含圓弧面軸的加工

1、情境七 含圓弧面軸的加工【項(xiàng)目引入】項(xiàng)目描述圖7-1所示，某車間接到一批含圓弧面軸的加工任務(wù)，請(qǐng)按照?qǐng)D紙要求，合理制定加工工藝，正確編寫加工程序，安全操作數(shù)控車床，加工零件并保證精度和表面質(zhì)量要求。圖7-1 含圓弧面軸零件圖圖7-2 含圓弧面軸立體圖一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 能讀懂帶圓弧面軸的零件圖；2能完成圓弧的相關(guān)節(jié)點(diǎn)計(jì)算；3能確定圓弧面軸的加工工藝；4了解車圓弧的走刀路線特點(diǎn)和注意事項(xiàng)；5. 能夠根據(jù)工藝編寫加工程序，熟練掌握?qǐng)A弧插補(bǔ)指令；6能完成加工準(zhǔn)備、程序調(diào)試等工作；7. 能按圖紙要求加工出合格的零件；8能對(duì)圓弧面進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，并制定避免加工誤差的方法。二、教學(xué)內(nèi)容1. 圓弧插補(bǔ)指令G02

2、/G03；2能正確制定含圓弧面軸的加工工藝；3. 能完成加工準(zhǔn)備、程序調(diào)試等工作；4. 能夠安全操作數(shù)控車床，按照?qǐng)D紙要求加工出合格的零件5. 能正確操作量具，對(duì)含圓弧面軸零件進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)加工誤差給出處理辦法，掌握?qǐng)A弧面公差的控制方法?！卷?xiàng)目分析】該項(xiàng)目的加工內(nèi)容為35±0.02、25±0.02、15±0.02外圓柱面及R8和R7.5圓弧面及端面加工，主要通過該項(xiàng)目的實(shí)施掌握數(shù)控車床加工的完整工作過程。該項(xiàng)目的實(shí)施分為4個(gè)工作步驟，如表7-1所示：表7-1 完成含圓弧面軸零件加工的工作步驟及內(nèi)容步驟完成的具體工作1含圓弧面軸零件的圖紙分析2制定加工工藝3計(jì)算節(jié)

3、點(diǎn)坐標(biāo)，編寫零件加工程序4加工零件【項(xiàng)目實(shí)施】步驟一 含圓弧面軸零件的圖紙分析根據(jù)圖紙分析零件特征，完成表7-2的填寫，完成圖紙的識(shí)讀。表7-2 零件圖分析圖樣內(nèi)容獲取的信息零件材料45鋼毛坯尺寸45棒料零件加工部位35±0.02、25±0.02、15±0.02外圓柱面及R8和R7.5圓弧面、端面及倒角加工。零件尺寸公差35、25、15外圓直徑尺寸公差為 ±0.02 。零件表面粗糙度全部表面Ra3.2。零件技術(shù)要求清理毛刺。生產(chǎn)批量批量生產(chǎn)步驟二 制定加工工藝1. 確定裝夾方案根據(jù)零件圖要求、毛坯等情況，確定工藝方案及加工路線。 由于是批量生產(chǎn)， 毛坯為

4、45棒料，工件長(zhǎng)度為67.5mm，因此該零件采用一次裝夾完成。2. 確定加工順序（1） 夾持毛坯外圓45mm，外伸78mm，找正； （2） 對(duì)刀，設(shè)零件右端面中心為編程原點(diǎn)； （3） 粗車零件外輪廓，留精車余量； （4） 精車零件外輪廓至尺寸要求； （5） 切斷，保總長(zhǎng)； 3. 填寫工藝文件（1） 刀具選用卡表7-3 刀具卡片刀號(hào)刀具類型刀片規(guī)格ap（mm）粗/精f（mm/r）粗/精n（r/min）粗/精T0101930外圓車刀550菱形刀片2/10.2/0.1500/800T0202切斷刀3 mm寬30.01400（2） 工量具選用卡表7-4 工量具卡片序號(hào)量具名稱規(guī)格精度1游標(biāo)卡尺0150

