數(shù)控車削加工技術(shù) 課件 項目六外圓切削工藝及編程

教學(xué)目標(biāo)

【知識目標(biāo)】

1.熟悉車削加工的工藝特點及應(yīng)用范圍；

2.了解車床的類型及組成，并能熟練操作車床；

3.熟悉車刀類型，正確使用車床夾具與安裝方法；

4.掌握外圓車削加工工藝。

5.熟悉單一循環(huán)指令G90編程和相應(yīng)的編程計算

6.掌握復(fù)合循環(huán)指令G71/G70編程應(yīng)用熟練掌握復(fù)合循環(huán)指令

7.熟悉G72/G73/G70編程和相應(yīng)的編程計算項目6外圓切削工藝及編程

【能力目標(biāo)】

1.能夠熟練操作車床加工零件；

2.合理選擇車刀類型并能夠正確安裝車刀；

3.能夠正確使用車床夾具；

4.能夠正確制定外圓面車削加工工藝過程。

【素質(zhì)目標(biāo)】

1.培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)能力和動手能力；

2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力、成員協(xié)調(diào)能力和決策能力；

培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的責(zé)任感和良好的工作習(xí)慣；項目6外圓切削工藝及編程

6.1外圓車削工藝

案例導(dǎo)入：車削加工圖5-1所示臺階軸零件外圓面。6.1外圓切削工藝及編程6.1.1任務(wù)分析本任務(wù)中，臺階零件表面主要是具有回轉(zhuǎn)特性的外圓面，而車削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，就其精度來說，一般適合于作為外圓表面粗加工和半精加工方法。為完成此項任務(wù)，需掌握的知識如下：

車削加工特點及應(yīng)用；車削加工裝備；外圓面車削加工工藝6.1.1任務(wù)分析6.1外圓切削工藝及編程

6.1.2制定零件加工工藝過程1.

車削加工工藝分析

2.

車刀的裝夾

（1）粗車時，余量多，為了增大切削深度和減少刀尖的壓力，車刀裝夾時實際主偏角以小于90°為宜（一般κr取85°~90°），如圖5-2所示。

（2）精車時,為了保證臺階平面與工件軸線的垂直，車刀裝夾時實際主偏角大于90°

（一般所為

93°左右）6.1外圓切削工藝及編程6.1.2制定零件加工工藝過程

3.車削步驟(1)用三爪自定心卡盤夾住工件，留出外圓長120mm左右，校正并加緊。(2)粗車端面、外圓?56.5mm。(3)粗車外圓?46.5mm，長45mm。(4)精車端面、外圓?460-0.1mm,長45mm，倒角C1，表面粗糙度Ra為3.2μm。(5)掉頭，墊銅皮夾住?460-0.1mm外圓，校正卡爪處外圓和臺階面（反向），夾緊工件。(6)粗車端面（總長82mm）、外圓?56.5mm6.1外圓切削工藝及編程6.1.2制定零件加工工藝過程(7)精車端面，保證總長為81mm,保證平整度誤差在0.08mm以內(nèi)。(8)精車外圓?460-0.1mm，素線度誤差不大于0.05mm，表面粗糙度Ra為3.2mm。(9)倒角C1.(10)檢查質(zhì)量后取下工件。6.1外圓切削工藝及編程6.1.2制定零件加工工藝過程

4．臺階工件的檢測

(1)臺階長度尺寸可用鋼直尺6.1.2制定零件加工工藝過程6.1外圓切削工藝及編程(2）平面度和直線度誤差可用刀口形直尺和塞尺檢測。

(3）端面、臺階平面對工件軸線的垂直度誤差可用90°角尺，如圖5-6所示，或標(biāo)準(zhǔn)套和百分表檢測，如圖5-7所示。6.1.2制定零件加工工藝過程圖5-6圖5-76.1外圓切削工藝及編程

6.1.3實訓(xùn)

按照下圖要求訓(xùn)練6.1外圓切削工藝及編程6.1.3實訓(xùn)

1、工藝裝備

（1）刀具

90°和45°硬質(zhì)合金車刀各一把

（2）設(shè)備

CA6140車床

（3）量具

0

～150游標(biāo)卡尺

25～50千分尺

2、操作步驟

1）用三爪卡盤夾住工件，外圓伸出長度45mm

2）先粗車外圓D+0.5mm和長度L，D1+0.5mm和長度L1。

3）再精車外圓至尺寸要求，倒角。

6.1.3實訓(xùn)6.1外圓切削工藝及編程

6.2.1單一固定循環(huán)編程G90

案例導(dǎo)入:用G90指令車削如下階梯軸6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)為完成此項任務(wù)，需掌握的知識如下：

