第四章槽类零件加工数控车床编程.

第四章槽类零件加工在数控车削加工中，经常会遇到各种槽类零件加工。圆柱体车槽包括内外圆车槽和端面槽。槽的类型主要包括有直槽和各种异形槽。槽类零件第一节直槽加工第二节矩形槽加工第三节异形槽加工第一节直槽加工1.掌握G04指令的应用。2.掌握G94指令在车槽中的应用。3.能合理选择车槽或切断刀具。4.能对槽类零件的加工误差进行分析。一、G04——延时1.指令格式G04X；或G04U；或G04P；说明：X、U、P指定延时时间，X（U）表示延时，单位为秒；P表示延时，单位为毫秒。2.指令功能G04指令可使程序执行到出现该指令的程序段时暂停。如车槽加工时，为使槽底圆整光滑，可采用该指令。3.编程实例加工该零件槽，用G00、G01、G04指令编写精加工程序。零件图加工示意图车槽加工二、径向车槽循环指令——G94G94X（U）Z（W）F；在指令使用时，如果设定Z值不移动或设定W值为零时，就可用来进行车槽加工。毛坯为φ30mm的棒料，采用G94编写加工程序。零件图实物图等距直槽车槽刀与切断刀的安装和加工方法车槽和切断的加工工艺在前序课程《数控加工工艺学》中略有涉及，这里再针对车槽、切断刀具的安装和加工方法等进行一下复习。一、车外槽刀具的安装1.刀具可达加工要求时，安装时车槽刀不宜伸出过长。2.车槽，横向进给时，主刀刃高度对工件中心控制在0±0.2mm范围内，刀片与工件中心尽量等高。3.刀片尽量垂直于中心，两个副偏角对称，以保证主刀刃与工件轴线平行二、切断刀具的安装1.安装时，切断刀不宜伸出过长，同时切断刀的中心线必须装得与工件中心线垂直，以保证两个副偏角对称。2.切断实心工件时，切断刀的主切削刃必须装得与工件中心等高，否则不能车到中心，而且容易崩刃，甚至折断车刀3.切断刀的底平面应平整，以保证车削质量。三、车外直槽的加工方法1.车削不高的和宽度较窄的槽时，可采用刀宽等于槽宽的车槽刀，采用一次直进法车出。2.有精度要求的槽，一般采用两次直进法车出。四、切断方法1.直进法切断工件。所谓直进法，是指垂直于工件轴线方向进行切断。这种方法切断高，但对车床、切断刀的刃磨和安装都有较高的要求，否则容易造成刀头折断。2.左右借刀法切断工件。在切削刚性不足的情况下，可采之用左右借刀法切断。左右借刀法是指切断刀在轴线方向反复地往返移动，随之两侧径向进给，直至工件切断。3.反切法切断工件。反切法是指工件反转，车刀反向装夹，这种切断方法宜用于较大直径工件的切断。毛坯为φ45mm×120mm的45钢，用系统所学指令G00、G01、G04进行编程加工该零件。零件图一、工艺分析1.夹住毛坯φ45mm外圆，伸出大于30长→应用G71循环指令粗车外轮廓，X轴留精加工余量0.5mm，外圆车至尺寸φ43.5mm、φ40.5mm。2.精车外轮廓至尺寸。3.更换车槽刀具T0202，加工槽以及侧面倒角。4.选择切断刀将工件切断保证长度20±0.05mm。二、选择刀具及确定切削用量1.刀具选择机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12；机夹车槽车刀，刀具型号为CFMR2020K04；切断刀，刀具型号CFMR32-04。车槽刀图刀具参数表切断刀图刀具参数表2.确定切削用量数控加工刀具及切削用量选择三、程序编制（下一页续表）续表车削外槽时产生废品的原因及预防方法（下一页续表）续表用FANUC0i系统加工该零件。零件图第二节矩形槽加工1.掌握G75指令的应用。2.掌握矩形槽加工的类型。3.能合理选择宽槽加工参数。一、G75指令功能G75指令可使程序执行到出现该指令的程序段时暂停。如车槽加工时，为使槽底圆整光滑，可采用该指令。轴向（Z轴）进刀循环复合径向断续切削循环，……；切削到切削终点后，返回起点（G75起点和终点相同），径向车槽复合循环完成。