项目三 圆弧类零件的加工.doc

教学课题： 课题三 圆弧类零件的加工知识目标：1 能够自主分析车圆弧的加工路线；2 掌握圆弧插补指令和程序循环指令的编程格式；3 熟练掌握带圆弧的零件的编程方法和技巧；技能目标：1 熟练掌握带圆弧的零件的编程方法和技巧；2 使学生掌握成形面零件的编程与加工；4 熟练掌握G02、G03、G41、G42、G40的编程格式的应用；课题三 圆弧类零件的加工3.1车圆弧的加工路线分析应用G02（或G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。所以，实际切削时，需要多刀加工，先将大部分余量切除，最后才车得所需圆弧。下面介绍车圆弧常用的加工路线。图3-1为车圆弧的车圆法切削路线。即用不同半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。图3-2为车圆弧的车锥法切削路线，即先车一个圆锥，再车圆弧。但要注意车锥时的起点和终点的确定。若确定不好，则可能损坏圆弧表面，也可能将余量留得过大。确定方法是连接OB交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AC。由几何关系得：CD=DB=OB-OD= R-R=0.414R此为车锥时的最大切削余量，即车锥时，加工路线不能超过AB线。由CD与ABC的关系，可得：AB=BC=CD=0.586R这样可确定出车锥时的起点和终点。当R不太大时，可取AB=BC=0.5R此方法数值计算较繁，但其刀具切削路线较短。3.2圆弧插补指令的使用功能：使刀具从圆弧起点，沿圆弧移动到圆弧终点；其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。圆弧的顺、逆方向的判断：沿与圆弧所在平面（如XOZ）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y）看去，顺时针为G02，逆时针为G03。G02 I- K- 顺时针圆弧插补格式： X（U）- Z（W）- F- G03 R- 逆时针圆弧插补圆弧在 XY 面上G17 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) X_Y_I_ J_ F_或G17 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) X_Y_ R_ F_圆弧在 XZ 面上G18 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) X_Z_ I_ K_ F_或G18 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) X_Z_ R_ F_圆弧在 YZ 面上G19 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) Y_Z_ J_ K_ F_或G19 G02 ( G03 ) G90 ( G91 ) Y_Z_R_ F_ X、Z：为绝对编程时，圆弧终点在工件坐标系中的坐标。U、W：为增量编程时，圆弧终点相对于起点的位移量。 I、K：圆心相对于圆弧起点的增加量（等于圆心坐标减去圆弧起点的坐标），在绝对、增量编程时都是以增量方式指定，在直径、半径编程时 I 都是半径值。 R：圆弧半径（同时编入R与I、K时，R有效），不带正负号 F ：被编程的两个轴的合成进给速度。3.2.1 G02顺时针圆弧插补G02用于切削加工按指定进给速度的顺时针圆弧插补运动。使刀具从当前位置以F设置的进给速率沿圆心顺时针圆弧运动至目标位置。目标位置由X（U），Z（W）设置，无论其值是否为零，均应输入；圆心位置由I、K或R设置。I、K分别为圆心相对于起始点的增量值，R为圆弧半径值。I、K值的大小和正、负的确定方法是：从圆弧起点向圆心画一个矢量，这个矢量在X轴的投影和方向就是I的数值和方向，这个矢量在Z轴上的投影和方向就是K的数值和方向，当I、K的方向与X、Z轴的坐标正方向一致时，I、K值为正，反之则为负。 图3-3 顺时针圆弧插补如图3-3所示，刀具处于点处，该点坐标值为X=120，Z=10将刀具以100毫米/分的进给速率沿圆心顺时针移动到点处，该点坐标值为X=60，Z=100。圆心相对点坐标为I=0，K=50，则：绝对坐标编程： G02 X60 Z100 I0 K50 F100相对坐标编程： G02 U-60 W90 I0 K50 F1003.2.2 G03逆时针圆弧插补G03用于切削加工时的逆时针圆弧插补运动。其坐标设置及运动方式与G02类似。只是运动方向与G02相反。如图3-4所示，假设刀具从点沿圆心以与上图相同的速率逆时针移动至点处，则： 图3-4 逆时针圆弧插补绝对坐标编程：G03 X120 Z10 I60 K-40 F100 增量坐标编程：G03 U60 W-90 I60 K-40 F100圆弧顺、逆方向的判别方法是：从垂直于圆弧平面的坐标方向的正方向向该圆弧平面看去，加工该圆弧的走刀运动方向是顺时针方向则为G02；反之，则为G03。3.2.3 刀具半径补偿指令一、G41、G42、G40指令功能：G41是刀具半径左补偿指令；G42是刀具半径右补偿指令；G40是为取消刀具半径补偿指令。