技術(shù)與設(shè)計(jì)1-二、制作過(guò)程

學(xué)習(xí)情境5多階梯軸加工1知識(shí)目標(biāo)①掌握法那克系統(tǒng)G71、G70循環(huán)指令及應(yīng)用。②掌握西門(mén)子系統(tǒng)LCYC95毛坯切削循環(huán)指令及應(yīng)用。③會(huì)進(jìn)行編程尺寸的計(jì)算。2技能目標(biāo)①熟練零件自動(dòng)加工方法。②掌握尺寸控制方法。③會(huì)使用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件進(jìn)行仿真練習(xí)。課題名稱(chēng)課題時(shí)數(shù)圖號(hào)材料毛坯多階梯軸加工10課時(shí)SKC2-4硬鋁φ25圖2-31多階梯軸加工零件圖一、編程指令1法那克系統(tǒng)外圓、內(nèi)孔粗加工復(fù)合循環(huán)指令（G71）（1）指令功能只需指定粗加工背吃量、精加工余量和精加工路線等參數(shù)，系統(tǒng)便可自動(dòng)計(jì)算出粗加工路線和加工次數(shù)，完成外圓、內(nèi)孔表面的粗加工。如圖2-33所示。圖中A為刀具循環(huán)起點(diǎn)，執(zhí)行粗車(chē)循環(huán)時(shí)，刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，粗車(chē)循環(huán)結(jié)束后，刀具返回A點(diǎn)。圖2-33法那克系統(tǒng)外圓粗加工路線（2）指令格式G71UΔdReG71m,鋁件取15~3mm。e：退刀量，半徑值。一般取05~1mm。ns：為指定精加工路線的第一個(gè)程序段的段號(hào)。nf：指定精加工路線的最后一個(gè)程序段的段號(hào)。Δu：方向精加工余量，直徑值；左右。加工內(nèi)輪廓時(shí)，為負(fù)值。Δw：方向精加工余量，一般取005~。（3）指令使用說(shuō)明1）粗加工循環(huán)由帶有地址P和Q的G71指令實(shí)現(xiàn)。在ns和nf程序段中指定的F、S、T功能無(wú)效，在G71程序段中或前面程序段中指定的F、S、T功能有效。2）區(qū)別外圓、內(nèi)孔；正、反階梯由、方向精加工余量（Δu、Δw）正負(fù)值來(lái)確定，具體如圖2-34所示。3）使用G71指令時(shí)，工件徑向尺寸必須單向遞增或遞減。4）調(diào)用G71前，刀具應(yīng)處于循環(huán)起點(diǎn)A處，A點(diǎn)位置隨加工表面不同而不同。5）順序號(hào)ns到nf之間程序段不能調(diào)用子程序。圖2-34前置刀架和后置刀架加工不同表面時(shí)Δu、Δw正負(fù)值情況2法那克系統(tǒng)外圓、內(nèi)孔精加工循環(huán)指令（G70）（1）指令功能用G71、G73粗車(chē)完畢后，用精加工循環(huán)指令，使刀具進(jìn)行A→A′→B的精加工。（2）指令格式G70PnsQnf其中：nS為指定精加工路線的第一個(gè)程序段的段號(hào)。nf為指定精加工路線的最后一個(gè)程序段的段號(hào)（3）指令使用說(shuō)明1）在精車(chē)循環(huán)G70狀態(tài)下，nS至nf程序中指定的F、S、T有效；當(dāng)nS至nf程序中不指定F、S、T時(shí)，粗車(chē)循環(huán)（G71、G73）中指定的F、S、T有效。2）G70循環(huán)加工結(jié)束時(shí)，刀具返回到起點(diǎn)并讀下一個(gè)程序段。3）G70中ns到nf間的程序段不能調(diào)用子程序。3西門(mén)子系統(tǒng)毛坯切削循環(huán)指令—LCYC95（1）指令功能LCYC95循環(huán)通過(guò)調(diào)用輪廓子程序獲得精加工路線，根據(jù)給定的加工參數(shù)，可以進(jìn)行縱向和橫向加工及各種內(nèi)、外表面的粗加工、精加工和綜合加工。加工路線如圖2-35所示。（2）指令格式CNAME=“輪廓子程序名”R105=R106=R108=R109=R110=R111=R112=LCYC95其中R105～R112為毛坯切削循環(huán)參數(shù)。循環(huán)參數(shù)含義見(jiàn)表2-31。圖2-35毛坯循環(huán)加工路線表2-31西門(mén)子系統(tǒng)毛坯切削循環(huán)參數(shù)含義循環(huán)參數(shù)含義及數(shù)值范圍R105加工方式數(shù)值1、2…12R106精加工余量，直徑值，無(wú)符號(hào)R108切入深度，半徑值，無(wú)符號(hào)R109粗加工切入角，在端面加工時(shí)該值必須為零R110粗加工時(shí)的退刀量R111粗加工進(jìn)給速度R112精加工進(jìn)給速度R105為加工方式參數(shù)，可確定以下加工方式：縱向加工/橫向加工內(nèi)部加工/外部加工粗加工/精加工/綜合加工縱向加工時(shí)進(jìn)刀總是在橫向坐標(biāo)軸方向進(jìn)行；橫向加工時(shí)進(jìn)刀則在縱向坐標(biāo)軸方向；綜合加工指先粗加工再精加工。R105為各數(shù)值時(shí)表示的加工方式見(jiàn)表2-32。