《数控加工技术及应用》课件-数控加工技术及应用1.3

项目一零件数控车削加工任务一阶梯轴外圆加工任务二阶梯轴端面、锥面加工任务三阶梯轴圆弧面加工任务四阶梯轴螺纹加工任务五齿轮轴零件加工任务六轴套内孔、内螺纹加工任务七组合件车削加工任务三阶梯轴圆弧面加工一、学习目标二、工作任务三、相关知识四、任务实施五、知识拓展

一、学习目标1.知识目标（1）了解数控车刀的选用原则；（2）掌握车刀的类型和用途；（3）掌握G02、G03、G41、G42、G40等指令的应用。

2.技能目标（1）会编写圆弧面加工程序；（2）会正确使用刀尖圆弧半径补偿指令；（3）会正确输入刀具相关参数；（4）会使用数控车床进行阶梯轴圆弧面加工。

二、工作任务阶梯轴零件如图1-27所示，材料为2A12铝合金，毛坯为φ50mm×101mm棒料，编写加工程序，加工零件至尺寸要求。图1-27阶梯轴零件图

三、相关知识

（一）圆弧插补指令G02、G03圆弧插补指令是命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03。常用数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴。圆弧顺逆的判断主要与刀架所处的位置有关，具体如图1-28所示。后置刀架在ZX平面的正面进行圆弧插补，其方向符合常规情况，而前置刀架在ZX平面的背面进行圆弧插补，故G02、GO3的方向恰好与常规方向相反。圆弧运动的判定方向为从非插补平面的第三坐标正向朝负向看，顺时针方向就是G02，逆时针方向就是G03。图1-28圆弧顺逆与刀架的关系

三、相关知识在车床上加工圆弧时，不仅需要用G02或G03指出圆弧的顺逆方向，用X（U），Z（W）指定圆弧的终点坐标，而且还要指定圆弧的中心位置。1.用I、K（对应X、Z）指定圆心位置，如图1-29所示，其格式为：G02X（U）____Z(W)____I_____K_____F_____；其中：X（U），Z（W）为圆弧的终点坐标；I、K为圆心相对圆弧起点的坐标。图1-29顺时针圆弧插补

三、相关知识2.用圆弧半径R指定圆心位置，如图1-30所示，其格式为：G03X（U）____Z(W)____R_____F____；其中：X（U），Z（W）为圆弧的终点坐标；R为圆弧半径。图1-30逆时针圆弧插补

三、相关知识例1如图1-31所示，其加工相关程序如下：……N10G54G00X0Z2T0101；（换01号刀具，从起刀点快速定位到X0Z2）N20G01Z0F0.2；（刀具进给到Z0点）N30X8；（移动到R6圆弧起点）N40G03X20Z-6R6；（逆时针插补到R6圆弧终点）N50G01Z-30；（移动到R10圆弧起点）N60G02X40Z-40I10K0；（顺时针插补到R10圆弧终点）N70G01X42；（退刀到X42）……

图1-31圆弧插补三、相关知识

（二）刀尖圆弧半径补偿指令G41、G42、G40编程时，通常将车刀的刀尖作为一个基准点来考虑，但实际上刀具或多或少都存在一定的圆角，为了提高刀具强度和工件表面粗糙度，通常将刀具做成圆弧过渡刃，如图1-32所示。图1-32刀尖圆角三、相关知识当用有圆角的刀具而未进行刀尖圆弧半径补偿加工端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面时，是不会产生误差的，但在加工锥面、圆弧时，则会出现少切或过切现象，如图1-33所示。如果加工时由数控系统将刀尖圆弧半径进行补偿，编程时，只需按照工件的实际轮廓尺寸编程就可得到所需要的工件形状。图1-33少切和过切现象三、相关知识

1.建立刀尖圆弧半径补偿建立刀尖圆弧半径补偿的指令格式：G01（G00）G41（G42）X____Z____F____；其中：X____Z____为实际轮廓点的坐标；G41为刀尖圆弧半径左补偿，如图1-34所示，沿着刀具进给方向看，刀具在加工面的左侧；G42为刀尖圆弧半径右补偿，沿着刀具进给方向看，刀具在加工面的右侧。图1-34刀尖圆弧半径补偿三、相关知识

2.取消刀尖圆弧半径补偿取消刀尖圆弧半径补偿的指令格式：G01（G00）G40X____Z____F____；注意：(1)G41或G42指令必须和G00或G01指令一起使用，当该把刀加工完成后需用G40指令撤销补偿；(2)建立补偿的程序段，一般应在切人工件之前且为空行程时建立；(3)撤销补偿的程序段，一般应在切出工件之后进行；(4)刀尖圆弧半径补偿值由CRT/MDI面板输入到刀具号对应的参数表中。三、相关知识例2如图1-35所示，用外圆车刀加工A-B-C轮廓，刀尖圆弧半径为R0.8mm，其加工相关程序如下：……N10T0101；（换01号刀具，执行01组刀补）N20G54G00X30Z5；（从起刀点快速定位到X30Z5）N30G99G01G42X20Z1F0.2；（建立刀尖圆弧半径右补偿）N40W-31；（刀具移动到B点）N50G02X40Z-40R10；（顺时针插补到R10圆弧终点C）N60G01X42；（退刀到X42）N70G00G40X100Z50；（撤销补偿退刀到X100Z50点）……图1-35编程实例三、相关知识

