数控车床加工工艺与编程模块二

模块二外圆与端面加工模块二外圆与端面加工任务1短轴加工任务2多台阶轴加工任务1短轴加工1.掌握用G00、G01基本指令完成外圆、端面加工的编程方法2.掌握刀具补偿号和刀具位置补偿指令的用法如图所示为一短轴的零件图，其毛坯尺寸为ø35mm×45mm，材料为45钢。要求编写该零件的粗、精加工程序，并完成该零件的加工。3.2250-0.1φ300-0.06φ140-0.03940简单的短轴零件简单的短轴零件1该零件上包含哪些加工要素？2加工该零件需要哪些基本指令？3如何设定该零件的坐标系？3.2250-0.1φ300-0.06φ140-0.03940零件外圆零件端面任务分析数控车床加工的动作在加工程序中用指令的方式予以规定。准备功能G指令用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。为了完成加工任务，我们先学习几个基本加工指令代码。快速点定位指令G00直线插补指令G01基本指令代码一、基本指令代码（8－1）绝对值编程时，刀具以各轴的快速进给速度运动到工件坐标系X、Z点G00指令是模态代码，它命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求，且无切削加工过程。指令书写格式：G00X（U）Z（W）；增量值编程时，刀具以各轴的快速进给速度运动到距离现有位置U、W的点格式中如果省略X（U），则表示为外圆加工。如果省略Z（W），则表示为端面加工。一、基本指令代码（8－2）1.快速点定位指令G00（1）G00为模态指令，可由G01、G02、G03或G33等功能注销。注意事项：（2）移动速度不能用程序指令设定，而是由厂家预先设置的，但可以通过面板上的快速倍率旋钮调节。（3）G00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）刀具的实际运动路线有时是直线，有时是折线，使用时应注意刀具移动过程中是否和工件发生干涉。（5）G00一般用于加工前的快速定位或加工后的快速退刀。一、基本指令代码（8－3）G01指令是模态代码，它是直线运动命令，规定刀具在两坐标或三坐标间以插补联动方式，按指定的F进给速度做任意的直线运动。绝对值编程时，刀具以F指令的合成进给速度进行直线插补，运动到工件坐标系X、Z点指令书写格式：G01X（U）Z（W）F；增量编程时，运动到距离现有位置U、W的点合成进给速度。一、基本指令代码（8－4）2.直线插补指令G01（4）G01为模态指令，可由G00、G02、G03或G33等功能注销。注意事项：（3）程序中F指令的进给速度在没有新的F指令以前一直有效，不必在每个程序段中都写入F指令。（2）进给速度由F指令决定。F指令也是模态指令，可由G00指令取消。如果在G01程序段之前的程序段没有F指令，且现在的G01程序段中没有F指令，则机床不运动。因此，G01程序段中必须含有F指令。（1）G01指令后的坐标值取绝对值编程还是取增量值编程，由编程者根据情况决定。一、基本指令代码（8－5）O0001；N10M03T0101S600；N20G00X14.0Z2.0；N30G01Z-10.0F0.3；N40X26.0；N50Z-20.0；N60X34.0；N70Z-30.0；N80G00X100.0Z10.0；N90M05；N100M30；一、基本指令代码（8－6）[例2－1－1]编制图示零件的加工程序G00、G01编程实例进刀和退刀方式12切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。3退刀时，沿轮廓延长线退出至工件附近，再快速退刀。一般先退X轴，后退Z轴。一、基本指令代码（8－7）X、Z取值原则1.方便数学计算和简化编程2.容易找正对刀5.空行程不要太长4.方便拆卸工件3.不要与机床、工件发生碰撞一、基本指令代码（8－8）偏差量1.