情景二任務一簡單階梯軸加工

1、a）零件圖圖 2.1.1 階梯軸類零件b）實體圖任務一 簡單階梯軸加工1. 掌握數(shù)控機床的編程規(guī)則。2. 掌握數(shù)控加工程序開始與結束一般指令。3. 掌握用 G00 和 G01 指令加工階梯軸的編程方法。 【能力目標】1. 掌握外圓加工刀具的選用、安裝方法。2. 階梯軸的加工方法。3. 數(shù)控機床的自動運行方法。、學習任務如圖 2.1.1 所示的階梯軸零件，已知材料為 45 鋼，毛坯尺寸為 28×100。要求分析 零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加工程序，并通過仿真調試優(yōu)化程序，最后進行零件的 加工檢驗。、任務相關知識（一）軸類零件的裝夾要求 車削加工前，必須將零件放在機床夾具中定位和夾緊

2、，使零件在整個切削過程中始終 保持正確的位置。根據(jù)軸類零件的形狀、大小、精度、數(shù)量的不同，可采用不同的裝夾方 法。1、在三爪自定心卡盤上裝夾三爪自定心卡盤 （如圖 2.1.2 所示 ）的三個卡爪是同步運動的，能自動定心，裝夾般不需找正， 故裝夾零件方便、 省時， 但夾緊力較小， 常用于裝夾外形規(guī)則的中、 小型零件。 三爪自定心卡盤有正爪、反爪兩種形式，反爪用于裝夾直徑較大的零件。2、在四爪單動卡盤上裝夾四爪單動卡盤 （如圖 2.1.3 所示 ）的卡爪是各自獨立運動的，因此在裝夾零件時必須找正后才可車削，但找正比較費時。其夾緊力較大，常用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的零件。四爪單動卡盤的卡爪可裝成正爪

3、或反爪，反爪用于裝夾較大的零件。圖 2.1.3 四爪單動卡盤3、用雙頂尖裝夾 對于較長的或工序較多的零件，為保證多次裝夾的精度，采用雙頂尖裝夾的方法，如 圖 2.1.4 所示。用雙頂尖裝夾零件方便，無需找正，重復定位精度高，但裝夾前需保證零 件總長并在兩端鉆出中心孔。圖 2.1.4 雙頂尖裝夾零件 圖 2.1.5 一夾 頂裝夾零件4、用一夾 頂裝夾 用雙頂尖裝夾零件精度高，但剛性較差，故在車削一般軸類零件時采用一端用卡盤夾 住，另 端用頂尖頂住的裝夾方法，如圖 2.1.5 所示。為防止切削時產生軸向位移，可采 用限位支承或臺階限位。其中臺階限位安全，剛性好，能承受較大切削力，故應用廣泛。5、工

4、件裝夾的原則（ 1）用三爪自定心卡盤裝夾工件時，若工件直徑<=30mm ，其懸伸長度應不大于直徑5 倍，若工件直徑 >30mm ，其懸伸長度應不大于直徑的3 倍。（ 2）當工件長度較長或很長，為增加工件的剛性，防止在車削過程中產生振動、崩 刀等，需采用一夾一頂或使用跟刀架。（ 3）當加工軸類零件時，各個表面的同軸度要求很高?？刹捎秒p頂尖裝夾。（ 4）加工一些特殊的零件，如薄壁套，要使用輔助夾具。車內孔時使用開口套筒， 以減少工件的變形。車外圓時使用小錐度心軸，以內孔定位。（ 5）被加工表面的回轉軸線與基準面相互垂直的外形較復雜的工件（如殼體）可采 用花盤。（二）加工順序的確定 數(shù)控

5、車削加工順序一般按照下列兩個原則來確定。1、先粗后精原則則應安排半精車。所謂先粗后精，就是按照粗車半精車精車的順序，逐步提高加工精度。粗車可在 較短時間內將工件表面上的大部分加工余量切掉。一方面提高加工效率，另一方面使精車 的加工余量均勻。 如粗車后所留余量的均勻性滿足不了精車加工的要求， 為保證加工精度，精車時，要按照圖樣尺寸一刀出零件輪廓。2、先近后遠原則離對刀點遠的部位這里所指的遠與近， 是按加工部位相對于對刀點的距離而言的。后加工，可以縮短刀具的移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，先近后遠還有利于 保持零件的剛性，改善切削條件。（三）走刀路線的確定因此重點在于確定粗加工及空行精加的

