至车刀车到中心处时会使刀尖崩碎（图7.3）。(5)刀杆不能歪斜，否则会便车刀的主偏角和副偏角发生变化。其原因在于：当车刀的角度一定时，若主偏角增大，会使副偏角减小，加剧副切削力与工件已加工表面之间的摩擦，容易引起振动，使工件表面产生振纹；若主偏角减小，则副偏角增大，否则会使车刀的主偏角和副偏角发生变化而影响工件的表面粗糙度，降低表面质量。同时由于主偏角减小，使得径向切削力增大，当工件刚性较差时，易产生弯曲变形。因此，安装车刀时应使刀杆中心线与主轴轴线垂直。a)太高b）太低c）正确图7.3车刀刀尖不对准工件的旋转中心使车刀崩碎图7.2车刀的安装4.端面车削的工艺要求用右偏刀（90°）车削端面(1)切削深度不能过大。在通常情况下，是使用右偏刀的副切削刃对工件端面进行切削的（断屑槽沿主切削刃方向刃磨）.导致切削不顺畅，当切削深度过大时，向床头方向的切削力(F）会使车刀扎入端面而形成凹面。(2)主偏角不能小于90°，否则会使端面的平面度超差或者在车削阶台端面时造成阶台端面与工件轴线不垂直的现象，通常在车削端面时，右偏刀的主偏角应在90°-93°范围内。

7.2端面车削方法与编程任务导入:加工如图7.4所示零件，用端面循环指令加工，其毛坯为棒料。工艺设计为:粗加工时切深2mm，进给速度0.3mm/r，主轴转速500r/min;精加工余量为2mm（直径量），Z向2mm，进给速度为0.15mm/r，主轴转速为800r/min。图7.4阶梯轴为完成此项任务，需掌握的知识如下：7.2.1G72—端面粗车复合循环1.指令格式G72W（Δd）R（e）；G72P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）FST；其中：Δd—每次切削深度，无正负号，切削方向决定于AA'方向，该值是模态值；e—退刀量，无正负号，该值为模态值；ns—指定精加工路线的第一个程序段段号；nf—指定精加工路线的最后一个程序段段号；Δu—X方向上的精加工余量，直径值指定；Δw—Z方向上的精加工余量；F、S、T—精加工过程中的切削用量及使用刀具。2.指令循环路线分析G72粗车循环的运动轨迹如图所示，与G71的运动轨迹相似，不同之处在于G72指令是沿着X轴方向进行切削加工的。图7.5G72指令走刀路线图3.指令参数正负号确定图7.6G72指令参数正负号取值图该指令适合于四种切削模式，所有切削模式都是平行于X轴方向。图中给出了4种切削模式（所有这些切削循环都平行于X轴）下U和W的符号判断。4.指令应用说明1）G72指令轮廓必须是单调递增或递减，且“ns”开始的程序段必须以G00或G01方式沿着Z方向进刀，不能有X轴运动指令。2）指令中的F、S、T值是指精加工中的F、S、T值，该值一经指定，则在程序段段号“ns”、“nf”之间的所有F、S、T值无效；该值在指令中也可以不加以指定，这时就是沿用前面程序段中的F、S、T值，并可沿用至粗、精加工结束后的程序中去。3）循环起点的确定：G72粗车循环起点的确定主要考虑毛坯的加工余量、进退刀路线等。一般选择在毛坯轮廓外1～2mm、端面1～2mm即可，不宜太远，以减少空行程，提高加工效率。4）“ns”至“nf”程序段中不能调用子程序。5）G72循环时可以进行刀具位置补偿但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40指令取消原有的刀尖半径补偿。在“ns”至“nf”程序段中可以含有G41、G42指令，对工件精车轨迹进行刀尖半径补偿。7.2.2程序编写1.简单工艺分析1）车端面先用外圆车刀车φ130毛坯的右端面，建立工件坐标系。2）粗车外圆粗车时主轴转速S设定为800r/min、进给速度F设定为100mm/min、被吃刀量设定为2mm。3）精车外圆精车时主轴转速S设定为1000r/min、进给速度F设定为80mm/min、被吃刀量设定为0.8mm。4）切断切断时，径向要留余量，余量大小根据零件的质量大小来取值，不能让工件掉落到切屑托盘上，又要确保用手能取下工件。工件上留的毛刺最后批量处理。2.