数控加工工艺与编程项目5复杂轮廓零件加工

数控加工工数控加工工艺与与编程程项目目5项目目5 复复杂轮廓零件加工廓零件加工学学习目目标掌握工序划分和工序的安排方法；掌握工序划分和工序的安排方法；掌握复合粗车循环指令掌握复合粗车循环指令G71、G72、G73的使用方法；的使用方法；掌握复合精车循环指令掌握复合精车循环指令G70的使用方法。的使用方法。工作任工作任务如图所示的如图所示的零件，毛坯选择零件，毛坯选择为为2565圆柱棒圆柱棒料，材料为料，材料为45#钢。钢。请采用掉头装夹请采用掉头装夹的装夹工艺，用的装夹工艺，用数控车削的方法数控车削的方法加工该零件。加工该零件。知识准备知识准备5.1 外圆粗加工复合循环（外圆粗加工复合循环（G71）5.2 端面粗加工复合循环（端面粗加工复合循环（G72）5.3 封闭轮廓粗车复合循环指令（封闭轮廓粗车复合循环指令（G73）5.4 精车复合循环（精车复合循环（G70）5.1 外圆粗加工复合循环（外圆粗加工复合循环（G71）针对形状较复杂的零件，针对形状较复杂的零件，FANUC 0i系统有一组系统有一组G代码，编程时只需指定代码，编程时只需指定精加工路线、径向和轴向精车加工余量和粗加工背吃刀量，系统会自动计算出精加工路线、径向和轴向精车加工余量和粗加工背吃刀量，系统会自动计算出粗加工路线和加工次数，因此编程效率较高。粗加工路线和加工次数，因此编程效率较高。在这组指令中，在这组指令中，G71、G72、G73是粗车加工指令，是粗车加工指令，G70是是G71、G72、G73粗加工后的精加工指令，粗加工后的精加工指令，G74是深孔钻削固定循环指令，是深孔钻削固定循环指令，G75是切槽固定是切槽固定循环指令，循环指令，G76是螺纹加工固定循环指令。是螺纹加工固定循环指令。G71指令只需指定粗加工背吃刀量、退刀量、精加工余量、精加工路线，指令只需指定粗加工背吃刀量、退刀量、精加工余量、精加工路线，系统便能自动给出粗加工路线和加工次数，完成粗加工。系统便能自动给出粗加工路线和加工次数，完成粗加工。指令格式：指令格式：G71 Ud Re;G71 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt;参数说明如下：参数说明如下：d：表示每次切削深度（半径值），无正负号；：表示每次切削深度（半径值），无正负号；E：表示退刀量（半径值），无正负号；：表示退刀量（半径值），无正负号；ns：表示精加工路线第一个程序段的顺序号；：表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf：表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；：表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；u：表示：表示X方向的精加工余量，直径值；镗内孔的时候为负；方向的精加工余量，直径值；镗内孔的时候为负；w：表示：表示Z方向的精加工余量。方向的精加工余量。指令功能：切除棒指令功能：切除棒料毛坯大部分加工余量，料毛坯大部分加工余量，切削沿平行于切削沿平行于Z轴方向轴方向进行，如图所示。进行，如图所示。A为为循环起点，循环起点，AAB为为精加工路线。精加工路线。例如，运用外圆粗加工循环指令编程加工如图所示零件。例如，运用外圆粗加工循环指令编程加工如图所示零件。参考程序（参考程序（FANUC 0i系统）如下：系统）如下：5.2 端面粗加工复合循环（端面粗加工复合循环（G72）指令格式：指令格式：G72 Wd Re;G72 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt;参数说明如下：参数说明如下：d：表示：表示Z向背吃刀量，不带符号且为模态值；向背吃刀量，不带符号且为模态值；e：表示退刀量（半径值），无正负号；：表示退刀量（半径值），无正负号；ns：表示精加工路线第一个程序段的顺序号；：表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf：表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；：表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；u：表示：表示X方向的精加工余量，直径值；方向的精加工余量，直径值；w：表示：表示Z方向的精加工余量。