項目四含圓弧面零件的工藝設計編程與加工

1、項目導入項目導入一一相關(guān)知識相關(guān)知識 二二項目實施項目實施三三拓展知識拓展知識四四1了解圓弧切點坐標的計算方法了解圓弧切點坐標的計算方法2理解和應用圓弧插補指令理解和應用圓弧插補指令G02/G03和和刀尖圓弧半徑補償指令刀尖圓弧半徑補償指令G41/ G42/G403掌握復合循環(huán)指令掌握復合循環(huán)指令G73的適應范圍及的適應范圍及編程規(guī)則編程規(guī)則1培養(yǎng)學生的思維能力，掌握其指令的編程技培養(yǎng)學生的思維能力，掌握其指令的編程技巧巧2培養(yǎng)學生運用所學知識解決問題的能力；分培養(yǎng)學生運用所學知識解決問題的能力；分別采用一般指令編程和復合循環(huán)指令編程來完成別采用一般指令編程和復合循環(huán)指令編程來完成此類零件的編

2、程與實訓加工此類零件的編程與實訓加工3初步掌握數(shù)控車床加工的主要步驟和合理的初步掌握數(shù)控車床加工的主要步驟和合理的工藝路徑，拓展數(shù)控車床的應用范圍并能對工件工藝路徑，拓展數(shù)控車床的應用范圍并能對工件加工質(zhì)量進行正確分析處理加工質(zhì)量進行正確分析處理4能正確運用數(shù)控系統(tǒng)仿真軟件，校驗編寫的能正確運用數(shù)控系統(tǒng)仿真軟件，校驗編寫的零件數(shù)控加工程序，并虛擬加工零件零件數(shù)控加工程序，并虛擬加工零件如圖所示的搖手柄，已知材料為如圖所示的搖手柄，已知材料為45#熱軋圓鋼，毛坯為熱軋圓鋼，毛坯為 25的棒料；要求分析零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加工的棒料；要求分析零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加工程序，并通過

3、數(shù)控仿真加工優(yōu)化程序，最后進行零件的加程序，并通過數(shù)控仿真加工優(yōu)化程序，最后進行零件的加工檢驗。工檢驗。圖圖4-1 搖手柄搖手柄 首先，學習與含圓弧面零件相關(guān)的數(shù)控首先，學習與含圓弧面零件相關(guān)的數(shù)控車削加工指令和工藝知識；其次，分析零車削加工指令和工藝知識；其次，分析零件圖樣、加工工藝性，設計加工工藝方案，件圖樣、加工工藝性，設計加工工藝方案，編制工藝卡、刀具卡等數(shù)控加工技術(shù)文件；編制工藝卡、刀具卡等數(shù)控加工技術(shù)文件；然后，應用前面所學的然后，應用前面所學的G00、G01、G90、G94、S、T、F、M等指令和本節(jié)即將學到等指令和本節(jié)即將學到的的G02G03、G41 G42G40、G73編寫數(shù)

4、編寫數(shù)控加工程序，并以上海宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)控加工程序，并以上海宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)為平臺，進行零件虛擬加工和程序校驗，為平臺，進行零件虛擬加工和程序校驗，最后在實訓中心對零件進行實際加工，并最后在實訓中心對零件進行實際加工，并進行含圓弧面零件相關(guān)要素的檢驗。進行含圓弧面零件相關(guān)要素的檢驗。（一）含圓弧面零件的車削工藝知識（一）含圓弧面零件的車削工藝知識 數(shù)控車床加工中，不論是手工編程還是自數(shù)控車床加工中，不論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對加工零件進行工動編程，在編程前都要對加工零件進行工藝分析，并把加工零件的全部工藝過程、藝分析，并把加工零件的全部工藝過程、工藝參數(shù)、刀具參數(shù)和切削用量及位

5、移參工藝參數(shù)、刀具參數(shù)和切削用量及位移參數(shù)等編制成程序，以數(shù)字信息的形式存儲數(shù)等編制成程序，以數(shù)字信息的形式存儲在數(shù)控系統(tǒng)的存儲器內(nèi)，以此來控制數(shù)控在數(shù)控系統(tǒng)的存儲器內(nèi)，以此來控制數(shù)控機床進行加工。機床進行加工。1 1含圓弧面零件的結(jié)構(gòu)工藝特點含圓弧面零件的結(jié)構(gòu)工藝特點 表面輪廓形狀是曲線，如手柄、圓球等，這些表面輪廓形狀是曲線，如手柄、圓球等，這些帶有曲線的表面叫做特形面，也叫成型面，如圖帶有曲線的表面叫做特形面，也叫成型面，如圖所示：所示：圖圖1 成型面零件成型面零件 2含圓弧面零件的加工含圓弧面零件的加工 在數(shù)控車床上加工，是用圓弧插補指令在數(shù)控車床上加工，是用圓弧插補指令（G02/G0

