數(shù)控加工技術(shù)及應(yīng)用 課件 項(xiàng)目1、2 零件數(shù)控車削加工、零件數(shù)控銑削加工

項(xiàng)目一零件數(shù)控車削加工任務(wù)一階梯軸外圓加工任務(wù)二階梯軸端面、錐面加工任務(wù)三階梯軸圓弧面加工任務(wù)四階梯軸螺紋加工任務(wù)五齒輪軸零件加工任務(wù)六軸套內(nèi)孔、內(nèi)螺紋加工任務(wù)七組合件車削加工

任務(wù)一階梯軸外圓加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)了解數(shù)控車床各部分的系統(tǒng)組成及主要技術(shù)參數(shù);(2)了解數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);(3)掌握加工程序的一般格式;(4)掌握數(shù)控車削編程最基本的指令。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)使用手動(dòng)及手搖方式進(jìn)行機(jī)床調(diào)整;

(2)會(huì)正確對(duì)刀,能用G50指令建立工件坐標(biāo)系;

(3)會(huì)編寫簡(jiǎn)單的外圓加工程序;

(4)會(huì)輸入程序并進(jìn)行圖形模擬;

(5)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行階梯軸零件的外圓加工。

二、工作任務(wù)

階梯軸零件如圖1-1所示。圖1-1-零件圖

三、相關(guān)知識(shí)

(一)SSCK20A數(shù)控車床操作面板說明及各功能按鈕的操作

1.CRT/MDI單元

圖1-2所示為FANUC0iMateTB系統(tǒng)的CRT/MDI單元示意圖。

圖1-2CRT/MDI單元示意圖

2.MDI鍵盤各鍵的功能

MDI鍵盤的布局圖如圖1-3所示。圖1-3MDI鍵盤的布局圖

3.主操作面板

主操作面板位于CRT/MDI面板下方,主要包括機(jī)床操作的各個(gè)旋鈕開關(guān)、倍率開關(guān)、急停按鈕和機(jī)床狀態(tài)指示燈等功能,面板布局因生產(chǎn)廠家不同而不同。

1)電源控制部分

(1)NC電源開:按下操作面板上“電源開”按鈕,經(jīng)過12秒系統(tǒng)自檢后,顯示器顯示坐標(biāo)位置。

(2)準(zhǔn)備按鈕:按此按鈕時(shí),CNC處于工作狀態(tài),機(jī)床潤滑、冷卻等機(jī)械部分上電,此時(shí)液壓系統(tǒng)啟動(dòng),板面上的機(jī)床準(zhǔn)備燈亮,機(jī)床處于正常工作狀態(tài)。

(3)急停按鈕:當(dāng)出現(xiàn)緊急情況按下該按鈕時(shí),機(jī)床及CNC裝置隨即處于急停狀態(tài)。這時(shí),在屏幕上出現(xiàn)EMG字樣,機(jī)床報(bào)警指示燈亮起。要消除緊急狀態(tài),可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“急?！卑粹o,使按鈕向上彈起,則報(bào)警自動(dòng)消除。

(4)NC電源關(guān):按此按鈕關(guān)閉CNC電源,顯示器關(guān)閉。

2)刀架移動(dòng)控制部分

(1)點(diǎn)動(dòng)控制按鈕:通過+X、-X、+Z、-Z控制刀臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)。該按鈕與狀態(tài)開關(guān)、點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給倍率開關(guān)、快移倍率開關(guān)配合使用可實(shí)現(xiàn)所需控制。

(2)回零按鍵:將按鈕開關(guān)選在回零方式,持續(xù)按+X鍵,刀架沿+X方向回到X軸參考點(diǎn),相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮;持續(xù)按+Z鍵,刀架沿+Z方向回到Z軸參考點(diǎn),相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。

(3)手搖操作:將按鈕開關(guān)選在手搖位置,通過手搖脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)刀臺(tái)移動(dòng)。選擇不同的倍率擋位,每搖一個(gè)刻度,刀臺(tái)將按選擇的倍率移動(dòng)0.001mm、0.01mm、0.1mm。

(4)進(jìn)給速率開關(guān):在刀架進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)給時(shí)調(diào)整進(jìn)給速度,在0~150%的區(qū)間內(nèi)調(diào)節(jié);在刀架進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給時(shí),可以選擇點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給量,在0~1260mm/min的區(qū)間內(nèi)調(diào)節(jié);當(dāng)選擇空運(yùn)行狀態(tài)時(shí),自動(dòng)進(jìn)給操作的F碼無效,按空運(yùn)行設(shè)置的速度移動(dòng)。

(5)快速移動(dòng)按鈕:當(dāng)此按鈕與點(diǎn)動(dòng)按鈕同時(shí)按下時(shí),刀臺(tái)按快移倍率開關(guān)選擇的速度快速移動(dòng)?？煲扑俾书_關(guān)可改變刀架快移速度,有F0、25%、50%、100%四擋。

(6)超程解除按鈕:用于當(dāng)機(jī)床任意一軸超出行程范圍時(shí),該軸的硬件超程開關(guān)動(dòng)作,機(jī)床便進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài),此時(shí)按超程解除按鈕的同時(shí),需反方向手動(dòng)將其移出超程區(qū)域。

3)主軸控制部分

(1)主軸正、反轉(zhuǎn)按鈕:在手動(dòng)方式下,卡盤必須處于卡緊狀態(tài),按此按鈕,主軸按被S指定的速度正、反轉(zhuǎn)。

(2)主軸停止按鈕:按此按鈕主軸立刻停止旋轉(zhuǎn),在任何方式下均可使主軸立即減速停止。在自動(dòng)狀態(tài)下按此按鈕,主軸立刻停止,若重新啟動(dòng)主軸,必須把方式開關(guān)放在手動(dòng)

位置上,再按相應(yīng)的主軸正、反轉(zhuǎn)按鈕即可。

(3)主軸倍率開關(guān):此開關(guān)可以調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速,調(diào)整范圍為50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%。

4)工作方式控制部分

(1)程序編輯按鍵:在這種方式下可以輸入零件加工程序,并進(jìn)行修改、編輯。

(2)自動(dòng)方式按鍵:在此方式下機(jī)床可按存儲(chǔ)的程序進(jìn)行加工。

(3)手動(dòng)輸入方式:即MDI方式,在此方式下,可以通過鍵盤手動(dòng)輸入幾段程序指令,所輸入的指令均能在屏幕上顯示出來,按循環(huán)啟動(dòng)按鍵,即可執(zhí)行所輸入的程序。

5)運(yùn)行控制部分

(1)機(jī)床閉鎖:將該開關(guān)打開,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。在自動(dòng)方式下,各軸的運(yùn)動(dòng)都被鎖住,顯示的坐標(biāo)位置正常變化,主軸開、停、變速及刀架換刀按程序進(jìn)行。

(2)空運(yùn)行:將該開關(guān)打開,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。自動(dòng)方式下加工程序中不同的進(jìn)給F速度將以同樣的速度運(yùn)行,運(yùn)行速度可由進(jìn)給倍率開關(guān)調(diào)節(jié)。

(3)循環(huán)啟動(dòng)按鈕:按下此按鈕,在編輯或MDI方式下輸入的程序被自動(dòng)執(zhí)行,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮,當(dāng)程序執(zhí)行完時(shí)指示燈熄滅。

(4)進(jìn)給保持按鈕:在循環(huán)啟動(dòng)執(zhí)行中,按下該按鈕,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。此時(shí)暫停程序的執(zhí)行,并保持主軸旋轉(zhuǎn),當(dāng)再次按下循環(huán)啟動(dòng)鍵時(shí),進(jìn)給保持狀態(tài)消失,機(jī)床繼續(xù)工作。

(5)單程序段按鈕:按下該按鈕,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。每按一次循環(huán)啟動(dòng)按鈕,程序執(zhí)行一段指令。

(6)選擇跳段:將該開關(guān)打開,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。自動(dòng)方式下加工程序中有“/”符號(hào)的程序段將被跳過而不執(zhí)行。

(7)選擇停止:將該開關(guān)打開,相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮。自動(dòng)方式下加工程序中的M01被認(rèn)為和M00具有同樣的功能。

(二)數(shù)控車床坐標(biāo)系

數(shù)控車床的坐標(biāo)系分為機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。

數(shù)控車床的刀架位置布局分為前置刀架和后置刀架,如圖1-4所示,以操作者的位置為基準(zhǔn),前置刀架在主軸中心線的前面,后置刀架在主軸中心線的后面,前置刀架與后置刀架數(shù)控車床的X軸正方向不同。

圖1-4前置刀架與后置刀架

1.機(jī)床坐標(biāo)系

由機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)與機(jī)床的X、Z軸組成的坐標(biāo)系,稱為機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系,在出廠前已經(jīng)預(yù)調(diào)好,一般情況下,不允許用戶隨意改動(dòng)。數(shù)控車床坐標(biāo)原

點(diǎn)是機(jī)床的一個(gè)固定點(diǎn),定義為主軸端面與主軸旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn),如圖1-5所示,O點(diǎn)即為機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。

圖1-5機(jī)床坐標(biāo)系

2.工件坐標(biāo)系

在數(shù)控編程時(shí),為了簡(jiǎn)化編程,首先要確定工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)。工件原點(diǎn)也叫編程原點(diǎn),是編程人員設(shè)定的。為了便于坐標(biāo)計(jì)算及編程,一般車削件的工件原點(diǎn)設(shè)在工件的右端面或卡盤端面與主軸旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)處。圖1-6所示為以工件右端面為工件原點(diǎn)的坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系是由工件原點(diǎn)與X、Z軸組成的坐標(biāo)系,當(dāng)建立起工件坐標(biāo)系后,顯示器上絕對(duì)坐標(biāo)顯示的是刀位點(diǎn)(刀尖點(diǎn))在工件坐標(biāo)系中的位置。

圖1-6工件坐標(biāo)系

(三)數(shù)控車床的常用指令

1.準(zhǔn)備功能G指令

準(zhǔn)備功能也稱G功能,它是由地址G及其后面的兩位數(shù)字組成的,主要用來指令機(jī)床的動(dòng)作方式。

1)工件坐標(biāo)系設(shè)定G50

加工零件之前,需根據(jù)零件圖樣進(jìn)行編程,于是就要在圖樣上建立一個(gè)工件坐標(biāo)系。車削加工時(shí)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)一般設(shè)置在零件右端面與主軸軸線的交點(diǎn)上。