G75的轴向进刀和径向进刀方向由切削终点X（U）Z（W）与起点的相对位置决定。此指令用于加工径向环形槽或圆柱面，径向断续切削起到断屑、及时排屑的作用。车槽加工示意图（F）进给（R）快速进给本循环可自动断屑，可在X轴车槽及X轴啄式钻孔。二、G75——径向车槽复合循环1.指令格式G75R__G75X（U）__Z（W）__P__Q__F__；说明：R：车槽的回退量，该值为摸态值。X、Z：车槽的终点坐标（U、Z）。P：每次X向切削深度。Q：Z向移动量。F：进给率。2.编程实例加工该零件槽，用G00、G75指令编写精加工程序。零件图车槽的工艺方法一、车槽的工艺特点1.一个主刀刃二个副刀刃同时参与三面切削，被切削材料塑性变形复杂、摩擦阻力大，加工时进给量小、切削厚度薄、平均变形大、单位切削力增大。总切削力与功耗大，一般比外圆加工大20%左右，同时切削热高，散热差，切削温度高。2.切削速度在加工过程中不断变化，特别是切断加工时，切削速度由最大一直变化至零。切削力和切削热也在不断变化。3.工件在旋转过程中，刀具不断切入，实际在车槽底面形成的是阿基米德螺旋线，由此造成实际前角、后角都在不断变化，使过程更为复杂。4.因刀具宽度窄，相对悬伸长，刀具刚性差，易振动，特别是切断，切深槽时该现象更加明显。5.数控加工中，由于被加工槽的形状、位置、宽度、深度不同，为尽可能减少刀具更换次数，因此要选择能够夹持多种规格刀片的刀具，才能优质、高效地完成多种类型的槽的加工。二、车槽的加工工艺1.车外宽槽（1）车削较宽的槽时，可采用多次直进法切削，并在槽壁两侧留一定精车余量。宽槽切削示意图（2）车削槽侧面倒角，一般斜向进给，编制图样程序，考虑刀具的刀尖位置。2.车斜沟槽（1）车削45°外沟槽，可用45°专用车刀，编制相应程序加工。（2）车削圆弧沟槽时，采用专用端面圆弧刀，编制对应程序加工。斜槽加工示意图圆弧沟槽加工示意图毛坯为φ45mm×120mm的45钢，用G00、G01、G71、G70、G75等指令进行编程加工该零件。零件图一、工艺分析1.夹住毛坯φ45mm外圆，伸出大于55mm长→应用G71循环指令粗车外轮廓，留精加工余量0.5mm外圆尺寸φ43.5mm、φ40.5mm。2.精车外轮廓至尺寸。3.更换车槽刀具T0202，加工3个5mm窄槽以及20mm±0.05mm宽槽。二、选择刀具及确定切削用量1.刀具选择PCLNR2020K12机夹外圆车刀和CFMR2020K04机夹切槽车刀。刀具参数表2.确定切削用量数控加工刀具及切削用量选择3．程序编制（下一页续表）续表在FANUC0i系统数控车床加工该零件。零件图第三节异形槽加工1.掌握M98、M99指令的应用。2.了解异形槽加工的常见类型。3.能合理安排异形槽的粗、精加工工艺。4.能用多个刀补控制同一把刀具，以简化异形槽编程。一、子程序的定义数控加工程序种类：主程序、子程序。主程序——一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分。特点：和被加工零件或加工要求一一对应；不同的零件或不同的加工要求，都有唯一的主程序。子程序——一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它，这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独命名。特点：不独立的加工程序，只能通过调用，实现加工中的局部动作;子程序执行结束后，能自动返回到调用的程序中。二、子程序的嵌套子程序的嵌套——子程序调用另一个子程序的功能。一级子程序：被主程序调用的子程序。在FANUC0i系统中，子程序可以嵌套4级。三、子程序的格式子程序和主程序并无本质区别。区别：结束标记不同。