技术与设计1-二、制作过程

学习情境5多阶梯轴加工1知识目标①掌握法那克系统G71、G70循环指令及应用。②掌握西门子系统LCYC95毛坯切削循环指令及应用。③会进行编程尺寸的计算。2技能目标①熟练零件自动加工方法。②掌握尺寸控制方法。③会使用斯沃数控仿真软件进行仿真练习。课题名称课题时数图号材料毛坯多阶梯轴加工10课时SKC2-4硬铝φ25图2-31多阶梯轴加工零件图一、编程指令1法那克系统外圆、内孔粗加工复合循环指令（G71）（1）指令功能只需指定粗加工背吃量、精加工余量和精加工路线等参数，系统便可自动计算出粗加工路线和加工次数，完成外圆、内孔表面的粗加工。如图2-33所示。图中A为刀具循环起点，执行粗车循环时，刀具从A点移动到C点，粗车循环结束后，刀具返回A点。图2-33法那克系统外圆粗加工路线（2）指令格式G71UΔdReG71m,铝件取15~3mm。e：退刀量，半径值。一般取05~1mm。ns：为指定精加工路线的第一个程序段的段号。nf：指定精加工路线的最后一个程序段的段号。Δu：方向精加工余量，直径值；左右。加工内轮廓时，为负值。Δw：方向精加工余量，一般取005~。（3）指令使用说明1）粗加工循环由带有地址P和Q的G71指令实现。在ns和nf程序段中指定的F、S、T功能无效，在G71程序段中或前面程序段中指定的F、S、T功能有效。2）区别外圆、内孔；正、反阶梯由、方向精加工余量（Δu、Δw）正负值来确定，具体如图2-34所示。3）使用G71指令时，工件径向尺寸必须单向递增或递减。4）调用G71前，刀具应处于循环起点A处，A点位置随加工表面不同而不同。5）顺序号ns到nf之间程序段不能调用子程序。图2-34前置刀架和后置刀架加工不同表面时Δu、Δw正负值情况2法那克系统外圆、内孔精加工循环指令（G70）（1）指令功能用G71、G73粗车完毕后，用精加工循环指令，使刀具进行A→A′→B的精加工。（2）指令格式G70PnsQnf其中：nS为指定精加工路线的第一个程序段的段号。nf为指定精加工路线的最后一个程序段的段号（3）指令使用说明1）在精车循环G70状态下，nS至nf程序中指定的F、S、T有效；当nS至nf程序中不指定F、S、T时，粗车循环（G71、G73）中指定的F、S、T有效。2）G70循环加工结束时，刀具返回到起点并读下一个程序段。3）G70中ns到nf间的程序段不能调用子程序。3西门子系统毛坯切削循环指令—LCYC95（1）指令功能LCYC95循环通过调用轮廓子程序获得精加工路线，根据给定的加工参数，可以进行纵向和横向加工及各种内、外表面的粗加工、精加工和综合加工。加工路线如图2-35所示。（2）指令格式CNAME=“轮廓子程序名”R105=R106=R108=R109=R110=R111=R112=LCYC95其中R105～R112为毛坯切削循环参数。循环参数含义见表2-31。图2-35毛坯循环加工路线表2-31西门子系统毛坯切削循环参数含义循环参数含义及数值范围R105加工方式数值1、2…12R106精加工余量，直径值，无符号R108切入深度，半径值，无符号R109粗加工切入角，在端面加工时该值必须为零R110粗加工时的退刀量R111粗加工进给速度R112精加工进给速度R105为加工方式参数，可确定以下加工方式：纵向加工/横向加工内部加工/外部加工粗加工/精加工/综合加工纵向加工时进刀总是在横向坐标轴方向进行；横向加工时进刀则在纵向坐标轴方向；综合加工指先粗加工再精加工。R105为各数值时表示的加工方式见表2-32。表2-32切削加工方式数值（R105）纵向/横向外部/内部粗加工/精加工/综合加工1纵向外部粗加工2横向外部粗加工3纵向内部粗加工4横向内部粗加工5纵向外部精加工6横向外部精加工7纵向内部精加工8横向内部精加工9纵向外部综合加工10横向外部综合加工11纵向内部综合加工12横向内部综合加工（3）指令使用说明1）可以在任意位置调用此循环，但应保证刀具运行到循环起点不发生碰撞。2）直径编程G23指令必须有效。3）执行毛坯循环必须要有两个程序。一个是具有调用循环的程序，一个是轮廓定义子程序。4）毛坯径向尺寸必须单向递增或单向递减才可以调用此循环。5）系统中必须已装入文件SGUD．DEF。6）程序嵌套中至多可以从第三级程序界面中调用此循环（两级嵌套）。二、加工工艺分析1编程尺寸处理单件小批量生产，为便于控制零件轮廓尺寸精度要求，编程时常取极限尺寸的平均值作为编程尺寸，即：例1：如图2-36所示，计算φ50、φ30外圆的编程尺寸。图2-36编程尺寸计算图例解：φ50的编程尺寸==φ30的编程尺寸==2工、量、刃具选择（1）工具选择：铝棒装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正，其它工具见表2-33。（2）量具选择：长度尺寸选用游标卡尺测量、外圆选用外径千分测量；圆锥面用万能角度量角器测量，粗糙度用粗糙度样板比对，具体规格见表2-33。（3）刀具选择：加工材料为硬铝，选用硬质合金外圆车刀进行粗、精车，并分别置于T01、T02号刀位；最后用切断刀切断工件，切断刀置于T03刀位。具体参数见表2-33。表2-33多阶梯轴零件加工工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKC2-4种类序号名称规格精度单位数量工具1三爪卡盘个12卡盘扳手副13刀架扳手副14垫刀片块若干5划线盘个1量具1游标卡尺0～150mm0.02把12外径千分尺0～25mm0.01把13万能角度量角器0～320°2＇把14粗糙度样板套1刀具1外圆粗车刀90°把12外圆精车刀90°把13切断刀4×15把13加工工艺路线用毛坯切削循环进行粗、精加工，最后用切断刀切断工件，具体过程见表2-34。4选择合理切削用量加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，切削用量可选大些，具体见表2-34。表2-34多阶梯轴零件加工工艺工步号工步内容刀具号切削用量背吃量ap/(mm)进给速度f/(mm/r)主轴转速n/(r/min)1车右端面T011～20.26002粗加工外轮廓，留0.4mm精车余量T011～20.26003精加工外轮廓至尺寸T020.20.18004切断，控制工件总长为55±0.1mmT0340.08400三、编制参考加工程序1建立工件坐标系根据工件坐标系建立原则，工件原点设在右端面与工件轴线交点上，如图2-31所示。2计算基点坐标基点P1到P11点坐标按各点极限尺寸平均值为准作为编程尺寸，具体坐标见表2-35。表2-35基点坐标基点坐标（Z，X）基点坐标（Z，X）P1（0，7.945）P7（-30.925，19.958）P2（-2，11.945）P8（-45，19.958）P3（-9.925，11.945）P9(-45,21.958)P4(-9.925,14)P10(-46,23.958)P5(-25,15.965)P11(-55,23.958)P6(-30.925,15.965)3参考程序见表2-36表2-36多阶梯轴零件参考程序程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N05T0101T01D1选择T01号外圆粗车刀N10G40G99M3S600F0.2G40G90M3S600F0.2取消刀尖半径补偿，绝对坐标编程，转速600r/min,进给速度为0.2mm/rN20G00G42X26Z5G00G42X26Z5刀具快速移动至循环起点N30G71U2R1