刀位點(diǎn)是表示刀具尺寸的特征點(diǎn),對(duì)于各種形式的刀具,由于刀具的幾何形狀及安裝位置不同,其刀位點(diǎn)的位置不同,如圖1-7所示。刀位點(diǎn)是編程的基準(zhǔn)點(diǎn),刀位點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡在面板上可通過圖形顯示。圖1-7刀位點(diǎn)示意圖

例如圖1-8所示,設(shè)定G50X80Z60,假設(shè)測(cè)量出試切處直徑尺寸為25,手動(dòng)移動(dòng)Z軸至相對(duì)坐標(biāo)W60位置,手動(dòng)移動(dòng)X軸至相對(duì)坐標(biāo)U55位置(80-試切處外圓直徑25=55),這時(shí)刀具的當(dāng)前點(diǎn)A在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為X80Z60,這樣就完成了G50的設(shè)置。

圖1-8工件坐標(biāo)系設(shè)定示例

2)快速點(diǎn)定位指令G00

G00指令命令刀具以點(diǎn)定位控制方式從刀具所在點(diǎn)快速運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)目標(biāo)位置。它只是快速定位,而無運(yùn)動(dòng)軌跡要求,也無切削加工過程。刀具的實(shí)際運(yùn)動(dòng)路線不是直線,而是

折線,移動(dòng)速度不能用程序指令F設(shè)定,機(jī)床廠家通常用數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

3)直線插補(bǔ)指令G01

G01指令是直線運(yùn)動(dòng)的命令,規(guī)定刀具在兩坐標(biāo)以插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)方式按指定的F進(jìn)給速度直線運(yùn)動(dòng)到工件坐標(biāo)系X、Z點(diǎn)。

2.輔助功能M指令

輔助功能是由地址M及后面兩位數(shù)字組成的,主要用于機(jī)床加工操作時(shí)的工藝性指令。

M03———主軸正轉(zhuǎn)

M04———主軸反轉(zhuǎn)

M05———主軸停轉(zhuǎn)

M30———程序結(jié)束

3.F,S,T功能指令

1)F功能指令

F功能指令指定進(jìn)給速度,由地址F和其后面的數(shù)字組成。

(1)每轉(zhuǎn)進(jìn)給G99:用G99指令設(shè)定進(jìn)給速度F的單位為mm/r。

(2)每分鐘進(jìn)給G98:用G98指令設(shè)定進(jìn)給速度F的單位為mm/min。

2)S功能指令

S功能指令指定主軸速度,由地址S和其后面的數(shù)字組成。例如M03S500,表示主軸以500r/min正轉(zhuǎn)。

3)刀具控制T指令

加工工件時(shí),必須根據(jù)工件的加工內(nèi)容選擇相應(yīng)刀具,通常需用多把刀具,為了選擇刀具,給每把刀具賦予一個(gè)編號(hào),在程序中指令設(shè)為不同的編號(hào)時(shí)就選擇相應(yīng)的刀具。

指定數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行換刀時(shí),用T地址和后面的四位數(shù)字來指定刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償組號(hào),數(shù)控車床一般采用T○○□□的形式。

(四)加工程序的一般格式

FANUC0iMateTB系統(tǒng)的加工程序由程序名、程序主體和程序結(jié)束指令組成。

1.程序名

程序名位于程序主體之前,由英文字母O和1~4位正整數(shù)組成,前導(dǎo)零可以省略,單列一段。

2.程序主體

程序主體是由若干個(gè)程序段組成,一個(gè)程序段一般占一行,各程序段之間用分隔符“;”分開,程序主體是數(shù)控加工中所有操作信息的具體描述。

3.程序結(jié)束指令

程序結(jié)束指令用M30,單列一段。

加工程序的一般格式舉例如下:

(五)數(shù)控車床的操作步驟

1.開機(jī)準(zhǔn)備工作

(1)打開機(jī)床總電源開關(guān)。將電源開關(guān)置于“ON”位置,關(guān)閉時(shí)置于“OFF”位置。

(2)按下CNC面板的電源按鈕。

(3)按下準(zhǔn)備按鈕。

2.回車床參考點(diǎn)

(1)按下手動(dòng)返回車床參考點(diǎn)按鈕。

(2)持續(xù)按下軸向選擇鍵“+X”,則X軸回參考點(diǎn);待X軸的參考點(diǎn)指示燈閃爍,即表示X軸已完成回參考點(diǎn)操作。

(3)持續(xù)按下軸向選擇鍵“+Z”,則Z軸回參考點(diǎn);待Z軸的參考點(diǎn)指示燈閃爍,即表示Z軸已完成回參考點(diǎn)操作。

3.車床手動(dòng)控制

手動(dòng)操作時(shí),可完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主軸旋轉(zhuǎn)、刀具轉(zhuǎn)位、冷卻液開或關(guān)、排屑器啟停等動(dòng)作。

(1)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)操作。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)操作包括手動(dòng)方式的選擇,進(jìn)給速度、進(jìn)給方向的控制。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中,按下坐標(biāo)進(jìn)給鍵,進(jìn)給部件連續(xù)移動(dòng),直到松開坐標(biāo)進(jìn)給鍵為止。

(2)主軸及冷卻操作。在手動(dòng)狀態(tài)下,可啟動(dòng)主軸正、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn),冷卻液開、關(guān)等。

(3)手動(dòng)換刀。通過操作面板,輸入刀具號(hào),手動(dòng)控制刀架進(jìn)行換刀。

4.程序編輯操作

1)在EDIT編輯方式下創(chuàng)建程序

(1)進(jìn)入EDIT方式。

(2)按下PROG鍵。

(3)按下地址鍵O,輸入程序號(hào)(4位數(shù)字)。

(4)按下INSERT鍵。

2)程序號(hào)檢索方法

(1)選擇EDIT方式。

(2)按下PROG鍵顯示程序畫面。

(3)輸入地址鍵O。

(4)輸入要檢索的程序號(hào)。

(5)按下[OSRH]軟鍵。

(6)檢索結(jié)束后,檢索到的程序號(hào)顯示在畫面的右上角。如果沒有找到該程序,就會(huì)出現(xiàn)P/S報(bào)警。

3)字的插入、替換和刪除

(1)選擇EDIT方式。

(2)按下PROG鍵。

(3)選擇要進(jìn)行編輯的程序。

(4)檢索一個(gè)將要修改的字。

(5)執(zhí)行替換、插入、刪除字等操作。

4)刪除一個(gè)程序的步驟

(1)選擇EDIT方式。

(2)按下PROG鍵,顯示程序畫面。

(3)輸入地址鍵O。

(4)輸入要?jiǎng)h除的程序號(hào)。

(5)按下DELETE鍵,輸入程序號(hào)的程序被刪除。

四、任務(wù)實(shí)施

(一)數(shù)控車床對(duì)刀

如圖1-9所示,通過對(duì)刀使刀具刀尖移動(dòng)到圖中位置,即起刀點(diǎn)位置(60,20)。圖中右端面與軸中心線交點(diǎn)為工件坐標(biāo)系原點(diǎn),工件坐標(biāo)系見圖。

圖1-9建立工件坐標(biāo)系

(二)編制加工程序

(三)自動(dòng)加工

1.機(jī)床空運(yùn)行

(1)按下AUTO自動(dòng)運(yùn)行鍵。

(2)按下PROG鍵,按下“檢視”軟鍵,使屏幕顯示正在執(zhí)行的程序及坐標(biāo)。

(3)按下“機(jī)床鎖住”鍵,再按下“空運(yùn)行”鍵。

(4)按下“循環(huán)啟動(dòng)”鍵,機(jī)床空運(yùn)行執(zhí)行程序,刀具不進(jìn)給,這時(shí)可檢查輸入的程序是否正確、程序有無編寫格式錯(cuò)誤等。機(jī)床空運(yùn)行主要用于檢查刀具軌跡是否與要求相符。

(5)按GRAPH鍵,顯示動(dòng)態(tài)圖形畫面,檢查刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行

(1)調(diào)出需要執(zhí)行的程序,確認(rèn)程序正確無誤。

(2)按下AUTO自動(dòng)方式選擇鍵。

(3)按下PROG鍵,按下“檢視”軟鍵,使屏幕顯示正在執(zhí)行的程序及坐標(biāo)。

(4)按下“循環(huán)啟動(dòng)”鍵,自動(dòng)循環(huán)執(zhí)行加工程序。

(5)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速和刀具進(jìn)給量。在機(jī)床運(yùn)行過程中,可以旋轉(zhuǎn)“主軸倍率”旋鈕進(jìn)行主軸轉(zhuǎn)速的修調(diào);旋轉(zhuǎn)“進(jìn)給倍率”旋鈕可進(jìn)行刀具進(jìn)給速度的修調(diào)。

五、知識(shí)拓展

(一)SSCK20A數(shù)控車床安全操作規(guī)程及維護(hù)保養(yǎng)

(1)操作機(jī)床前,應(yīng)熟悉機(jī)床的結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù),按照上電順序啟動(dòng)機(jī)床。

(2)機(jī)床上電后,檢查各開關(guān)、按鈕和按鍵是否正常,有無報(bào)警及其他異?，F(xiàn)象。

(3)機(jī)床手動(dòng)回參考點(diǎn),按照先回X軸、再回Z軸的順序進(jìn)行。

(4)輸入并嚴(yán)格檢查程序的正確性,并在機(jī)床鎖定的情況下空運(yùn)行執(zhí)行程序并進(jìn)行圖形模擬,確認(rèn)走刀軌跡是否正確。

(5)檢查所選擇的切削參數(shù)S、F是否合理,刀具和工件是否裝夾可靠,定位是否準(zhǔn)確。

(6)正確對(duì)刀,建立工件坐標(biāo)系,選擇合適的進(jìn)給速度,手動(dòng)移動(dòng)坐標(biāo)系各軸,確認(rèn)對(duì)刀的準(zhǔn)確性。

(7)自動(dòng)運(yùn)行程序試切加工時(shí),快速進(jìn)給倍率開關(guān)應(yīng)選擇較低擋位。

(8)在確認(rèn)工件夾緊后才能啟動(dòng)機(jī)床,機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行加工時(shí),必須關(guān)閉防護(hù)罩,嚴(yán)禁打開電器柜門。

(9)加工中出現(xiàn)聲音異常、夾具松動(dòng)等異常情況時(shí)必須立即停車處理。情況異常危急時(shí)可按下“急?！卑粹o,以確保人身和設(shè)備安全。