6.2.1G90指令作用在外圓和內(nèi)孔的粗加工中，每車削一刀外圓都必須經(jīng)過進(jìn)刀——切削——退刀——返回這四個步驟，在一個工件加工中如要粗車多刀外圓，則每車一刀工件都必有以上四個指令段，G90就是具有把這四個程序段合并成一個指令來完成的循環(huán)功能。該指令有外圓車削循環(huán)功能和圓錐車削功能。6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)

6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)1.G90圓柱面切削循環(huán)格式：G90X（U）-----Z(W)-----F-----說明：X，Z：絕對編程時，終點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)U，W：增量編程時，終點相對于起點的位移量F：進(jìn)給速度6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)例：A點為終點坐標(biāo)，程序為：G90X35Z-40F100；車刀運行的軌跡為：先快速到達(dá)X坐標(biāo)值，再以切削速度達(dá)到Z坐標(biāo)值（車外圓），以切削速度垂直退刀至X起點坐標(biāo)，再以快速移動返回到執(zhí)行G80時的起刀點即回到Z坐標(biāo)點。6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)

2.圓錐面切削循環(huán)格式：G90X（U）_Z（W）_R_F_說明：如圖所示，R為錐體大小端的半徑差。用增量值表示，其符號取決于刀具起于錐端面的位置，當(dāng)?shù)毒咂鹩阱F端大頭時，R為正值;起于錐端小頭時，R為負(fù)值。即起點坐標(biāo)大于終點坐標(biāo)時，R為正值，反之為負(fù)。6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)例如：加工如圖所示零件的程序如下：G90X40.Z20.R-5.F30；X30.；X20.；6.2.2G90內(nèi)（外）徑切削循環(huán)6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.3G90指令特點1、單個指令即可運行4步。2、都是先快速到達(dá)X坐標(biāo)位置，再切削進(jìn)給到Z坐標(biāo)位置，最后再以切削進(jìn)給回到X坐標(biāo)起刀點，再以快速運行到指令的起到點。3、指令中的X、Z坐標(biāo)值都是起刀點的對角點，即以起刀點和坐標(biāo)點為對角點所形成的矩形就是車刀的運行軌跡圖。6.2.3G90指令特點6.2單一固定循環(huán)編程G90

4、執(zhí)行該指令完成后車刀都會回到指令的起始位置。5、如指令中的X、Z坐標(biāo)值比起刀點大，則運行方向就與上圖相反。6、如指令中的X方向無增量變化，則運行的軌跡為Z方向車外圓的切削進(jìn)給后再快速返回。7、在下一個程序段中，如無移動指令：G00、G01等指令時，則可進(jìn)行同前一樣的固定循環(huán)。6.2.3G90指令特點6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.4程序編寫

6.2.4程序編寫1、編程的步驟：（1）設(shè)定工件坐標(biāo)原點，給工件建立坐標(biāo)系。一般工件坐標(biāo)原點設(shè)在工件右端面的軸線上或加工截止線的軸線上。（2）根據(jù)圖紙分析加工工藝，確定加工輪廓（3）制定加工方案，確定走刀路線。原則為：先粗后精、以最少的程序段，最短的走刀路線及最少的換刀次數(shù)完成工件的加工。（4）合理的工序及切削用量的合理選擇6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.2.5實訓(xùn)

6.2.5實訓(xùn)6.2單一固定循環(huán)編程G90

6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G70案例導(dǎo)入:加工如圖所示零件，其毛坯為棒料。工藝設(shè)計為:粗加工時切深5mm，進(jìn)給速度0.3mm/r，主軸轉(zhuǎn)速500r/min;精加工余量為4mm（直徑量），Z向2mm，進(jìn)給速度為0.15mm/r，主軸轉(zhuǎn)速為800r/min。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.3.1G71—外徑/內(nèi)徑粗車循環(huán)為完成此項任務(wù)，需掌握的知識如下：

6.3.1G71——外徑/內(nèi)徑粗車循環(huán)該指令只需指定粗加工背吃刀量、精加工余量和精加工路線，系統(tǒng)便可自動給出粗加工路線和加工次數(shù)，完成各外圓表面的粗加工。如下圖所示，該功能指定最終切削路徑從

始點經(jīng)A

到

B。該命令以余量△d

為切削深度，以e為退刀量車掉指定的區(qū)域，留精加工預(yù)留量△u/2及△w

，最后在完成該切削進(jìn)程后刀具返回到循環(huán)起點。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.3.1G71—外徑/內(nèi)徑粗車循環(huán)

1、格式：G71U（Δd）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F_S_T_N（ns）……N（nf）6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.3.1G71—外徑/內(nèi)徑粗車循環(huán)說明：（1）程序段中各地址符的含義為：e：回刀時的徑向退刀量（由參數(shù)設(shè)定）；Δd：每次切削深度（沿AA′方向，半徑給定）；ns：精加工程序第一程序段順序號；nf：精加工程序最后程序段順序號；Δu：徑向（X軸方向）的精車余量；Δw：軸向（Z軸方向）的精車余量。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.3.1G71—外徑/內(nèi)徑粗車循環(huán)

