《数控加工工艺与编程》课件 项目6 曲面类零件的车削编程与加工

项目目标：了解圆弧类零件的车削加工方法了解圆弧类零件的车削刀具及切削参数选择掌握圆弧轴的加工工艺掌握指令G02/G03的格式及参数的含义具备使用指令G02/G03编制圆弧轴车削程序的能力具备圆弧轴数控仿真加工能力具备圆弧轴实操加工与尺寸检测能力完成圆弧轴的数控程序编制与加工，毛坯尺寸为Ø80mm×140mm，材料为45钢。一、项目导入本项目典型零件是圆弧轴，属于典型的曲面类零件。圆弧轴由圆柱面、圆弧面、圆角等组成，零件两端的圆柱面有同轴度要求，加工零件时应采用合理的装夹方案，才能保证零件的位置精度。三、相关知识（一）圆弧轴车削工艺1.加工工序的划分（1）保证精度的原则。为减少热变形和切削力产生的变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。通过先粗加工留少量余量精加工，来保证表面质量要求。（2）提高生产效率的原则。在数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应用同一把刀加工的部位全部完成后，再换另一把刀来加工其他部位。二、项目分析2.圆弧的加工方法（1）同心车圆法。用不同半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。（2）车锥法。此法是先粗车一个圆锥，再车圆弧的方法。（3）等径移圆法。此方法数值计算简单，编程方便，用尖形刀车削时余量均匀，但加工的空行程时间较长。（4）加工圆弧直径较小的零件。可以用圆弧车刀直进法加工，此时刀具圆弧半径即为工件圆弧半径。同心车圆法车锥法等径移圆法直进法3.刀具的选择加工含圆弧面零件，由于外表面有内凹轮廓，选择车刀时要特别注意副偏角的大小，以防止车刀副后刀面与工件已加工表面发生干涉。一般主偏角取90°～93°，刀尖角取35°～55°，以保证刀尖位于刀具的最前端，避免刀具过切。4.切削用量的选择（1）粗车时切削用量的选择。首先选择一个尽量大的切削深度，其次选择一个较大的进给量，最后根据已选定的切削深度和进给量，并在工艺系统刚性、刀具寿命和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度。（2）半精车、精车时切削用量的选择。背吃刀量是根据加工精度和表面粗糙度要求由粗车后留下的余量确定的，原则上取上一次切削的余量数。进给量对工艺系统的强度和刚性的影响较小，可以适当的选择大一些。用硬质合金车刀精车时，一般多采用较高的切削速度（>80m/min）；用高速钢车刀精车时，选用较低的切削速度（<5m/min）。（二）编程指令1.固定形状粗车循环指令G73指令格式：G73U（∆i）W（

∆k）R

(∆d)；G73P（ns）Q（nf）U（

∆u）W（

∆w）F（f）S（s）T（t

）；

N（ns）……；

N（nf）……；……；其中,∆i：X向毛坯切除余量；∆k

：Z方向毛坯切除余量；∆d

：粗车循环的次数；ns

：零件轮廓精加工程序的第一程序段的段号；nf

：零件轮廓精加工程序的最后一程序段的段号；∆u

：X方向上的精加工预留量的距离及方向；∆w

：Z方向上的精加工预留量的距离及方向。

刀具轨迹图

2.精车复合循环指令G70（该指令已详述，不再赘述）3.圆弧插补G02/G03圆弧的顺、逆方向的判断：沿与垂直于圆弧所在平面（如XOZ）的坐标轴，由正方向往负方向（如-Y）看，顺时针为G02，逆时针为G03。格式一：G02/G03X（U）_