CNAME=“L24”设置循环参数，调用粗加工循环N40G71P50Q180U0.4W0.1R105=1R106=0.4R108=2R109=0R110=1R111=0.2R112=0.1N45LCYC95N50G00X0法那克系统轮廓精加工程序段。西门子系统轮廓定义子程序见“L24.SPF”N60G01Z0N70X7.945N80X11.945Z-2N90Z-9.925N100X14N110X15.965Z-25N120Z-30.925N130X19.958N140Z-45N150X21.958N160X23.958Z-46N170Z-59N180X25N190G00G40X100Z200G00G40X100Z200刀具退回至换刀点N200M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N210T0202T02D1换外圆精车刀N220M3S800F0.1M3S800精加工转速800r/minN230G70P50Q180R105=5R106=0调用精加工循环，精加工N235LCYC95N240G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N250M0M5M0M5程序停、主轴停、测量N260T0303T03D1换切断刀N270M3S400M3S400主轴转速400r/minN280G00X28Z-59G00X28Z-59刀具移至工件左端N290G01X0F0.08G01X0F0.08切断N300X28F0.3X28F0.3刀具沿X方向退出N310G00X100Z200G00X100Z200刀具退回至换刀点N320M30M30程序结束西门子系统轮廓定义子程序（见表2-37）程序段号程序内容动作说明N05G01X0Z0精加工至原点N10X7.945精加工至P1点N20X11.945Z-2精加工至P2点N30Z-9.925精加工至P3点N40X14精加工至P4点N50X15.965Z-25精加工至P5点N60Z-30.925精加工至P6点N70X19.958精加工至P7点N80Z-45精加工至P8点N90X21.958精加工至P9点N100X23.958Z-46精加工至P10点N110Z-59精加工至P11点N120X25精加工至毛坯外圆N130M17子程序结束一、数控仿真软件使用本书以斯沃仿真软件为例，斯沃数控仿真软件由南京斯沃软件技术有限公司开发的，配备有：法那克FANUC、西门子SINUMERI、三菱MITSUBISHI、广州数控GS、华中世纪星HNC、北京凯恩帝ND、大连大森DASEN、南京华兴WA等多种数控系统数控车、铣及加工中心的仿真。1主界面介绍