(10)刃磨刀具和更換刀具后,要重新測(cè)量刀具位置并修改刀補(bǔ)值。

(11)嚴(yán)禁穿高跟鞋、拖鞋、戴手套操作機(jī)床,留長發(fā)者,要將頭發(fā)盤起來并戴好工作帽。

(12)不要觸摸正在加工的工件、運(yùn)轉(zhuǎn)的刀具、主軸或進(jìn)行工件測(cè)量。

(13)機(jī)床加工中,禁止清掃切屑,等待機(jī)床停止運(yùn)轉(zhuǎn)后,用毛刷清除切屑。

(14)換刀時(shí),刀架距工件要有足夠的轉(zhuǎn)位安全距離,避免發(fā)生碰撞。

(15)不許隨意改變數(shù)控系統(tǒng)出廠設(shè)置好的機(jī)床參數(shù)。

(16)每天檢查潤滑油箱,油量不足時(shí),增添32號(hào)導(dǎo)軌、絲杠潤滑油。

(17)每天檢查夾緊液壓站的油液位置,油液低于正常位置時(shí),增添30號(hào)液壓油。

(18)下班前清掃機(jī)床,保持機(jī)床周圍清潔,切斷電源開關(guān)。

(二)SSCK20A數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)及各部分的組成

1.SSCK20A數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)

SSCK20A數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)見表1-1。

2.SSCK20A數(shù)控車床各部分的系統(tǒng)組成

(1)主傳動(dòng)系統(tǒng)。

(2)進(jìn)給系統(tǒng)。

(3)換刀系統(tǒng)。

數(shù)控車床常用轉(zhuǎn)塔式刀架,它通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀工作。轉(zhuǎn)塔式回轉(zhuǎn)刀架分為立式和臥式兩種形式。根據(jù)同時(shí)裝夾刀具的數(shù)量分4、6、8、12

等工位。圖1-10所示為立式四方位回轉(zhuǎn)刀架。圖1-11所示為臥式12工位回轉(zhuǎn)刀架。

(4)自動(dòng)潤滑系統(tǒng)。

(5)冷卻系統(tǒng)。

圖1-10立式四方位回轉(zhuǎn)刀架

圖1-11-臥式12工位回轉(zhuǎn)刀架

(三)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

數(shù)控車床與普通車床相比,其結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn):

(1)數(shù)控車床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別由兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),一般采用與滾珠絲杠直聯(lián),傳動(dòng)鏈短。

(2)數(shù)控車床的刀架移動(dòng)一般采用滾珠絲杠副,絲杠兩端安裝滾珠絲杠專用軸承,它的接觸角比常用的向心推力球軸承大,能承受較大的軸向力;數(shù)控車床的導(dǎo)軌和絲杠采用自動(dòng)潤滑,由數(shù)控系統(tǒng)控制,定期、定量供油,潤滑充分時(shí),可實(shí)現(xiàn)輕拖動(dòng)。

(3)數(shù)控車床一般采用鑲鋼導(dǎo)軌,摩擦系數(shù)小,機(jī)床精度保持時(shí)間較長,可延長其使用壽命。

(4)數(shù)控車床的主軸通常采用主軸電機(jī)通過一級(jí)皮帶傳動(dòng),主軸電機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)控制,采用交流控制單元來驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速,不必用多級(jí)齒輪副來進(jìn)行變速。

(5)數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)嚴(yán)密等特點(diǎn),自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。

(6)數(shù)控車床一般還配有自動(dòng)排屑裝置、液壓動(dòng)力卡盤及液壓頂尖等輔助裝置。

能力測(cè)試

1.熟悉操作面板上每個(gè)按鈕及按鍵的作用。

2.編寫如圖1-12所示的零件加工程序,材料為2A12鋁合金,毛坯尺寸為?55mm×102mm棒料,加工至圖紙要求。圖1-12零件尺寸圖

任務(wù)小結(jié)

(1)數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系由廠家設(shè)定,工件坐標(biāo)系原點(diǎn)又叫編程原點(diǎn),由編程人員設(shè)定,一般設(shè)定在工件右端面與主軸中心線的交點(diǎn)上。

(2)數(shù)控車床基本指令G50、G00、G01的應(yīng)用;F、M、S、T指令功能的應(yīng)用。

(3)數(shù)控車床的對(duì)刀方法;面板操作;程序輸入及編輯;手動(dòng)控制機(jī)床;自動(dòng)運(yùn)行加工。

(4)數(shù)控車床各部分系統(tǒng)由主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、換刀系統(tǒng)、自動(dòng)潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。

(5)階梯軸外圓加工示例,綜合運(yùn)用各種G、F、M、S、T等指令進(jìn)行編程。

任務(wù)二階梯軸端面、錐面加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)(1)了解數(shù)控車床的編程特點(diǎn);(2)了解數(shù)控車床的主要加工類型及對(duì)象;(3)掌握恒線速度控制指令;(4)掌握絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程;(5)掌握單一形狀固定循環(huán)指令。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)正確對(duì)刀,用G54~G59設(shè)定工件坐標(biāo)系;

(2)會(huì)編寫端面加工程序;

(3)會(huì)編寫錐面加工程序;

(4)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行階梯軸端面、錐面加工。

二、工作任務(wù)

階梯軸零件如圖1-13所示,材料為2A12鋁合金,毛坯為?50mm×102mm棒料,編寫加工程序,加工零件至尺寸要求。

圖1-13階梯軸零件尺寸圖

三、相關(guān)知識(shí)

(一)設(shè)定工件坐標(biāo)系G54~G59

數(shù)控車床設(shè)定工件坐標(biāo)系常用兩種方式,一種是用G50設(shè)定,另一種是用G54~G59設(shè)定。G54~G59是數(shù)控系統(tǒng)中預(yù)存的工件坐標(biāo)系的代碼,加工前必須通過對(duì)刀來確定要選擇的工件坐標(biāo)系,對(duì)刀數(shù)據(jù)通過CRT/MDI方式輸入到G54~G59對(duì)應(yīng)的X、Z參數(shù)中,編程時(shí)可以從6個(gè)工件坐標(biāo)系中選擇一個(gè)。

例1-如圖1-14所示,O點(diǎn)為G54工件坐標(biāo)系原點(diǎn),刀具起始點(diǎn)在A點(diǎn),B點(diǎn)坐標(biāo)為(24,2),從A點(diǎn)開始經(jīng)B→C→D點(diǎn)的加工程序如下:

圖1-14工件坐標(biāo)系設(shè)定示例

(二)恒線速度控制

1)恒線速度控制指令G96

系統(tǒng)執(zhí)行G96指令后,S指定的數(shù)值為刀具切削點(diǎn)的線速度,單位為m/min。

2)主軸最高速度限定指令G50

G50指令除有坐標(biāo)系設(shè)定功能外,還有主軸最高速度設(shè)定的功能,用恒線速度控制,加工端面、錐度和圓弧時(shí),由于X坐標(biāo)不斷變化,當(dāng)?shù)毒咧饾u接近工件的旋轉(zhuǎn)中心時(shí),主軸轉(zhuǎn)速越來越高,在不斷增大的離心力的作用下,加上其他原因,工件有從卡盤飛出的危險(xiǎn),所以為了防止事故的發(fā)生,必須在G96指令執(zhí)行之前用G50限定主軸的最高轉(zhuǎn)速。

(三)絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程

在零件加工中,需要知道零件的各部分尺寸,在數(shù)控程序編制中,就要根據(jù)尺寸計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)。尺寸坐標(biāo)的表示方法有絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令兩種。

絕對(duì)尺寸值依據(jù)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)來確定,它與工件坐標(biāo)系建立的位置有關(guān),如圖1-15所示。

增量尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置來確定,它與工件坐標(biāo)系建立的位置無關(guān),如圖1-16所示。

圖1-15絕對(duì)尺寸

圖1-16增量尺寸

1.絕對(duì)坐標(biāo)編程

絕對(duì)坐標(biāo)編程是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編程原點(diǎn)計(jì)算出絕對(duì)坐標(biāo)尺寸進(jìn)行編程的一種方法。首先找出編程原點(diǎn)的位置,并用地址X、Z進(jìn)行編程。

如圖1-17所示,刀具當(dāng)前點(diǎn)為A,刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)。

圖1-17編程實(shí)例

2.增量坐標(biāo)編程

增量坐標(biāo)編程是根據(jù)前一點(diǎn)的坐標(biāo)位置來確定終點(diǎn)位置的一種編程方法。即程序的終點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)于起點(diǎn)坐標(biāo)而言的。采用增量坐標(biāo)編程時(shí),用U、W代替X、Z進(jìn)行編程。U、

W的正負(fù)由移動(dòng)方向來確定,移動(dòng)方向與機(jī)床坐標(biāo)方向相同時(shí)為正,反之為負(fù)。

如圖1-17所示,刀具當(dāng)前點(diǎn)為A,刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)。

3.混合坐標(biāo)編程

在同一程序段中,既有絕對(duì)坐標(biāo)編程,又有增量坐標(biāo)編程,稱為混合坐標(biāo)編程。

如圖1-17所示,刀具當(dāng)前點(diǎn)為A,刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)。

(四)單一形狀固定循環(huán)指令G90、G94

1.外圓切削循環(huán)指令G90

G90指令的格式為:

G90X(U)

Z(W)F;

如圖1-18所示,刀具從循環(huán)起點(diǎn)按矩形循環(huán),最后又回到循環(huán)起點(diǎn)。

圖1-18外圓切削循環(huán)

例2如圖1-19所示,A為循環(huán)起點(diǎn),其加工相關(guān)程序如下:

圖1-19外圓切削循環(huán)加工

2.錐面切削循環(huán)指令G90

G90指令的格式為:

G90X(U)

Z(W)

R

F

;

如圖1-20所示,刀具從循環(huán)起點(diǎn)按1、2、3、4進(jìn)行循環(huán),最后又回到循環(huán)起點(diǎn)。

圖1-20錐面切削循環(huán)

3.端面切削循環(huán)指令G94

G94指令的格式為:

G94X(U)

Z(W)

F

;

如圖1-22所示,X、Z為端面切削終點(diǎn)的坐標(biāo)值,U、W為端面切削終點(diǎn)相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值。

圖1-22端面切削循環(huán)

例4如圖1-23所示,A為循環(huán)起點(diǎn),其加工相關(guān)程序如下:

圖1-23端面切削循環(huán)加工

4.帶錐度的端面切削循環(huán)指令G94

G94指令的格式為:

G94X(U)

Z(W)

R

F

;

