课题六外成形面编程及加工操作

1、数控车床加工工艺与数控车床加工工艺与编程操作编程操作课程课程电子教案电子教案主编：任国兴学习重点学习重点： (1 ) 熟练掌握在数控车床上加工成形面的基本方法。（2）熟练掌握加工成形面所选择的尖形车刀及圆弧形车刀的刃磨、装夹及对刀。（3）熟练掌握检测外成形面的各种方法，及尖形车刀的刀尖圆弧对加工质量的影响。 学习目的学习目的：（1）掌握成形面的加工、测量、补偿，节点位置的处理，刀具的干涉与解除。（2）了解尖形刀具的刀尖圆弧半径对车削质量的影响。课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作6.1车削外成形面零件的相关

2、知识的相关知识车削外成形面零件的相关知识的相关知识 6.2外圆弧成形面外圆弧成形面6.3 圆球面加工圆球面加工6.4其它成形面其它成形面 复习思考题复习思考题 在数控机床加工过程中，经常遇到工件轮廓是由圆弧和圆弧、圆弧和直线相切、相交而构成的一些成型面零件，对这些零件的加工数控机床要比在普通机床上加工容易的多，能显示出数控机床加工复杂成形面的一个最显著特点只要按照数控系统编程的格式及要求，编写出相应的园弧插补程序段，就可实现对成型面的加工。 1、成型面 有些零件的轴向剖面成曲线形、如各类手摇柄、单球手柄、双球手柄及一些简单工艺品等，都具有这些特征的表面称为成型面（或称特性面）。在数控机床加工过

3、程中，经常遇到工件轮廓是由圆弧和圆弧、圆弧和直线相切、相交而构成的一些成型面零件，对这些零件的加工数控机床要比在普通机床上加工容易的多，能显示出数控机床加工复杂成形面的一个最显著特点。2、编程计算在数控机床上加工成型面零件，在编程时对于简单回转体零件要通过结构图上的圆弧、圆心坐标等利用勾股定理、三角函数、平面几何等相关数学计算第一节 车削外成形面零件的相关知识车削外成形面零件的相关知识 课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作 来得到基点坐标；对于复杂回转体零件的圆弧与圆弧相切、相交则要通过给定零件图的相关尺寸，采用解析几何列解方程来求解。3、精确绘图一些特殊复杂的成型面

4、，可以在计算机上应用绘图软件（如AUTOCAD等）精确绘出零件轮廓，然后利用软件的测量功能进行精确的测量，即可得出各点的坐标值。4、自动编程一些计算量特别大的复杂成型面，应用CAM软件自动编程。5、表面滚花滚花是用滚花刀来对零件表面挤压使其产生塑形变形而形成花纹的过程。滚花刀装夹在刀架上，使滚花刀的轴线与旋转工件中心线等高，滚花时产生的径向压力很大，可先把滚花刀宽度的1/2或1/3处与工件表面向接触，使滚花刀与工件表面有一个很小的夹角，比较容易切入，不易产生乱纹，来回滚压1 3次，直至花纹清晰为止。 课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作 第二节第二节 外圆弧成形面外圆

5、弧成形面【实例】车削圆弧零件如图61所示（一）刀具选择有断削槽的90度正偏刀和45度端面刀。（二）工艺分析（1）粗车精车须对两次刀精车刀对右端面时应采用增量贴近法确认。 （2）用三爪卡盘夹持左端，棒料伸出卡爪外55mm。 （3）先用1号粗车刀加工，给精车留余量：X = 1mm , Z = 0.4 mm。（4）粗车加工完后再换2号精车刀加工。（5）每次进刀时不能用G00 贴近工件，刀尖应停在右侧圆柱面的延长线上。（三）相关计算整个零件出刀点与入刀点的距离之差为45 20 =25mm 。根据直角三角形OAB用勾股定理可求出OA的长度为17.321mm；子程序调用次数和进给量的确定，大端与小端之差为

6、45-20 =25mm。若分10刀车削每刀应车削掉2.5 mm须循环11次。课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作30 图 61 圆弧零件毛坯：4580材料：45XO A 20B 45R20z （四）参考程序（采用子程序编程）【华中HNC21T系统】%0061(T01为一号粗车刀，T02为二精车刀)N10 T0101 （调一号粗车刀，确定其坐标系）N20 G00 X100 Z100 （到程序起点或换刀点位置）N30 M03 S800 （主轴正转以800r/min旋转）N40 G00 X51 Z1 M08 （移到子程序起点处，浇注切削液留精车量1mm）N50 M98 P0

