数控加工工艺与编程项目4圆弧曲面零件加工.pptx

数控加工工数控加工工艺与与编程程项目目4项目目4 圆弧曲面零件加工弧曲面零件加工学学习目目标掌握圆弧插补指令掌握圆弧插补指令G02、G03的使用方法；的使用方法；掌握如何确定顺时针和逆时针圆弧插补的方法；掌握如何确定顺时针和逆时针圆弧插补的方法；掌握刀具补偿指令掌握刀具补偿指令G41、G42、G40的使用方法的使用方法工作任工作任务如图所示的曲面如图所示的曲面零件，零件结构要素零件，零件结构要素有外圆柱面、圆弧面有外圆柱面、圆弧面等毛坯为等毛坯为40 mm的棒料，材料为的棒料，材料为45#钢，钢，请用数控车削加工该请用数控车削加工该零件知识准备知识准备4.1 数控车削的工艺分析方法数控车削的工艺分析方法4.2 圆弧插补指令（圆弧插补指令（G02、G03）4.3 刀具位置补偿刀具位置补偿4.4 刀尖半径补偿（刀尖半径补偿（G41、G42、G40）4.1 数控车削的工艺分析方法数控车削的工艺分析方法采用数控车床加工零件，必须根据数控车床的性能、特点、应用范围对零件采用数控车床加工零件，必须根据数控车床的性能、特点、应用范围对零件加工工艺进行分析加工工艺进行分析1）分析被加工零件材料的机械性能和热处理状态，判断其加工的难易程度，）分析被加工零件材料的机械性能和热处理状态，判断其加工的难易程度，为选择刀具和确定切削用量提供依据。

为选择刀具和确定切削用量提供依据2）分析零件毛坯的外形和内腔是否有影响刀具定位、运动和切削的结构，）分析零件毛坯的外形和内腔是否有影响刀具定位、运动和切削的结构，为刀具运动路线的确定和程序的编制提供依据为刀具运动路线的确定和程序的编制提供依据3）分析零件毛坯是否有足够的加工余量，为选择刀具和分配加工余量提供）分析零件毛坯是否有足够的加工余量，为选择刀具和分配加工余量提供依据4）分析零件图中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点，为了编程方便）分析零件图中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点，为了编程方便和尺寸间的协调，尺寸最好从同一基准引注或直接给出相应的坐标尺寸和尺寸间的协调，尺寸最好从同一基准引注或直接给出相应的坐标尺寸4.1.1 工艺制订原则工艺制订原则（1）基面先行基面先行2）先粗后精先粗后精3）先近后远先近后远4）内外交叉内外交叉5）分析构成零件轮廓的几何元素条件是否充分，条件不足或几何元素）分析构成零件轮廓的几何元素条件是否充分，条件不足或几何元素之间关系模糊不清，都会使数学处理和编程难以进行之间关系模糊不清，都会使数学处理和编程难以进行6）分析零件结构工艺性是否有利于数控加工，零件的外形、内腔应尽）分析零件结构工艺性是否有利于数控加工，零件的外形、内腔应尽可能采取统一的几何类型或尺寸，尽量减少刀具数量和换刀次数。

可能采取统一的几何类型或尺寸，尽量减少刀具数量和换刀次数4.1.2 加工工序的划分加工工序的划分数控车削加工工序的划分，可以按下列方式进行：数控车削加工工序的划分，可以按下列方式进行：（1）以一次安装零件所进行的加工作为一道工序以一次安装零件所进行的加工作为一道工序2）以粗、精加工划分工序以粗、精加工划分工序3）以同一把刀具加工的内容划分工序以同一把刀具加工的内容划分工序4）以加工部位划分工序以加工部位划分工序4.1.3 进给路线的确定方法进给路线的确定方法进给路线是刀具在加工过程中相对于零件的运动轨迹，也称走刀路线它既进给路线是刀具在加工过程中相对于零件的运动轨迹，也称走刀路线它既包括切削加工的路线，又包括刀具切入、切出的空行程包括切削加工的路线，又包括刀具切入、切出的空行程1.粗加工进给路线的确定粗加工进给路线的确定（1）矩形循环进给路线矩形循环进给路线利用数控系统的矩形循环功能，利用数控系统的矩形循环功能，确定矩形循环进给路线，如图所确定矩形循环进给路线，如图所示这种进给路线刀具切削时间示这种进给路线刀具切削时间最短，刀具损耗最小，为常用的最短，刀具损耗最小，为常用的粗加工进给路线。

粗加工进给路线2）三角形循环进给路线利）三角形循环进给路线利用数控系统的三角形循环功能，确用数控系统的三角形循环功能，确定三角形循环进给路线，如定三角形循环进给路线，如右右图所图所示3）沿零件轮廓循环进给路线沿零件轮廓循环进给路线利用数控系统的复合循环功能，确定利用数控系统的复合循环功能，确定沿零件轮廓循环进给路线，如沿零件轮廓循环进给路线，如右右图所图所示这种进给路线刀具切削总行程最示这种进给路线刀具切削总行程最长，一般只适用于单件小批量生产长，一般只适用于单件小批量生产4）阶梯切削进给路线当零件毛坯的切削余量较大时，可采用阶梯切）阶梯切削进给路线当零件毛坯的切削余量较大时，可采用阶梯切削进给路线在同样背吃刀量的条件下，按削进给路线在同样背吃刀量的条件下，按左左图所示序号图所示序号l6的顺序切削，加的顺序切削，加工后剩余量过多，不宜采用，应采用工后剩余量过多，不宜采用，应采用右右图所示序号图所示序号16的顺序切削的顺序切削2.精加工进给路线的确定精加工进给路线的确定（1）各部位精度要求一致的进给路线各部位精度要求一致的进给路线2）各部位精度要求不一致的进给路线各部位精度要求不一致的进给路线。