表2-32切削加工方式數(shù)值（R105）縱向/橫向外部/內(nèi)部粗加工/精加工/綜合加工1縱向外部粗加工2橫向外部粗加工3縱向內(nèi)部粗加工4橫向內(nèi)部粗加工5縱向外部精加工6橫向外部精加工7縱向內(nèi)部精加工8橫向內(nèi)部精加工9縱向外部綜合加工10橫向外部綜合加工11縱向內(nèi)部綜合加工12橫向內(nèi)部綜合加工（3）指令使用說(shuō)明1）可以在任意位置調(diào)用此循環(huán)，但應(yīng)保證刀具運(yùn)行到循環(huán)起點(diǎn)不發(fā)生碰撞。2）直徑編程G23指令必須有效。3）執(zhí)行毛坯循環(huán)必須要有兩個(gè)程序。一個(gè)是具有調(diào)用循環(huán)的程序，一個(gè)是輪廓定義子程序。4）毛坯徑向尺寸必須單向遞增或單向遞減才可以調(diào)用此循環(huán)。5）系統(tǒng)中必須已裝入文件SGUD．DEF。6）程序嵌套中至多可以從第三級(jí)程序界面中調(diào)用此循環(huán)（兩級(jí)嵌套）。二、加工工藝分析1編程尺寸處理單件小批量生產(chǎn)，為便于控制零件輪廓尺寸精度要求，編程時(shí)常取極限尺寸的平均值作為編程尺寸，即：例1：如圖2-36所示，計(jì)算φ50、φ30外圓的編程尺寸。圖2-36編程尺寸計(jì)算圖例解：φ50的編程尺寸==φ30的編程尺寸==2工、量、刃具選擇（1）工具選擇：鋁棒裝夾在三爪自定心卡盤(pán)上，用劃線盤(pán)校正，其它工具見(jiàn)表2-33。（2）量具選擇：長(zhǎng)度尺寸選用游標(biāo)卡尺測(cè)量、外圓選用外徑千分測(cè)量；圓錐面用萬(wàn)能角度量角器測(cè)量，粗糙度用粗糙度樣板比對(duì)，具體規(guī)格見(jiàn)表2-33。（3）刀具選擇：加工材料為硬鋁，選用硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀進(jìn)行粗、精車(chē)，并分別置于T01、T02號(hào)刀位；最后用切斷刀切斷工件，切斷刀置于T03刀位。具體參數(shù)見(jiàn)表2-33。表2-33多階梯軸零件加工工、量、刃具清單工、量、刃具清單圖號(hào)SKC2-4種類(lèi)序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格精度單位數(shù)量工具1三爪卡盤(pán)個(gè)12卡盤(pán)扳手副13刀架扳手副14墊刀片塊若干5劃線盤(pán)個(gè)1量具1游標(biāo)卡尺0～150mm0.02把12外徑千分尺0～25mm0.01把13萬(wàn)能角度量角器0～320°2＇把14粗糙度樣板套1刀具1外圓粗車(chē)刀90°把12外圓精車(chē)刀90°把13切斷刀4×15把13加工工藝路線用毛坯切削循環(huán)進(jìn)行粗、精加工，最后用切斷刀切斷工件，具體過(guò)程見(jiàn)表2-34。4選擇合理切削用量加工材料為硬鋁，硬度較低，切削力較小，切削用量可選大些，具體見(jiàn)表2-34。表2-34多階梯軸零件加工工藝工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)切削用量背吃量ap/(mm)進(jìn)給速度f(wàn)/(mm/r)主軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)1車(chē)右端面T011～20.26002粗加工外輪廓，留0.4mm精車(chē)余量T011～20.26003精加工外輪廓至尺寸T020.20.18004切斷，控制工件總長(zhǎng)為55±0.1mmT0340.08400三、編制參考加工程序1建立工件坐標(biāo)系根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則，工件原點(diǎn)設(shè)在右端面與工件軸線交點(diǎn)上，如圖2-31所示。2計(jì)算基點(diǎn)坐標(biāo)基點(diǎn)P1到P11點(diǎn)坐標(biāo)按各點(diǎn)極限尺寸平均值為準(zhǔn)作為編程尺寸，具體坐標(biāo)見(jiàn)表2-35。表2-35基點(diǎn)坐標(biāo)基點(diǎn)坐標(biāo)（Z，X）基點(diǎn)坐標(biāo)（Z，X）P1（0，7.945）P7（-30.925，19.958）P2（-2，11.945）P8（-45，19.958）P3（-9.925，11.945）P9(-45,21.958)P4(-9.925,14)P10(-46,23.958)P5(-25,15.965)P11(-55,23.958)P6(-30.925,15.965)3參考程序見(jiàn)表2-36表2-36多階梯軸零件參考程序程序段號(hào)程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門(mén)子系統(tǒng)）動(dòng)作說(shuō)明N05T0101T01D1選擇T01號(hào)外圓粗車(chē)刀N10G40G99M3S600F0.2G40G90M3S600F0.2取消刀尖半徑補(bǔ)償，絕對(duì)坐標(biāo)編程，轉(zhuǎn)速600r/min,進(jìn)給速度為0.2mm/rN20G00G42X26Z5G00G42X26Z5刀具快速移動(dòng)至循環(huán)起點(diǎn)N30G71U2R1

