任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工(一)簡(jiǎn)單輪廓的加工工藝１.圓錐的各部分名稱及尺寸計(jì)算(１)圓錐表面:與軸線成一定角度，且一端相交于軸線的一條線段(母線)，圍繞著該軸線旋轉(zhuǎn)形成的表面，如圖２－２所示。(２)圓錐:由圓錐表面與一定尺寸所限定的幾何體。(３)圓錐最大直徑Ｄ:簡(jiǎn)稱大端直徑，如圖２－３所示。(４)圓錐最小直徑ｄ:簡(jiǎn)稱小端直徑，如圖２－３所示。(５)圓錐長(zhǎng)度Ｌ:最大圓錐直徑截面與最小圓錐直徑截面之間的軸向距離，如圖２－３所示。下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工(６)錐度Ｃ:圓錐大、小端直徑之差與長(zhǎng)度之比，即Ｃ＝（Ｄ－ｄ）/Ｌ。(７)圓錐角(錐角)α:在通過圓錐軸線的截面內(nèi)，兩條素線間的夾角。圓錐素線角α/２:圓錐素線與軸線間的夾角，等于圓錐角的一半，如圖２－２所示。２.加工階段的劃分當(dāng)數(shù)控加工零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，往往不可能用一道工序來滿足其要求，而要用幾道工序逐步達(dá)到所要求的加工質(zhì)量。一般可分為粗加工、半精加工、精加工和光整加工４個(gè)階段。上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工(１)粗加工階段。粗加工階段主要任務(wù)是切除毛坯上各表面的大部分多余金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，其目的是提高生產(chǎn)率。(２)半精加工階段。半精加工階段任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精度，留有一定的精加工余量，為主要表面的精加工(精銑或精磨)做好準(zhǔn)備，并可完成一些次要表面加工，如擴(kuò)孔、攻螺紋、銑鍵槽等。(３)精加工階段。精加工階段任務(wù)是保證各主要表面達(dá)到圖樣規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其主要目標(biāo)是保證加工質(zhì)量。(４)光整加工階段。光整加工階段任務(wù)是對(duì)零件上精度和表面粗糙度要求很高(ＩＴ６級(jí)以上，表面粗糙度為Ｒａ０.２μｍ以下)的表面，進(jìn)行光整加工。其目的是提高尺寸精度、減小表面粗糙度。上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工３.零件的定位與夾具的選擇數(shù)控車床常用裝夾方法。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支撐工件。數(shù)控車床常用裝夾方法如表２－１所示。４.數(shù)控車削加工刀具及其選擇數(shù)控車削用的車刀一般分為３類:即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。(１)尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖(同時(shí)也為其刀位點(diǎn))由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如９０°內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽(斷)車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工用這類車刀加工零件時(shí)，其零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。(２)圓弧形車刀。圓弧形車刀的特征是:構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓度誤差很小的圓弧，如圖２－４所示。該圓弧刃上每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上，編程時(shí)要進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。圓弧形車刀可用于車削內(nèi)、外圓表面，特別適宜于車削精度要求較高的凹曲面或半徑較大的凸圓弧面。(３)成形車刀。成形車刀俗稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成形車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀、螺紋車刀等。上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成形車刀，當(dāng)確有必要選用時(shí)，則應(yīng)在工藝準(zhǔn)備的文件或加工程序單上進(jìn)行詳細(xì)說明。常用車刀的種類、形狀和用途如圖２－５所示。５.切削用量的選擇數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中，所以編程前必須確定合適的切削用量。６.數(shù)控加工的工藝文件編制編制數(shù)控加工專用技術(shù)文件是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一。技術(shù)文件是對(duì)數(shù)控加工的具體說明，目的是讓操作者更明確加工程序的內(nèi)容、裝夾方式、各個(gè)加工部位所選用的刀具及其他技術(shù)問題。上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工數(shù)控加工技術(shù)文件主要有:數(shù)控編程任務(wù)書、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控刀具卡、數(shù)控加工程序單等。在工作中，可根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)文件格式。(二)編程指令１.軸向單一固定循環(huán)指令(Ｇ９０)對(duì)于切削過程相似的粗加工來說，為簡(jiǎn)化編程，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。(１)指令功能:軸類零件的外圓、錐面的加工。(２)指令格式:Ｇ９０Ｘ(Ｕ)Ｚ(Ｗ)ＲＦ；其中:Ｘ，Ｚ———圓柱面切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值；上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工Ｕ，Ｗ———圓柱面切削終點(diǎn)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值；Ｆ———切削進(jìn)給率或進(jìn)給速度，單位為ｍｍ/ｒ或ｍｍ/ｍｉｎ，取決于該指令前面程序段的設(shè)置；Ｒ———取值為圓錐面切削始點(diǎn)與圓錐面切削終點(diǎn)的半徑差，有正、負(fù)號(hào)，當(dāng)Ｒ值為０或取消時(shí)，主要用于加工圓柱面。Ｒ正負(fù)的判斷如圖２－６所示。如果切削起點(diǎn)的Ｘ向坐標(biāo)小于終點(diǎn)的Ｘ向坐標(biāo)，Ｒ值為負(fù)，反之為正。(３)指令軌跡(Ｇ９０)。１Ｒ快速進(jìn)刀(相當(dāng)于Ｇ００指令)；２Ｆ切削進(jìn)給(相當(dāng)于Ｇ０１指令)；３Ｆ退刀(相當(dāng)于Ｇ０１指令)；４Ｒ快速返回(相當(dāng)于Ｇ００指令)。上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工具體過程如圖２－７和圖２－８所示，刀具從循環(huán)起點(diǎn)開始按１Ｒ→２Ｆ→３Ｆ→４Ｒ路線循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點(diǎn)。(４)主要應(yīng)用。①外圓柱面和外圓錐面。外圓柱面和外圓錐面如圖２－９所示。②內(nèi)孔面和內(nèi)錐面。內(nèi)孔面和內(nèi)錐面如圖２－１０所示。２.端面單一固定循環(huán)指令(Ｇ９４)(１)指令功能:直端面、錐端面的加工。(２)指令格式:Ｇ９４Ｘ(Ｕ)Ｚ(Ｗ)ＲＦ；其中:Ｘ，Ｚ———端面切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值；上一頁下一頁返回任務(wù)一簡(jiǎn)單輪廓的數(shù)控車削編程與加工Ｕ，Ｗ———端面切削循環(huán)終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的坐標(biāo)值；Ｆ———切削進(jìn)給率或進(jìn)給速度，單位為ｍｍ/ｒ或ｍｍ/ｍｉｎ，取決于該指令前面程序段的設(shè)置；(３)指令軌跡。１Ｒ快速進(jìn)刀(相當(dāng)于Ｇ００指令)；２Ｆ切削進(jìn)給(相當(dāng)于Ｇ０１指令)；３Ｆ退刀(相當(dāng)于Ｇ０１指令)；４Ｒ快速返回(相當(dāng)于Ｇ００指令)。具體過程如圖２－１２和圖２－１３所示，刀具從循環(huán)起點(diǎn)開始按１Ｒ→２Ｆ→３Ｆ→４Ｒ路線循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點(diǎn)。上一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

