外圓柱、圓錐與端面加工重點(diǎn)講義

1、項(xiàng)目16 外圓與端面加工16.1 任務(wù)描述加工如圖16-1所示零件，毛坯為32mm×91mm的棒料（32外圓已加工），材料為45鋼。圖16-1 外圓與端面加工16.2 知識(shí)連接16.2.1 外圓與端面加工工藝知識(shí)1.刀具的選擇1）外圓車(chē)刀外圓車(chē)刀主要用于外圓加工，常用的有90°外圓車(chē)刀、75°外圓車(chē)刀、93°（或95°）外圓車(chē)刀等，如圖16-2所示。a) b) c)圖16-2 外圓車(chē)刀a）75°偏頭外圓車(chē)刀 b）90°偏頭外圓車(chē)刀 c）93°偏頭外圓車(chē)刀2）端面車(chē)刀端面車(chē)刀主要是用于工件端面和臺(tái)階面加工，主要有90

2、°偏頭端面車(chē)刀和45°偏頭端面車(chē)刀等，如圖16-3所示。a) b) 圖16-3 端面車(chē)刀a）90°偏頭端面車(chē)刀 b）45°偏頭外圓車(chē)刀2.數(shù)控車(chē)削加工余量的確定確定加工余量的方法主要有計(jì)算法和查表法，通常采用查表法。表16-1和表16-2分別給出了軋制圓棒料毛坯和模鍛毛坯狀態(tài)下軸類(lèi)（外旋轉(zhuǎn)面）零件的機(jī)械加工余量。表16-1 普通精度軋制用于軸類(lèi)（外旋轉(zhuǎn)面）零件的數(shù)控車(chē)削加工余量直徑/mm表面加工方法直徑余量（按軸長(zhǎng)?。?mm到120120260260500500800到30粗車(chē)和一次車(chē)半精車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)1.10.450.20.121.30.450.250.1

3、31.70.50.250.151.70.50.250.153050粗車(chē)和一次車(chē)半精車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)1.10.450.20.121.30.450.250.131.40.450.250.131.60.450.250.142.20.50.30.162.20.50.30.165080粗車(chē)和一次車(chē)半精車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)1.10.450.20.121.50.450.250.131.50.450.250.131.70.50.250.152.20.50.250.142.30.50.30.162.30.50.170.182.60.50.30.18注：直徑小于30mm的毛坯規(guī)定校直，不校直時(shí)必須增加直徑，以達(dá)到能夠補(bǔ)償彎曲所需

4、的數(shù)值。階梯軸按最大階梯直徑選取毛坯。表中每格前列數(shù)值是用中心孔安裝時(shí)的車(chē)削余量，后列數(shù)值是用卡盤(pán)安裝時(shí)的車(chē)削余量。表16-2 模鍛毛坯用于軸類(lèi)（外旋轉(zhuǎn)面）零件的數(shù)控車(chē)削加工余量直徑表面加工方法直徑余量（按軸長(zhǎng)?。?mm到120120260260500500800到18粗車(chē)和一次車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)1.40.250.141.50.250.141.90.30.151.90.30.151830粗車(chē)和一次車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)1.50.250.141.60.250.141.90.250.142.00.30.152.30.30.162.30.30.163050粗車(chē)和一次車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)1.70.250.151.80.30.152

5、.00.30.152.30.30.162.70.30.1730.0.30.193.50.350.213.50.350.215080粗車(chē)和一次車(chē)精車(chē)細(xì)車(chē)2.00.30.162.20.30.162.60.30.172.90.30.182.90.30.183.40.350.23.60.350.24.20.40.22注：直徑小于30mm的毛坯規(guī)定校直，不校直時(shí)必須增加直徑，以達(dá)到能夠補(bǔ)償彎曲所需的數(shù)值。階梯軸按最大階梯直徑選取毛坯。表中每格前列數(shù)值是用中心孔安裝時(shí)的車(chē)削余量，后列數(shù)值是用卡盤(pán)安裝時(shí)的車(chē)削余量。16.2.2 編程指令1.編程方式數(shù)控車(chē)床的工件外形通常是旋轉(zhuǎn)體，其X軸尺寸可以用直徑編程方式