CNAME=“L24”設(shè)置循環(huán)參數(shù)，調(diào)用粗加工循環(huán)N40G71P50Q180U0.4W0.1R105=1R106=0.4R108=2R109=0R110=1R111=0.2R112=0.1N45LCYC95N50G00X0法那克系統(tǒng)輪廓精加工程序段。西門(mén)子系統(tǒng)輪廓定義子程序見(jiàn)“L24.SPF”N60G01Z0N70X7.945N80X11.945Z-2N90Z-9.925N100X14N110X15.965Z-25N120Z-30.925N130X19.958N140Z-45N150X21.958N160X23.958Z-46N170Z-59N180X25N190G00G40X100Z200G00G40X100Z200刀具退回至換刀點(diǎn)N200M0M5M0M5程序停、主軸停、測(cè)量N210T0202T02D1換外圓精車(chē)刀N220M3S800F0.1M3S800精加工轉(zhuǎn)速800r/minN230G70P50Q180R105=5R106=0調(diào)用精加工循環(huán)，精加工N235LCYC95N240G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至換刀點(diǎn)N250M0M5M0M5程序停、主軸停、測(cè)量N260T0303T03D1換切斷刀N270M3S400M3S400主軸轉(zhuǎn)速400r/minN280G00X28Z-59G00X28Z-59刀具移至工件左端N290G01X0F0.08G01X0F0.08切斷N300X28F0.3X28F0.3刀具沿X方向退出N310G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至換刀點(diǎn)N320M30M30程序結(jié)束西門(mén)子系統(tǒng)輪廓定義子程序（見(jiàn)表2-37）程序段號(hào)程序內(nèi)容動(dòng)作說(shuō)明N05G01X0Z0精加工至原點(diǎn)N10X7.945精加工至P1點(diǎn)N20X11.945Z-2精加工至P2點(diǎn)N30Z-9.925精加工至P3點(diǎn)N40X14精加工至P4點(diǎn)N50X15.965Z-25精加工至P5點(diǎn)N60Z-30.925精加工至P6點(diǎn)N70X19.958精加工至P7點(diǎn)N80Z-45精加工至P8點(diǎn)N90X21.958精加工至P9點(diǎn)N100X23.958Z-46精加工至P10點(diǎn)N110Z-59精加工至P11點(diǎn)N120X25精加工至毛坯外圓N130M17子程序結(jié)束一、數(shù)控仿真軟件使用本書(shū)以斯沃仿真軟件為例，斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件由南京斯沃軟件技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的，配備有：法那克FANUC、西門(mén)子SINUMERI、三菱MITSUBISHI、廣州數(shù)控GS、華中世紀(jì)星HNC、北京凱恩帝ND、大連大森DASEN、南京華興WA等多種數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控車(chē)、銑及加工中心的仿真。1主界面介紹