１.圓弧插補(bǔ)指令(Ｇ０２/Ｇ０３)(１)指令功能:該指令用于控制刀架沿圓弧方向切削出圓弧輪廓(只適合于圓的加工，拋物線曲線、橢圓弧并不適合此種方法。其中，Ｇ０２為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，Ｇ０３為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ))。(２)指令格式:①用Ｉ，Ｋ指定圓弧圓心的圓弧編程方法:

其中:Ｇ０２/Ｇ０３———所要加工圓弧的順逆；Ｘ，Ｚ———圓弧終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)；下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

Ｕ，Ｗ———圓弧終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的增量坐標(biāo)；Ｉ，Ｋ———圓弧圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的增量，Ｉ＝圓心坐標(biāo)Ｘ－圓弧起始點(diǎn)的Ｘ坐標(biāo)，Ｋ＝圓心坐標(biāo)Ｚ－圓弧起始點(diǎn)的Ｚ坐標(biāo)；Ｆ———進(jìn)給速度。②用Ｒ指定圓弧圓心的圓弧編程方法:

其中:Ｇ０２/Ｇ０３———所要加工圓弧的順逆；Ｘ，Ｚ———圓弧終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)；Ｕ，Ｗ———圓弧終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的增量坐標(biāo)；上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

Ｒ———圓弧半徑(若圓心角大于１８０°，則Ｒ后面的數(shù)字取負(fù)，反之取正)；Ｆ———進(jìn)給速度。注意:此種編程方法不能對(duì)整圓進(jìn)行編程。③圓弧順逆的判斷:逆著圓弧所在坐標(biāo)系的第三條坐標(biāo)軸的正方向看，看到的是圓弧實(shí)際的方向。對(duì)于車床來講，外圓可以簡(jiǎn)單歸結(jié)為凹順凸逆。２.刀尖半徑補(bǔ)償在加工錐形和圓弧形工件時(shí)，由于刀尖的圓度只用刀具偏置很難對(duì)精密零件進(jìn)行所必需的補(bǔ)償。刀尖半徑補(bǔ)償功能自動(dòng)補(bǔ)償這種誤差。上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