6、和半徑編程方式加以指定。當(dāng)?shù)刂稾后所跟的坐標(biāo)值是直徑時(shí)，稱(chēng)直徑編程；當(dāng)?shù)刂稾后所跟的坐標(biāo)值是半徑時(shí)，稱(chēng)半徑編程。用直徑編程方式可使設(shè)計(jì)、標(biāo)注一致、減少換算，給編程帶來(lái)很大方便。編程方式可由參數(shù)設(shè)定，一般車(chē)床編程默認(rèn)為是直徑編程方式?！纠?6-1】分別用直徑編程方式和半徑編程方式寫(xiě)出圖16-4中所示B、C、D點(diǎn)坐標(biāo)。圖16-4 編程方式圖16-4中B、C、D點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)表16-3。表16-3 B、C、D點(diǎn)坐標(biāo)B點(diǎn)坐標(biāo)C點(diǎn)坐標(biāo)D點(diǎn)坐標(biāo)直徑編程方式X40，Z0X40，Z-40X50，Z-55半徑編程方式X20，Z0X20，Z-40X25，Z-552.絕對(duì)坐標(biāo)編程、增量坐標(biāo)編程與混合編程絕對(duì)坐標(biāo)編程：在數(shù)

7、控車(chē)床中用X、Z表示絕對(duì)坐標(biāo)。增量坐標(biāo)編程：在數(shù)控車(chē)床中用U、W表示絕對(duì)坐標(biāo)?；旌暇幊蹋涸试S同一程序段中絕對(duì)編程和增量編程二者混合使用。【例16-2】如圖16-4所示，分別使用絕對(duì)坐標(biāo)編程、增量坐標(biāo)編程與混合編程控制刀具BCD點(diǎn)。參考程序見(jiàn)表16-4。表16-4 絕對(duì)坐標(biāo)編程、增量坐標(biāo)編程與混合編程絕對(duì)坐標(biāo)編程增量坐標(biāo)編程混合編程BCG01 X40 Z-40G01 U0 W-40G01 X40 W-40或G01 U0 Z-40CDG01 X50 Z-55G01 U10 W-15G01 X50 W-15或G01 U10 Z-553.有關(guān)坐標(biāo)系的指令1）工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G50指令格式為：G50

8、XZ；式中：X、Z為當(dāng)前刀位點(diǎn)在新建工件坐標(biāo)系中的初始位置?！纠?6-3】如圖16-5所示，坐標(biāo)系設(shè)定指令為：G50 X100 Z120。圖16-5 G50設(shè)定工件坐標(biāo)系其確立的加工原點(diǎn)在距離刀具起始點(diǎn)X=-100，Z=-120的位置上。使用時(shí)必須預(yù)先將刀具放置在工件坐標(biāo)系下X100 Z120的位置，才能建立正確的坐標(biāo)系。即執(zhí)行G50時(shí)，機(jī)床不產(chǎn)生任何運(yùn)動(dòng)，只是記憶距離刀具當(dāng)前位置X=-100，Z=-120的那個(gè)點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。2）工件坐標(biāo)系選擇指令(G54G59)指令格式：G54G59 G00(G01) XZ(F)；式中：G54G59為工件坐標(biāo)系選擇指令，可任選一個(gè)。3）T指令建立工件

9、坐標(biāo)系編程時(shí)，常設(shè)定刀架上各刀在工作位時(shí)，其刀尖位置是一致的。但由于刀具的幾何形狀及安裝的不同，其刀尖位置是不一致的，各刀具相對(duì)于工件原點(diǎn)的距離也是不同的。因此需要將各刀具的位置值進(jìn)行比較或設(shè)定，稱(chēng)為刀具偏置補(bǔ)償。T指令建立工件坐標(biāo)系的實(shí)質(zhì)是將機(jī)床位于參考點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)刀具的刀位點(diǎn)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的距離輸入相應(yīng)的補(bǔ)償?shù)刂分小！纠?6-4】如圖16-6所示為當(dāng)機(jī)床位于參考點(diǎn)時(shí)，1號(hào)刀刀位點(diǎn)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的距離。圖16-6 T指令建立工件坐標(biāo)系參考程序：T0101；選用1號(hào)刀1號(hào)刀補(bǔ)地址。1號(hào)刀補(bǔ)中輸入的數(shù)據(jù)如表16-5所示。表16-5 幾何補(bǔ)償值刀補(bǔ)號(hào)X向幾何補(bǔ)償Z向幾何補(bǔ)償01-251-

10、5244.速度控制指令1）最高轉(zhuǎn)速限制指令格式：G50 S；式中：S主軸最高轉(zhuǎn)速，r/min。【例16-5】G50 S4000；表示最高轉(zhuǎn)速限制為4000r/min。2）恒線速控制指令格式：G96 S；式中：S表示的是恒定的線速度，m/min?！纠?6-6】G96 S120；表示切削點(diǎn)線速度控制在120m/min。對(duì)圖16-4中所示的零件，為保持C、D點(diǎn)的線速度在120m/min，則各點(diǎn)在加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速分別為：C點(diǎn)：n=1000×120÷(×40)955（r/min）D點(diǎn)：n=1000×120÷(×50)764（r/min）3）恒線