5、mm0.02mm2外徑千分尺2550mm0.01mm3R規(guī)1525mm0.5mm（3） 填寫數(shù)控加工工藝卡表7-5 工藝卡片零件名稱階梯軸零件圖號(hào)CK-07系統(tǒng)FANUC0i-TC材料45鋼工序簡(jiǎn)圖 工序1示意圖 工序2示意圖工序號(hào)工步工步內(nèi)容刀具切削用量ap（mm）F（mm/r）n（r/min）11平端面，粗車41mm、25mm、15mm外圓及R7.5、R8圓弧面，留1mm精車余量T010120.25002精車41mm、25mm、15mm外圓及R7.5、R8圓弧面至要求T010110.180021切斷，保持總長(zhǎng)尺寸T020230.01400步驟三 計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，編寫零件加工程序根據(jù)上述的工藝

6、分析，首先列出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，然后編制零件的加工程序。1. 節(jié)點(diǎn)計(jì)算圖7-3 工件節(jié)點(diǎn)如圖7-3所示各節(jié)點(diǎn)，把節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)填寫到表7-6中。表7-6 工件各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)基點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)值XZO00N462A02B15-7.5C15-17.5D22-17.5E25-19F25-42G41-42K41-72M46-722.編寫加工程序表7-7 工件程序單程序段號(hào)程序段說明N10O6001;程序號(hào)；N20G99;設(shè)置進(jìn)給量F單位（mm/r）；N30T0101;調(diào)用1號(hào)車刀，同時(shí)建立工件坐標(biāo)系；N40M03 S500 M08;主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500r/min,開冷卻液；液；N50G00 X46. Z2.;刀具快速移動(dòng)到N

7、點(diǎn)，接近工件；N60G71 U2. R0.5;G71 P65. Q150. U1. W0. F0.2粗車循環(huán)，指定進(jìn)刀量2mm，退刀量0.5mm；指定循環(huán)所屬的首、末程序段號(hào)，精車余量1mm與粗車進(jìn)給量0.2mm/r；N65G00 X0.; 刀具快速移動(dòng)到A點(diǎn)，準(zhǔn)備切削；N70G42 G01 X0. Z0.;取刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償，刀具以切削速度進(jìn)給到O點(diǎn)；N80G03 X15. Z-7.5 R7.5;車削R7.5半球面；N90G01 X15. Z-17.5;車削15外圓，長(zhǎng)度10mm；N100 X22.;車削端面；N110 X25 Z-19.;車削倒角；N120 Z-42.車削25外圓；N13

8、0G02 X41. Z-50. R8;車削R8圓弧面；N140G01 X41. Z-72.;車削41外圓；N150 X46.；車削41左側(cè)端面并退出；N160G70 P65 Q150 F0.1 S800;精車循環(huán)，精車進(jìn)給量0.1mm/r，主軸轉(zhuǎn)速800r/min;N180G40 G00 X100. Z100.；快速退到X100. Z100.處；N185M05 M09主軸停止,關(guān)冷卻液；N190T0202換2號(hào)刀；N195M03 S400 M08;主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速400r/min，開冷卻液；N200G00 X43. Z70.5 F0.01；快速定位至切斷起點(diǎn), 切斷進(jìn)給量0.01mm/r；N21

9、0G01 X0.；切斷；N220G00 X100. Z100.；快速退到X100. Z100.處N230M05 M30 M09;程序停止, 關(guān)冷卻液；步驟四 加工零件在工藝分析、編寫程序之后可以進(jìn)行零件的加工，具體的加工操作步驟可參看表7-8。表7-8 零件加工流程序號(hào)操作步驟操作要求及注意事項(xiàng)1安全教育安全生產(chǎn)教育；學(xué)習(xí)數(shù)控車工操作規(guī)范；檢查工裝、防護(hù)用品是否穿戴整齊。2加工前準(zhǔn)備按照工藝卡片準(zhǔn)備毛坯、工量夾具；數(shù)控車床開機(jī)前安全檢查；機(jī)床上電，開啟系統(tǒng)，返參。3裝夾毛坯工件裝夾到卡盤上，保證工件伸出90 mm左右。4安裝刀具對(duì)照工藝卡中的刀位號(hào)進(jìn)行安裝。（1號(hào)外圓車刀，2號(hào)切斷刀）5對(duì)刀試