如圖1-24所示,刀具從循環(huán)起點(diǎn)按1、2、3、4進(jìn)行循環(huán),最后又回到循環(huán)起點(diǎn)。

圖1-24帶錐度的端面切削循環(huán)

四、任務(wù)實(shí)施

(一)對(duì)刀選擇工件坐標(biāo)系

如圖1-25所示,通過對(duì)刀,用CRT/MDI方式在數(shù)控機(jī)床的參數(shù)表中設(shè)置G54工件坐標(biāo)系。

(二)編寫加工程序

圖1-25零件尺寸圖

五、知識(shí)拓展

(一)數(shù)控車床編程的特點(diǎn)

(1)在一個(gè)程序段中,可以采用絕對(duì)坐標(biāo)編程(X、Z)、增量坐標(biāo)編程(U、W)或兩者混合編程。

(2)為了方便程序的編制,一般程序X坐標(biāo)以工件直徑值編程。

(3)為了提高數(shù)控車床徑向尺寸的加工精度,X方向的脈沖當(dāng)量為Z方向的一半。

(4)由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯,加工余量大,為簡(jiǎn)化編程,數(shù)控系統(tǒng)常具有車外圓、車端面和車螺紋等固定循環(huán)指令。

(二)數(shù)控車床主要加工零件的類型及對(duì)象

1.數(shù)控車削加工零件的類型

數(shù)控車床車削的主運(yùn)動(dòng)是工件裝在主軸卡盤或夾具上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),加工的工件類型主要是回轉(zhuǎn)體零件。

(1)軸套類零件。

(2)輪盤類零件。

(3)其他類零件。

2.數(shù)控車削的主要加工對(duì)象

數(shù)控車削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。

(1)精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。

(2)表面粗糙度值小、質(zhì)量要求高的回轉(zhuǎn)體零件。

(3)表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件。

(4)帶錐螺紋及其他特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。

能力測(cè)試

1.熟悉數(shù)控車床對(duì)刀的方法。

2.編寫如圖1-26所示零件的加工程序,材料為2A12鋁合金,毛坯尺寸為?50mm×102mm棒料,加工至圖紙要求。

圖1-26零件尺寸圖

任務(wù)小結(jié)

(1)數(shù)控車床G54~G59工件坐標(biāo)系的設(shè)定;絕對(duì)坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程方法;恒線速度控制指令;端面、外圓及錐面加工等單一形狀固定循環(huán)指令的應(yīng)用;數(shù)控車床編程的特點(diǎn);數(shù)控車床主要加工零件的類型及對(duì)象。

(2)階梯軸端面、錐面加工示例,綜合運(yùn)用各種G、F、M、T等功能指令進(jìn)行編程。

任務(wù)三階梯軸圓弧面加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)了解數(shù)控車刀的選用原則;(2)掌握車刀的類型和用途;(3)掌握G02、G03、G41、G42、G40等指令的應(yīng)用。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)編寫圓弧面加工程序;

(2)會(huì)正確使用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令;

(3)會(huì)正確輸入刀具的相關(guān)參數(shù);

(4)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行階梯軸圓弧面加工。

二、工作任務(wù)

階梯軸零件如圖1-27所示,材料為2A12鋁合金,毛坯為?50mm×101mm棒料,編寫加工程序,加工零件至尺寸要求。

圖1-27階梯軸零件圖

三、相關(guān)知識(shí)

(一)圓弧插補(bǔ)指令G02、G03

圓弧插補(bǔ)指令是命令刀具在指定平面內(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。圓弧插補(bǔ)指令分為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令G02和逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令G03。

常用的數(shù)控車床是兩坐標(biāo)的機(jī)床,只有X軸和Z軸。圓弧順逆的判斷主要與刀架所處的位置有關(guān),如圖1-28所示。

圖1-28圓弧順逆與刀架的關(guān)系

(1)用I、K(對(duì)應(yīng)X、Z)指定圓心位置,如圖1-29所示,其指令格式為:

G02X(U)

Z(W)

I

K

F

;

其中:X(U)、Z(W)為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo);I、K為圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)。

圖1-29順時(shí)針圓弧插補(bǔ)

(2)用圓弧半徑R指定圓心位置,如圖1-30所示,其指令格式為:

G03X(U)

Z(W)

R

F

;

其中:X(U)、Z(W)為圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo);R為圓弧半徑。

圖1-30逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)

例1-如圖1-31所示,其加工相關(guān)程序如下:

圖1-31-圓弧插補(bǔ)

(二)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令G41、G42、G40

編程時(shí),通常將車刀的刀尖作為一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來考慮,但實(shí)際上刀具或多或少都存在一定的圓角,為了提高刀具強(qiáng)度和工件表面質(zhì)量,通常將刀具做成圓弧過渡刃,如圖1-32所示。

圖1-32刀尖圓角

當(dāng)用有圓角的刀具而未進(jìn)行刀尖圓弧半徑補(bǔ)償加工端面、外徑、內(nèi)徑等與軸線平行或垂直的表面時(shí),是不會(huì)產(chǎn)生誤差的,但在加工錐面和圓弧時(shí),則會(huì)出現(xiàn)少切或過切現(xiàn)象,如圖1-33所示。

圖1-33少切和過切現(xiàn)象

1.建立刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

建立刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)闹噶罡袷綖?

G01(G00)G41(G42)X

Z

F

;

其中:G41為刀尖圓弧半徑左補(bǔ)償,如圖1-34所示,沿著刀具進(jìn)給方向看,刀具在加工面的左側(cè);G42為刀尖圓弧半徑右補(bǔ)償,沿著刀具進(jìn)給方向看,刀具在加工面的右側(cè);X、Z為實(shí)際輪廓點(diǎn)的坐標(biāo)。

圖1-34刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

2.取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

取消刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)闹噶罡袷饺缦?

G01(G00)G40X

Z

F

;

注意:(1)G41或G42指令必須和G00或G01指令一起使用,當(dāng)該把刀加工完成后需用G40指令撤銷補(bǔ)償。

(2)建立補(bǔ)償?shù)某绦蚨?一般應(yīng)在切入工件之前且為空行程時(shí)建立。

(3)撤銷補(bǔ)償?shù)某绦蚨?一般應(yīng)在切出工件之后進(jìn)行。

(4)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償值由CRT/MDI面板輸入到刀具號(hào)對(duì)應(yīng)的參數(shù)表中。

例2如圖1-35所示,用外圓車刀加工A?B?C輪廓,刀尖圓弧半徑R=0.8mm。

其加工相關(guān)程序如下:

圖1-35編程實(shí)例

3.刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行

(1)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)慕⑦^程。

(2)刀尖圓弧半徑的取消過程。

4.刀位碼

刀位碼即刀尖方位碼,有1~9個(gè),不同的刀具,刀位碼不同。圖1-36所示為前置刀架刀位碼。圖1-37所示為后置刀架刀位碼。圖1-38所示為SSCK20A數(shù)控車床后置刀架刀位碼。當(dāng)執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償指令時(shí),必須輸入刀具刀位碼及刀具半徑。在進(jìn)行圖1-35的輪廓加工時(shí),在01刀具補(bǔ)償號(hào)對(duì)應(yīng)的參數(shù)表中,輸入刀具半徑0.8,輸入刀位碼3。

圖1-36前置刀架刀位碼

圖1-37后置刀架刀位碼

圖1-38SSCK20A數(shù)控車床刀位碼

四、任務(wù)實(shí)施

(一)選擇刀具

如圖1-39所示,通過對(duì)刀,用CRT/MDI方式在數(shù)控機(jī)床的參數(shù)表中設(shè)定G54工件坐標(biāo)系。圖中右端R10圓弧面與軸中心線交點(diǎn)設(shè)定為G54工件坐標(biāo)系原點(diǎn),起刀點(diǎn)遠(yuǎn)離毛坯,可在任意位置。車外圓、錐度及圓弧面用一把刀具加工,根據(jù)零件圖選擇93°偏頭外圓車刀T01,刀尖圓弧半徑R=0.4mm。

(二)編寫加工程序

圖1-39零件尺寸圖

(三)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入

加工圖1-39中零件的輪廓時(shí),刀尖圓弧半徑補(bǔ)償數(shù)據(jù)的輸入步驟如下:

(1)按下MDI面板上OFFSET/SETTING鍵,用軟鍵查找到刀具設(shè)置頁面。

(2)移動(dòng)光標(biāo)到01刀具補(bǔ)償組號(hào)對(duì)應(yīng)的刀尖圓弧半徑數(shù)據(jù)框,輸入刀尖圓弧半徑0.4。

(3)移動(dòng)光標(biāo)到01刀具補(bǔ)償組號(hào)對(duì)應(yīng)的刀位碼數(shù)據(jù)框,輸入刀位碼3。

這樣就完成了刀尖圓弧半徑補(bǔ)償數(shù)據(jù)的設(shè)置。

五、知識(shí)拓展

(一)車刀的類型和用途

車刀主要用于回轉(zhuǎn)體表面的加工,如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面和螺紋等的切削加工。

1.按加工表面特征分類

車刀按加工表面特征可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀和內(nèi)孔車刀等。

(1)外圓車刀,如圖1-40所示,主要用于工件外圓的加工。圖1-40外圓車刀

(2)端面車刀,如圖1-41所示,主要用于工件端面及臺(tái)階面的加工。圖1-41-端面車刀

(3)切槽、切斷刀,如圖1-42所示,主要用于工件直槽、圓弧槽的加工及切斷。圖1-42切槽、切斷車刀

(4)螺紋車刀,如圖1-43所示,主要用于內(nèi)、外螺紋的加工。圖1-43螺紋車刀

(5)內(nèi)孔車刀,如圖1-44所示,主要用于內(nèi)孔的加工。圖1-44內(nèi)孔車刀

2.按結(jié)構(gòu)形式分類

車刀按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式,見圖1-45。

圖1-45車刀結(jié)構(gòu)形式

(二)數(shù)控車刀的選用原則

(1)在可能的范圍內(nèi),盡量少換刀或不換刀,以縮短準(zhǔn)備和調(diào)整的時(shí)間。

(2)盡可能采用可轉(zhuǎn)位刀片,以提高加工效率,刀片的規(guī)格要與刀桿相配套,刀片材料根據(jù)被加工零件材料進(jìn)行選擇。

(3)盡可能選用斷屑和排屑性能好的刀具。

(4)粗車時(shí),選用強(qiáng)度高的刀具,以便滿足大吃刀量、大進(jìn)給量的要求。

(5)精車時(shí),選用精度高、耐磨性好的刀具,以保證精度要求。

能力測(cè)試

1.熟悉刀具半徑補(bǔ)償方法。

2.編寫如圖1-46所示零件的加工程序,材料為2A12鋁合金,毛坯尺寸為?50mm×101mm棒料,加工至圖紙要求。

圖1-46零件尺寸圖

任務(wù)小結(jié)

