數(shù)控車削加工技術 教案 項目九 切槽、切斷加工工藝及編程

PAGEPAGE1數(shù)控車削加工技術課程教案授課時間第周授課方式（請打√）□講授□上機□實驗/訓□其它課時安排授課題目（章節(jié)或單位課時）：項目九切槽、切斷加工工藝及編程教學目的與要求（分了解、熟悉、掌握三個層次）：1.掌握在數(shù)控車床上切斷工件與切溝槽的基本方法；2.掌握切斷刀的安裝、調(diào)整以及對刀操作；3.掌握切槽切斷指令的編程格式與編程方法；教學重點與難點：1.掌握內(nèi)切槽、外切槽、典型槽的加工方法；2.掌握切斷與溝槽加工的加工工藝。教學內(nèi)容備注9.1切槽加工工藝在加工機械零件過程中，經(jīng)常需要切斷零件；在車削螺紋時為退刀方便，并使零件裝配有一個正確的軸向位置須開設退刀槽；在加工變徑軸過程中也常用排刀切削等加工零件，這些都需要進行切槽或切斷，所以說切槽或切斷是機械加工過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。1.切槽(切斷)刀切槽(切斷)刀是以橫向進給為主，前端的切削刃為主切削刃、有兩個刀尖、兩側為副切削刃，刀頭窄而長、強度差；主切削刃太寬會引起振動，切斷時浪費材料，太窄又削弱刀頭的強度。2.車槽工序安排車槽一般按排在粗車和半精車之后，精車之前。若零件的剛性好或精度要求不高時也可以在精車后再車槽。3.窄槽加工方法當槽寬度尺寸不大，可用刀頭寬度等于槽寬的切槽刀，一次進刀切出，如圖9.1所示。編程時還可用G04指令在刀具切至槽底時停留一定時間，以光整槽底。圖9.1窄槽切削圖4.寬槽加工方法當槽寬度尺寸較大（大于切槽刀刀頭寬度），應采用多次進刀法加工，并在槽底及槽壁兩側留有一定精車余量，然后根據(jù)槽底、槽寬尺寸進行精加工。具體路線如圖9.2所示。寬槽粗加工寬槽精加工圖9.2寬槽切削圖5.切槽加工應注意的問題（1）切槽刀有左、右兩個刀尖及切削刃中心處等三個刀位點，在整個加工程序中應采用同一個刀位點，一般采用左側刀尖作為刀位點，對刀、編程較方便。如圖9.3所示。圖9.3切槽刀刀位點切槽過程中退刀路線應合理，避免產(chǎn)生撞刀現(xiàn)象；切槽后應先沿徑向（X向）退出刀具，再沿軸向（Z向）退刀。如圖9.4所示。（a）產(chǎn)生碰撞（b）避免碰撞的方法圖9.4切槽退刀路線6.切槽刀的對刀切槽刀對刀時采用左側刀尖為刀位點，與編程采用的刀位點一致。對刀操作步驟：Z向?qū)Φ?，如圖9.5所示。圖9.5Z向?qū)Φ秷DX向?qū)Φ?，如圖9.6所示。圖9.6X向?qū)Φ秷D對刀操作注意事項：（1）切槽刀刀頭強度低，易折斷，安裝時應按要求嚴格裝夾。（2）加工中使用兩把車刀，對刀時每把刀具的刀具號及補償號不要弄錯。（3）對刀時，外圓車刀采用試切端面、外圓方法進行，切槽刀不能再切端面，否則，加工后零件長度尺寸會發(fā)生變化。（4）首件加工時仍盡可能采用單步運行，程序準確無誤后再采用自動方式加工以避免意外。（5）對刀時，刀具接近工件過程中，進給倍率要小，避免產(chǎn)生撞刀現(xiàn)象。（6）切斷刀采用左側刀尖作刀位點，編程時刀頭寬度尺寸應考慮在內(nèi)。9.2一般凹槽的切削工藝與編程任務導入:如圖9.7所示，毛坯為直徑為34mm棒料，材料45#鋼，T01：93°外圓車刀，T02：60°外螺紋刀，T04：切斷刀（刀寬3mm）。圖9.7傳動軸9.2.1凹槽加工工藝簡介1.凹槽加工的特點。外圓切槽加工：對于粗加工寬槽或方肩間的車削，最常用的加工方法為多步切屑、陷入車削和坡走車削，需要單獨的精加工。