图2-38斯沃法那克0i系统操作界面图2-39斯沃西门子802S/C系统操作界面（1）工具条功能全部命令可以从屏幕左侧、上方工具条上的按钮来执行。当光标指向各按钮时系统会立即提示其功能名称，同时在屏幕底部的状态栏里显示该功能的详细说明，工具条按钮含义见表2-38。2）菜单及功能斯沃仿真软件菜单有：文件（F）、视图窗口、显示模式、机床操作、工件操作、工件测量、习题与考试、查看（V）、帮助（H）等九个主菜单，每一主菜单下又有许多子菜单，可实现相应功能，具体情况如下：①点击“文件”主菜单可以看到如图2-40所示子菜单。图2-40文件子菜单②点击“视图窗口”主菜单可以看到如图2-41所示子菜单。③点击“显示模式”主菜单可以看到如图2-42所示子菜单。

图2-41视图窗口子菜单图2-42显示模式子菜单④点击“机床操作”主菜单可以看到如图2-43所示子菜单。

图2-43机床操作子菜单图2-44工件操作子菜单

⑤点击“工件操作”主菜单可以看到如图2-44所示子菜单。⑥点击“工件测量”主菜单可以看到如图2-45所示子菜单。

图2-45工件测量子菜单图2-46习题与考试子菜单⑦点击“习题与考试”主菜单可以看到如图2-46所示子菜单。⑧点击“查看”主菜单可以看到如图2-47所示子菜单。

图2-47查看子菜单图2-48帮助子菜单⑨点击“帮助”主菜单可以看到如图2-48所示子菜单。2仿真操作斯沃数控仿真操作同数控机床操作。步骤如下：①打开仿真软件，开机、回参考点。②把数控程序通过计算机键盘输入仿真软件。③设置毛坯尺寸并装夹工件。④从刀库管理中选刀具，添加到刀盘刀位号中。⑤对刀。⑥打开已输入程序，选择自动加工模式，按启动键进行仿真并观察加工情况。二、加工准备1）按毛坯图检查坯料尺寸。2）开机、回参考点。3）刀具与工件装夹。外圆粗车刀、外圆精车刀、切断刀分别装在刀架的T01、T02、T03号刀位；按要求夹紧。铝棒装夹在三爪自定心卡盘上，伸出65mm，找正并夹紧。三、对刀外圆精车刀采用试切法（通过车端面、车外圆）进行对刀，并把操作得到的数据输入到T02号刀具补偿中；外圆粗车刀