方向的精加工余量。在在FANUC系统的系统的G72循环指令中，循环指令中，ns所在程序所在程序段必须沿段必须沿Z向进刀，且向进刀，且X轴轴方向不能运动，否则会出方向不能运动，否则会出现程序报警。现程序报警。端面粗车复合循环端面粗车复合循环G72与外（内）径粗车复合循环与外（内）径粗车复合循环G71均为粗加工循环指令，均为粗加工循环指令，其区别仅在于其区别仅在于G72切削方向平行于切削方向平行于X轴，而轴，而G71是沿着平行于是沿着平行于Z轴的方向进行切削轴的方向进行切削循环加工的。循环加工的。指令功能：除切削是沿平行于指令功能：除切削是沿平行于X轴方向进行外，该指令功能与轴方向进行外，该指令功能与G71相同，如图所示。相同，如图所示。例如，运用端面粗加工循环例如，运用端面粗加工循环指令编程加工如图所示零件。指令编程加工如图所示零件。参考程序（参考程序（FANUC 0i系统）如下：系统）如下：5.3 封闭轮廓粗车复合循环指令（封闭轮廓粗车复合循环指令（G73）所谓封闭切削循环就是按照一定的切削轨迹形状逐渐地接近最终形所谓封闭切削循环就是按照一定的切削轨迹形状逐渐地接近最终形状。利用该循环，可以按同一轨迹重复切削，每次切削刀具向前移动一状。利用该循环，可以按同一轨迹重复切削，每次切削刀具向前移动一次，用这种循环可对锻造和铸造等前加工做成的有基本形状的毛坯或已次，用这种循环可对锻造和铸造等前加工做成的有基本形状的毛坯或已粗车成形的零件进行切削。粗车成形的零件进行切削。G73适合加工铸造、锻造成形的一类零件。适合加工铸造、锻造成形的一类零件。参数说明如下：参数说明如下：i：表示：表示X轴向总退刀量（半径值）；轴向总退刀量（半径值）；k：表示：表示Z轴向总退刀量；轴向总退刀量；d：表示为分层次数（粗车重复加工次数）；：表示为分层次数（粗车重复加工次数）；ns：表示精加工路线第一个程序段的顺序号；：表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf：表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；：表示精加工路线最后一个程序段的顺序号；u：表示：表示X方向的精加工余量（直径值）；方向的精加工余量（直径值）；w：表示：表示Z方向的精加工余量。方向的精加工余量。编程格式：编程格式：G73 Ui Wk Rd;G73 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt;（1）固定形状切削复合循环指令的特点如下：）固定形状切削复合循环指令的特点如下：刀具轨迹平行于零件的轮廓，故适合加工铸造和锻造成形的坯料；刀具轨迹平行于零件的轮廓，故适合加工铸造和锻造成形的坯料；背吃刀量分别通过背吃刀量分别通过X轴方向总退刀量轴方向总退刀量i和和Z轴方向总退刀量轴方向总退刀量k除以循环次除以循环次数数d求得；求得；（2）总退刀量）总退刀量i与与k值的设定与零件的切削深度有关。值的设定与零件的切削深度有关。使用固定形状切削复合循环指令，首先要确定换刀点、循环点使用固定形状切削复合循环指令，首先要确定换刀点、循环点A、切削始点、切削始点A和切削终点和切削终点B的坐标位置。如图的坐标位置。如图1-5-6所示，所示，A点为循环点，点为循环点，A1B是零件的轮廓线，是零件的轮廓线，AA1B为刀具的精加工路线，粗加工时刀具从为刀具的精加工路线，粗加工时刀具从A点后退至点后退至C点，后退距离分别为点，后退距离分别为iu/2，kw，这样粗加工循环之后自动留出精加工余量，这样粗加工循环之后自动留出精加工余量u/2、w。（3）ns至至nf之间的程序段描述刀具切削加工的路线。之间的程序段描述刀具切削加工的路线。例如，运用固定形状切削复合循环指令编程加工图所示的零件。例如，运用固定形状切削复合循环指令编程加工图所示的零件。