圖2-38斯沃法那克0i系統(tǒng)操作界面圖2-39斯沃西門(mén)子802S/C系統(tǒng)操作界面（1）工具條功能全部命令可以從屏幕左側(cè)、上方工具條上的按鈕來(lái)執(zhí)行。當(dāng)光標(biāo)指向各按鈕時(shí)系統(tǒng)會(huì)立即提示其功能名稱(chēng)，同時(shí)在屏幕底部的狀態(tài)欄里顯示該功能的詳細(xì)說(shuō)明，工具條按鈕含義見(jiàn)表2-38。2）菜單及功能斯沃仿真軟件菜單有：文件（F）、視圖窗口、顯示模式、機(jī)床操作、工件操作、工件測(cè)量、習(xí)題與考試、查看（V）、幫助（H）等九個(gè)主菜單，每一主菜單下又有許多子菜單，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，具體情況如下：①點(diǎn)擊“文件”主菜單可以看到如圖2-40所示子菜單。圖2-40文件子菜單②點(diǎn)擊“視圖窗口”主菜單可以看到如圖2-41所示子菜單。③點(diǎn)擊“顯示模式”主菜單可以看到如圖2-42所示子菜單。

圖2-41視圖窗口子菜單圖2-42顯示模式子菜單④點(diǎn)擊“機(jī)床操作”主菜單可以看到如圖2-43所示子菜單。

圖2-43機(jī)床操作子菜單圖2-44工件操作子菜單

⑤點(diǎn)擊“工件操作”主菜單可以看到如圖2-44所示子菜單。⑥點(diǎn)擊“工件測(cè)量”主菜單可以看到如圖2-45所示子菜單。

圖2-45工件測(cè)量子菜單圖2-46習(xí)題與考試子菜單⑦點(diǎn)擊“習(xí)題與考試”主菜單可以看到如圖2-46所示子菜單。⑧點(diǎn)擊“查看”主菜單可以看到如圖2-47所示子菜單。

圖2-47查看子菜單圖2-48幫助子菜單⑨點(diǎn)擊“幫助”主菜單可以看到如圖2-48所示子菜單。2仿真操作斯沃?jǐn)?shù)控仿真操作同數(shù)控機(jī)床操作。步驟如下：①打開(kāi)仿真軟件，開(kāi)機(jī)、回參考點(diǎn)。②把數(shù)控程序通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)輸入仿真軟件。③設(shè)置毛坯尺寸并裝夾工件。④從刀庫(kù)管理中選刀具，添加到刀盤(pán)刀位號(hào)中。⑤對(duì)刀。⑥打開(kāi)已輸入程序，選擇自動(dòng)加工模式，按啟動(dòng)鍵進(jìn)行仿真并觀察加工情況。二、加工準(zhǔn)備1）按毛坯圖檢查坯料尺寸。2）開(kāi)機(jī)、回參考點(diǎn)。3）刀具與工件裝夾。外圓粗車(chē)刀、外圓精車(chē)刀、切斷刀分別裝在刀架的T01、T02、T03號(hào)刀位；按要求夾緊。鋁棒裝夾在三爪自定心卡盤(pán)上，伸出65mm，找正并夾緊。三、對(duì)刀外圓精車(chē)刀采用試切法（通過(guò)車(chē)端面、車(chē)外圓）進(jìn)行對(duì)刀，并把操作得到的數(shù)據(jù)輸入到T02號(hào)刀具補(bǔ)償中；外圓粗車(chē)刀