2、G71指令運行特點：（1）指令運行前刀具先到達(dá)循環(huán)起點，一般設(shè)在比毛坯尺寸大1~2mm處；（2）指令運行中刀具依據(jù)給定的△d、e按矩形軌跡循環(huán)分層切削；（3）最后一次切削沿粗車輪廓連續(xù)走刀，留有精車余量△u、△w；（4）指令運行結(jié)束，刀具自動返回循環(huán)起點。6.3.1G71—外徑/內(nèi)徑粗車循環(huán)6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G70

6.3.2精加工循環(huán)指令G70該指令用于切除G71指令粗加工后留下的余量，完成精加工。1、格式：G70PnsQnf；說明：a、ns、nf含義與G71指令相同，并且數(shù)值應(yīng)一致！b、應(yīng)與粗加工G71指令配合使用；c、在G70狀態(tài)下，ns~nf程序段中指定的F、S、T有效;2、G70指令運行特點：刀具按ns~nf程序段指定的精車路線進(jìn)行一次連續(xù)切削！運行結(jié)束刀具返回循環(huán)起點。6.3.2精加工循環(huán)指令G706.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G70

6.3.3程序編寫1、G71/G70指令的編程方法（1）適用條件：適用于棒料毛坯且形狀尺寸單向遞增的零件；（2）編程要點：①G71指令前應(yīng)先定義循環(huán)起點（G00X_Z_;通常X取比毛坯直徑大1~2mm，Z取1~2）；②G71指令格式兩段參數(shù)要正確合理（兩段參數(shù)地址碼分別是U、R/P、Q、U、W)；6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.3.3程序編寫

2、指令的應(yīng)用場合

（1）適于用G71指令編程③G71指令后緊跟精加工路線（根據(jù)零件圖編寫精車路線，首末兩段要標(biāo)記）；④G70指令跟在精車路線之后（注意精車時F、S、的變化）。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.3.3程序編寫（2）不適于用G71指令編程6.3.3程序編寫6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G70

6.4固定形狀粗車循環(huán)編程指令—G73案例導(dǎo)入:加工如圖所示零件，其毛坯為棒料。工藝設(shè)計為：粗加工分三刀進(jìn)行，第一刀留給后兩刀加工X、Z方向單邊余量均為14mm，進(jìn)給速度0.3mm/r，主軸轉(zhuǎn)速500r/min；精加工余量X向為4mm（直徑量），Z向為2mm，進(jìn)給速度0.15mm/r，主軸轉(zhuǎn)速800r/min。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.4.1G73-固定形狀粗車循環(huán)（仿形循環(huán)）為完成此項任務(wù)，需掌握的知識如下：封閉切削循環(huán)是一種復(fù)合固定循環(huán)，加工過程如下圖所示。封閉切削循環(huán)適于對鑄、鍛毛坯切削，對零件輪廓的單調(diào)性則沒有要求。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.4.1G73-固定形狀粗車循環(huán)（仿形循環(huán)）

6.4.1G73-固定形狀粗車循環(huán)（仿形循環(huán)）1、指令格式G73U（Δi）W（Δk）R（d）G73P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F_S_T_說明：（1）地址符除Δi、Δk、d之外，其余與G71中的含義相同。Δi：X軸方向的退出距離和方向，即粗車時的徑向余量（半徑值）。Δk：Z軸方向的退出距離和方向，即粗車時的軸向余量。d：粗車循環(huán)次數(shù)。6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.4.1G73-固定形狀粗車循環(huán)（仿形循環(huán)）(2)當(dāng)Δi和Δk或Δu和Δw值分別由地址U和W規(guī)定時，它們的意義由G73程序段中的地址P和Q決定。當(dāng)P和Q沒有指定在同一個程序段中時，U和W分別表示Δi和Δk，當(dāng)P和Q指定在同一個程序段中時，U和W分別表示Δu和Δw。（3）有P和Q的G73指令執(zhí)行循環(huán)加工，不同的進(jìn)刀方式Δu、Δw、Δi和Δk的符號不同，應(yīng)予以注意，加工循環(huán)結(jié)束時，刀具返回到A點。6.4.1G73-固定形狀粗車循環(huán)（仿形循環(huán)）6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G70

2、指令特點（1）G73指令循環(huán)，可以按同一軌跡（仿形）重復(fù)切削，每次切削刀具向前移動一次。（2）G73指令可用于X方向尺寸并非逐漸增大或減小的零件，即中間有內(nèi)凹或外凸的零件。G71只能用于加工單調(diào)性的零件，能用G71加工的零件，用G73也能加工。6.4.2程序編寫6.4.2程序編寫6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G70