7、002 L11 （调用子程序，并循环11次）N60 G00 X100N70 Z100 M09 （返回对刀点，切削液停）N80 M05 （主轴停）N90 T0202 （调二号精车刀，确定其坐标系）N100 M03 S1200 （主轴正转以1200r/min旋转）N110 G00 X20 Z1 N120 G01 Z-30 F120 （精车零件各部分）N130 G03 X40 Z-47.321 R20 （精车零件各部分）N140 G01 X45课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作 N150 G00 X100 Z100 （精车后退回程序起点）N160 M05 （主轴停）N17

8、0 M30 （主程序结束并复位）%0002 （子程序名）N180 G01 U -10 F100 （到切削起点处，留下后面切削余量）N190 W -30.6 （从Z=1起刀车外圆Z向留0.4余量）N200 G03 U20 W-17.321 R20 （加工R20.59园弧段）N210 G01 U5 （加工中部圆环）N220 G00 U4 （离开已加工表面）N230 W48.321 （回到循环起点处）N240 U -21.5 （调整每次循环的切削量为2 .5mm）N250 M99 （子程序结束，并回到主程序）【FANUC 0i系统略】五、注意事项：1、数控车床上车削成型面时要注意副切削刃的角度，不能

9、与工件产生干涉。2、加工时若直径量相差比较大，应设定主轴线速度恒定。3、FANUC系统调用子程序为M98 P11 L0002 其中“P、L”的含义与华中系统的相反，其它相同。课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作 第三节第三节 圆球面加工圆球面加工【实例】车削圆球体件如图 62所示。（一）刀具选择（1）刀宽5 mm的切槽刀（2）带有断削槽的900正偏刀（3）带有断削槽的900反偏刀（4）450端面刀。（二）工艺分析（1）采用手动切削右端面。 （2）900正偏刀粗车、精车用同一把刀；900反偏刀粗车、精车也用同一把刀。（3）用三爪自定心卡盘夹持左端，棒料伸出卡爪外75 m

10、m。（4）用900正偏刀车削加工右半球，用900反偏刀车削加工左半球。（5）车削顺序1）用切槽刀以排切法从右到左车削加工20外圆槽并车至20.8直径尺寸。 2）采用G71粗车循环法用900反偏刀车削加工左半球。3）采用G72端面车削循环法用900正偏刀车削加工右半球。（三）相关计算课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作R25ZXB2020图 6 2 圆球体件 毛坯：55 90材料：Q235 AO 连接三角形OAB利用勾股定理求得： OA = = 22 .91 mm 即：B点坐标（20、47.91）（四）参考程序 （用排刀法切槽程序略）【华中HNC21T系统】%0063（

11、T02为二号反偏刀、T03为三号正偏刀）N10 T0202 （调二号反偏刀，确定坐标系）N20 M03 S800 （主轴正转、转速800r / min）N25 G96 S100（恒线速度有效，100m/min）N30 G00 X58 Z-47.91 M08 （到左半球外圆切削循环点）N40 G71 U1.2 R1.1 P50 Q60 X0.8 Z-0.5 F150N50 G01 X20 (移动到精车起点处)N60 G02 X50 W22.91 R25 （精车左半球外圆）N70 G00 X100N80 Z100 M09 （到程序起点或换刀点位置）N85 G97 S600 (取消恒线速度，设主轴6

12、00 r / min) N90 M05N100 T0303 （调三号正偏刀，确定坐标系）N110 M03 S1000 （主轴正转、转速1000r / min）课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作 N115 G96 S100 （恒线速度有效，100m/min）N120 G00 X58 Z2 M08 （到右半球外圆切削循环点）N130 G72 W0.5 R1.2 P140 Q160 X0.8 Z0.4 F200N140 G00 Z-25N150 G01 X50 N160 G02 X0 Z0 R25 （精车右半球外圆）N170 G00 X100N180 Z100 M09 (

13、到程序起点位置)N190 G97 S600 (取消恒线速度，设主轴600 r / min)N200 M30 （程序结束并复位）【FANUC 0i系统】G71 U1.2 R1.1；G71 P50 Q60 U0.8 W0.5 F0.2； （外圆粗车循环）N50 G01 X20.0； (移动到精车起点处)N60 G02 X50.0 W22.91 R25.0； （精车左半球外圆）G70 P50 Q60； （同上略）G72 W0.5 R1.2；课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作 G72 P140 Q160 U0.8 W0.4 F0.2；N140 N160 G70 P140 Q