6、3）編程進行切削，使刀具在指定）編程進行切削，使刀具在指定平面內(nèi)按給定的進給速度平面內(nèi)按給定的進給速度F作圓弧切削運動，作圓弧切削運動，切削出圓弧輪廓形狀。切削出圓弧輪廓形狀。3定位基準的選擇定位基準的選擇 對實心的軸類零件，精基準面就是頂尖對實心的軸類零件，精基準面就是頂尖 孔，滿足基準重合和基準統(tǒng)一，而對于空孔，滿足基準重合和基準統(tǒng)一，而對于空心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用，互為基準。且兩者交替使用，互為基準。4加工階段的劃分加工階段的劃分 工序的確定要按加工順序進行，應當掌握以下工序的確定要按加工順序進行，應當掌握以下兩個原則：兩個

7、原則： 工序中的定位基準面要安排在該工序之前加工序中的定位基準面要安排在該工序之前加工。工。 對各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，對各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。5 5含圓弧面零件的裝夾與定位方法含圓弧面零件的裝夾與定位方法 用于含圓弧面軸類工件的夾具主要為三用于含圓弧面軸類工件的夾具主要為三爪自定心卡盤。爪自定心卡盤。 當用三爪自定心卡盤裝夾工件時，用當用三爪自定心卡盤裝夾工件時，用手動操作移動卡爪來夾緊工件，裝夾時可手動操作移動卡爪來夾緊工件，裝夾時可以自動定心，一般不需要找正，操作簡便以自動定心，一般不需要找

8、正，操作簡便迅速。如圖所示：迅速。如圖所示：圖圖2 三爪自定心卡盤三爪自定心卡盤6 6切削用量的選擇切削用量的選擇 切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)所選擇的機床性切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)所選擇的機床性能、相關(guān)手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定。能、相關(guān)手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定。 7切削刀具的選擇切削刀具的選擇 如加工本項目中搖手柄零件時，選擇外圓如加工本項目中搖手柄零件時，選擇外圓弧尖刀的形狀如圖弧尖刀的形狀如圖4-5（a）所示，其刀片為）所示，其刀片為55菱形機夾刀片，安裝后其主偏角為菱形機夾刀片，安裝后其主偏角為93，副偏角為副偏角為32；選擇切斷刀的形狀如圖；選擇切斷刀的形狀如圖4-5（b）所示，其刀片寬度為

9、所示，其刀片寬度為3 mm。 切點處車刀所需副偏角切點處車刀所需副偏角 加工含圓弧面零件的車刀形狀加工含圓弧面零件的車刀形狀 8車圓弧的加工路線分析車圓弧的加工路線分析 在數(shù)控車床上加工圓弧時，一般需要在數(shù)控車床上加工圓弧時，一般需要多次走刀，先將大部分余量切除，最后才多次走刀，先將大部分余量切除，最后才車得所需圓弧。車得所需圓弧。 下圖所示為車圓弧的階梯切削路線。下圖所示為車圓弧的階梯切削路線。即先粗車成階梯，最后一次走刀精車出圓即先粗車成階梯，最后一次走刀精車出圓弧?；　D：圖： 車圓弧的階梯切削路線車圓弧的階梯切削路線 圖圖4-7 車圓弧的車圓法切削路線車圓弧的車圓法切削路線 圖圖4-7

10、所示為車圓弧的車圓法切削路線。所示為車圓弧的車圓法切削路線。圖圖4-8 車圓弧的車錐法切削路線車圓弧的車錐法切削路線 圖圖4-8所示為車圓弧的車錐法切削路線，即先車所示為車圓弧的車錐法切削路線，即先車一個圓錐，再車圓弧。一個圓錐，再車圓弧。9含圓弧面零件的檢測含圓弧面零件的檢測含圓弧零件可根據(jù)不同的精度要求選用樣板、游含圓弧零件可根據(jù)不同的精度要求選用樣板、游標卡尺或千分尺等行檢測。標卡尺或千分尺等行檢測。 精度要求不高的圓弧面可用樣板檢測。檢測時，精度要求不高的圓弧面可用樣板檢測。檢測時，樣板中心應對準工件中心，并根據(jù)樣板與工件之間樣板中心應對準工件中心，并根據(jù)樣板與工件之間的間隙大小來修整