如果槽寬比槽深小，則推薦執(zhí)行多步切槽工序；如果槽寬比槽深要大，則推薦使用陷入車削工序；如果棒材或零件細長或強度低，推薦進行坡走車削。端面切槽加工：在零件端面上進行軸向切槽需選用端面切槽刀具以實現(xiàn)圓形切槽，分多步進行切削槽，保持低的軸向進給率，以避免切屑堵塞。從切削最大直徑開始，并向內(nèi)切削以獲取最佳切屑控制。內(nèi)溝槽加工：與外圓切槽的方法相似，確保排屑通暢和最小化振動趨勢。在切削寬槽時，特別是當使用窄刀片進行多步切槽或陷入切槽，能有效地降低振動趨勢。從孔底部開始并向外進行切削有助于排屑，在粗加工時，應使用最佳的左手或右手型刀片選擇來引導切屑。2.刀具的選擇切斷刀的刀柄選擇原則：盡可能降低刀具偏斜和振動趨勢，一般選擇具有最小懸深的刀柄或刀板，選擇盡可能大的刀柄尺寸，選擇盡可能大刀片座（寬）的刀板或刀柄，選擇不小于插入長度的刀板高度，刀具懸深不應超過8倍的刀片寬度。刀片的選擇：刀片共三種類型：中置型（N、主偏角0度），其切削刃與刀具的進給方向成直角，中置型刀片可提供堅固的切削力，其切削力主要為徑向切削力，具備穩(wěn)定的切削作用、良好的切屑形成和長的刀具壽命以及成直線進行切削；右手（R）和左手（L）型刀片，兩者都有一定角度的主偏角，適用于對工件切口末端進行精加工，選擇合適的左右手刀片，便于切削刃的前角靠近切斷部分，去除工件毛刺和飛邊。刀片寬度的選擇：一方面要考慮到刀具強度和穩(wěn)定性，另一方面又要同時考慮到節(jié)省工件材料和降低切削力。對于小直徑棒材或零件的切斷，選擇較小的刀片寬度和鋒利的切削刃來降低切削力。切斷薄壁管材時，可使用寬度尺可能小的鋒利刀片來降低切削力。9.2.2程序編寫1.零件圖工藝分析（1）技術要求分析。如圖9.7所示，零件包括圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、一個外溝槽、外螺紋、切斷等加工。零件材料為45#鋼，無熱處理和硬度要求。（2）確定裝夾方案、定位基準、加工起點、換刀點。由于毛坯為棒料，用三爪自定心卡盤夾緊定位。由于工件較小，為了加工路徑清晰，加工起點和換刀點可以設為同一點，放在Z向距工件前端面200mm，X向距軸心線100mm的位置。（3）制定加工方案，確定各刀具及切削用量。加工刀具的確定如表9.1所示，加工方案的制定如表9.2所示。表9.1刀具卡實訓課題復合循環(huán)指令編程及加工零件名稱螺桿零件圖號序號刀具號刀具名稱及規(guī)格刀尖半徑數(shù)量加工表面1T010193°粗精右偏外圓車刀0.41外表面、端面2T020260°外螺紋刀0.21外螺紋3T0303B=3mm切斷刀0.31切槽、切斷表9.2工序表材料45#零件圖號圖8-1系統(tǒng)FANUC工序號操作序號工步內(nèi)容（走刀路線）G功能T刀具切削用量轉速S進給速度F切削深度主程序夾住棒料一頭，留出長度約100mm（手動操作），調(diào)用主程序加工1自右向左粗車端面、外圓面G71T01016000.322自右向左精車端面、外圓面G70T01018000.10.23切外溝槽G75T04043000.104車螺紋G92T02023001.55切斷G01T04043000.16檢測、校核2.數(shù)值計算（1）設定程序原點，以工件右端面與軸線的交點為程序原點建立工件坐標系。（2）計算各節(jié)點位置坐標值，略。（3）螺紋加工前軸徑的大?。篋孔＝14-0.2＝13.8（4）當螺距p＝1.5時，查表得牙深h＝0.974，分4次進給，每次進給的吃刀量分別為：0.8、0.6、0.4、0.16。3.