1、工藝編制（1）車端面（2）粗車外圓及圓?。?）精車外圓及圓弧（4）切斷6.3粗車、精車復(fù)合循環(huán)編程指令G71、G706.4.2程序編寫

6.5典型外圓車削編程及仿真實踐案例導(dǎo)入:如圖所示為一階梯軸，以棒料為毛坯。6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

5.5.1工藝分析（1）車端面（2）粗車外圓及圓弧，主軸轉(zhuǎn)速800、進(jìn)給速度100（3）精車外圓及圓弧，（4）切斷6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

下面是仿真操作：首先，打開數(shù)控仿真系統(tǒng)。圖中包括：機(jī)床本體、操作面板、控制面板等內(nèi)容，呈現(xiàn)的界面如下：6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

第二步，松開急停按鈕，進(jìn)入編輯狀態(tài)，將實驗研究用的圖紙程序編寫完整并輸入系統(tǒng)。輸入程序后CRT的顯示如下圖所示：6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

第三步、裝入工件并選擇所需刀具裝入工件并選擇刀具后機(jī)床的狀態(tài)如下圖所示：6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

第四步：試切對刀試切對刀界面顯示：試切工件，工件和刀具裝夾好以后要在手動狀態(tài)下讓主軸轉(zhuǎn)動，然后移動刀具對工件進(jìn)行試切。如下圖所示：將測得的X和Z的值輸入到指定位置并點擊測量命令，到此為止對刀工作就完成了。輸入后的結(jié)果如下圖所示：6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析測量，對試切過的零件端面進(jìn)行測量，在工具菜單中選擇測量命令，然后進(jìn)入測量界面。如下圖所示6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

第五步：選擇自動加工功能，并按自動加工按鈕對零件進(jìn)行加工。加工中的圖像顯示如下圖所示，工件加工過程中既有聲音又有動態(tài)畫面顯示，非常逼真，給人一種身臨其境的感覺。6.5典型外圓車削編程及仿真實踐6.5.1工藝分析

第六步加工后的測量測量，通過對加工后的工件測量發(fā)現(xiàn)程序的錯誤或不足之處，對程序進(jìn)行修改。6.5.1工藝分析6.5典型外圓車削編程及仿真實踐

6.6宏程序的應(yīng)用案例導(dǎo)入:如何采用手工編程完成下圖所示的橢圓手柄的數(shù)控車削編程及加工？6.6宏程序的應(yīng)用6.6.1任務(wù)分析

6.6.1任務(wù)分析前面學(xué)過的各種數(shù)控編程指令，其功能都是固定的，使用者只需按規(guī)定編程即可。但有時這些指令滿足不了用戶的要求，如加工橢圓、雙曲線等，這時就需要使用用戶宏程序功能，用戶可以自己擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)的功能。6.6.1任務(wù)分析6.6宏程序的應(yīng)用

5.6.2解決問題用宏程序指令編程來加工如上圖所示工件。需掌握以下知識內(nèi)容。宏程序簡單地解釋利用變量編程的方法。即用戶利用數(shù)控系統(tǒng)提供的變量、數(shù)學(xué)運算、邏輯判斷、程序循環(huán)等功能，來實現(xiàn)一些特殊型面的編程。用戶宏程序是提高數(shù)控車床性能的一種特殊功能，使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一樣存入存儲器，然后用一個總指令代表它們，使用時只需給出這個總指令就能執(zhí)行其功能。用戶宏功能主體是一系列指令，相當(dāng)于子程序體。既可以由車床生產(chǎn)廠家提供，也可以由車床用戶自己編制。6.6宏程序的應(yīng)用6.6.2解決問題特點:用戶宏程序的最大特點是：可以對變量進(jìn)行運算，使程序應(yīng)用更加靈活、方便。雖然子程序?qū)幹葡嗤庸げ僮鞯某绦蚍浅Ｓ杏?；用戶宏程序由于允許使用變量算術(shù)和邏輯運算及條件轉(zhuǎn)移，使得編制相同加工操作的程序更方便、更容易，可將相同加工操作編為通用程序。6.6宏程序的應(yīng)用6.6.2解決問題

1、數(shù)學(xué)運算功能加法：#i=#j+#k減法：#i=#j-#k乘法：#i=#j*#k除法：#i=#j/#k

2、函數(shù)運算功能正弦#i=SIN[#j]單位：度余弦#i=COS[#j]單位：度正切#i=TAN[#j]單位：度6.6宏程序的應(yīng)用6.6.2解決問題反正切#i=ATAN[#j]/[#k] 單位：度平方根#i=