6、走刀路線基本上是沿其零件輪廓順序進行的。程的走刀路線。1、 最短空行程路線圖 2.1.6 （ a）所示為采用矩形循環(huán)方式進行粗車的一般情況，其對刀點A 設置在較遠的位置，是考慮到加工過程中需方便換刀，同時，將起刀點與對刀點重合在一起。按三刀粗車的走刀路線安排：第 1 刀為 ABCDA ：第 2 刀為 AEFG A ：a）起刀點與對刀點重合時圖 2.1.6第 3 刀為 AH I JA。b）起刀點與對刀點分離時最短行程路線示意圖B 點位置，仍按相同的切削圖 2.1.6 （ b）所示則是將起刀點與對刀點分離，并設于 有量進行三刀粗車，其走刀路線安排： 對刀點 A 到起刀點 B 的空行程為 A B；

7、第 1 刀為 BCD EB； 第 2 刀為 B FG H B； 第 3 刀為 BIJ K B； 起刀點 B 到對刀點 A 的空行程 B A 。 顯然，圖 2.1.6 （ b）所示的走刀路線短。2、大余量毛坯的切削路線圖 2.1.7 （ a）所示為車削大余量工件走刀路線。 在同樣的背吃刀量情況下， 按圖 2.1.7 （ a）所示的 1 5順序切削，使每次所留余量相等。按照數(shù)控車床加工的特點，還可以放棄常用的階梯車削法，改用順毛坯輪廓進給的走 刀路線，如圖 2.1.7 （ b）所示。a）階梯車削法b）順毛坯輪廓車削法圖 2.1.7 大余量毛坯的切削路線（四）數(shù)控車床編程基礎 數(shù)控車床的主要編程特點

8、如下：（1）在一個程序段中，可以采用絕對值編程（用 X、Z 表示 ）、增量值編程 （用 U、W 表示）或者二者混合編程。（2）直徑方向 （X 方向 ）用絕對值編程時， X 以直徑值表示； 用增量值編程時， 以徑向實 際位移量的二倍值表示，并附方向符號（正向可以省略 ）。（3）車削加工毛坯余量較大時，為簡化編程，數(shù)控裝置常備有不同形式的固定循環(huán)，可 以進行多次重復循環(huán)切削。（4）編程時，常認為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質量， 車刀刀尖常被磨成一個圓弧，因此，當編制加工程序時，需要考慮對刀具進行半徑補償。（五）程序的結構 數(shù)控程序是若干個程序段的集合。 每個程序段獨占一行

9、。 每個程序段由若干個字組成， 每個字由地址和跟隨其后的數(shù)字組成。地址是一個英文字母。一個程序段中各個字的位置 沒有限制，但是，長期以來如表 2.1.1 的排列方式已經成為大家都認可的方式：表 2.1.1 排列方式N-G-X- Y- Z-F-S-T-M-LF行號準備功 能位置代碼進給速 度主軸轉 速刀具號輔助功 能行結束在一個程序段中間如果有多個相同地址的字出現(xiàn)， 或者同組的 G 功能，取最后一個有效。（1）行號Nxxxx 程序的行號，可以不要，但是有行號，在編輯時會方便些。行號可以不連續(xù)。 行號最大為 9999，超過后從再從 1 開始。選擇跳過符號“ /”，只能置于一程序的起始位置，如果有這

10、個符號，并且機床操作面 板上“選擇跳過”打開，本條程序不執(zhí)行。這個符號多用在調試程序，如在開冷卻液的程 序前加上這個符號，在調試程序時可以使這條程序無效，而正式加工時使其有效。（2）準備功能地址“ G”和數(shù)字組成的字表示準備功能，也稱之為G 功能，見表 2.1.2 。 G 功能根據(jù)其功能分為若干個組， 在同一條程序段中，如果出現(xiàn)多個同組的 G 功能， 那么取最后一 個有效。G 功能分為模態(tài)與非模態(tài)兩類。一個模態(tài) G 功能被指令后，直到同組的另一個 G 功 能被指令才無效。而非模態(tài)的 G 功能僅在其被指令的程序段中有效。例：N10 G01 X250. Y320.N11 G04 X100N12 G