3.刀尖圆弧半径补偿的执行（1）刀尖圆弧半径补偿建立过程数控系统执行完建立刀尖圆弧半径补偿程序段后，在紧接着的下一程序段起点处的编程轨迹的法线方向上，刀位点偏离编程轨迹一个刀尖圆弧半径补偿值的R距离。刀尖圆弧半径补偿建立之后，刀位点始终在编程轨迹的法线方向上偏离一个刀尖圆弧半径补偿值的距离，刀位点轨迹可以简单理解为是编程轨迹的偏置线。（2）刀尖圆弧半径取消过程执行完取消刀具半径补偿G40程序段后，刀位点与编程轨迹重合。

三、相关知识4.刀位码数控系统FANUC0iMate-TB刀具补偿号为01～64，每个刀具补偿号(存储器)中可以存放一组数据，每组数据包含：X长度补偿、Z长度补偿、X刀长磨损、Z刀长磨损、刀具半径、刀位码。刀位码即刀尖方位码，有1～9个，不同的刀具，刀位码不同。图1-36为前置刀架刀位码。图1-37为后置刀架刀位码。当执行刀具半径补偿指令时，必须输入刀具刀位码及刀具半径。在进行图1-35的轮廓加工时，在01刀具补偿号对应参数表中，输入刀具半径0.8，输入刀位码3。图1-36前置刀架刀位码图1-37后置刀架刀位码如图1-38为SSCK20A数控车床后置刀架刀位码。三、相关知识图1-38SSCK20A数控车床刀位码

四、任务实施

（一）刀具选择如图1-39所示，通过对刀，用CRT/MDI方式在数控机床的参数表中设定G54工件坐标系。图中右端R10圆弧面与轴中心线交点设定为G54工件坐标系原点，起刀点远离毛坯，可在任意位置。车外圆、锥度及圆弧面用一把刀具加工，根据零件图选择93°偏头外圆车刀T01，刀尖圆弧半径为R0.4mm。图1-39零件尺寸图

四、任务实施（二）编写加工程序O1003；（程序名，1003号程序）N10M03S800T0101；（换01号刀，执行01组刀补，主轴800转/分正转）N20G99G54G00X51Z2；（选择G54坐标系，快速定位到外圆循环起点X51Z2）N30G90X45Z-69.5F0.3；（车外圆单一循环指令，Z向留精车余量0.5mm）N40X41；（车φ40外圆留精车量1mm）N50X36Z-20；（车φ20外圆至φ36）N60X31；（车φ20外圆至φ31）N70X26；（车φ20外圆至φ26）N80X21；（车φ20外圆留精车量1mm）N90G00X42Z-19；（刀具快速定位到锥面循环起点X42Z-19）N100G90X41Z-25R-3F0.2；（第一次锥面循环，车锥体长度5mm）N110X41Z-30R-5.5；（第二次锥面循环，车锥体长度10mm）N120X41Z-35R-8；（第三次锥面循环，车锥体长度15mm）N130G01X21；（X向工进到φ20外圆）N140X41Z-40；（车锥体留精车量1mm）N150G00Z3；（Z向快速退刀）N160X0；（X向快速进刀）N170G03X26Z-10R13F0.2；（粗车R10圆弧至R13）N180G00Z1；（Z向快速退刀）

四、任务实施N190G01X0F0.3；（X向进刀）N200G03X22Z-10R11F0.2；（粗车R10圆弧至R11）N210G00Z1；（Z向快速退刀）N213G41X20Z0；

（建立刀尖圆弧半径左补偿）N216G01X0F0.2；

（车端面）N220G40X-1Z1；

（撤销刀尖圆弧半径补偿，退刀到X-1Z1点）N230G96S120；（调用恒表面切削速度指令，切削速度为120m/分）N240G50S1800；（主轴最高转速嵌制到1800转/分）N250G01G42X0Z0F0.15；（建立刀尖圆弧半径右补偿）N260G03X20Z-10R10；（车R10圆弧）N270G01Z-20；（车φ20外圆）N280X40Z-40；（车锥体）N290Z-44；（车φ40外圆）N300G02X40Z-66R30；（车R30圆弧）N310G01Z-70；（车φ40外圆）N320X51；（车φ40外圆内端面）N330G00G40X100Z50；（撤销刀尖圆弧半径补偿退刀到X100Z50点）N340M05；（主轴停止）N350M30；（程序结束，光标返回到程序号处）

四、任务实施（三）刀尖圆弧半径补偿数据输入加工图1-39轮廓时，刀尖圆弧半径补偿数据输入步骤：1.按下MDI面板上OFFSET/SETTING键，用软键查找到刀具设置页面；2.移