(1)數(shù)控車床圓弧插補(bǔ)指令G02、G03的應(yīng)用;刀尖圓弧補(bǔ)償指令G41、G42、G40的應(yīng)用;刀尖圓弧半徑補(bǔ)償參數(shù)的輸入;車刀的類型和用途;數(shù)控車刀的選用原則。

(2)階梯軸圓弧面加工示例,綜合運(yùn)用各種G、S、M、T等功能指令進(jìn)行編程。

任務(wù)四階梯軸螺紋加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)掌握刀具控制T指令的應(yīng)用;(2)掌握G32、G92和G76等螺紋加工指令的應(yīng)用;(3)掌握螺紋切削用量的選擇。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)使用T指令進(jìn)行換刀;

(2)會(huì)使用螺紋切削指令編寫加工程序;

(3)會(huì)輸入刀具長度補(bǔ)償參數(shù);

(4)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行階梯軸螺紋加工。

二、工作任務(wù)

階梯軸零件如圖1-47所示,材料為45鋼,毛坯為?50mm×104mm棒料,編寫加工程序,加工零件至尺寸要求。

圖1-47階梯軸零件

三、相關(guān)知識(shí)

(一)刀具長度的補(bǔ)償方法

數(shù)控車床多把刀具加工時(shí),其各刀具安裝位置在X、Z方向不同,必須進(jìn)行刀具長度補(bǔ)償,補(bǔ)償包括X、Z兩個(gè)方向的補(bǔ)償,補(bǔ)償值在刀補(bǔ)參數(shù)表中輸入。

1.刀具長度相對(duì)補(bǔ)償

刀具長度相對(duì)補(bǔ)償是先用一把基準(zhǔn)刀具,通常選用不經(jīng)常更換的精車刀對(duì)刀,用G54建立工件坐標(biāo)系,基準(zhǔn)刀具X、Z兩個(gè)方向的刀具長度補(bǔ)償值為零,其他刀具的長度補(bǔ)償值

是相對(duì)基準(zhǔn)刀具在X、Z兩個(gè)方向的偏置量,如圖1-48所示,所有刀具與G54同一個(gè)工件坐標(biāo)系。當(dāng)更換或刃磨基準(zhǔn)刀具后,其他所有刀具需進(jìn)行對(duì)刀,重新輸入長度補(bǔ)償值;當(dāng)非基準(zhǔn)刀具更換或刃磨后,只需進(jìn)行當(dāng)前刀具的對(duì)刀,重新輸入長度補(bǔ)償值。

圖1-48刀具長度相對(duì)補(bǔ)償

例1-假設(shè)基準(zhǔn)刀具號(hào)及刀具補(bǔ)償組號(hào)為01,另外一把刀具號(hào)及刀具補(bǔ)償組號(hào)為02,在參數(shù)表中設(shè)置刀具長度相對(duì)補(bǔ)償?shù)牟襟E如下:

(1)按下MDI面板上的OFFSET/SETTING鍵,找到刀具參數(shù)設(shè)置頁面,移動(dòng)光標(biāo)分別到補(bǔ)償號(hào)為01、02對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)框中清零;在工件坐標(biāo)系設(shè)置頁面中找到G54,移動(dòng)光標(biāo)到X、Z對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)框中清零。

(2)在MDI方式下輸入T0101,按啟動(dòng)按鈕,換01號(hào)刀具。

(3)按下MDI面板上的OFFSET/SETTING鍵,在工件坐標(biāo)系設(shè)置頁面中找到G54,移動(dòng)光標(biāo)到Z對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)框。

(4)啟動(dòng)主軸,用01號(hào)刀具對(duì)刀,將Z軸手動(dòng)移動(dòng)到工件坐標(biāo)系Z0點(diǎn)(工件端面)試切,在MDI面板上輸入Z0,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算刀具當(dāng)前點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,并保存到G54下的Z數(shù)據(jù)框中,完成了01號(hào)刀的Z軸對(duì)刀。

(5)移動(dòng)光標(biāo)到G54工件坐標(biāo)系X對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)框。

(6)將X軸手動(dòng)移動(dòng)到工件外圓試切,試切后Z軸退出工件,停主軸,測(cè)量試切處外圓直徑,在MDI面板上輸入X及實(shí)測(cè)試切處的直徑值,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算刀具當(dāng)前點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,并保存到G54下的X數(shù)據(jù)框中,完成了01號(hào)刀的X軸對(duì)刀。

(7)移動(dòng)X軸、Z軸使刀具遠(yuǎn)離工件。

(8)在MDI方式下輸入T0202,按啟動(dòng)按鈕,換02號(hào)刀具。

(9)按下MDI面板上的OFFSET/SETTING鍵,找到刀具參數(shù)設(shè)置頁面,移動(dòng)光標(biāo)到補(bǔ)償號(hào)為02對(duì)應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)框中。

(10)用02號(hào)刀具對(duì)刀,將Z軸手動(dòng)移動(dòng)到工件坐標(biāo)系Z0點(diǎn),在MDI面板上輸入Z0,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算02號(hào)刀具相對(duì)于01號(hào)刀具的Z軸偏置,并保存到02號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)框中,完成了02號(hào)刀具的Z軸相對(duì)補(bǔ)償。

(11)移動(dòng)光標(biāo)到補(bǔ)償號(hào)為02對(duì)應(yīng)的X軸數(shù)據(jù)框中。

(12)將X軸手動(dòng)移動(dòng)到01號(hào)刀具試切的外圓上,在面板上輸入X及實(shí)測(cè)的直徑值,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算02號(hào)刀具相對(duì)于01號(hào)刀具的X軸偏置,并保存到02號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的X軸數(shù)據(jù)框中,完成了02號(hào)刀具的X軸相對(duì)補(bǔ)償。

2.刀具長度絕對(duì)補(bǔ)償

數(shù)控車床加工時(shí),也可用T指令代替G指令進(jìn)行工件坐標(biāo)系的設(shè)置,此時(shí),G54參數(shù)表中的X、Z值始終為零,通過每把刀的對(duì)刀,在刀具參數(shù)表中分別輸入該把刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的相應(yīng)數(shù)值,調(diào)用換刀指令,用T指令建立對(duì)應(yīng)于每把刀具的工件坐標(biāo)系。當(dāng)更換或刃磨刀具后,只需進(jìn)行當(dāng)前刀具的對(duì)刀,重新輸入相應(yīng)數(shù)值。

例2假設(shè)第一把刀具號(hào)及刀具補(bǔ)償組號(hào)為01,第二把刀具號(hào)及刀具補(bǔ)償組號(hào)為02,在參數(shù)表中設(shè)置刀具絕對(duì)補(bǔ)償?shù)牟襟E如下:

(1)按下MDI面板上的OFFSET/SETTING鍵,找到刀具參數(shù)設(shè)置頁面,移動(dòng)光標(biāo)分別到補(bǔ)償號(hào)為01、02對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)框中清零;在工件坐標(biāo)系設(shè)置頁面中找到G54,移動(dòng)光標(biāo)到X、Z對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)框中清零。

(2)在MDI方式下輸入T0101,按啟動(dòng)按鈕,換01號(hào)刀具。

(3)按下MDI面板上的OFFSET/SETTING鍵,找到刀具參數(shù)設(shè)置頁面,移動(dòng)光標(biāo)到補(bǔ)償號(hào)為01對(duì)應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)框中。

(4)啟動(dòng)主軸,用01號(hào)刀具對(duì)刀,將Z軸手動(dòng)移動(dòng)到工件坐標(biāo)系Z0點(diǎn)(工件端面)試切,在MDI面板上輸入Z0,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算01號(hào)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的Z軸坐標(biāo),并保存到01號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)框中,完成了01號(hào)刀具的Z軸絕對(duì)補(bǔ)償。

(5)移動(dòng)光標(biāo)到補(bǔ)償號(hào)為01對(duì)應(yīng)的X軸數(shù)據(jù)框中。

(6)將X軸手動(dòng)移動(dòng)到工件外圓試切,試切后Z軸退出工件,停主軸,測(cè)量試切處外圓直徑,在MDI面板上輸入X及實(shí)測(cè)試切處的直徑值,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算01號(hào)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的X軸坐標(biāo),并保存到01號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的X軸數(shù)據(jù)框中,完成了01號(hào)刀具的X軸絕對(duì)補(bǔ)償。

(7)移動(dòng)X軸、Z軸使刀具遠(yuǎn)離工件。

(8)在MDI方式下輸入T0202,按啟動(dòng)按鈕,換02號(hào)刀具。

(9)按下MDI面板上的OFFSET/SETTING鍵,找到刀具參數(shù)設(shè)置頁面,移動(dòng)光標(biāo)到補(bǔ)償號(hào)為02對(duì)應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)框中。

(10)用02號(hào)刀具對(duì)刀,將Z軸手動(dòng)移動(dòng)到工件坐標(biāo)系Z0點(diǎn),在MDI面板上輸入Z0,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算02號(hào)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的Z軸坐標(biāo),并保存到02號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的Z軸數(shù)據(jù)框中,完成了02號(hào)刀具的Z軸絕對(duì)補(bǔ)償。

(11)移動(dòng)光標(biāo)到補(bǔ)償號(hào)為02對(duì)應(yīng)的X軸數(shù)據(jù)框中。

(12)將X軸手動(dòng)移動(dòng)到試切的外圓上,在面板上輸入X及實(shí)測(cè)的直徑值,按下CRT下部的測(cè)量軟鍵,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算02號(hào)刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的X軸坐標(biāo),并保存到02號(hào)刀具對(duì)應(yīng)的X軸數(shù)據(jù)框中,完成了02號(hào)刀具的X軸絕對(duì)補(bǔ)償。

(二)延時(shí)指令G04

延時(shí)指令的格式為:

G04X

;或G04P

;

其中:X后數(shù)值為延時(shí)的時(shí)間,單位為s;P后數(shù)值為延時(shí)的時(shí)間,單位為ms。

該指令為非模態(tài)指令,即G04只在本段程序中有效。

(三)螺紋切削指令

1.螺紋基本切削指令G32

G32指令是用來完成單行程螺紋切削的車刀進(jìn)給運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格根據(jù)輸入的螺紋導(dǎo)程進(jìn)行。但是切入、切出、返回均需編入相應(yīng)程序。