11、01 Z-120.N13 X380. Y400.在這個例子的 N12 這條程序中出現(xiàn)了“ G01”功能，由于這個功能是模態(tài)的，所以盡 管在 N13 這條程序中沒有“ G01”，但是其作用還是存在的。表 2.1.2 準備功能指令代碼功能代碼功能G00快速點位移動G54選擇工件坐標系 1G01直線插補G55選擇工件坐標系 2G02順圓插補G56選擇工件坐標系 3G03逆圓插補G57選擇工件坐標系 4G04暫停G58選擇工件坐標系 5G10可編程數(shù)據(jù)輸入G59選擇工件坐標系 6G11注銷可編程數(shù)據(jù)輸入G65宏程序調用G18ZX 平面選擇G66宏程序模態(tài)調用G20英寸輸入G67宏程序模態(tài)調用取消G21

12、毫米輸入G70精車循環(huán)G22存儲行程檢查接通G71輪廓粗車循環(huán)G23存儲行程檢查斷開G72輪廓粗車循環(huán)G27返回參考點檢查G73輪廓粗車循環(huán)G28返回參考點G74排屑鉆端面孔G30返回第 2、第 3 和第 4 參考點G75外徑 /內徑鉆孔G31跳轉功能G76螺紋循環(huán)G32等螺距螺紋切削G90固定循環(huán)G34變螺距螺紋加工G92螺紋循環(huán)G40注銷刀具半徑補償G94固定循環(huán) /每分鐘進給G41刀具半徑補償 （左 ）G95每轉進給G42刀具半徑補償 （右 ）G96恒表面切削速度控制G50工件坐標系的設立G97恒表面切削速度控制取消（3）輔助功能地址“ M ”和兩位數(shù)字組成的字表示輔助功能，也稱之為 M

13、 功能。見表 2.1.3 。表 2.1.3 輔助功能指令代碼意義M00停止程序運行M01選擇性停止M02結束程序運行M03主軸正向轉動開始M04主軸反向轉動開始M05主軸停止轉動M06換刀指令M08冷卻液開啟M09冷卻液關閉M32結束程序運行且返回程序開頭M98子程序調用M99子程序結束(4) 主軸轉速地址 S 后跟四位數(shù)字，格式： SxxxxG96 是接通恒線速度控制的指令，當 G96 執(zhí)行后， S 后面的數(shù)值為切削速度。例如： G96 S100 表示切削速度 100m/min 。G97 是取消 G96 的指令。執(zhí)行 G97 后， S 后面的數(shù)值表示主軸每分鐘轉數(shù)。例如： G97 S800

14、表示主軸轉速為 800r/min ，系統(tǒng)開機狀態(tài)為 G97 指令。(5) 進給功能地址 F 后跟四位數(shù)字，格式： Fxxxx在含有 G99程序段后面， 再遇到 F指令時，則認為 F 所指定的進給速度單位為 mm/r。 系統(tǒng)開機狀態(tài)為 G99，只有輸入 G98 指令后， G99 才被取消。而 G98 為每分鐘進給，單 位為 mm/min 。(6) T 功能該指令用來控制數(shù)控系統(tǒng)進行選刀和換刀。 用地址 T 和其后的數(shù)字來指定刀具號和刀 具補償號，例如 T0202 表示采用 2號刀具和 2 號刀補。(六) 基本指令 G00 、G01 在數(shù)控車床的程序中， X、Z后面跟的是絕對尺寸， U、W 后面跟

15、的是增量尺寸。 X、 Z 后所有編入的坐標值全部以編程原點為基準，U、 W 后所有編入的坐標值全部以刀具前一個坐標位置作為起始點來計算。1、快速點位移動 G00格式： G00 X(U)_Z(W)_ ；其中， X(U)_ 、Z(W)_ 為目標點坐標值。說明：(1) 執(zhí)行該指令時，刀具以機床規(guī)定的進給速度從所在點以點位控制方式移動到目標 點。移動速度不能由程序指令設定，它的速度已由生產廠家預先調定。若編程時設定了進 給速度 F，則對 G00 程序段無效。(2) G00 為模態(tài)指令，只有遇到同組指令時才會被取替。(3) X、Z 后面跟的是絕對坐標值， U、W 后面跟的是增量坐標值。(4) X 、U