14、160；（五）注意事项：1、FANUC 0i系统为小数点编程，须在整数后面加小数点，且循环语句的格式不同。2、在球面上各点的斜率不同，所以在车削时要设定主轴线速度恒定，退刀后还应取消恒线速度。课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作第四节第四节 其它成形面其它成形面 在数控机床零件加工过程中，有的特殊零件轮廓是由圆锥面与圆弧相切而构成的特殊几何形体，对于计算这种几何形体上的基点坐标及圆弧的圆心坐标，可以通过给定零件图的相关尺寸，采用三角函数、平面几何、解析几何等的综合计算求解。加工如图 6-3所示，此件为锥体素线与R10圆弧相切所组成的特殊形体零件。【实例】车削单锥体零件

15、如图 6-3所示。（一）刀具选择（1）带有断削槽的副偏角35度 主偏角90度重磨正偏刀（2）刀宽3 mm的切槽刀（3）45度端面刀（二）工艺分析（1）采用手动平右端面，粗车精车用同一把刀。（2）用三爪自动定心卡盘夹持左端，棒料伸出卡爪外75 mm。 课题三 外圆、端面和台阶的编程与加工操作外圆、端面和台阶的编程与加工操作 课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作图 63 单锥体零件 毛坯：45 100 材料：45 XXY6630D A AOBP E G F2 03 0F R1230O 163 2C1. 52585Z（3）用900正偏刀车削加工，注意切倒锥副后角不能产生干涉

16、。（4）正偏刀车削加工时径向留0.8 mm精车余量，轴向留0.4 mm精车余量。（三）相关计算（1）如图建立XOY直角坐标系。（2）作图连接OA 、过G点作轴平行线GP，过A点作BG的垂线AB，过A点作GP的垂线AE。（3）在RtOAD中以“O”为坐标系原点计算A点坐标：因为 OA = R = 12 、DOA = 300 利用三角函数关系解得：X坐标值为 = 6、 Y坐标值为 = 10.392；即：A（6 、10.392）（4）以圆心坐标为A（6 、10.392）半径为R12 ；得圆的方程为：（X - 6）2 + （Y - 10.392）2 = 12 2（5）计算BG所在直线的斜率：在RtAE

17、G中， 因为AE = AF - EF ，而 EF = （30 -20）/ 2 = 5 ，所以 AE = 10.392-5 = 5.392 课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作利用三角函数计算得：tan AGE = (10.392 5) / (30 6) = 0.2247 即为BG所在直线的斜率查表得：AGE = 12040。AG = (10.392 -5) 2 + (30 - 6) 2 计算AG的长度： = 24.6 在RtAGB中，因为AB = R = 12 、AG = 24.6 ； 所以利用三角函数求出：AGB = 29012所以PGB = AGB AGP = 2

18、9012- 12040= 16 032所以，BG所在直线的斜率： K = tan PGB = tan16 032= 0.2968 （6）求BG在XOY直角坐标系中的直线方程：因为G点坐标根据零件图形尺寸有（20、5），即：BG直线方程为Y-5 = 0.2968（X-30） （7）直线与圆方程联立求 B 点坐标；解方程得X B = 9.2 Y B = -1.172 即： B（9.2 、-1.172 ）（8）计算B 点在工件坐标系的坐标；XB = 30 + 1.172 = 31.172 mm ZB = 9.2 (30 + 16 ) = -36.8 mm课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形

19、面编程与加工操作（四）参考程序 （采用T指令对刀，切槽程序略）【华中HNC21T系统】%0064 ( T01为一号正偏刀 )T0101 （调一号正偏刀，确定坐标系）G00 X100 Z100 （到程序起点或换刀点位置）M03 S1000 （主轴正转、转速1000r / min）G00 X45 Z1.5 M08 （到外圆循环点、开切削液）G71 U1.2 R1.1 P10 Q20 X0.8 Z0.5 F150 （外圆粗车循环）N10 G00 X24 (移动到精车起点处)G01 X20 Z-1.5Z -16 X31.172 Z-36.8G03 X30 Z-46 R12 (精车零件各部分尺寸)G01 W-8X35 W-5 N20 Z-66G00 X100Z100 M09 （到程序起点或换刀点位置）课题六、课题六、 外成形面编程与加工操作外成形面编程与加工操作M05 （主轴停转）M30【FANUC 0i系统】G71