10、切對(duì)刀：平端面對(duì)Z方向，切外圓對(duì)X方向。注意對(duì)刀后要檢查對(duì)刀結(jié)果是否正確，再進(jìn)行加工。6輸入加工程序?qū)φ粘绦騿握J(rèn)真檢查程序。（程序輸入完成后，對(duì)于有模擬加工的機(jī)床要進(jìn)行模擬加工，檢查程序是否正確）7粗精加工工件對(duì)于初學(xué)者，使用單段進(jìn)行加工。8測(cè)量工件，修調(diào)刀補(bǔ)參數(shù)根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行刀具補(bǔ)償參數(shù)的修調(diào)。9檢測(cè)，卸件測(cè)量工件加工部分尺寸，可調(diào)整磨耗保證各尺寸精度；拆卸工件。10加工后的工作整理工量具；機(jī)床返參、關(guān)機(jī)；清掃機(jī)床。【評(píng)價(jià)總結(jié)】1. 零件檢測(cè)與評(píng)估參照表7-9零件加工評(píng)分表進(jìn)行零件的檢測(cè)，并把檢測(cè)結(jié)果填寫到該表中。表7-9 零件加工評(píng)分表加工內(nèi)容配分檢測(cè)結(jié)果得分自檢互檢師檢工藝準(zhǔn)備20分編

11、寫加工工藝10編寫程序及輸入10選擇刀具及切削用量10零件加工80分41±0.02ITRa6225±0.026215±0.0262R852R7.552103-503-603-倒角-1端面-1銳角倒鈍-1安全操作，文明生產(chǎn)10（違章視情節(jié)輕重扣110分）其他項(xiàng)目10一般按照GB/T1804-m有明顯缺陷倒扣210分合 計(jì)1002. 總結(jié)在下表中匯總自己在加工中出現(xiàn)的問題：表7-10 問題及解決辦法的匯總出現(xiàn)的問題解決方法3項(xiàng)目評(píng)估對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，完成自評(píng)及組間相互評(píng)價(jià)后，分?jǐn)?shù)填入表7-11中，最后教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。表7-11 評(píng)價(jià)表組 別： 日期： 項(xiàng)目小

12、組評(píng)價(jià)教師對(duì)本組評(píng)價(jià)組別123456收集信息（10分）團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力（10分）學(xué)習(xí)主動(dòng)性（10分）回答問題（15分）工作計(jì)劃合理性（15分）工作態(tài)度（10分）表達(dá)能力（10分）安全操作（10分）出勤情況（10分）小計(jì) 【信息資源】資源一 車圓弧的加工路線分析應(yīng)用G02（或G03）指令車圓弧，若用一刀就把圓弧加工出來，這樣吃刀量太大，容易打刀。所以，實(shí)際車圓弧時(shí)，需要多刀加工，先將大多余量切除，最后才車得所需圓弧。 一、車圓弧常用加工路線。（一）階梯切削路線車圓弧圖7-4 階梯切削路線車圓弧圖7-4為車圓弧的階梯切削路線。即先粗車成階梯，最后一刀精車出圓弧。此方法在確定了每刀吃刀量ap后，須精確計(jì)

13、算出粗車的終刀距S，即求圓弧與直線的交點(diǎn)。此方法刀具切削運(yùn)動(dòng)距離較短，但數(shù)值計(jì)算較繁。（二）同心圓弧切削路線車圓弧圖7-5 同心圓弧切削路線車圓弧圖7-5為車圓弧的同心圓弧切削路線。即用不同的半徑圓來車削，最后將所需圓弧加工出來。此方法在確定了每次吃刀量ap后，對(duì)90°圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)較易確定，數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，編程方便，常采用。但按圖7-5（b）加工時(shí)，空行程時(shí)間較長(zhǎng)。 （三）車圓錐法切削路線車圓弧圖7-6 車圓錐法切削路線車圓弧圖7-6為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個(gè)圓錐，再車圓弧。但要注意，車錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定，若確定不好，則可能損壞圓錐表面，也可能將余量留得過大。確定