主程序结束指令：M02或M3。子程序结束指令：M99，并可以自动返回主程序。子程序格式如下：O0100；G91G01Z-2.0；…G91G28Z0；M99；注意：子程序结束指令M99，可以与它上面的语句并写在一句中，如“G91G28Z0M99；”。四、子程序调用1.指令格式在FANUC-0i系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码M98指令进行，且在调用格式中将子程序的程序号改为P。常用的子程序调用格式有两种。M98P××××L××××；如M98P00100L5或M98P50010都表示连续5次调用0010号程序。2.指令功能地址P后面的四位数字为子程序序号，地址L后的数字表示重复调用的次数，子程序号及调用次数前的0可省略不写。如果只调用一次，则地址L及其后的数字可省略。3.编程实例加工该零件中的两个直槽，用G00、G01、G04、M98、M99等指令编写精加工程序。零件图（下一页续表）续表一、一夹一顶装夹车削时，工件必须在车床夹具中定位并夹紧。粗车时一般采用一夹一顶的装夹方法。一夹一顶装夹方法——装夹时，将工件的一端用三爪自定心卡盘夹紧，而另一端用后顶尖支顶的装夹方法。为了工件轴向位移，可以在主轴前端锥孔内安装一个限位支撑。1－限位支撑2－卡盘3－工件4－后顶尖一夹一顶装夹二、一夹一顶车削工艺要求注意以下几点：1.工件端面中心必须钻中心孔。2.必须车削工艺台阶。3.卡盘部分不能夹持太长。4.车床尾座的轴线必须与主轴轴线重合。5.车床尾座套筒伸出长度不易过长。三、钻中心孔的工艺要求1.中心孔和中心钻的类型中心孔种类（GB/T145—2001规定）：A型（不带护锥）B型（带护锥）C型（带护锥和螺纹）R型（弧形）中心孔的类型、结构及用途2.钻中心孔的方法（1）校正尾座中心启动车床，使主轴带动工件回转。移动尾座，使中心钻接近工件端面，观察中心钻头部是否与工件回转中心一致，校正并紧固尾座。（2）切削用量的选择和钻削由于中心钻直径小，钻削时应取较高的转速（一般取900～1120r/min），进给量应小而均匀（一般为0.05~0.2mm/r）。手摇尾座手轮时切勿用力过猛，当中心钻钻入工件后应及时加切削液冷却、润滑；中心孔钻好后，中心钻在孔中应稍作停留，然后退出，以修光中心孔，提高中心孔的形状精度和表面质量。（3）钻中心孔时的质量分析由于中心钻的直径较小，钻中心孔时极易出现各种问题。钻中心孔时容易出现的问题以及产生原因四、一夹一顶时顶尖使用的工艺要求后顶尖有固定顶尖和回转顶尖两种。1.固定顶尖特点：刚度好，定心准确；顶尖与工件中心孔的滑动摩擦，容易产生过多热量，而将中心孔或顶尖“烧坏”。用途：只适用于低速加工、精度要求较高的工件。普通固定顶尖镶硬质合金固定顶尖2.回转顶尖优点：能在很高的转速下正常工作。缺点：存在一定的装配累积误差，且滚动轴承磨损后会使顶尖产生径向圆跳动，从而降低了定心精度。用途：应用非常广泛。回转顶尖毛坯为φ45mm×120mm的45钢，用FANUC0i系统所学指令G00、G01、G04、M98、M99进行编程加工该零件。零件图一、分析加工工艺步骤1.夹住毛坯φ45mm外圆，伸出大于45mm长→车端面钻中心孔。2.采用一夹一顶装夹→应用G71循环指令粗车外轮廓，留精加工余量0.5mm。3.精车外轮廓至尺寸。4.更换车槽刀T0202，调用子程序加工槽以及槽侧面。二、选择刀具及确定切削用量1.刀具选择机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12；机夹车槽车刀，刀具型号CFMR2020K04。2.确定切削用量数控加工刀具及切削用量选择三、程序编制（下一页续表）续表（下一页续表）续表在FANUC0i系统加工该零件。零件图