例3零件尺寸圖如圖1-49所示。

加工相關(guān)程序如下:

圖1-49零件尺寸圖

2.圓柱螺紋切削循環(huán)指令G92

G92指令的格式為:

G92X(U)

Z(W)

F

;

其中:X、Z為螺紋終點(diǎn)(C點(diǎn))的坐標(biāo)值;U、W為螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的增量坐標(biāo);F為螺紋導(dǎo)程。

如圖1-50所示,刀具從循環(huán)起點(diǎn)開始,按A、B、C、D進(jìn)行自動(dòng)循環(huán),最后又回到循環(huán)起點(diǎn)A。圖中虛線表示按R快速移動(dòng),實(shí)線表示按F指定的工作進(jìn)給速度移動(dòng)。

圖1-50圓柱螺紋切削循環(huán)

例4零件尺寸圖如圖1-49所示,其加工相關(guān)程序如下:

3.圓錐螺紋切削循環(huán)指令G92

G92指令的格式為:

G92X(U)

Z(W)

R

F

;

其中:X、Z為螺紋終點(diǎn)(C點(diǎn))的坐標(biāo)值;U、W為螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的增量坐標(biāo);R為錐螺紋始點(diǎn)與終點(diǎn)的半徑差,圖示位置的R值為負(fù);F為螺紋導(dǎo)程。

如圖1-51所示,刀具從循環(huán)始點(diǎn)開始,按A、B、C、D進(jìn)行自動(dòng)循環(huán),最后又回到循環(huán)起點(diǎn)A。

圖1-51-圓錐螺紋切削循環(huán)

4.螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令G76

圖1-52所示為螺紋切削復(fù)合循環(huán)的刀具軌跡。圖1-53所示為螺紋切削復(fù)合循環(huán)的刀尖位置,刀具從循環(huán)起點(diǎn)開始,按圖示軌跡進(jìn)行自動(dòng)循環(huán),每次Z方向回退位置不同,由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。

圖1-52螺紋切削復(fù)合循環(huán)的刀具軌跡

圖1-53螺紋切削復(fù)合循環(huán)的刀尖位置

例5零件尺寸圖如圖1-49所示,其加工程序如下:

四、任務(wù)實(shí)施

(一)刀具選擇

該零件需要加工外圓、端面、切槽和螺紋等,共需要四把刀具。

T01———93°偏頭外圓車刀(車?40外圓、M30×2螺紋外徑、C2倒角)

T02———45°偏頭端面車刀(車右端面)

T03———4mm切槽車刀(切4mm槽)

T04———60°外螺紋車刀(車M30×2螺紋)

如圖1-54所示,右端面與軸中心線的交點(diǎn)設(shè)定為工件坐標(biāo)系原點(diǎn),采用刀具絕對(duì)補(bǔ)償,G54參數(shù)表中的X、Z值為零,四把刀具分別對(duì)刀,在刀具參數(shù)表中分別輸入該把刀具在機(jī)械坐標(biāo)系中的相應(yīng)數(shù)值,調(diào)用換刀指令,用T指令建立對(duì)應(yīng)于每把刀具的工件坐標(biāo)系。換刀點(diǎn)遠(yuǎn)離毛坯,換刀時(shí)不能與工件發(fā)生干涉。

(二)編寫加工程序

圖1-54零件尺寸圖

五、知識(shí)拓展

(一)螺紋車削加工工藝

1.螺紋車削加工的方法

車削螺紋是數(shù)控車床常見的加工內(nèi)容。螺紋車削加工是由刀具的直線運(yùn)動(dòng)和主軸按一定的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的合成運(yùn)動(dòng)。車削螺紋的刀具是成型刀具,刀刃與工件接觸面較長,切削力較大,因此車削螺紋時(shí)通常需要多次進(jìn)刀才能完成。螺距和尺寸精度受機(jī)床精度的影響,牙形精度由刀具的幾何精度保證。

1)徑向切入法

徑向切入法又稱為直進(jìn)法。一般情況下,當(dāng)螺距小于3mm時(shí)可采用徑向切入法,如圖1-55所示。圖1-55徑向切入法

2)側(cè)向切入法

側(cè)向切入法又稱為斜進(jìn)法,如圖1-56所示。圖1-56側(cè)向切入法

2.車削螺紋時(shí)切入、切出路線

在數(shù)控車床上車削螺紋時(shí),車刀沿螺紋方向的Z向進(jìn)給應(yīng)與車床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系?？紤]到車刀從停止?fàn)顟B(tài)達(dá)到指定的進(jìn)給速度或從指定的進(jìn)給速度降至零,數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)有一個(gè)很短的過渡過程,因此,應(yīng)避免在數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)加速或減速的過程中車削。在螺紋切削時(shí)要考慮足夠的切入距離δ1(2~5mm)和切出距δ2(1~2mm),如圖1-57所示。

圖1-57圓柱螺紋切削

3.左、右旋螺紋的加工

1)主軸正反轉(zhuǎn)的規(guī)定

2)左右手車刀的判斷

3)左、右旋外螺紋的加工

圖1-58所示為前置刀架,主軸正轉(zhuǎn),用右手車刀,從外向里車,加工右旋螺紋。圖1-58前置刀架,主軸正轉(zhuǎn),加工右旋螺紋

圖1-59所示為前置刀架,主軸正轉(zhuǎn),用右手車刀,從里向外車,加工左旋螺紋。圖1-59前置刀架,主軸正轉(zhuǎn),加工左旋螺紋

圖1-60所示為前置刀架,主軸反轉(zhuǎn),用左手車刀反裝,從外向里車,加工左旋螺紋。圖1-60前置刀架,主軸反轉(zhuǎn),加工左旋螺紋

圖1-61-前置刀架,主軸反轉(zhuǎn),加工右旋螺紋

圖1-62所示為后置刀架,主軸正轉(zhuǎn),用左手車刀,從外向里車,加工左旋螺紋。圖1-62后置刀架,主軸正轉(zhuǎn),加工左旋螺紋

圖1-63所示為后置刀架,主軸正轉(zhuǎn),用左手車刀,從里向外車,加工右旋螺紋。圖1-63后置刀架,主軸正轉(zhuǎn),加工右旋螺紋

圖1-64所示為后置刀架,主軸反轉(zhuǎn),用右手車刀反裝,從外向里車,加工右旋螺紋。圖1-64后置刀架,主軸反轉(zhuǎn),加工右旋螺紋

圖1-65所示為后置刀架,主軸反轉(zhuǎn),用右手車刀反裝,從里向外車,加工左旋螺紋。圖1-65后置刀架,主軸反轉(zhuǎn),加工左旋螺紋

4.車削螺紋時(shí)切削用量的確定

1)背吃刀量的確定

常用公制螺紋切削的進(jìn)給次數(shù)與背吃刀量(雙邊)見表1-2

2)進(jìn)給量的確定

數(shù)控車床切削時(shí)的進(jìn)給量往往是指每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,因此車削螺紋的進(jìn)給量就等于螺紋的導(dǎo)程,車削單頭螺紋的進(jìn)給量即為螺紋的螺距。

3)主軸轉(zhuǎn)速的確定

大多數(shù)普通型數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)推薦車削螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速公式為

式中:n為主軸轉(zhuǎn)速(r/min);P為工件螺紋的螺距或?qū)С?mm);K為保險(xiǎn)系數(shù),一般取80。

(二)螺紋的測(cè)量與檢驗(yàn)

(1)檢查螺紋的大徑或小徑。

(2)檢查螺紋的螺距、牙型和表面粗糙度。

(3)檢查螺紋中徑。螺紋的中徑測(cè)量方法有三針測(cè)量法、綜合測(cè)量法等。通常用綜合測(cè)量法對(duì)螺紋進(jìn)行檢查。外螺紋用螺紋環(huán)規(guī),如圖1-66(a)所示,如果環(huán)規(guī)通端正好擰進(jìn)去,而止端擰不進(jìn)去,說明螺紋精度符合要求;內(nèi)螺紋用螺紋塞規(guī),如圖1-66(b)所示,如果塞規(guī)通端正好擰進(jìn)去,而止端擰不進(jìn)去,說明螺紋精度符合要求。

圖1-66螺紋量具

能力測(cè)試

1.熟悉數(shù)控車床刀具長度補(bǔ)償方法。

2.編寫如圖1－67所示零件的加工程序,材料為45鋼,毛坯尺寸為?50mm×104mm棒料,加工至圖紙要求。

圖1-67零件尺寸圖

任務(wù)小結(jié)

(1)數(shù)控車床刀具控制T指令的應(yīng)用;螺紋切削指令G32、G92、G76等編程指令的應(yīng)用;刀具長度補(bǔ)償參數(shù)的輸入;螺紋車削加工工藝;螺紋的測(cè)量與檢驗(yàn)等相關(guān)知識(shí)。

(2)階梯軸螺紋加工示例,綜合運(yùn)用各種G、S、M、T等功能指令進(jìn)行編程。

任務(wù)五齒輪軸零件加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)掌握車削加工切削用量的選擇;(2)掌握數(shù)控車削加工的工藝分析方法;(3)掌握復(fù)合循環(huán)指令G71、G72、G73、G70等指令的應(yīng)用。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)使用復(fù)合循環(huán)指令編寫加工程序;

(2)會(huì)根據(jù)零件圖進(jìn)行車削加工的工藝分析;

(3)會(huì)合理選擇車削加工切削用量;

(4)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行齒輪軸零件加工。

二、工作任務(wù)

齒輪軸零件圖如圖1-68所示,材料為45鋼,毛坯為?50mm×104mm圓鋼,進(jìn)行工藝分析,編寫加工程序,加工零件至尺寸要求。

圖1-68齒輪軸零件圖

三、相關(guān)知識(shí)

(一)數(shù)控車床常用指令

目前數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)種類較多,同一指令其含義不完全相同。

1.準(zhǔn)備功能G指令

準(zhǔn)備功能也稱為G功能,主要用來指令機(jī)床的動(dòng)作方式。表1-3是FANUC0iMateTB數(shù)控系統(tǒng)的部分G指令及功能。

2.輔助功能M指令

輔助功能M指令主要用于機(jī)床加工操作時(shí)的工藝性指令及輔助編程,一部分M指令是依靠繼電器的通斷來實(shí)現(xiàn)其控制過程。表1-4所示為FANUC0iMateTB的輔助功能M指令及功能。