16、后面的數(shù)值應乘以 2，即以直徑方式輸入，且有正、負號之分。 如圖 2.1.8 所示，要實現(xiàn)從起點 A 快速移動到目標點 C。其絕對值編程方式為： G00 X141.2 Z98.1 ；其增量值編程方式為： G00 U91.8 W73.4 ；圖 2.1.8 快速點定位 執(zhí)行上述程序段時，刀具實際的運動路線不是一條直線，而是一條折線，首先刀具從 點 A 以快速進給速度運動到點 B，然后再運動到點 C。因此，在使用 G00 指令時要注意刀 具是否和工件及夾具發(fā)生干涉，對不適合聯(lián)動的場合，兩軸可單動。如果忽略這一點，就 容易發(fā)生碰撞，而在快速狀態(tài)下的碰撞就更加危險。2直線插補 G01 直線插補也稱直線切

17、削， 該指令使刀具以直線插補運算聯(lián)動方式由某坐標點移動到另 一坐標點， 移動速度由進給功能指令 F 來設定。 機床執(zhí)行 G01 指令時， 如果之前的程序段 中無 F指令，在該程序段中必須含有 F指令。 G01和 F都是模態(tài)指令。格式： G01 X(U)_Z(W)_ F_ ；其中， X(U) 、 Z(W)為目標點坐標， F 為進給速度。 說明(1) G01 指令是模態(tài)指令，可加工任意斜率的直線。(2) G01 指令后面的坐標值取絕對尺寸還是取增量尺寸，由尺寸地址決定。(3) G01 指令進給速度由模態(tài)指令 F 決定。如果在 G01 程序段之前的程序段中沒有 F 指令，而當前的 G01 程序段中也

18、沒有 F 指令，則機床不運動，機床倍率開關在0%位置時機床也不運動。因此，為保險期間G01 程序段中必須含有 F 指令(4) G01指令前若出現(xiàn) G00指令，而該句程序段中未出現(xiàn) F指令，則 G01指令的移動 速度按照 G00 指令的速度執(zhí)行。3、倒角和倒圓( G01 指令的特殊用法)G01 指令在編程還有一種特殊用法，即倒角和倒圓。倒角(見圖2.1. 9)，倒圓(見圖2.1. 10)。圖 2-1-9 用 G01 指令倒角圖 2-1-10 用 G01 指令倒圓三、任務實施（一）任務工藝分析1、零件圖分析圖 3.7 所示零件由階梯狀的圓柱面組成，零件的尺寸精度要求一般。從右至左，零件 的外徑尺寸

19、依次增大。28mm2、確定裝夾方案 該零件為軸類零件，軸心線為工藝基準，加工外表面用三爪自定心卡盤夾持 外圓一次裝夾完成加工。3、加工工藝路線設計 車端面； 粗車 25、20、15 外圓，留余量 0.5mm； 從右至左精加工各面； 切斷。4、刀具選擇 90o外圓車刀 T0101 ：用于車端面和粗、精車外圓；切槽刀 （寬為 3mm）T0202 ：用于切斷。（二）程序編制 工件原點設在零件的右端面，程序如下： 程序程序說明O0001 ；程序號N10M03S600 T0101；換 1 號刀N20G00X30.0Z2.0；N30G00X0 Z0F100；N40G01X25.5 Z0 F150 ；車端面

20、N50G01Z-62.0；X28.0 ；粗車外圓N60G00Z2.0； X20.5 ；N70G01Z-35.0；X28.0 ；N80G00Z2.0； X15.5 ；N90G01Z-15.0；X21.0 ；N100G00Z2.0；N110G00X15.0Z2.0 S800；N120G01X15.0Z-15.0 F80；精車 15 外圓N130X20.0；Z-35.0；精車 20 外圓N140X25.0；Z-62.0；精車 25 外圓N150G00X50.0 ；Z50.0N160G00X32.0Z-63.0 T0202 ；換 2 號切斷刀，使用 2 號刀補N170G01X1.0F40；切斷N180G00X50.0Z50.0 T0200 M05 ；N190M02；（三）仿真加工 使用數(shù)控加工仿真軟件對加工程序進行檢驗，正確進行數(shù)控加工仿真的操作，完成零 件的仿真加工。（四）車間實際加工通過仿真加工后， 確定零件程序的正確性后， 在實訓車間對該零件進行實際操作加 工。1、零件的夾緊 零件的夾緊操作要注意夾緊力與裝夾部位，是毛坯時夾緊力可