１)假想刀尖在圖２－１７(ｂ)中，在位置Ａ的刀尖實(shí)際上并不存在。把實(shí)際的刀尖半徑中心設(shè)在起始位置要比把假想刀尖設(shè)在起始位置困難得多，因而需要假想刀尖。當(dāng)使用假想刀尖時(shí)，編程中不需要考慮刀尖半徑。當(dāng)?shù)毒咴O(shè)定在起始位置時(shí)，位置關(guān)系如圖２－１７(ｂ)所示。如圖２－１８及圖２－１９所示，車外圓、端面時(shí)，刀具實(shí)際切削刃的軌跡與零件輪廓一致，并無誤差產(chǎn)生。車錐面時(shí)，零件輪廓為實(shí)線，實(shí)際車出形狀為虛線，產(chǎn)生欠切誤差δ。若零件精度要求不高或留有精加工余量，可忽略此誤差，否則應(yīng)考慮刀尖圓弧半徑對(duì)零件形狀的影響。上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

具有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)可防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，在編制零件加工程序時(shí)，以假想刀尖位置按零件輪廓編程，使用刀具半徑補(bǔ)償指令Ｇ４１、Ｇ４２，由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償值，生成刀具路徑，完成對(duì)零件的合理加工。２)刀具半徑補(bǔ)償參數(shù)及設(shè)置(１)刀尖半徑。補(bǔ)償?shù)都鈭A弧半徑大小后，刀具自動(dòng)偏離零件半徑距離，因此，必須將刀尖圓弧半徑尺寸值輸入系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。一般粗加工?。?８ｍｍ，半精加工?。?４ｍｍ，精加工?。?２ｍｍ。若粗、精加工采用同一把刀，一般刀尖半徑?。?４ｍｍ。(２)車刀形狀和位置。車刀形狀不同，決定刀尖圓弧所處的位置不同，執(zhí)行刀具補(bǔ)償時(shí)，刀具自動(dòng)偏離零件輪廓的方向也就不同。上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

因此，也要把代表刀尖形狀和位置的參數(shù)輸入到存儲(chǔ)器中，車刀形狀和位置參數(shù)稱為刀尖方位Ｔ，如圖２－２０所示，共有９種，分別用參數(shù)０~９表示，Ｐ為理論刀尖點(diǎn)。３)指令詳解(１)刀具半徑補(bǔ)償指令:Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４０。如圖２－２１所示，逆著Ｙ軸正向看，順著刀具運(yùn)動(dòng)方向，刀具在零件的左邊稱為左補(bǔ)償，使用Ｇ４１指令；刀具在零件的右邊稱為右補(bǔ)償，使用Ｇ４２指令；Ｇ４０為取消刀具半徑補(bǔ)償指令，使用該指令后，Ｇ４１、Ｇ４２指令失效，即假想刀尖軌跡與編程軌跡重合。上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

(２)指令說明:①Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４０指令應(yīng)與Ｇ０１、Ｇ００指令在同程序段出現(xiàn)，通過直線運(yùn)動(dòng)建立或取消刀補(bǔ)。②Ｇ４１、Ｇ４２、Ｇ４０為模態(tài)指令。③Ｇ４１、Ｇ４２不能同時(shí)使用，即在程序中，前面程序段有了Ｇ４１后，就不能接著使用Ｇ４２，應(yīng)先用Ｇ４０指令解除Ｇ４１刀補(bǔ)狀態(tài)后，才可使用Ｇ４２刀補(bǔ)指令。４)刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠渌麘?yīng)用(１)當(dāng)?shù)毒吣p或刀具重磨后，刀尖圓弧半徑變大，這時(shí)只需重新設(shè)置刀尖圓弧半徑的補(bǔ)償量，而不必修改程序。上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

(２)應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償，可使用同一加工程序，對(duì)零件輪廓分別進(jìn)行粗、精加工，若精加工余量為ａ，則粗加工時(shí)設(shè)置補(bǔ)償量為ａ＋ｒ，精加工時(shí)設(shè)置補(bǔ)償量為ｒ即可。５)注意事項(xiàng)(１)在錄入方式(ＭＤＩ)下不能執(zhí)行刀補(bǔ)Ｃ建立，也不能執(zhí)行刀補(bǔ)Ｃ撤銷。(２)刀尖半徑Ｒ值不能輸入負(fù)值，否則運(yùn)行軌跡出錯(cuò)。(３)刀尖半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c撤銷只能用Ｇ００或Ｇ０１指令，不能用圓弧指令(Ｇ０２或Ｇ０３)；否則會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。上一頁下一頁返回任務(wù)二復(fù)雜單調(diào)輪廓的數(shù)控車削編程與加工