14、方法如圖7-6所示，連接OC交圓弧于D，過D點(diǎn)作圓弧的切線AB。由幾何關(guān)系CD=OC-OD= -R=0.414R，此為車錐時(shí)的最大切削余量，即車錐時(shí)，加工路線不能超過AB線。由圖示關(guān)系，可得AC=BC=0.586R，這樣可確定出車錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。當(dāng)R不太大時(shí)，可取AC=BC=0.5R。此方法數(shù)值計(jì)算較繁，刀具切削路線短。 以上通過幾例分析了數(shù)控加工圓弧常用的加工路線，實(shí)際生產(chǎn)中，加工路線的確定要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮，靈活運(yùn)用。而確定加工路線的總原則是：在保證零件加工精度和表面質(zhì)量的條件下，盡量縮短加工路線，以提高生產(chǎn)率。資源二 圓弧插補(bǔ)指令G02/G03圓弧插補(bǔ)指令命令刀具在指定

15、平面內(nèi)按給定的F進(jìn)給速度作圓弧運(yùn)動(dòng)，切削出圓弧輪廓。一、 G02/G03指令格式：圖7-7 圓弧插補(bǔ)指令參數(shù)圖解如圖7-7所示，其中，G02表示順時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)，G03表示逆時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)。X_Z_為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)值，其值可以是絕對(duì)坐標(biāo)，也可以是增量坐標(biāo)。在增量坐標(biāo)方式下，其值為圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的增量值。R_為圓弧半徑。I_K_為圓弧的圓心相對(duì)于起點(diǎn)分別在X、Z坐標(biāo)軸上的增量值（半徑值）。F為被編程的兩個(gè)軸的合成進(jìn)給速度。 二、順、逆圓弧的判別A）后置刀架 B）前置刀架圖7-8 順逆圓弧的判別三、I、K值的判斷在判斷I、K值時(shí)，一定要注意該值為矢量值。如圖7-9所示，圓弧在編程時(shí)

16、的I、K值均為負(fù)值。I0和K0可以省略。圖7-9 I、K值的判斷四、圓弧半徑的確定圓弧半徑R有正值與負(fù)值之分。當(dāng)圓弧圓心角小于或等于180°時(shí)，程序中的R用正值表示。當(dāng)圓弧圓心角大于180°并小于360°時(shí)，R用負(fù)值表示。圖7-10 圓弧半徑R正負(fù)值的確定如圖7-10所示，刀具在A點(diǎn)，指令“G03 X60 Z40 R50 F100”使刀具沿圓弧段1從A到B。指令“G03 X60 Z40 R50 F100”使刀具沿圓弧段2從A到B。五、整圓編程當(dāng)X_Z_被忽略（終點(diǎn)與起點(diǎn)相同）且圓心用I和K指定時(shí)，即指定了一個(gè)360°的圓?。ㄕ麍A）。注意：如果地址I、K和

17、R同時(shí)指定，由地址R指定的圓弧優(yōu)先，其余被忽略。六、編程實(shí)例例題1： 圖7-11 例題1編制如圖7-11所示圓弧段輪廓程序，可采用以下語句：“G02 X50 Z30 R25 F100; ” 或“G02 X50 Z30 I25 F100; ” 或“G02 U20 W-20 R25 F100;” 或“G02 U20 W-20 I25 F100;”。例題2：對(duì)圖7-12所示端部輪廓進(jìn)行精加工。圖7-12 例題2解：O2001G54 G98 G21; 用G54指令指定坐標(biāo)系，分進(jìn)給，米制編程M03 S1200; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1200r/minT0101; 換1號(hào)外圓刀，導(dǎo)入刀具刀補(bǔ)G00 X80

18、Z60; 絕對(duì)編程，快速到達(dá)起刀點(diǎn)X0 Z2; 快速到達(dá)距原點(diǎn)2mm處G01 Z0 F80; 以80mm/min直線插補(bǔ)到原點(diǎn)G03 X18 Z-9 R9; 逆圓插補(bǔ)，加工SR9球頭G02 X22 Z-13 R5; 順圓插補(bǔ)，加工R5圓弧G00 X80 Z60; 快速返回到起刀點(diǎn)M30; 程序結(jié)束資源三 恒線速控制指令G96/G97一、指令介紹：加工端面時(shí)，如果主軸轉(zhuǎn)速固定，由于加工表面直徑的變化，切削速度也隨著變化，有可能導(dǎo)致表面粗糙度不一致等現(xiàn)象，恒線速狀態(tài)下可隨著工件直徑的減小而相應(yīng)增加主軸轉(zhuǎn)速，有助于提高加工表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)率。二、指令格式：（一）恒線速有效 G96 SS后面的數(shù)字表