11、速取消指令格式：G97 S；式中：S表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，r/min。5.進(jìn)給速度單位設(shè)定指令1）每分鐘進(jìn)給模式G98指令格式：G98 F；功能：該指令指定進(jìn)給速度單位為每分鐘進(jìn)給量（mm/min），G98為模態(tài)指令。2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給模式G99指令格式：G99 F；功能：該指令指定進(jìn)給速度單位為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r），G99為模態(tài)指令?！纠?6-7】G98 G01 X10 F100；表示進(jìn)給速度為100mm/min。G99 G01 X10 F0.1；表示進(jìn)給速度為0.1mm/r。6.G01倒角及倒圓角功能G01倒角控制功能可以在兩相鄰軌跡的程序段之間插入直線倒角或圓弧倒角，如圖16-7

12、所示。a) b)圖16-7 G01倒角及倒圓角功能1）倒角功能指令格式：G01 X(U)Z(W)CF；式中：X(U)、Z(W)為倒角相鄰兩直線交點(diǎn)（假想拐點(diǎn)G點(diǎn)）坐標(biāo)。其中，X、Z為G點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中坐標(biāo)，即絕對(duì)坐標(biāo)；U、W為G點(diǎn)相對(duì)于直線起點(diǎn)的位移量，即增量坐標(biāo)。C為倒角的直角邊的邊長(zhǎng)（L）。F合成進(jìn)給速度。2）倒圓角功能指令格式：G01 X(U)Z(W)RF；式中：X(U)、Z(W)為倒圓角相鄰兩直線交點(diǎn)（假想拐點(diǎn)G點(diǎn)）坐標(biāo)。其中，X、Z為G點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中坐標(biāo)，即絕對(duì)坐標(biāo)；U、W為G點(diǎn)相對(duì)于直線起點(diǎn)的位移量，即增量坐標(biāo)。R為倒圓角的半徑（r）。F合成進(jìn)給速度。說(shuō)明：倒角及倒圓角指令中的C

13、值和R值有正、負(fù)之分。當(dāng)?shù)菇羌暗箞A角的方向指向另一坐標(biāo)軸的正方向時(shí)，C和R值為正；否則為負(fù)?！纠?6-8】編寫(xiě)圖16-8所示零件的精加工程序。圖16-8 倒角及倒圓角實(shí)例參考程序：O1601N10 T0101 N100 G01 X0 Z0 F0.1N110 G01 X20 Z0 C-3 光端面，并倒C3角N120 G01 X20 Z-20 R5 車(chē)20外圓，并倒R5圓角N130 G01 X48 Z-20 C-4 車(chē)臺(tái)階端面，并倒C4角N140 G01 X48 Z-40 車(chē)48外圓 N200 M307.內(nèi)、外圓車(chē)削簡(jiǎn)單循環(huán)指令G90G90是內(nèi)、外圓車(chē)削簡(jiǎn)單循環(huán)指令，主要用于圓柱面和圓錐面的切削循

14、環(huán)。其刀具軌跡如圖16-9所示，刀具從循環(huán)起點(diǎn)開(kāi)始循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點(diǎn)，R表示快進(jìn)，F(xiàn)表示工進(jìn)速度。指令格式：G90 X(U)Z(W)RF；式中：X、Z絕對(duì)編程，圓柱（錐）面切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值。U、W增量編程，圓柱（錐）面切削終點(diǎn)相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)的坐標(biāo)值。R為圓錐面切削起點(diǎn)與圓錐面切削終點(diǎn)的半徑差。編程時(shí)，應(yīng)注意R的符號(hào)，錐面切削起點(diǎn)坐標(biāo)大于切削終點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)為R為正；反之為負(fù)。當(dāng)R=0，用于圓柱面車(chē)削。a）切削圓柱面 b）切削圓錐面圖16-9 內(nèi)、外圓車(chē)削循環(huán)指令【例16-9】加工如圖16-10所示零件。圖16-10 G90編程實(shí)例1參考程序：O1602N10 T0101 N100 G90 X20