程序清单表7.1程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称阶梯轴零件图号图7.4材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O0062编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010G50X200Z200；建立工件坐标系N020M03S500T0101；主轴正转，选择1号外圆刀N030G99进给速度设为mm/rN040G00X132.0Z2.0；粗车循环起点N050G01X-1.0Z0.0F0.1；切端面N060G72W1.0R0.5；调用粗车循环，每次切深1mm，留精加工余量单边0.5mmN070G72P10Q20U0.0W0.5F0.2；N080G01Z-70.F0.15S800；进给加工至（X132，Z-70）的位置N090X130.0；退刀N100X100.0Z-60.0；进给加工至（X100，Z-60）的位置N110Z-50.0；进给加工至（X100，Z-50）的位置N130X80.0Z-40.0；进给加工至（X80，Z-40）的位置N140Z-20.0；进给加工至（X80，Z-20）的位置N150X40.0Z0.0；进给加工至（X40，Z0）的位置N160G00Z2.0；退回安全面N170G70P80Q170；精车循环N180G00X100.0Z100.0；回换刀点N190M30；程序结束7.3典型端面车削编程及仿真实践任务导入:已知粗车切深为4mm，余量在X轴方向为1.0mm（mm值），Z轴方向为2.0mm，试用端面切削加工指令G72完成图7.7零件的加工。图7.7阶梯轴7.3.1程序编写1.简单工艺分析1）车端面先用外圆车刀车φ50毛坯的右端面，建立工件坐标系。2）粗车外圆粗车时主轴转速S设定为800r/min、进给速度F设定为100mm/min、被吃刀量设定为2mm。3）精车外圆精车时主轴转速S设定为1000r/min、进给速度F设定为80mm/min、被吃刀量设定为0.8mm。4）切断切断时，径向要留余量，余量大小根据零件的质量大小来取值，不能让工件掉落到切屑托盘上，又要确保用手能取下工件。工件上留的毛刺最后批量处理。2.程序清单表7.2程序表数控车床程序卡编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称台阶轴零件图号图7.7材料45#车床型号CJK6240夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O3333编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010M03S500建立工件坐标系N020T0101；主轴正转，选择1号外圆刀N030G98计量单位切换为mm/minN040G00X52.Z2.;粗车循环起点N050G72W4.R2.；调用粗车循环，每次切深4mm，留精加工余量单边1mmN060G72P70Q130U1.W1.F80；N070G00Z-50；(ns)精车循环起点N080G01X50.F50；进给加工至（X6，Z-2）的位置N090X30.Z-30.进给加工至（X30，Z-30）的位置N100X25Z-10；进给加工至（X25，Z-10）的位置N130X20.Z2.；(nf)进给加工至（X20，Z2）的位置N140G70P70Q130；精车循环N150G00X200.Z220.M09；回换刀点N160M30；程序结束7.3.2仿真实践利用仿真软件完成上图零件的仿真加工，操作步骤如下：1.打开仿真软件图7.8斐克仿真开机界面2.进入仿真系统选择合适的机床图7.9斐克仿真选择设备界面3.机械归零（1）使功能开关置到REF（2）点击相应坐标轴（3）直到相应轴的综合坐标变为零图7.10斐克仿真机械归零界面4.输入程序将功能键置到EDIT，然后点击PROGRAM输入零件加工程序。图7.11斐克仿真编辑界面5.检查程序6.装工件、装刀具（1）点击工艺流程，点击毛坯，进入如下界面编辑相对应的参数。图7.12斐克仿真装工件界面（2）点击工艺流程，点击车刀刀库，进入如下界面选择相应的刀具参数。图7.13斐克仿真装刀界面7.对刀先对Z方向（采用试切对刀的方法）。在JOG状态下点击主轴正转，刀具Z向靠近工件，接近工件时切换手轮状态，此时刀具切端面，Z向不动，点击OFFSET按键进入如图7.14所示图7.14