19、示的是恒定的線速度：m/min。例：G96 S150 表示切削點(diǎn)線速度控制在150 m/min（二）恒線速取消 G97 SS后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。例：G97 S3000 表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速3000 r/min。注意：恒線速情況下車端面時(shí)，刀具接近工件中心時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)變得相當(dāng)大，這是很危險(xiǎn)的，必須通過參數(shù)設(shè)置或G50指令來限制最高轉(zhuǎn)速！三、編程實(shí)例例題：該零件R15圓弧是凸弧，R5圓弧是凹弧。所以既用到G03，又用到G02，程序如下頁：圖7-13O3314N1 G92 X40 Z5 （設(shè)立坐標(biāo)系，定義對(duì)刀點(diǎn)的位置）N2 M03 S4

20、00 （主軸以400r/min旋轉(zhuǎn)）N3 G96 S80 （恒線速度有效，線速度為80m/min）N4 G00 X0 （刀到中心，轉(zhuǎn)速升高，直到主軸到最大限速）N5 G01 Z0 F60 （工進(jìn)接觸工件）N6 G03 U24 W-24 R15 （加工R15圓弧段）N7 G02 X26 Z-31 R5 （加工R5圓弧段）N8 G01 Z-40 （加工26外圓） N9 X40 Z5 （回對(duì)刀點(diǎn)）N10 G97 S300 （取消恒線速度功能，設(shè)定主軸按300r/min旋轉(zhuǎn)）N11 M30 （主軸停、主程序結(jié)束并復(fù)位） 資源四 圓弧的測(cè)量之一用半徑規(guī)測(cè)量圓弧機(jī)械行業(yè)中，圓弧的測(cè)量方法有很多。如半徑規(guī)測(cè)

21、圓弧法、多功能數(shù)顯半徑測(cè)試儀測(cè)圓弧法、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)圓弧法、工具顯微鏡測(cè)圓弧法、輪廓測(cè)量?jī)x測(cè)圓弧法、影像測(cè)量機(jī)測(cè)圓弧法、投影儀測(cè)圓弧法等等。在這里我們主要學(xué)習(xí)用半徑規(guī)測(cè)量圓弧的方法。它是非精確圓弧測(cè)量的常用方法。一、半徑規(guī)概述半徑規(guī)也叫半徑樣板、R規(guī)或R樣板。半徑規(guī)是利用光隙法測(cè)量圓弧半徑的專用工具。測(cè)量時(shí)必須使半徑規(guī)的測(cè)量面與工件的圓弧面完全的緊密的接觸，當(dāng)半徑規(guī)測(cè)量面與工件的圓弧面中間沒有間隙時(shí)，工件的圓弧半徑數(shù)即為此時(shí)對(duì)應(yīng)的半徑規(guī)上所示的數(shù)字。由于這種測(cè)量方法是目測(cè)，是比對(duì)測(cè)量，故精確度不是很高，只能用在精度要求不是很高的地方。而且半徑規(guī)的數(shù)量有限，所以半徑規(guī)的使用有一定的局限性。但其攜

22、帶操作非常方便，所以仍有使用的價(jià)值，是常用量具。半徑規(guī)可分為檢查凸形圓弧的凹形半徑規(guī)和檢查凹形圓弧的凸形半徑規(guī)兩種。半徑規(guī)成套地組成一組，根據(jù)半徑范圍，一般每組由凹形和凸形規(guī)各16片組成，每片樣板都是用0. 5mm厚的不銹鋼板制造的，精度比較高。半徑規(guī)還可以作極限量規(guī)使用。形狀格式見下圖：圖7-14 常見半徑規(guī)形狀二、半徑規(guī)的規(guī)格半徑規(guī)的規(guī)格比較多，常見的有：（一）（0.3-1.5）mm半徑規(guī) 包括以下13個(gè)規(guī)格:（0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 ）。         （二）（1-6.5）mm半徑規(guī) 包括以下16個(gè)規(guī)格:（1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5）。（三）（7-14.5)mm 半徑規(guī) 包括以下16個(gè)規(guī)格:（7.0 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5）。（四）（