11、圓弧面，最終使樣板與工件曲面的間隙大小來修整圓弧面，最終使樣板與工件曲面輪廓全部重合即可，如圖輪廓全部重合即可，如圖4-9所示所示 精度要求較高的圓弧面除用樣板檢測其外形精度要求較高的圓弧面除用樣板檢測其外形外，須用游標卡尺或千分尺通過被檢測表面的中外，須用游標卡尺或千分尺通過被檢測表面的中心并多方位地進行測量，使其尺寸公差滿足工件心并多方位地進行測量，使其尺寸公差滿足工件精度要求，如圖所示精度要求，如圖所示: （二）圓弧插補指令二）圓弧插補指令G02/G03G02/G03 圓弧插補指令使刀具沿著圓弧運動，切出圓弧圓弧插補指令使刀具沿著圓弧運動，切出圓弧輪廓。圓弧插補運動有順、逆之分，輪廓。圓

12、弧插補運動有順、逆之分，G02為順時為順時針圓弧插補指令，針圓弧插補指令，G03為逆時針圓弧插補指令，為逆時針圓弧插補指令，如圖如圖4-11所示。如圖所示。如圖4-12所示。所示。 圖圖4-11 G02/G03判斷判斷 圖圖4-12 圓弧順、逆的判斷圓弧順、逆的判斷 （三）刀尖圓弧自動補償指令（三）刀尖圓弧自動補償指令1 刀尖圓弧補償?shù)母拍畹都鈭A弧補償?shù)母拍?數(shù)控車床加工是按車刀理想刀尖為基準數(shù)控車床加工是按車刀理想刀尖為基準編寫數(shù)控軌跡代碼的，對刀時也希望能以編寫數(shù)控軌跡代碼的，對刀時也希望能以理想刀尖來對刀。但實際加工中，為了降理想刀尖來對刀。但實際加工中，為了降低被加工工件表面的粗糙度，

13、減緩刀具磨低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，一般車刀刀尖處磨成損，提高刀具壽命，一般車刀刀尖處磨成圓弧過渡刃，又稱為假想刀尖，如圖所示圓弧過渡刃，又稱為假想刀尖，如圖所示 : 圖圖4-16 刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑 2刀尖半徑補償指令刀尖半徑補償指令G41、G42、G40 刀尖半徑補償是通過刀尖半徑補償是通過G41、G42、G40代碼代碼及及T代碼指定的刀尖圓弧半徑補償號來加入或代碼指定的刀尖圓弧半徑補償號來加入或取消半徑補償?shù)?。其功能為：取消半徑補償?shù)摹Ｆ涔δ転椋篏41為刀具半徑為刀具半徑左補償，沿著刀具前進方向看，刀具位于零件左補償，沿著刀具前進方向看，刀具位于零件左側(cè)

14、；左側(cè)；G42為刀具半徑右補償，沿著刀具前進為刀具半徑右補償，沿著刀具前進方向看，刀具位于零件右側(cè)；方向看，刀具位于零件右側(cè)；G40為取消刀具為取消刀具半徑補償，用于取消刀具半徑補償指令，如圖半徑補償，用于取消刀具半徑補償指令，如圖4-19所示所示:圖圖4-19 左刀補和右刀補左刀補和右刀補3假想刀尖位置序號確定假想刀尖位置序號確定 數(shù)控車床加工時，采用不同的刀具，其假想數(shù)控車床加工時，采用不同的刀具，其假想刀尖相對圓弧中心的方位不同，它直接影響圓弧刀尖相對圓弧中心的方位不同，它直接影響圓弧車刀補償計算結(jié)果。圖車刀補償計算結(jié)果。圖4-21（a）所示為刀架前置）所示為刀架前置的數(shù)控車床假想刀尖位

15、置的情況；圖的數(shù)控車床假想刀尖位置的情況；圖4-21（b）所）所示為刀架后置的數(shù)控車床假想刀尖位置的情況；示為刀架后置的數(shù)控車床假想刀尖位置的情況；如果以刀尖圓弧中心作為刀位點進行編程，則應如果以刀尖圓弧中心作為刀位點進行編程，則應選用選用0或或9作為刀尖方位號，其他號碼都是以假想作為刀尖方位號，其他號碼都是以假想刀尖編程時采用的。刀尖編程時采用的。 圖圖4-21 車刀刀尖位置參數(shù)的定義車刀刀尖位置參數(shù)的定義4刀尖半徑補償值的設定刀尖半徑補償值的設定 刀尖半徑補償值可以通過刀具補償設定界面設定，刀尖半徑補償值可以通過刀具補償設定界面設定，T指令要與刀具補償編號相對應，并且要輸入刀尖位指令要與刀