(４)在程序結(jié)束前必須指定Ｇ４０取消偏置模式；否則，再次執(zhí)行時(shí)刀具軌跡偏離一個(gè)刀尖半徑值。(５)在主程序和子程序中使用刀尖半徑補(bǔ)償，在調(diào)用子程序(即執(zhí)行Ｍ９８)前，數(shù)控機(jī)床必須在主程序中取消補(bǔ)償，在子程序中再次建立刀補(bǔ)。上一頁返回任務(wù)三仿形輪廓的數(shù)控車削編程與加工仿形車削循環(huán)加工指令(Ｇ７３):主要用于車削固定軌跡的輪廓，這種切削循環(huán)可以有效切削鑄造成形、鍛造成形或已粗加工成形的工件。對(duì)不具備類似成形條件的工件，若采用Ｇ７３指令進(jìn)行編程與加工，反而會(huì)增加刀具在切削過程中的空行程，而且也不便于計(jì)算粗車余量。(１)指令格式:Ｇ７３Ｕ(Δｉ)Ｗ(Δｋ)Ｒ(ｄ)；Ｇ７３Ｐ(ｎｓ)Ｑ(ｎｆ)Ｕ(Δｕ)Ｗ(Δｗ)Ｆ(ｆ)Ｓ(ｓ)Ｔ(ｔ)；其中:Δｉ———Ｘ向總退刀距離(半徑值)；Δｋ———Ｚ向總退刀距離；下一頁返回任務(wù)三仿形輪廓的數(shù)控車削編程與加工ｄ———分割次數(shù)，這個(gè)值與粗加工重復(fù)次數(shù)相同；ｎｓ———精加工形狀程序的第一個(gè)段號(hào)；ｎｆ———精加工形狀程序的最后一個(gè)段號(hào)；Δｕ———Ｘ向精加工余量(直徑值)；Δｗ———Ｚ向精加工余量。(２)指令說明:Ｇ７３復(fù)合循環(huán)的軌跡如圖２－２５所示。刀具從循環(huán)起點(diǎn)(Ｇ點(diǎn))開始，快速退刀至Ｄ點(diǎn)(在Ｘ向的退刀量為Δｕ/２＋Δｉ，在Ｚ向的退刀量為Δｗ＋Δｋ)；快速進(jìn)刀至Ｅ點(diǎn)(Ｅ點(diǎn)坐標(biāo)值由Ａ點(diǎn)坐標(biāo)、精加工余量、退刀量Δｉ和Δｋ及粗切次數(shù)確定)；上一頁下一頁返回任務(wù)三仿形輪廓的數(shù)控車削編程與加工沿輪廓形狀偏移一定值后進(jìn)行切削至Ｆ點(diǎn)；快速返回Ｄ１點(diǎn)，準(zhǔn)備第二層循環(huán)切削；如此分層(分層次數(shù)由循環(huán)程序指定的參數(shù)ｄ確定)切削至循環(huán)結(jié)束后，快速退回循環(huán)起點(diǎn)(Ｇ點(diǎn))。Ａ點(diǎn)和Ｂ點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)指令指定在從順序號(hào)ｎｓ~ｎｆ的程序段中。①ｎｓ~ｎｆ程序段中的Ｆ、Ｓ、Ｔ功能在循環(huán)時(shí)無效，而在Ｇ７０時(shí)有效。②Δｕ、Δｗ精加工余量的正、負(fù)判斷如圖２－２６所示。(３)使用內(nèi)、外圓復(fù)合固定循環(huán)(Ｇ７１、Ｇ７３、Ｇ７０)的注意事項(xiàng)如下:①Ｇ７１固定循環(huán)主要用于對(duì)徑向尺寸要求比較高、軸向尺寸大于徑向切削尺寸的毛坯工件進(jìn)行粗車循環(huán)。上一頁下一頁返回任務(wù)三仿形輪廓的數(shù)控車削編程與加工編程時(shí)，Ｘ向的精車余量取值一般大于Ｚ向精車余量的取值。有單調(diào)遞增或單調(diào)遞減形式的限制。②Ｇ７３固定循環(huán)主要用于已成形工件的粗車循環(huán)，其精車余量根據(jù)具體的加