数控车床 简单圆锥零件加工.ppt

全国中等职业技术学校机电类通用教材本课件的文字及图片版权均为南京凤凰康轩所有任务一 简单圆锥零件加工n1.了解锥体加工工艺路线的确定n2.掌握刀尖圆弧半径补偿指令的应用知 识 目 标技 能 目 标n1.学会锥体零件编程方法及其加工n2.学会倒角加工编程方法及其加工本任务加工如下图 所示零件，毛坯尺寸为φ55×65 mm ，材 料为 45 钢该零件需要加工φ50mm 外圆、锥体、端面和 C2 倒角 以及控制长度 30mm、（60±0.05）mm 由于该零件的外形相对 简单，去除的余量也不大，因此可采用直线插补指令 G01 编写加工 程序，但要注意加工锥体时的走刀轨迹以及所用刀具的几何形状， 避免过切或欠切现象的发生一、圆锥车削加工路线的确定如图（a） 所示为平行法车正锥的加工路线平行法车正锥时，刀具 每次切削的背吃刀量相等，切削运动 的距离较短采用这种加工路线时， 加工效率高，但需要计算终刀距 S 如图（b）所示为终点法车正锥加工路线终点法车正锥时 ，不需要计算终刀距 S ，计算方便，但在每次切削中，背吃刀量 是变化的，而且切削运动的路线较长，容易引起工件表面粗糙度 不一致车倒锥的原理与正锥相同。

二、刀尖圆弧半径补偿刀具的补偿功能是数控车床的一种主要功能，它分为刀具位置补偿和刀尖圆弧半径补偿，项目二中所讲的对刀就是为了建立刀具 位置补偿，在此只讲述刀尖圆弧半径补偿1.刀尖圆弧半径补偿的目的在在理想状态下，我们总是将尖形车刀的刀位点假想成一个点，即为 假想刀尖，如图（a）所示尖头刀但 实际加工中的车刀，由于工艺或其他 要求，刀尖往往不是一个理想的点， 而是一段圆弧，如图（b）所示该圆 弧所构成的假想圆半径就是刀尖圆弧 半径一般的不重磨刀片刀尖处均呈圆弧过渡，且有一定的半径值 即使是专门刃磨的“尖刀”其实际状态还是有一定的圆弧倒角，不 可能绝对是尖角因此，实际上真正的刀尖是不存在的，这里所说 的刀尖只是一“假想刀尖”但是，编程计算点是根据理论刀尖（假 想刀尖）A 来计算的，相当于图（a）中尖头刀的刀尖点实际加工中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，假 想刀尖是不存在的当加工与坐标轴平行的圆柱面和端面轮廓时，刀尖圆弧并不影响其尺寸或形状，只是可能在起点与终点处造成欠切，这可采用 分别加导入、导出切削段的方法来解决但当加工锥面、圆弧等非 坐标方向轮廓时，刀尖圆弧将引起尺寸或形状误差，出现欠切或过 切，如下图所示。

因此，当使用带有刀尖圆弧半径的刀具加工锥面和圆弧面时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正，使切削加工出 来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖圆弧半径 补偿现代数控车床控制系统一般都具有刀具半径补偿功能这类系统只需要按零件轮廓编程，并在加工前输入刀具半径数据，通过 在程序中使用刀具半径补偿指令，数控装置可自动计算出刀具中心 轨迹，并使刀具中心按此轨迹运动也就是说，执行刀具半径补偿 后，刀具中心将自动在偏离工件轮廓一个半径值的轨迹上运动，从 而加工出所要求的工件轮廓 2.刀尖圆弧半径补偿指令（1） 指令格式刀具半径左补偿指令G41 G01（G00） X（U）__ Z（W） __ F __ ；刀具半径右补偿指令G42 G01（G00） X（U）__ Z（W） __ F __ ；取消刀具半径补偿指令G40 G01（G00） X（U）__ Z（W）__ ；（2）指令说明n刀具半径补偿通过准备功能指令 G41/G42 建立刀具半径补偿 建立后，刀具中心在偏离编程工件轮廓一个半径的等距线轨迹上 运动n沿刀具运动方向看，刀具在工件左侧时，称为刀具半径左补偿， 如图 3-6（a）所示；刀具在工件右侧时，称为刀具半径右补偿 ，如图 3-6（b）所示。