16、具補償編號相對應，并且要輸入刀尖位置序號，如圖置序號，如圖4-22所示。刀具補償設定畫面中，在刀所示。刀具補償設定畫面中，在刀具代碼具代碼T中的補償號對應的存儲單元中，存放一組數(shù)中的補償號對應的存儲單元中，存放一組數(shù)據(jù)，除據(jù)，除X軸、軸、Z軸的長度補償值外，還有圓弧半徑補軸的長度補償值外，還有圓弧半徑補償值和假想刀尖位置序號（償值和假想刀尖位置序號（09），操作時，可以將），操作時，可以將每一把刀具的每一把刀具的4個數(shù)據(jù)分別輸入刀具補償號對應的存?zhèn)€數(shù)據(jù)分別輸入刀具補償號對應的存儲單元中，即可實現(xiàn)自動補償，圖儲單元中，即可實現(xiàn)自動補償，圖4-22所示的所示的01號刀號刀具的刀尖半徑值為具的刀尖半

17、徑值為5 mm，刀尖方位序號為，刀尖方位序號為3。5應用實例應用實例 編寫如圖編寫如圖4-23所示的零件的精加工程序，要求采用所示的零件的精加工程序，要求采用刀具半徑補償指令。刀具半徑補償指令。圖圖4-23 刀尖圓弧半徑補償編程示例圖刀尖圓弧半徑補償編程示例圖 確定刀具。確定刀具。選用選用90外圓車刀，刀具編號及補外圓車刀，刀具編號及補償號為償號為T0101。 編寫程序。編寫程序。（四）封閉切削循環(huán)指令（四）封閉切削循環(huán)指令G73 封閉切削循環(huán)指令為按照一定的切削形狀，逐封閉切削循環(huán)指令為按照一定的切削形狀，逐漸接近最終形狀的循環(huán)切削方式。封閉切削循環(huán)適漸接近最終形狀的循環(huán)切削方式。封閉切削循

18、環(huán)適于對鑄、鍛毛坯切削，對零件輪廓的單調(diào)性則沒有于對鑄、鍛毛坯切削，對零件輪廓的單調(diào)性則沒有要求。要求。G73為非模態(tài)指令。利用為非模態(tài)指令。利用G73封閉循環(huán)指令，封閉循環(huán)指令，刀具可以按指定刀具可以按指定nsnf程序段給出的同一軌跡進行程序段給出的同一軌跡進行重復切削。重復切削。G73指令循環(huán)路徑如圖指令循環(huán)路徑如圖4-24所示所示: 圖圖4-24 封閉切削循環(huán)封閉切削循環(huán)指令格式：指令格式：G73 U( i) W( k) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U( u) W( w) F(f) S(s) T(t) 其中：其中： i為為X軸向總退刀量（半徑值），由軸向總退刀量（半徑值），由

19、FANUC系系統(tǒng)參數(shù)（統(tǒng)參數(shù)（NO.0719）指定；）指定； k為為Z軸向總退刀量（半徑值），由軸向總退刀量（半徑值），由FANUC系系統(tǒng)參數(shù)（統(tǒng)參數(shù)（NO.0720）指定；）指定；d為粗車循環(huán)次數(shù)，由為粗車循環(huán)次數(shù)，由FANUC系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)（NO.0719）指定；）指定； ns為精加工輪廓程序段中開始程序段的段號；為精加工輪廓程序段中開始程序段的段號；nf為精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號；為精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號； u為為X軸向精加工余量及方向；軸向精加工余量及方向； w為為Z軸向精加工余量及方向；軸向精加工余量及方向；f、s、t為為F、S、T代碼。代碼。三、項目實施三、

20、項目實施 1 1零件圖分析零件圖分析（1）結(jié)構(gòu)分析）結(jié)構(gòu)分析（2）精度分析）精度分析 2 2裝夾方案的確定裝夾方案的確定3 3加工順序和進給路線的確定加工順序和進給路線的確定4 4刀具及切削用量的選擇刀具及切削用量的選擇 5 5工藝文件的編制工藝文件的編制（一）加工工藝分析（一）加工工藝分析（二）編制加工程序（二）編制加工程序（三）零件的仿真加工（三）零件的仿真加工1進入數(shù)控車仿真軟件進入數(shù)控車仿真軟件2選擇機床、數(shù)控系統(tǒng)并開機選擇機床、數(shù)控系統(tǒng)并開機（1）從機床列表項中選擇）從機床列表項中選擇“系統(tǒng)系統(tǒng)”、“機機床類型床類型”和和“生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家”等信息等信息（2）啟動系統(tǒng)。）啟動系統(tǒng)。按下操作面板按下操作面板“啟動啟動”按鈕，松開按鈕，松開“急停急?！卑粹o按鈕。 mm3機床各軸回參考點機床各軸回參考點 進入數(shù)控系統(tǒng)后首先應將進入數(shù)控系統(tǒng)后首先應將X、Z軸返回參考點。注軸返回參考點