(二)復(fù)合循環(huán)指令

復(fù)合循環(huán)指令應(yīng)用于粗車和多次走刀加工的情況。利用復(fù)合循環(huán)功能,只要編寫出最終走刀路線,給出每次切除余量,機(jī)床即可以自動(dòng)完成多重切削直至加工完畢。

1.外圓粗車復(fù)合循環(huán)指令G71

外圓粗車復(fù)合循環(huán)G71適用于切除棒料毛坯的大部分加工余量。圖1-69所示為G71粗車外圓的走刀路線。

圖1-69外圓粗車復(fù)合循環(huán)走刀路線

例1-如圖1-70所示,材料為45鋼,毛坯為?50mm×75mm圓鋼。圖1-70外圓粗車復(fù)合循環(huán)編程實(shí)例

2.端面粗車復(fù)合循環(huán)指令G72

端面粗車復(fù)合循環(huán)G72適用于圓柱棒料毛坯端面方向的粗車,從外徑方向往軸心方向車削端面循環(huán)。圖1-71所示為G72粗車端面的走刀路線。

圖1-71-端面粗車復(fù)合循環(huán)走刀路線

3.輪廓粗車復(fù)合循環(huán)指令G73

輪廓粗車復(fù)合循環(huán)G73適用于毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近的鑄、鍛毛坯或已粗車成型的半成品工件,其走刀路線如圖1-72所示。

圖1-72輪廓粗車復(fù)合循環(huán)走刀路線

4.精車循環(huán)指令G70

用G71、G72、G73粗車后,可用G70來指定精車循環(huán),切除粗加工的余量,實(shí)現(xiàn)精加工。

例2如圖1-73所示,毛坯為鍛件,材料為45鋼,外圓單邊加工余量為4mm,端面加工余量為3mm,?50外圓及75兩端面前道工序已加工至尺寸,本道工序不加工。

圖1-73粗車、精車編程實(shí)例

四、任務(wù)實(shí)施

(一)零件工藝分析

1.零件圖分析

該零件為齒輪軸,兩個(gè)?20外圓為7級(jí)精度,同軸度為0.025,粗糙度為Ra3.2;?46外圓為7級(jí)精度,同軸度為0.025,粗糙度為Ra3.2;其余加工面,粗糙度為Ra6.3,尺寸為自由公差。

2.加工順序的安排

(1)加工左端面、?20外圓、?46外圓、倒角等工步。

(2)工件調(diào)頭,加工右端面、?20外圓、?30外圓、R5圓弧、倒角等工步。

3.工件的定位與夾緊

該零件需要兩次裝夾,第一次用三爪裝夾,夾持外圓毛坯。第二次用軟爪裝夾,以已加工的?46外圓及端面定位,保證同軸度為0.025。

4.車刀的選擇

該零件需要加工外圓、端面等,外圓有精度要求,需進(jìn)行粗、精加工。根據(jù)零件圖紙要求選用以下三把刀具進(jìn)行加工。

T01:93°偏頭外圓車刀(精車外圓);

T02:90°偏頭外圓車刀(粗車外圓);

T03:45°偏頭端面車刀(車左、右端面)。

(二)編寫加工程序

(1)加工左端面、?20外圓、?46外圓、倒角等工步,G54工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在左端面與主軸中心線交點(diǎn)。

(2)工件調(diào)頭,用軟爪裝夾,以已加工的?46外圓及端面定位,加工右端面、?20外圓、?30外圓、R5圓弧、倒角等工步,G54工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在右端面與主軸中心線交點(diǎn),這時(shí)必須保證工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與軟爪內(nèi)端面的尺寸為75。

五、知識(shí)拓展

(一)數(shù)控車削加工的工藝分析

1.零件圖的分析

零件圖是編制加工程序、選擇刀具及工件裝夾的依據(jù),制訂車削工藝前必須對(duì)零件圖進(jìn)行認(rèn)真的分析,其主要工作內(nèi)容如下。

(1)零件圖尺寸標(biāo)注及輪廓幾何要素的分析。

(2)尺寸公差和表面粗糙度的分析。

(3)形狀、位置公差及技術(shù)要求的分析。

2.工件的定位與夾緊

1)車床定位原則

定位是指工件在夾具中相對(duì)于機(jī)床和刀具有一個(gè)確定的正確位置。工件的定位是否正確、合理,直接影響工件的加工精度。定位基準(zhǔn)有兩種,一種是以未加工表面為定位基準(zhǔn),

稱為粗基準(zhǔn),另一種是以已加工表面為定位基準(zhǔn),稱為精基準(zhǔn)。數(shù)控車床上零件的安裝方法與普通車床一樣。

合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)統(tǒng)一,這樣可以減少基準(zhǔn)不重合誤差,也有利于數(shù)值計(jì)算及編程。

(2)選擇粗基準(zhǔn)時(shí),應(yīng)盡量選擇不加工表面或能可靠裝夾的表面,粗基準(zhǔn)只能使用一次。

(3)選擇精基準(zhǔn)時(shí),應(yīng)盡可能以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn),并盡量與測(cè)量基準(zhǔn)重合。精基準(zhǔn)理論上可以重復(fù)使用,但為了減少定位誤差,應(yīng)盡量減少精基準(zhǔn)的重復(fù)使用。

(4)盡量減少裝夾次數(shù),盡可能在一次裝夾后,加工出全部或大部分待加工面,若需二次裝夾時(shí),應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn),以減少裝夾誤差,提高加工表面間的位置精度。

(5)避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案,以免占機(jī)時(shí)間太多,影響加工效率。

2)車床夾具

車床夾具可分為通用夾具和專用夾具兩大類。通用夾具是指能夠裝夾兩種或兩種以上工件的同一夾具,例如車床上的三爪卡盤、四爪卡盤、彈簧卡套等;專用夾具是專門為加工某一指定工件的某一工序而設(shè)計(jì)的夾具。

(1)三爪卡盤。

(2)軟爪。

(3)彈簧夾套。

(4)四爪卡盤。

圖1-74車床通用夾具

3.車削加工順序的安排

數(shù)控車削加工的順序安排應(yīng)遵循以下原則:

(1)上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊。

(2)先粗后精。

(3)先近后遠(yuǎn)。

(4)內(nèi)外交叉。

4.進(jìn)給路線的確定

數(shù)控車床進(jìn)給加工路線是指車刀從起刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起,直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑,包括切削加工的路徑及刀具切入、切出等非切削空行程路徑。

1)最短的切削進(jìn)給路線

切削進(jìn)給路線最短,可有效提高生產(chǎn)率,降低刀具損耗。安排最短切削進(jìn)給路線時(shí),要兼顧工件的剛性和加工工藝性等要求。

圖1-75所示為粗加工的三種不同的切削進(jìn)給路線,其中圖(a)為車刀沿工件輪廓等距線循環(huán)的進(jìn)給路線,圖(b)為車刀沿工件輪廓按三角形等距線循環(huán)的進(jìn)給路線,圖(c)為車刀沿工件輪廓按矩形等距線循環(huán)的進(jìn)給路線。比較可知,矩形循環(huán)進(jìn)給路線的進(jìn)給長度總合最短,因此,在同等切削條件下,其切削時(shí)間最短,刀具損耗最少。

圖1-75粗車切削進(jìn)給路線

2)最短的空行程路線

(1)巧用循環(huán)起點(diǎn)。

圖1-76(a)所示為采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的一般情況,其起刀點(diǎn)A的設(shè)定是考慮到加工過程中需方便的換刀,故設(shè)置在離工件較遠(yuǎn)的位置,同時(shí),將起刀點(diǎn)與循環(huán)起點(diǎn)重合在一起,按三刀粗車的進(jìn)給路線安排如下:

第一刀:A→B→C→D→A;

第二刀:A→E→F→G→A;

第三刀:A→H→I→J→A。

圖1-76(b)則巧妙地將循環(huán)加工的起點(diǎn)與起刀點(diǎn)分離,并設(shè)于圖示B點(diǎn)位置,仍按相同的切削用量進(jìn)行三刀粗車,其進(jìn)給路線安排如下:

起刀點(diǎn)A與循環(huán)起點(diǎn)B分離的空行程A→B;

第一刀:B→C→D→E→B;

第二刀:B→F→G→H→B;

第三刀:B→I→J→K→B。

很明顯圖1-76(b)所走的路線較短,該方法也可用在其他循環(huán)加工中。

圖1-76巧用循環(huán)起點(diǎn)

(2)巧設(shè)換刀點(diǎn)。

出于安全考慮,有時(shí)將換刀點(diǎn)設(shè)置在離工件較遠(yuǎn)的位置,如圖1-76(a)中的A點(diǎn),第一次換刀時(shí)考慮不能與工件毛坯發(fā)生干涉,當(dāng)換第二把刀后,進(jìn)行精車時(shí)的空行程較長。如果將第二把刀的換刀點(diǎn)設(shè)置在圖1-76(b)中B點(diǎn)附近的位置上,因工件已切掉一定的余量,只要換刀過程中不與粗加工后的輪廓發(fā)生干涉,盡量靠近工件,則可縮短空行程距離。

3)大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線

圖1-77中列出了兩種大余量切削進(jìn)給路線。在同樣的背吃刀量下,圖1-77(a)階梯切削后所留余量過多,是不合理的階梯切削路線。圖1-77(b)按1~5的順序切削,每次切削所留余量相等,是合理的階梯切削進(jìn)給路線。

圖1-77大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線

(二)切削用量的選擇

切削用量是指切削速度、進(jìn)給量和切削深度三者的總稱。在編制加工程序時(shí),應(yīng)使主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和切削深度三者能互相適應(yīng),形成最佳切削參數(shù)。

1.切削用量的選擇原則

切削用量的選擇原則如下:

(1)保證安全,不發(fā)生人身、設(shè)備事故。

(2)保證工件加工質(zhì)量。

(3)在滿足上述要求的前提下,充分發(fā)揮機(jī)床的潛力和刀具的切削性能,在不超過機(jī)床的有效功率和工藝系統(tǒng)剛性所允許的極限負(fù)荷的條件下,盡量選用較大的切削用量。

(4)粗車時(shí),應(yīng)考慮盡可能提高生產(chǎn)效率和保證必要的刀具壽命,同時(shí),也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本。首先選用較大的切削深度,然后再選擇較大的進(jìn)給量,最后考慮合適的切削速度。

(5)精車時(shí),首先應(yīng)保證加工精度和表面質(zhì)量,同時(shí)又要考慮刀具壽命和生產(chǎn)效率。因此,選擇較小的切削深度和進(jìn)給量,選用切削性能良好的刀具材料,盡可能提高切削速度。