刀具位置补偿的目的根据刀具的实际参数和位置，将刀尖圆弧半径补偿值和刀具几何磨损补偿值输入到与程序对应的存储位置。刀具位置补偿二、刀具补偿（2－1)对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，对刀时应使对刀点与刀位点重合。2.刀位点各类车刀的刀位点二、对刀与刀具补偿（2－2）1.试切对刀★数控车床常用的对刀方法有三种：试切对刀、机械对刀仪对刀（接触式）、光学对刀仪对刀（非接触式）。知识链接2.机械对刀仪对刀知识链接3.光学对刀仪对刀知识链接1.加工零件的结构分析与精度分析一、确定零件的加工工艺（4－1）（1）结构分析：该轴类零件轮廓的结构形状不复杂，零件的尺寸精度要求不高。（2）精度分析：零件重要的径向加工部位有：φ30mm外圆，φ14mm外圆；零件重要的轴向加工部位有：零件右端φ14mm外圆的轴向长度25mm和零件的总长度40mm。由上述尺寸可确定零件的轴向尺寸应该以零件右端面为基准。2.零件的装夹用三爪自定心卡盘装夹零件，粗车零件右端外形，外圆留加工余量2mm。工件编程原点零件装夹示意图一、确定零件的加工工艺（4－2）3.填写工艺卡片（1）零件的数控加工工艺卡片一、确定零件的加工工艺（4－3）（2）零件的数控加工刀具卡片一、确定零件的加工工艺（4－4）O0002；N10G99M03T0101S500；N20G00X40.0Z10.0；N30Ｘ31.0Z5.0；N40G01Z-40.0F0.3；N50G00X36.0；N60Z2.0；N70X27.0；N80G01Z-25.0F0.3；N90G00X33.0；N100Z2.0；N110X21.0；N120G01Z-25.0F0.3；N130G00X33.0；N140Z2.0；N150X15.0；N160G01Z-25.0F0.3；N170G00X33.0；N180X100.0Z50.0；N190M03T0202S600；N200G00X40.0Z2.0；N210X13.98；N220G01Z-25.0F0.1；N230X29.97；N240Z-40.0；N250X37.0；N260G00X100.0Z10.0；N270M05；N280M30；以500r/min启动主轴正转，选择1号刀及1号刀补快速移动至工件处进到第一刀切削点粗加工φ30mm外圆快速退刀退回到起刀点进到第二刀切削点粗加工φ14mm外圆退刀快速退回到起刀点进到第三刀切削点粗加工φ14mm外圆退刀快速退回到起刀点进到第四刀切削点粗加工φ14mm外圆退刀退刀换刀快速到起刀点进到精加工切削点精加工Φ14mm外圆退刀精加工Φ30mm外圆退刀回定刀点主轴停转主程序结束并复位二、编制加工程序仿真加工过程视频产生原因预防和解决方法1．刀具数据不准确1．调整或重新设定刀具数据2．切削用量选择不当产生让刀2．合理选择切削用量3．程序错误3．检查、修改加工程序4．工件尺寸计算错误4．正确计算工件尺寸1.工件外圆尺寸超差三、外圆加工的质量分析（5－1）产生原因预防和解决方法1．车刀角度选择不当,如选择过小的前角、后角和主偏角1．选择合理的车刀角度2．刀具中心过高2．调整刀具中心高度3．切屑控制较差3．选择合理的进刀方式及切深4．刀尖产生积屑瘤4．选择合适的切速范围5．切削液选用不合理5．选择正确的切削液并充分喷注6．工件刚度不足6．增加工件的装夹刚度2.外圆表面质量太差三、外圆加工的质量分析（5－2）产生原因预防和解决方法1.进给量过大1.降低进给量2.切屑阻塞2.采用断屑、退屑方式切入3.工件安装不合理3.检查工件安装，增加安装刚度4.刀具角度选择不合理4.正确选择刀具角度3.加工过程中出现扎刀导致工件报废三、外圆加工的质量分析（5－3）产生原因预防和解决方法1．程序错误1．检查、修改加工程序2．刀具安装不正确2．正确安装刀具3．切削用量不当3．合理调整和选择切削用量4.