程序清單表9.3程序表數(shù)控車床程序卡編程原點工件右端面與軸線交點編寫日期零件名稱傳動軸零件圖號圖9.7材料45#車床型號CJK6240夾具名稱三爪卡盤實訓車間數(shù)控中心程序號O8002編程系統(tǒng)FANUC0-TD序號程序簡要說明N010G50X200Z200建立工件坐標系N020M03S600T0101主軸正轉，選擇1號外圓刀N030G99進給速度設為mm/rN040G00X38Z2快速定位至38直徑，距端面正向2mmN050G71U2R0.5調(diào)用粗車循環(huán)，每次切深2mm，留精加工余量單邊0.2mmN060G71P70Q160U0.4W0.2F0.3N070G01X1F0.1進給加工至（X1，Z2）的位置N080Z0進給加工至（X1，Z0）的位置N090X10加工端面N100X13.8Z2加工倒角C2N110Z40加工M14直徑外圓至13.8N120X20Z55加工錐面N130Z65加工20外圓N140G02X30Z70R5加工R5圓弧面N150G01Z-83加工30外圓N160X38平端面N170M01選擇停止，以便檢測工件N180M03S900換轉速，主軸正轉N190G70P70Q160調(diào)用精加工循環(huán)N200G00X200Z200T0100M05返回換刀點，取消刀補，停主軸N210M01選擇停止，以便檢測工件N220M03S300T0404換切槽刀，降低轉速N230G00X20Z-40快速定位，準備切槽N240G75R0.5調(diào)用切槽循環(huán)指令，加工槽5X2，每次X向移動量1.5mm,Z向移動量2.0mmN250G75X10Z-38P1500Q2000F0.1N260G00X200Z200T0400M05返回換刀點，取消刀補，停主軸N270M01選擇停止，以便檢測工件N280M03S300T0202換轉速正轉，換螺紋車刀N290G00X20Z5快速定位至循環(huán)起點（X20，Z5）N300G92X13.2Z-37.5F1.5加工螺紋N310X12.6N320X12.2N330X12.05N340G00X200Z200T0200M05返回刀具起始點，取消刀補，停主軸N350M01選擇停止，以便檢測工件N360M03S300T0404換切斷刀，主軸正轉N370G00X38Z-83快速定位至（X38，Z-83）N380G01X0F0.1切斷N390G00X38徑向退刀N400G00X200Z200T0400M05返回刀具起始點，取消刀補，停主軸N410T01001號刀取消刀補N420M30程序結束9.3復合循環(huán)切削溝槽—G75任務導入:加工如圖9.8所示零件，用復合循環(huán)切溝槽指令加工，其毛坯為棒料。工藝設計為:粗加工時切深1.5mm，進給速度0.2mm/r，主軸轉速300r/min;精加工余量為1mm（直徑量），Z向1mm，進給速度為0.15mm/r，主軸轉速為800r/min。圖9.8實物圖圖9.9尺寸圖為完成此項任務，需掌握的知識如下：1.G75切槽復合循環(huán)指令（1）格式：G75R;G75XZPQF;（2）各地址含義：R—退刀量XZ為槽的終點坐標（相對于起點）PX向每次切深（無符號，半徑值）Q每完成一次徑向切削后，在Z向的移動量，此值小于刀寬，無符號。圖9.10縱向切槽循環(huán)指令G75的動作路線示意圖2.編程注意事項：（1）必須首先定義一個起點，如果你想從槽的左側開始加工，則該起點在Z向等于左側Z坐標，X向略大于工件直徑，右側也是如此。否則機床將發(fā)生不可預想的運動。（2）切槽刀一般左刀尖為刀位點，所以一般定義槽左側為起點，終點要考慮刀寬。