在判别时，一定要沿 Y 轴正方向向负方 向观察刀具所在位置n若需要取消刀具左、右补偿，可编入 G40 指令，这时，车刀轨 迹按照编程轨迹运动3.刀具半径补偿的过程刀具半径补偿的过程分为以下三步：n刀补的建立，刀具中心从编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一 个偏移量的过程；n刀补的进行，执行 G41 或 G42 指令的程序段后，刀具中心始终 与编程轨迹相距一个偏移量；n刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重 合的过程如图 3-7 所示为刀补建立与取消的过程4.刀尖方位的确定执行刀尖半径补偿功能时，除了与刀具刀尖半径大小有关外，还和刀尖的方位有关不同的刀具，刀尖圆弧的位置不同，刀具自 动偏离零件轮廓的方向就不同如图 3-8 所示，车刀方位有 9 个， 分别用参数 0～9 表示如车削外圆表面时，从右向左车削，刀的 方位为 3 ；从左向右车削，刀的方位为 4 5.使用刀尖圆弧半径补偿时的注意事项nG41、G42、G40 指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段内 ，可与G01、G00指令在同程序段出现，即它是通过直线运动来 建立或取消刀具补偿的n在调用新刀具前或要更改刀具补偿方向时，中间必须取消刀具补 偿。

目的是为了避免产生加工误差或干涉n刀尖半径补偿取消在 G41 或 G42 程序段后面，加 G40 程序段， 便使刀尖半径补偿取消，其格式为：G41（或G42）……G40程序的最后必须以取消偏置状态结束，否则刀具不能在终点定位 ，而是停在与终点位置偏移一个矢量刀尖圆弧半径的位置上nG41、G42、G40 是模态代码n在编入 G41、G42、G40 的 G00 与 G01 前后的两个程序段中，X 、Z 值至少有一个值变化，否则发生报警1.零件图工艺分析该零件需要加工 φ 50 mm 外圆、锥体、端面和 C2 倒角，同时 控制长度 30 mm、（60±0.05）mm 尺寸标注完整，轮廓描述清 楚零件材料为 45 钢，无热处理和硬度要求通过上述分析，可采 用以下两点工艺措施：（1）对图样上给定尺寸，编程时全部取其中值2）由于毛坯去除余量不大，可按照工序集中的原则确定加工 工序其加工工序如下：车端面控制总长（60±0.05）mm （可以在普通车床上加工）→ 粗精车左端外圆和 C2 倒角→反头装夹，粗精车右端锥体2. 确定刀具选择由于毛坯去除余量不是太大，采用一把 90°外圆偏刀就能满足加工要求，具体见下表 。