参考程序（参考程序（FANUC 0i系统）如下：系统）如下：G73循环主要用于车削固定循环主要用于车削固定轨迹的轮廓。这种复合循环，可轨迹的轮廓。这种复合循环，可以高效地切削铸造成形、锻造成以高效地切削铸造成形、锻造成形或已粗车成形的零件。对不具形或已粗车成形的零件。对不具备类似成形条件的零件，可先采备类似成形条件的零件，可先采用用G71循环粗车，如直接采用循环粗车，如直接采用G73进行编程与加工，反而会增加刀进行编程与加工，反而会增加刀具在切削过程中的空行程，而且具在切削过程中的空行程，而且计算粗车余量也不方便。计算粗车余量也不方便。5.4 精车复合循环（精车复合循环（G70）编程格式：编程格式：G70 Pns Qnf;指令功能：用指令功能：用G71、G72、G73指令粗加工完毕后，可用精加工循环指令指令粗加工完毕后，可用精加工循环指令进行精加工。进行精加工。参数说明如下：参数说明如下：ns：表示指定精加工路线第一个程序段的顺序号；：表示指定精加工路线第一个程序段的顺序号；nf：表示指定精加工路线最后一个程序段的顺序号；：表示指定精加工路线最后一个程序段的顺序号；G70G73循环指令调用循环指令调用ns至至nf之间程序段，被调用的程序段中不能调之间程序段，被调用的程序段中不能调用子程序。用子程序。执行执行G70循环时，刀具沿零件的实际轨迹进行切削，循环结束后刀具返循环时，刀具沿零件的实际轨迹进行切削，循环结束后刀具返回循环起点。回循环起点。G70指令用在指令用在G71、G72、G73指令的程序内容之后，不能单指令的程序内容之后，不能单独使用。在含独使用。在含G71、G72或或G73的程序段中指令的地址的程序段中指令的地址F、S对对G70的程序段的程序段无效。而在顺序号无效。而在顺序号ns到到nf之间指令的地址之间指令的地址F、S对对G70的程序段有效。加工的程序段有效。加工余量具有方向性，外圆的加工余量为正，内孔的加工余量为负。余量具有方向性，外圆的加工余量为正，内孔的加工余量为负。任务执行任务执行零件结构和工艺性进行分析零件结构和工艺性进行分析参考程序（参考程序（FANUC 0i系统）系统）零件结构和工艺性进行分析零件结构和工艺性进行分析该零件为轴类零件，由圆柱体、圆锥体、球体和圆弧倒角等形状构成。零件该零件为轴类零件，由圆柱体、圆锥体、球体和圆弧倒角等形状构成。零件需要采用两次装夹进行加工，左右两端形状沿需要采用两次装夹进行加工，左右两端形状沿Z轴方向的径向尺寸逐渐增大。轴方向的径向尺寸逐渐增大。（1）零件右侧有形位公差要求，锥体的锥度公差为）零件右侧有形位公差要求，锥体的锥度公差为0.05 mm，球体的圆弧，球体的圆弧度公差为度公差为0.05 mm，零件外圆柱面有尺寸公差要求，为了保证零件尺寸精度要求，零件外圆柱面有尺寸公差要求，为了保证零件尺寸精度要求，对带有尺寸公差的尺寸编程时宜采用中间值编程。对带有尺寸公差的尺寸编程时宜采用中间值编程。外圆柱面表面粗糙度为外圆柱面表面粗糙度为Ra1.6，圆弧面和锥面表面粗糙度为，圆弧面和锥面表面粗糙度为Ra3.2，为了满足，为了满足端面和球面表面粗糙度要求，编程时应采用恒线速切削。端面和球面表面粗糙度要求，编程时应采用恒线速切削。零件总长度要求为零件总长度要求为600.1，无热处理和硬度要求。，无热处理和硬度要求。（2）零件装夹方式确定。先用三爪卡盘夹持棒料，加工出零件左端面，）零件装夹方式确定。先用三爪卡盘夹持棒料，加工出零件左端面，然后零件掉头，用软卡爪夹持已加工表面并加工出球头端零件形状。然后零件掉头，用软卡爪夹持已加工表面并加工出球头端零件形状。（3）刀具选择。根据轮廓形状及零件加工精度要求，选择）刀具选择。根据轮廓形状及零件加工精度要求，选择90外圆车刀作外圆车刀作为粗加工刀具（为粗加工刀具（T0101），选择），选择93外圆车刀作为精加工刀具（外圆车刀作为精加工刀具（T0202）。）。（4）零件加工工艺路线设计。用端面切削循环指令（）零件加工工艺路线设计。用端面切削循环指令（G94）进行零件端面）进行零件端面加工（平端面），用加工（平端面），用G71指令进行零件左端形状的粗、精加工到图纸要求；零指令进行零件左端形状的粗、精加工到图纸要求；零件掉头，用端面切削循环指令（件掉头，用端面切削循环指令（G94）加工零件右端面并保证