15、 Z20 F0.2 PABEPN110 X15 F0.1 PCDEP N150 M30【例16-10】加工如圖16-11所示零件。圖16-11 G90編程實(shí)例2參考程序：O1603N10 T0101 N100 G90 X20 Z20 R-7 F0.2 PABEPN110 X15 F0.1 PCDEP N150 M308.端面簡(jiǎn)單循環(huán)指令G94G94是端面簡(jiǎn)單循環(huán)指令，主要用于盤(pán)套類(lèi)零件的平面切削循環(huán)。其刀具軌跡如圖16-12所示，刀具從循環(huán)起點(diǎn)開(kāi)始循環(huán)，最后又回到循環(huán)起點(diǎn)，R表示快進(jìn)，F(xiàn)表示工進(jìn)速度。指令格式：G94 X(U)Z(W)RF；式中：X、Z絕對(duì)編程，端面切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值。U、W增量

16、編程，端面切削終點(diǎn)相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)的坐標(biāo)值。R為端面切削起點(diǎn)至端面切削終點(diǎn)在Z軸方向的坐標(biāo)增量。編程時(shí)，應(yīng)注意R的符號(hào)，錐面切削起點(diǎn)坐標(biāo)大于切削終點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)為R為正；反之為負(fù)。當(dāng)R=0，為垂直端面車(chē)削。a）垂直端面車(chē)削 b）斜端面車(chē)削圖16-12端面簡(jiǎn)單循環(huán)指令G94【例16-11】加工如圖16-13所示零件。圖16-13 G94編程實(shí)例1參考程序：O1604N10 T0101 N100 G94 X10 Z30 F0.2 PABEPN110 Z25 F0.1 PDCEP N150 M30【例16-12】加工如圖16-14所示零件。圖16-14 G94編程實(shí)例2參考程序：O1605N10 T0101

17、N100 G94 X10 Z30 R-10 F0.2 PABEPN110 Z25 PDCEP N150 M3016.3 任務(wù)實(shí)施16.3.1加工工藝的確定1.分析零件圖樣該零件為一軸類(lèi)零件，主要加工面包括圓柱面、圓錐面、端面等。其中26外圓柱面尺寸精度為8級(jí)，所有表面的粗糙度為Ra3.2m。2.工藝分析1）加工方案的確定根據(jù)零件的加工要求，各表面的加工方案確定為粗車(chē)精車(chē)。2）確定裝夾方案：工件是棒料，為回轉(zhuǎn)體，可用三爪自定心卡盤(pán)裝夾。32的外表面不需要加工，可用來(lái)做裝夾面（注意：防止夾傷表面）。3）確定加工工序零件毛坯為棒料，所需要加工的余量較多，為了能夠保證加工的精度，在加工時(shí)，先進(jìn)行粗加工

18、，再進(jìn)行精加工。加工工藝見(jiàn)表16-6。表16-6 數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)材 料零件圖號(hào)45鋼工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱(chēng)夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē) 間工步號(hào)工 步 內(nèi) 容刀具號(hào)主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)進(jìn)給速度/(mm/r)背吃刀量/mm備注裝夾：夾住32外圓，留出長(zhǎng)度大約60mm，對(duì)刀，調(diào)用程序1粗車(chē)端面T01018000.20.72粗車(chē)圓錐面T01018000.21.53粗車(chē)26外圓T01018000.21.54精車(chē)端面T020212000.10.35精車(chē)圓錐面T020212000.10.36精車(chē)26外圓T020212000.10.34）進(jìn)給路線的確定（1）粗車(chē)走刀路線粗車(chē)圓錐面的

19、走刀路線如圖16-15所示，其余表面的粗車(chē)走刀路線略。圖16-15 粗車(chē)圓錐面的走刀路線1（36，2）6（26.6，-30）7（29.6，-30）8（32.6，-30）9（35.6，-30）（2）精車(chē)外圓走刀路線精車(chē)外圓的走刀路線如圖16-16所示，端面精車(chē)走刀路線略。圖16-16 精車(chē)外圓的走刀路線1（36，2）2（19.6，2）3（26，-30）4（26，-56）5（27，-56）3.刀具及切削參數(shù)的確定刀具及切削參數(shù)的確定見(jiàn)表16-7。表16-7 數(shù)控加工刀具卡數(shù)控加工刀具卡片工序號(hào)程序編號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)零件名稱(chēng)材 料零件圖號(hào)45序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱(chēng)及規(guī)格刀尖半徑/mm數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T010195°粗車(chē)右偏外圓刀0.8外表面、端面硬質(zhì)合金2T020295°精車(chē)右偏外圓刀0.4外表面、端面硬質(zhì)合金16.3.2 參考程序編制1.工件坐標(biāo)系的建立以工件右端面與軸線的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。2.基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算（略）3.參考程序參考程序見(jiàn)表16-8。表16-8 參考程序程序說(shuō)明O160