数控车床编程与加工技术项目4.doc

【课题编号】4 项目四【课题名称】成型面的加工【教学目标与要求】一、知识目标1.了解内外成形面零件加工的工艺知识，用数控车床车削成形面的优点。2.会应用G02/G03指令编制圆弧面的加工程序。3.能够进行成形轴工件加工和内孔成形面零件加工操作与程序的调试。4.会应用G73指令编程，能区分G73和G71指令的不同用途。二、能力目标1.能读懂G02/G03指令，并编制加工程序。2.能区分G73和G71的不同使用场合。3.能操作数控车床车削成形面零件。三、素质目标1.了解传统成形面加工工艺方法。2.熟悉G03/G03指令的加工特点和两指令之间的区别，了解常用前置刀架与后置刀架对使用G02/G03指令的不同效果。3.了解G73指令与G71指令的不用应用场合。4.了解G40/G41和G42刀具补偿设置的作用及应用场合。四、教学要求1.读懂成形面内孔和外圆的图样，能分析成形面的加工工艺。2.能区别G02与G03、G71与G73指令的不同应用。了解G40、G41、G42刀具补偿功能的适用场合。3.能读懂成形面加工工艺程序，并能编制简单程序。4.能按图样要求，应用编制程序，加工出成形面零件。【教学重点】1.G02/G03指令功能的使用方法。了解G71与G73指令功能的区别。了解G40、G41、G42刀具补偿功能的应用。2.能使用数控车床加工出合格的成形面工件。【难点分析】1.对常用前刀架数控机床应记住G02/G03是刀尖轨迹为逆时针方向，而G03刀尖轨迹为顺时针方向，以前刀架为讲课重点。2.G71与G73都是粗加工循环，但有所区别，所以应用场合也不同，学生可能不易理解。3.刀补G41和G42功能在应用时容易出现选择错误。【分析学生】1.学生容易混淆的地方是选择G02或G03，这是刀具的运动轨迹是顺时针还是逆时针方向的问题，务必分析清楚。2.G71和G73都是粗精加工自动循环指令，但毛坯的形状不同，选择不同指令可提高工作效率。型材毛坯选择G71为主，铸造或锻造毛坯的各阶梯加工量大致相同，选择G73更好，减少许多不必要的空刀加工时间。3.由于成形面加工时，刀尖前端均磨削出小的圆弧，其圆弧中心点的轨迹与刀尖的轨迹会产生一定的误差，所以需要用刀具补偿处理。这内容较难，学生不易理解。【教学思路设计】理论教学时重点讲清G02/G03、G71/G73指令之间的区别，和G04、G41与G42的补偿原因。然后读懂已知编制程序，了解加工过程，最后上机操作。【教学安排】理论教学6学时，实训教学12学时。【教学过程】一、简单圆弧的加工1.读图 图4-3为带圆弧的轴，除了带有圆锥1:5处，有R4凸圆弧和R3凹圆弧。其余尺寸如同前面的零件图。切制圆弧是基本任务的要点。2.工件材料铝料 装夹时留出切断的尺寸，伸出量不小于60mm。刀具选择90外圆车刀和切断刀。检测工具增加可以直接测量小圆弧角度的半径样板，通常称为R规，可直接测车圆弧的精确度。3.读懂表4-4加工程序 与前面的加工程序所不同的是使用了切削凸圆弧的G03和切削凹圆弧的G02。在精车切削前，需程序安排M05主轴停止转动和M00暂停执行程序，为测量工件和修正刀补做准备。4.G02/G03车圆弧指令本教材所用的数控车床的刀架是前置式，切削圆弧时，从起点到终点所走过的轨迹如果是顺时针方向，用G03指令表示；反之，以起点到终点所走过的轨迹如果是逆时针的方向，用G02指令表示。应当说明的是，如果刀架是后置式的，则G02与G03的轨迹方向正好相反，这里用前置式的，就不必告诉学生后置式刀架的G02与G03的轨迹方向，以免造成混乱，更不利于初学者掌握G02和G03指令的应用。可参见图4-6所示。G02和G03在程序中通常标注圆弧的终点坐标和圆弧的半径R的值即可。