2.切削用量的選擇

1)切削深度

根據(jù)零件的加工余量,由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性確定切削深度。

2)進(jìn)給量(單位為mm/min或mm/r)

在切削深度選定以后,根據(jù)工件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料進(jìn)行選擇,確定進(jìn)給量的適當(dāng)值。最大進(jìn)給量受到機(jī)床剛度和進(jìn)給性能的制約,不同的機(jī)床系統(tǒng),其最大進(jìn)給量也不同。

3)切削速度

切削速度對(duì)切削功率、刀具磨損和刀具壽命、表面加工質(zhì)量和尺寸精度都有較大影響。提高切削速度可以提高生產(chǎn)率和降低成本。但過分提高切削速度會(huì)使刀具壽命下降,迫使切削深度和進(jìn)給量減小,結(jié)果反而使生產(chǎn)率降低,加工成本提高。所以,相對(duì)于最經(jīng)濟(jì)的刀具壽命,必有一個(gè)最佳的切削速度。這一最佳切削速度,可根據(jù)不同的加工條件選取。

車削光軸時(shí),可根據(jù)零件上被加工部位的直徑,按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定主軸轉(zhuǎn)速,計(jì)算公式為

式中:vc為切削速度(m/min);D為工件切削部位回轉(zhuǎn)直徑;n為主軸轉(zhuǎn)速(r/min)

能力測(cè)試

1.熟悉數(shù)控車床軟爪的使用方法。

2.齒輪軸零件圖如圖1-78所示,毛坯為鍛件,材料為45鋼,外圓單邊加工余量為5mm,端面加工余量為4mm,進(jìn)行工藝分析,編寫加工程序。圖1-78齒輪軸零件圖

任務(wù)小結(jié)

(1)數(shù)控車床常用的G、M指令的應(yīng)用;復(fù)合循環(huán)G71、G72、G73、G70等指令的應(yīng)用;數(shù)控車削加工工藝;車削加工切削用量的選擇等相關(guān)知識(shí)。

(2)齒輪軸零件加工示例,綜合運(yùn)用各種G、S、M、T等功能指令進(jìn)行編程。

任務(wù)六軸套內(nèi)孔、內(nèi)螺紋加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)掌握數(shù)控車床內(nèi)孔加工程序的編制;(2)掌握數(shù)控車床內(nèi)螺紋加工程序的編制;(3)掌握數(shù)控車床內(nèi)孔及內(nèi)螺紋加工刀具及切削用量的選擇。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)根據(jù)零件圖進(jìn)行軸套加工的工藝分析;

(2)會(huì)編寫內(nèi)孔及內(nèi)螺紋加工程序;

(3)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行軸套零件加工。

二、工作任務(wù)

軸套零件圖如圖1-79所示,材料為45鋼,毛坯為?45×64圓鋼,進(jìn)行工藝分析,編寫加工程序,加工零件至尺寸要求。圖1-79軸套零件圖

三、相關(guān)知識(shí)

(一)鉆孔刀具及鉆夾頭

1.鉆孔刀具

鉆孔是利用鉆頭與工件之間的相互運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削加工的。在數(shù)控車床上一般是將工件安裝在主軸夾具上,鉆頭安裝在尾座或回轉(zhuǎn)刀架上,為了防止孔中心偏斜,一般要用中心鉆預(yù)先打中心孔。

在孔加工中,除了鉆孔外,有時(shí)還需要擴(kuò)孔及锪孔。圖1-80所示為幾種锪孔加工示意圖。圖1-80锪孔加工示意圖

鉆孔刀具的種類如圖1-81所示,常見的鉆孔刀具有錐柄麻花鉆、直柄麻花鉆、扁鉆、中心鉆、锪鉆、擴(kuò)孔鉆等。圖1-81-鉆孔刀具

2.鉆夾頭

直柄麻花鉆頭一般用鉆夾頭夾持,鉆夾頭如圖1-82所示,鉆夾頭刀柄可以用變徑套、錐柄過渡套等與尾座或回轉(zhuǎn)刀架相連。圖1-82鉆夾頭及刀柄

(二)鏜孔刀夾及刀具

鉆削加工后的內(nèi)孔精度不高,要提高孔的尺寸精度和表面質(zhì)量,一般需要進(jìn)行車內(nèi)孔加工。在數(shù)控車床上加工內(nèi)孔也稱為鏜內(nèi)孔,所用內(nèi)孔車刀也叫鏜刀。圖1-83所示為鏜內(nèi)

孔加工示意圖。圖1-83鏜內(nèi)孔加工示意圖

鏜刀一般有左偏刀和右偏刀之分,根據(jù)機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)的方向和刀具的走刀方向進(jìn)行選用。圖1-84所示為內(nèi)孔鏜刀外觀圖。圖1-84內(nèi)孔鏜刀外觀圖

圖1-85所示為內(nèi)螺紋車削示意圖。內(nèi)螺紋加工時(shí)要注意主軸的旋轉(zhuǎn)方向、刀具進(jìn)給方向及刀具安裝方位的配合。圖1-85內(nèi)螺紋車削示意圖

四、任務(wù)實(shí)施

(一)工藝分析

1.零件圖分析

2.加工順序的安排

3.工件的定位與夾緊

4.車刀的選擇

5.編制零件加工工藝

(二)編寫加工程序

車內(nèi)螺紋底孔、切槽、倒角、內(nèi)螺紋等工步,G54工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在右端面與主軸中心線交點(diǎn)處。

五、知識(shí)拓展

(一)內(nèi)孔檢測(cè)

內(nèi)孔檢測(cè)可采用游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表、塞規(guī)等工具。

圖1-86所示為兩種常見的內(nèi)徑千分尺,其使用方法見圖1-87。圖1-86內(nèi)徑千分尺圖1-87內(nèi)徑千分尺的使用方法

圖1-88所示為內(nèi)徑百分表,其調(diào)整與測(cè)量方法見圖1-89圖1-88內(nèi)徑百分表圖1-89內(nèi)徑百分表的調(diào)整與測(cè)量方法

圖1-90所示為塞規(guī),塞規(guī)的兩頭各有一個(gè)圓柱體,長圓柱體一端為通端,短圓柱體一端為止端。檢查內(nèi)孔時(shí),合格的孔應(yīng)當(dāng)能通過通端而不能通過止端。圖1-90塞規(guī)

(二)內(nèi)螺紋檢測(cè)

內(nèi)螺紋檢測(cè)常用螺紋塞規(guī),如圖1-91所示。圖1-91-螺紋塞規(guī)

圖1-92所示為牙型規(guī),一組牙型規(guī)包括了常用的牙型:0.5、0.6、0.7、0.75、0.8、0.9、1.0、1.25、1.5、1.75等螺距(單位為mm),可用目測(cè)判斷螺紋牙型角與牙型規(guī)的吻合程度。圖1-92牙型規(guī)

能力測(cè)試

1.熟悉車床心軸夾具的使用方法。

2.軸套零件圖如圖1-93所示,材料為45鋼,毛坯為?50×68圓鋼,編寫加工工藝及加工程序,加工零件至尺寸要求。圖1-93軸套零件圖

任務(wù)小結(jié)

(1)數(shù)控車床內(nèi)孔加工G71指令應(yīng)用;內(nèi)螺紋加工G92指令應(yīng)用;內(nèi)孔及內(nèi)螺紋編程;內(nèi)孔及內(nèi)螺紋檢測(cè);內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表、塞規(guī)、螺紋塞規(guī)等的使用方法。

(2)軸套內(nèi)孔、內(nèi)螺紋加工示例,綜合運(yùn)用各種G、S、M、T等功能指令進(jìn)行編程。

任務(wù)七組合件車削加工

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)(1)掌握組合件數(shù)控加工的工藝編制;(2)掌握組合件數(shù)控車削加工程序的編制;(3)掌握組合件加工刀具及切削用量的選擇。

技能目標(biāo)

(1)會(huì)根據(jù)組合件零件圖進(jìn)行工藝分析;

(2)會(huì)編寫組合件加工程序;

(3)會(huì)使用數(shù)控車床進(jìn)行組合件的加工。

二、工作任務(wù)

組合件由三個(gè)零件組成,圖1-94所示為工件1,圖1-95所示為工件2,圖1-96所示為工件3,材料均為45鋼,共2個(gè)毛坯,毛坯1為?50×92圓鋼,加工工件1,毛坯2為?50×80圓鋼,加工工件2和工件3,進(jìn)行工藝分析,編寫加工程序,加工零件至尺寸要求。圖1-94工件1圖1-95工件2圖1-96工件3

三、相關(guān)知識(shí)

(一)組合件加工工藝的分析

1.組合件零件圖的分析

組合件一般由若干個(gè)不同的零件加工后,按圖樣組合(裝配)達(dá)到一定的技術(shù)要求。

2.組合件加工順序的安排

組合件一般有配合精度要求,選擇配合零件加工順序時(shí),既要考慮定位基準(zhǔn),又要考慮安裝、測(cè)量方便。

3.組合件加工方案的確定

(1)以毛坯2外圓表面作為裝夾表面,車削毛坯2端面。

(2)加工工件2的?40外圓(長度約為30),同時(shí)完成工件2左端外圓倒角。

(3)以已加工的?40外圓作為裝夾面,加工工件3左端的槽及外螺紋。

(4)不卸工件,切下工件3總長45,長度留1mm余量,工件3與工件2分離。

(5)不卸工件,加工工件2端面,保證總長、鉆孔、鏜內(nèi)圓及內(nèi)錐至尺寸要求。

(6)以毛坯1外圓表面作為裝夾面,車削工件1左端面,車外圓及外錐,用工件2測(cè)量,保證配合要求。

(7)以毛坯1已加工的外圓作為裝夾面,車削工件1右端面,鉆孔,切內(nèi)槽,車內(nèi)螺紋,用工件3進(jìn)行螺紋測(cè)量,保證螺紋配合要求。

(8)工件1和工件3采用螺紋旋合,組合加工圓弧外輪廓及?32外圓。

(9)拆下工件3與工件1后分離。

(二)組合件的檢測(cè)

圓柱配合在滿足公差配合的前提下,一般孔加工靠上偏差,軸靠下偏差;圓錐配合在滿足尺寸配合的前提下,靠著色對(duì)研檢查錐面配合程度;螺紋配合在滿足螺紋精度的前提下,內(nèi)外螺紋配合的間隙盡可能大一些。

四、任務(wù)實(shí)施

(一)工藝分析

1.組合件零件圖的分析

2.加工順序的