（3）P、Q的編程值以0.001毫米為單位。（4）由于G75是一個粗加工循環(huán)，因此在編程時槽的兩側和底部都要留有精加工余量，以便再用G01指令進行精加工。（5）循環(huán)結束后，刀具停留在起點。明確這一點對于下一步編程非常重要3.程序清單表9.4程序表數(shù)控車床程序卡編程原點工件右端面與軸線交點編寫日期零件名稱階梯軸零件圖號圖9.9材料45#車床型號CJK6240夾具名稱三爪卡盤實訓車間數(shù)控中心程序號O0083編程系統(tǒng)FANUC0-TD序號程序簡要說明N010M03S600T0101;主軸正轉，選擇1號外圓刀N020G99進給速度設為mm/rN030G00X61Z-48.8;主軸正轉，選擇1號外圓刀N030G75R1.0；調(diào)用切槽循環(huán)指令N040G75X40.2Z-25.2P1500Q4700F0.1;N050G01Z-50.0F0.1S800;進給加工至（X40，Z-50）的位置N060X40.0;進給加工至（X40，Z-50）的位置N070Z-25.0;進給加工至（X40，Z-25）的位置N080X61.0;進給加工至（X61，Z-25）的位置N090G00X100.0Z100.0;回換刀點N100M30;程序結束9.4切斷工藝及編程任務導入:切斷如圖9.11所示零件，切斷刀的刀寬為5mm。圖9.11軸為完成此項任務，需掌握的知識如下：1.刀具選擇切斷要用切斷刀，切斷刀的形狀與切槽刀相似,刀位點左刀尖。常用的切斷方法有直進法和左右借刀法兩種。直進法常用于切斷鑄鐵等脆性材料；左右借刀法常用于切斷鋼等塑性材料。2.工藝分析（1）采用手動切削右端面。（2）保證Z向尺寸50mm，在移動刀具時應加刀寬4mm。（3）徑向進給應過X0點。（4）徑向切斷工件要留余量，保證工件不能掉到托板上，以免擦傷已加工表面；端面切斷，徑向尺寸要過軸線，以確保工件端面平整。3.程序清單表9.5程序表數(shù)控車床程序卡編程原點工件右端面與軸線交點編寫日期零件名稱階梯軸零件圖號圖9.11材料45#車床型號CJK6240夾具名稱三爪卡盤實訓車間數(shù)控中心程序號O0084編程系統(tǒng)FANUC0-TD序號程序簡要說明N010M03S600T0101;主軸正轉，選擇1號切斷刀N020G98進給速度設為mm/minN030G00X55Z-50;定切斷刀的起刀點N030G01X2F50;切段N040X55F100;退刀N090G00X100.0Z100.0;回換刀點N100M30;程序結束9.5子程序在切槽加工中的應用任務導入:如圖所示為車削不等距槽。已知：毛坯直徑37mm，長度77mm，一號外圓車刀，二號切斷刀，寬度為2mm。圖9.12溝槽軸為完成此項任務，需掌握的知識如下：1.子程序的結構子程序與主程序相似，由子程序名、程序內(nèi)容和程序結束指令組成。例如O子程序名……子程序內(nèi)容M99；子程序結束一個子程序也可以調(diào)用下一級的子程序。子程序必須在主程序結束指令后建立，其作用相當于一個固定循環(huán)。2.子程序的調(diào)用FANUC0i系統(tǒng)子程序調(diào)用格式為：M98Pxxxxxxx；說明：M98：子程序調(diào)用字；P后面的前3位數(shù)字為子程序重復調(diào)用次數(shù)；后4位數(shù)字為子程序號。當不指定重復次數(shù)時，子程序只調(diào)用一次。例如：M98P51002；該指令連續(xù)調(diào)用子程序（1002號）5次。子程序調(diào)用指令（M98P）可以與運動指令在同一個程序段中使用。例如：