为了区分圆弧的大小，如果R取值取正，则其圆弧的圆心角小于180；如果R值取负，则圆弧的圆心角大于180。此处，G02与G03也可以用增量坐标来编辑，即U、W为X、Z轴方向的圆弧坐标增量值。建议以绝对坐标标注为主。切削圆弧时，为了减少加工时间，通常先将大部分加工余量切除后，再选择G02或G03车削的所需要的圆弧。二、复杂成形面的加工1.读图 如图4-9所示为成形面小轴，零件后端面有SR球面，1:5锥度，R2凹圆弧和R3凸圆弧，是由三个圆弧组成的复杂成形面，且球形面半径有0.05mm的尺寸精度公差要求。2.工艺分析 由于材料为铝料，无几何精度要求，可用三爪卡盘一次装夹加工，应留出切断长度，装夹长度大于55mm。3.读懂表4-9加工程序 用G73粗车循环10次加工零件右端半球面、锥度、凹圆弧R2和凸圆弧R3，知道30mm的右端面，即24mm外圆的左端，留出0.5mm和0.1mm的X、Z方向精加工余量。程序中使用G42右刀补，即刀具加工工件时，其刀具的移动方向在加工工件的左侧，起到T0101刀尖圆弧的刀补作用。4.G73封闭切削循环该指令与G71循环指令相似，G71指令是给定粗加工的背吃刀量、精加工余量和精加工路线，系统可自动给出粗加工路线和加工次数；而G73指令是给定粗加工循环次数、精加工余量和精加工路线，系统可自动算出粗加工的背吃刀量，给出粗加工路线。区别在于G71指令给出背吃刀量，而G73指令不给背吃刀量，而给出加工循环次数。G73比较适用于锻造和铸造毛坯工件，按毛坯的形状不同，刀具依形状封闭切削，刀具所走轨迹相同，每一次循环加工都能切除多余材料，减少空刀时间；G71比较适用于型材原料，如圆棒料，刀具作水平加工，在Z方向上依切削长度不同走刀长度也不同。5.G40、G41、G42刀具半径补偿指令 如图4-12所示，刀具的尖点经常修磨成圆弧状的刀尖半径，以延长使用寿命，按程序加工零件后，由于圆弧的影响会出现如图4-12中的阴影未能加工到的现象，所以需对刀具进行补偿刀尖半径值。以工件与刀具的相对位置不同分为G41左刀补和G42右刀补，即刀具运动方向在工件的右侧，需要选用G41的左刀补；刀具的运动方向在工件的左侧，需要选用G42的右刀补。实现清除左右误差。因此必须正确确定刀具左右运动方向后方可来用补偿指令。刀具半径补偿之值只需标注G41或G42指令，不必带入具体补偿参数值，其值的大小由刀具刀尖方位，如图4-14所示，置入对应的刀具号中，操作者不必加以考虑。G40用于取消刀补的命令。三、内成形面的加工1.读图 如图4-19所示为内成形面零件图，零件外圆有1:5的圆弧，内孔有R10mm的圆弧。40mm内孔处有尺寸公差要求，外径48mm处和长度35mm处也有尺寸公差要求。2.工艺分析 选用50mm铝料，一次装夹切削完成，留出切断长度，所以毛坯伸出长度应大于45mm。刀尖除常用外圆车刀外，需要用内孔盲孔车刀，以切削内圆弧。钻孔部分采用手动钻孔，不编制程序。3.读懂表4-13的加工程序 数控车床加工前先将工件钻出直径12mm的孔。选用G71粗车循环加工内孔40mm长度10mm。选用G41刀具左刀补。选用G03圆弧逆时针方向加工内孔圆弧R10mm。应当注意的是加工内孔时，刀具退刀方向与加工外圆的方向相反，所以内孔加工余量u值取-0.5mm。循环起点处坐标即是开始下刀的位置。由于使用型材毛坯件，使每次切削都不会出现空刀。所以选择G71，而不是G73指令。四、小结1.成形面加工往往含有曲面，常用G02、G03圆弧加工指令，注意刀具的运动轨迹来决定选用G02或G03，程序中X、Z坐标表示绝对坐标值。2.G73与G71都是循环指令，G73用于毛坯加工的余量相同，刀具所走的轨迹相同的封闭循环切削。而G71用于