格式： G41 G01 G42 X（U）_ Z（W）_ G40 G00说明：（1）G41、G42、G40必须与G01或G00指令组合完成； （2）X（U）、Z（W）是G01、G00运动的目标点坐标。 注意：G41、G42只能预读两段程序。二、刀具半径补偿量的设定 刀具半径补偿量可以通过数控系统的刀具补偿设定画面设定。T指令要与刀具补偿编号相对应，并且要输入假想刀尖号。假想刀尖号是对不同形式刀具的一种编码，如图3-5（a）所示，常用车刀的假想刀尖号如图3-5（b）所示。 3-5 常用车刀的假想刀尖3.3 编程实例3.3.1 例一：见图3-6所示，要求车端面，精车外圆，切断。 图3-6 例一1根据零件图确定工件的装夹方式及加工工艺路线以轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘一次装夹完成加工，并取零件右端面中心为工件坐标系零点。其工艺路线为：（）车端面（）精车外圆 （）切断2刀具选择900外圆车刀 T0101，车端面350外圆车刀 T0202，精车外圆切断刀T0303：宽4 mm，3切削用量确定 表3.1 切削用量表加工内容主轴转速S(r/min)进给速度F(mm/r)车端面5000.15精车外圆5000.15切断3000.054编程程 序说 明O1401；程序名N001 T0101；调用1号外圆刀N002 M03 S500；主轴正转，500r/minN003 G00 X150 Z150；刀具快速定位N004 G00 X60 Z0；快速定位，准备车端面N005 G01 X0 F0.15；车端面N006 G00 X150 Z150；回刀具起点 N007 T0202；调用2号外圆刀 N008 G00 G42 X20；N009 G00 Z0；精车外圆 N010 G03 X40 Z-10 R10；N011 G01 W-12；N012 G02 X56 Z-30 R8；N013 G01 Z-50；N014 G00 G40 X150；回刀具起点 N015 Z150；N016 S300 M03 T0303；调用3号切断刀，转速300r/min N017 G00 X58 Z-49；切断 N018 G01 X1 F0.05；N019 G00 X150；回刀具起点 N020 Z150；N021 M05；主轴停转 N022 M30；程序结束 3.3.2 例二：如图3-7 所示，用圆弧插补指令编程。%3309N1 G92 X40 Z5 （设立工件坐标系）N2 M03 S400 （主轴以400r/min）N3 G00 X0 （到达工件中心）N4 G01 Z0 F60 （接触工件）N5 G03 U24 W-24 R15 （加工R15圆弧段）N6 G02 X26 Z-31 R5 （加工R5圆弧段）N7 G01 Z-40 （加工 26外圆）N8 X40 Z5 （回对刀点）N9 M30 （主轴停、主程序结束并复位） 3.3.3 例三：加工如图3-8所示零件。毛坯为25的硬铝棒料，从右端至左端轴向进给切削，粗加工每次进给深度1.52mm，粗加工进给量为200mm/分，精加工进给量为50mm/分，精加工余量X向0.51 mm，Z向0.1mm，切断刀刃宽4mm，工件编程原点如图3-7所示。表3.2各刀具的刀具号、刀补号刀具类型刀具号刀具补偿号450外圆车刀T0101900外圆左偏车刀T0202900窄头外圆车刀T0303刃宽4mm切断刀T0404 图3-8 圆弧台阶轴程 序 说 明0002； G92 X100 Z10； M03 S800； N1： 工序1：粗、精车端面T0101； G00 X30 Z0.1；G01 X0 F200；G00 X30 Z2；G00 Z0；G01 X0 F50；G00 X100 Z10N2： 工序2：粗、精车圆锥台阶轴T0202； 换900外圆左偏车刀G00 X28 Z2 ；G22 L4； 开始循环车圆锥台阶轴，循环四次G00 U-6.8；G01 Z-10 F200；G01 U4 F200；G01 U7 W-20；G00 Z2；G00 U-8；G80 ； 程序循环结束G00 X9；G01 Z-10 F50；G01 X13 F50；G01 X20 W-20；G26；T0404；（右刀尖对刀） 换切断刀G00 X25 Z-46；G01 X20.5 F100；G27；G29；N3： 工序3：粗、精车圆弧台阶T0303； G00 X28 Z-29；G22 L2； 开始循环车圆弧台阶轴，循环二次G01 U-6 F500；G01 Z-30 F200；G02 U0 W-16 R11.5 F200；G01 Z-60 F200；G00 U4；G00 Z-28；G80 ； 程序循环结束G01 X20 F500；G01 Z-30 F200；G02 X20 W-16 R11.5 F50；G01 Z-60 F200；G27；G29；T0404； G00 X25 Z-55；G01 X0 F50；G26；T0101；M303.4 思考与练习3.4.1练习图如下图所示。如下图所示，已知毛坯为40150的45钢，要求编制数控加工程序并完成零件的加工。3.4.2 练习要求 由学生独立制定工艺方案，教师对工艺方案讲评后学生再完成数控程序的编