Z（W）_

R_F_；格式二：G02/G03X（U）_

Z（W）_I_K_F_；其中，X（U）_

Z（W）_：表示圆弧终点在工件坐标系中的坐标；R_：表示圆弧半径；I、K_：表示圆心在X、Z轴方向上相对于圆弧起点的增量坐标值。（a）后置式刀架

（b）前置式刀架4.刀尖圆弧补偿（1）刀尖圆弧补偿的概念。数控车床加工是按车刀理想刀尖为基准编写数控轨迹代码的，对刀时也希望能以理想刀尖来对刀。但实际加工中，为了降低被加工工件表面的粗糙度，减缓刀具磨损，提高刀具寿命，一般车刀刀尖处磨成圆弧过渡刃，又称为假想刀尖。刀尖圆弧半径过切削与欠切削现象（2）刀尖圆弧补偿指令G41/G42/G40G41为刀尖圆弧半径左补偿，沿着刀具前进方向看，刀具位于零件左侧；G42为刀尖圆弧半径右补偿，沿着刀具前进方向看，刀具位于零件右侧；G40为取消刀尖圆弧半径补偿，用于取消刀尖圆弧半径补偿指令。指令格式：G41G00（G01）X（U）Z（W）；刀尖圆弧半径左补偿；G42G00（G01）X（U）Z（W）；刀尖圆弧半径右补偿；G40G00（G01）X（U）Z（W）；取消刀尖圆弧半径补偿。说明：①G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。②G40、G41、G42只能用G00、G01结合编程。不允许与G02、G03等其他指令结合编程，否则系统会报警。③在调用新的刀具前，必须取消刀尖圆弧补偿，否则产生报警。④在MDI状态下不能进行刀尖圆弧R补偿。⑤用假想刀尖编程时，如果只加工轴向尺寸或只加工径向尺寸，可以不考虑刀尖的R补偿。⑥补偿进行时，指定平面内若连续有两个或以上的非移动指令（辅助机能或暂停等），会产生过切或欠切。（3）假想刀尖位置序号确定。数控车床加工时，采用不同的刀具，其假想刀尖相对圆弧中心的方位不同，它直接影响圆弧车刀补偿计算结果。（4）刀尖半径补偿值的设定。刀尖半径补偿值可以通过刀具补偿设定界面设定，T指令要与刀具补偿编号相对应，并且要输入刀尖位置序号。四、项目实施任务一圆弧轴数控加工工艺编制1.分析零件图该零件由两处Ø30mm、Ø45mm、两处Ø60mm圆柱，R15mm、R25mm圆弧以及两处R5圆角组成。两处Ø30mm、Ø45mm、两处Ø60mm圆柱，以及轴向尺寸60mm公差值小，加工精度高，其他尺寸是自由尺寸，公差值较大，加工较容易。2.确定装夹方案根据零件的结构特征，用自定心卡盘夹持毛坯的左端（按图2-94所示零件方位），车削零件的右端面及右端各部分；用软爪夹持零件的右端，车削零件的左端面及左端各部分，并保证零件的总长和零件的位置精度。3.选择刀具及切削用量4.确定加工方案（1）工序一①工步一：车削工件右端面；②工步二：粗车Ø30mm、两处Ø60mm外圆，以及R15mm、R25mm圆弧；③工步三：精车Ø30mm、两处Ø60mm外圆，以及R15mm、R25mm圆弧；④工步四：去毛刺。（2）工序二①工步一：调头，车削工件左端面，控制工件总长；②工步二：粗车Ø30mm、Ø45mm外圆，以及R5mm圆角；③工步三：精车Ø30mm、Ø45mm外圆，以及R5mm圆角；④工步四：去毛刺。5.填写工序卡任务二圆弧轴数控车削程序编制零件右侧加工程序：O0001；N10T0101；N11M03S800；N12G00X82.0Z2.0；N13G73U41.0R16；N14G73P15Q23U0.4W0F0.25；N15G00G42X0；N16G01Z0F0.15；N17G03X30.0Z-15.0R15.0；N18G01Z-30.0；N19X60.0；N20G01Z-40.0；N21G02X60.0Z-80.0R25.0；N22G01Z-90.0；N23G40X82.0；N24G00X100.0Z100.0；N25M05；N26T0202；N27M03S1500；N28G00X82.0Z2.0；N29G70P15Q23；N30G00X100.0Z100.0；N31M30；任务二圆弧轴数控车削程序编制零件左侧加工程序：O0002；N10T0101；N11M03S800；N12G00X82.0Z2.0；N13G73U31.0R12；N14G73P15Q23U0.4W0F0.25；N15G00G42X20.0；N16G01Z0F0.15；N17G03X30.0Z-5.0R5.0；N18G01Z-15.0；N19X35.0；N20G03X45.0Z-20.0R5.0；N21G01Z-30.0；N22X60.0；N23G40X82.0；N24G00X100.0Z100.0；N25M05；N26T0202；N27M03S1500；N28G00X82.0Z2.0；N29G70P15Q23；N30G00X100.0Z100.0；N31M30；任务三圆弧轴数控车削仿真加工1.仿真软件准备2.激活机床3.回参