3）切入、切出及接刀点位置的选择切入、切出及接刀点位置的选择4.1.4 切削用量的选择切削用量的选择数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量度或进给量在编制加工程序的过程中，正确选择切削用量，使背吃刀量、主轴转速和在编制加工程序的过程中，正确选择切削用量，使背吃刀量、主轴转速和进给速度三者间能相互适应，以形成最佳的切削参数进给速度三者间能相互适应，以形成最佳的切削参数1.背吃刀量的确定背吃刀量的确定在车床系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀在车床系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率当零件的精度要求较高时，应考虑留出精车余量，常取次数，提高生产效率当零件的精度要求较高时，应考虑留出精车余量，常取0.10.5 mm主轴转速的确定应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料主轴转速的确定应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定在实际生产中，主轴转速可用下及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。

在实际生产中，主轴转速可用下式计算：式计算：2.主轴转速的确定主轴转速的确定式中，式中，n主轴转速，主轴转速，r/min；v切削速度，切削速度，m/min；dw零件待加工表面的直径，零件待加工表面的直径，mm在确定主轴转速时，首先要确定切削速度，而切削速度又与背吃刀量和进给量在确定主轴转速时，首先要确定切削速度，而切削速度又与背吃刀量和进给量有关如何确定加工的切削速度，除了参考有关如何确定加工的切削速度，除了参考下下表列出的数值外，主要根据实践经验表列出的数值外，主要根据实践经验进行确定进行确定零件材料零件材料刀具材料刀具材料背吃刀量背吃刀量ap/mm0.380.132.400.384.702.409.504.70进给量进给量f/mm/r0.130.050.380.130.760.381.300.76切削速度切削速度vc/m/min低碳钢低碳钢高速钢高速钢硬质合金硬质合金21536570901652154560120165204090120中碳钢中碳钢高速钢高速钢硬质合金硬质合金130165456010013030407510015205575灰铸铁灰铸铁高速钢高速钢硬质合金硬质合金135185354510513525357510520256075黄铜黄铜青铜青铜高速钢高速钢硬质合金硬质合金2152458510518521570851501854570120150铝合金铝合金高速钢高速钢硬质合金硬质合金10515021530070105135215457090135304560903.进给速度的确定进给速度的确定进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动的距离（进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动的距离（mm/min）。

有些数控车床规定可以选用以进给量（有些数控车床规定可以选用以进给量（mm/r）表示进给速度表示进给速度进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此，进给速度的进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此，进给速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度一般应根据零件的表确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度一般应根据零件的表面粗糙度、刀具及零件材料等因素，查阅切削用量手册选取切削用量手册给面粗糙度、刀具及零件材料等因素，查阅切削用量手册选取切削用量手册给出的是每转进给量，要根据下式计算进给速度：出的是每转进给量，要根据下式计算进给速度：vffn式中，式中，vf进给速度，进给速度，mm/min；f进给量，进给量，mm/r；n主轴转速，主轴转速，r/min硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量零件材料零件材料车刀杆尺寸车刀杆尺寸BH/mm零件直径零件直径d/mm背吃刀量背吃刀量ap/mm3355881212碳素结构钢、碳素结构钢、合金结构钢及耐合金结构钢及耐热钢热钢16252040601004000.30.40.40.50.50.70.60.90.81.20.30.40.40.60.50.70.71.00.30.50.50.60.60.80.40.50.50.6203025252040601004000.30.40.40.50.50.70.81.01.21.40.30.40.50.70.70.91.01.20.40.60.50.70.81.00.40.70.60.90.40.6铸铁铸铁及铜合金及铜合金162540601004000.40.50.50.80.81.21.01.40.50.80.71.01.01.20.40.60.60.80.81.00.50.70.60.82030252540601004000.40.50.50.90.91.31.21.80.50.80.81.21.21.60.40.70.71.01.01.30.50.80.91.10.70.9按表面粗糙度选择的进给量按表面粗糙度选择的进给量4.2 圆弧插补指令（圆弧插补指令（G02、G03）4.2.1 顺时针圆弧和逆时针圆弧方向的判断顺时针圆弧和逆时针圆弧方向的判断G02，G03指令用于指定圆弧插补。

其中，指令用于指定圆弧插补其中，G02表示顺时针圆弧（简称顺圆弧）表示顺时针圆弧（简称顺圆弧）插补；插补；G03表示逆时针圆弧（简称逆圆弧）插补圆弧插补的顺逆方向的判断方法表示逆时针圆弧（简称逆圆弧）插补圆弧插补的顺逆方向的判断方法是，向着垂直于圆弧所在平面（如是，向着垂直于圆弧所在平面（如ZX平面）的另一坐标轴（如平面）的另一坐标轴（如Y轴）的负方向看，轴）的负方向看，其顺时针方向圆弧为其顺时针方向圆弧为G02，逆时针方向圆弧为，逆时针方向圆弧为G03在判断车削加工中各圆弧的顺在判断车削加工中各圆弧的顺逆方向时，一定要注意刀架的位置及逆方向时，一定要注意刀架的位置及Y轴的方向，如图所示轴的方向，如图所示4.2.2 指定圆心方式的圆弧插补编程指定圆心方式的圆弧插补编程G02 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_;G03 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_;X、Z：表示绝对编程时，圆弧终点的坐标值；：表示绝对编程时，圆弧终点的坐标值；U、W：表示增量编程时，圆弧终点相对于起始点的位移量；：表示增量编程时，圆弧终点相对于起始点的位移量；I、K：表示圆心在：表示圆心在X、Z轴方向上相对圆弧起点的坐标增量（。