1.左端加工程序（以左端面为编程原点）O3001； 程序名N10 G98 M03 T0101 S800； N20 G00 X56.0 Z1.0； 快速接近工件N30 G01 X51.0 F240； X 向进刀N40 Z-32.0； 粗车外圆N50 X56.0； X 向退刀N60 G00 Z1.0； Z 向退刀 N70 G01 X43.99 F80； X 向进刀 N80 X49.99 Z-2.0； 倒 C2 角 N90 Z-32.0； 精车 φ 50 mm 外圆 N100 X56.0； X 向退刀 N110 G00 X100.0 Z50.0； 快速退刀至安全点 N120 M05； 主轴停 N130 M30； 程序结束 2.右端加工程序（以右端面为编程原点）O3002； 程序名 N10 M03 S800 T0101； 主轴正转，转速为 800 r/min N20 G00 X56.0 Z2.0； 快速接近工件 N30 G01 X51.0 F240； X 向进刀 N40 Z-30.0； 粗车外圆N50 G00 X52.0 Z0； 快速退刀 N60 G01 X47.0 F240； X 向进刀 N70 X50.0 Z-30.0； 粗车锥体第一刀 N80 G00 Z0； Z 向退刀 N90 G01 X43.0 F240； X 向进刀 N100 X50.0 Z-30.0； 粗车锥体第二刀 N110 G00 Z0； Z 向退刀 N120 G01 X39.0 F240； X 向进刀 N130 X50.0 Z-30.0； 粗车锥体第三刀 N140 G00 Z0； Z 向退刀 N150 G01 X37.0 F240； X 向进刀 N160 X50.0 Z-30.0； 粗车锥体第四刀 N170 G00 Z0； Z 向退刀 N180 G01 G42 X36.0 F240；N190 X50.0 Z-30.0； 精车锥体 N200 G00 G40 X100.0 Z50.0； N210 M05； 主轴停 N220 M30； 程序结束1.输入刀尖圆弧半径值及刀尖方位由于编制加工锥体程序时采用了刀尖圆弧半径补偿，所以对刀时需要把刀尖圆弧半径和刀尖方位输入到刀具偏置参数表中。

在刀具形状偏置界面中，把光标移至 R 参数位置，输入刀尖圆 弧半径值（不带 R ，只输数值即可），按［输入］软键，刀尖 圆弧半径值被输入到刀具偏置参数表中按照同样方法，将刀尖 方位输入到 T 参数中，如图所示刀具参数表中的 T 表示刀尖方位，而不是刀具号2.程序校验与零件加工将程序输入机床数控系统，校验无误后加工出合格的零件倒角的简化编程在相交成直角的平行于坐标轴的两直线程序段之间，可以简单地加入倒角的简化编程1.由 Z 轴移向 X 轴指令格式：G01 Z（W）（ b ） C（I）（±i）；刀具运动如图所示刀具从a点出发，指令点为b点，但在距 离 b 点为 i 的d点，刀具沿 45° 角运动到 c 点，即 a → d → c i = bc ，i 的符号，按下个程序段沿 X轴的移动方向来确定当 b → c，沿 +X 轴方向移动时，i 为正值； 当 b → c，沿 －X 轴方向移动时，i 取负值i 值用半径值指令2.由 X 轴移向 Z 轴指令格式：G01 X（U）（ b ） C（K）（±k）；刀具运动如图 3-11 所示刀具从 a 点出发，指令点为 b 点， 但在距离 b 点为 k 的d点，刀具沿 45° 角运动到 c 点，即 a → d → c 。

k = bc ，k 的符号，按下个程序段沿 Z 轴的移动方向来确定 当 b → c，沿 +Z 轴方向移动时，k 为正值；当 b → c，沿 －Z 轴方向移动时，k 取负值 3.倒角的注意事项（1）倒角时，用 G01 指令的移动轴只 能有一个轴（X轴或Z轴），在下个程序段， 必须指令与其成直角的另一个轴（Z 轴或 X 轴）2）下一个程序段是以 b 点为始点指令 的，而不是 c 点，要特别注意，在增量指令 时，应指令离 b 点的距离3） 单程序段停止在 c 点而不在 d 点4）有的 FANUC 系统具有简化倒角功能，有的系统没有简化 倒角功能，使用时需查阅机床编程说明书4.编程举例如图 3-12 所示零件，其加工程序如 下： …… N30 G01 X0 Z50.0 F0.2； N40 X28.0 C-2.0； N50 Z30.0； N60 X38.0 C-2.0； N70 Z0； ……任务小结一、圆锥车削加工路线的确定 二、刀尖圆弧半径补偿1. 刀尖圆弧半径补偿的目的2. 刀尖圆弧半径补偿指令3.刀具半径补偿的过程4.刀尖方位的确定5.使用刀尖圆弧半径补偿时的注意事项 三、简单圆锥零件的加工。