台阶端面出现倾斜三、外圆加工的质量分析（5－4）产生原因预防和解决方法1．机床主轴间隙过大1．调整机床主轴间隙2．程序错误2．检查、修改加工程序3．工件安装不合理3．检查工件安装，增加安装刚度5.工件圆度超差或产生锥度三、外圆加工的质量分析（5－5）1考虑为什么要设置刀具位置补偿？2指出下列刀具的刀位点在哪里？3解释G00、G01之间的区别？4常见的外圆加工缺陷有哪些？任务2多台阶轴加工1.掌握用G90、G94、G71、G72、G73循环指令完成外圆、端面加工的编程方法2.掌握加工时常见问题和误差的分析及解决方法7015101520+0.0520φ240-0.0391.61.6φ240-0.039两端打中心孔2--B21.35732.45#3.φ303.21.61.6φ200-0.021φ200-0.021多台阶轴类零件如图所示为中间轴的零件图，其毛坯尺寸为ø35mm×73mm，材料为45钢。本任务要求编写该零件的粗、精加工程序，并完成该零件的加工。多台阶轴类零件1该零件工艺路线如何确定？2怎样优化编程指令？3如何进行零件误差分析？7015101520+0.0520φ240-0.0391.61.6φ240-0.039两端打中心孔2--B21.35732.45#3.φ303.21.61.6φ200-0.021φ200-0.021任务分析车削循环指令是指用含有G功能的一个程序段来完成本来需要用多个程序段指令的加工程序，使程序简化。车削循环一般用在去除大部分余量的粗加工中。各类数控系统循环指令的形式和编程方法相差甚大。本任务主要介绍FANUC数控系统的车削循环指令。1.车削循环指令概述课前预习2.车削循环指令分类车削循环单一形状固定循环复合形状固定循环内、外径车削循环端面车削循环内、外径粗车循环端面粗车循环固定形状粗车循环课前预习一、单一形状固定循环（6－1）1.外径、内径切削循环—G90动作组成指令格式：G90X(U)Z(W)F;参数意义：X、Z表示切削终点位置F合成进给速度适于：毛坯轴向余量比径向余量多G90循环播放动画【例2－2－1】G90编程举例……N50G90X40.0Z20.0F0.3；（A→B→C→D→A）N60X30.0；（A→E→F→D→A）N70X20.0；（A→G→H→D→A）……一、单一形状固定循环（6－2）适于：毛坯径向余量比轴向余量多2.端面切削循环—G94动作组成指令格式：G94X(U)Z(W)F;参数意义：X、Z表示切削终点位置F合成进给速度G94循环一、单一形状固定循环（6－3）播放动画【例2－２－２】G9４编程举例【例2－2－3】G94编程举例N20G00X45.0Z5.0；N30G94X20.0Z-3.5F0.3；（A→B→C→D→A）N40Z-7.0；（A→E→F→D→A）N50Z-10.0；（A→G→H→D→A）……一、单一形状固定循环（6－4）注意事项!!G94与G90循环的最大区别在于，G94第一步先走Z轴,而G90则是先走X轴。132在固定循环切削过程中，M、S、T等功能都不能改变，如需改变，必须在G00或G01指令下变更，然后再指令固定循环。固定循环每一步吃刀加工结束后,刀具均返回起刀点。一、单一形状固定循环（6－5）优点：一条指令完成四个动作，形成一个简单循环，切除一层金属，比用G00、G01写四段程序要简单得多。缺点：一条G90指令不能实现多层切削，要实现多层切削，就必须多次重复使用该命令,显然编程很烦琐。有没有一种办法，用一条指令就能完成粗加工多层切削，使毛坯形状接近工件形状呢?答案是肯定的。一、单一形状固定循环（6－6）二、复合形状固定循环（9－1）要完成一个多型面粗车过程,用简单车削循环编程需要人工计算分配车削次数和吃刀量，再一段段地用简单车削循环实现。比用基本加工指令要简单，但使用起来还是很麻烦。若使用复合形状固定循环则只须指定精加工路线和吃刀量，系统就会自动计算出粗加工路线和加工次数，可大大简化编程工作。1.外径、内径粗车循环（G71）指令格式