《机械零件数控车削加工》-情境四

情境四配合型面零件综合数控车削加工【知识目标】掌握配合型面零件的综合数控车削工艺及程序编制方法;掌握华中数控车削系统HNC-21T编程指令G70、G71、G72、G73等复合循环指令的格式、功能;掌握配合型面零件的加工、检测方法。【技能目标】能熟练操作华中数控车削系统HNC-21T数控车床仿真系统;能编制配合型面零件数控车削工艺文件和加工程序;能进行零件配合面的要求分析、加工方法选择及加工顺序的安排;能正确使用检测工具，会检测配合型面零件，会分析零件加工质量。工作任务加工如图4.1和图4.2所示的配合型面零件，单件生产。返回4.1明确任务4.1.1配合型面零件加工任务要求(1)毛坯形状和尺寸的确定;(2)机床的选择;(3)工件的定位和装夹，刀具、量具选择;(4)数控工艺方案拟定:加工路线确定，切削用量确定，工序卡片的填写;(5)数控程序编制、校验、仿真模拟、试切加工;(6)配合型面零件的车削加工。下一页返回4.1明确任务4.1.2配合型面零件数控加工学习要求1.一般知识要求(1)掌握配合型面零件数控车削工艺编制方法。(2)掌握配合型面零件数控加工程序编制方法。(3)掌握配合型面零件车削方法。(4)掌握配合型面零件刀具及切削用量选择方法。(5)掌握配合型面零件的检测方法。2.数控车削技能要求(1)具备车削配合面的能力。(2)能按零件图要求完成配合型面零件车削。(3)具备华中HNC-21T数控车床系统操作能力。上一页下一页返回4.1明确任务4.1.3其他要求(1)培养分析和解决问题、正确选择工艺参数、合理制定数控车削加工工艺的能力。(2)合理选择轴类零件检测量具及检测方法。(3)进行机床日常维护和保养，建立安全意识。(4)培养严、慎、细、实的航天职业素质。上一页返回4.2制订计划4.2.1配合型面零件数控车削工艺设计零件工艺性分析1.结构性分析图4.1所示工件是一个组合件，两件都属于轴类零件，加工内容包括内外圆弧、内外圆柱、沟槽、内外螺纹、倒角、锥度、端面。两件是分开加工的，加工好后要达到相应的配合要求。两个工件的直径方向的尺寸公差都要求在0.02mm以内，要求较高。由于有配合的要求，因此，在加工时，对于凸件(件1)需要增加一个必须要保证的尺寸，即Φ38圆柱的左端面与Φ24圆柱的左端面距离为30.8±0.02;对于凹件(件2)需要把尺寸19.8改为19.8±0.01，把尺寸Φ38改为Φ38，目的是保证配合后相对于基准0.03mm的平行度要求。外螺纹按图纸公差要求加工，内螺纹加工是与外螺纹配制而成，满足配合要求即可。下一页返回4.2制订计划2.尺寸分析该组合件尺寸完整，主要尺寸精度分析如下:(1)凸件(件1)。Φ48:经查表，尺寸精度等级为IT7Φ38:经查表，尺寸精度等级为IT7。Φ24:经查表，尺寸精度等级为IT7。M24×2-6g:尺寸精度等级为IT6。70±0.1:经查表，尺寸精度等级为IT11。其他尺寸的加工精度等级为IT14。(2)凹件(件2)Φ48:经查表，加工精度等级为IT7。上一页下一页返回4.2制订计划Φ24:经查表，加工精度等级为IT7。49±0.1:经查表，加工精度等级为IT12。其他尺寸的加工精度等级为IT14。3.表面粗糙度分析凸件(件1)除4个表面的表面粗糙度为Ra1.6μm外，其余表面的表面粗糙度为Ra3.2μm。凹件(件2)除2个表面的表面粗糙度为Ra1.6μm外，其余表面的表面粗糙度为Ra3.2μm。根据分析，该组合件的所有表面都可在数控车床上加工出来，经济性良好。上一页下一页返回4.2制订计划二、装夹方案和定位基准的确定1.确定生产类型，选择毛坯形状和尺寸根据零件图要求零件数量为1件，属于单件生产，适合在数控车床上加工。凸件(件1)最大直径尺寸为Φ48，长度70，材料为45钢，因此毛坯选择Φ55mm×100mm圆钢棒料;凹件(件2)最大直径尺寸为Φ48，长度49，材料为45钢，因此毛坯选择Φ55mm×70mm圆钢棒料。2.选用设备选用武汉华中数控机床有限公司生产的CKA6140或CKA6150型数控车床，数控系统为华中数控HNC-21T数控车削系统。3.工件的定位与夹紧使用三爪自定心卡盘定位夹紧的方法车削配合型面零件。上一页下一页返回4.2制订计划三、刀具及切削用量的选择1.选择刀具和切削用量(见表4-1和表4-2)2.加工顺序及进给路线的拟定配合型面零件加工顺序如下:下料→车削凸件和凹件的三爪卡盘夹持部分→掉头装夹，凹件钻孔Φ20→粗车凸件外圆各个表面→精车凸件外圆各个表面→加工凸件螺纹退刀槽→外螺纹加工→切槽刀倒角，切断→粗车内孔→精车内孔→内螺纹加工→试配两件，如有需要，则进行修正→切断。凸件和凹件的三爪卡盘夹持部分见图4.2所示。粗车凸件外圆各个表面用G71粗加工时的精加工路线(复合循环指令G71编程时只编写精加工路线):1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11，如图4.3所示。上一页下一页返回4.2制订计划精车凸件外圆各个表面的加工路线:1'→2'→3'→4'→5'→6'→7'→8'→9'→10'→11'，如图4.4所示。凸件左端面切断和倒角的加工路线:k1→k2→k3→k4→k5，如图4.5所示。精加工凹件的外圆加工路线:m1→m2→m3，如图4.6所示。凹件粗车内孔用G71粗加工时的精加工路线(复合循环指令G71编程时只编写精加工路线):d1→d2→d3→d4→d5→d6→d7，如图4.7所示。凹件精车内孔的加工路线:e1→e2→e3→e4→e5→e6，如图4.8所示。上一页下一页返回4.2制订计划4.2.2配合型面零件数控车削编程前面介绍的单一固定循环指令只能进行一次矩形或一次直角梯形的循环，那么针对于粗车还需多次进给的情况下，利用单一固定循环指令来进行编程就显得很繁琐了。为此，数控系统还提供了复合固定循环指令，只需依指令格式设定粗车时每次的背吃刀量、精车余量、进给量等参数，在接下来的程序段中给出精加工时的加工路径，数控装置便可自动计算出粗加工路线和走刀次数，自动进行粗加工，因此在编制程序时可节省很多时间。华中车削系统HNC-21T复合循环指令介绍如下。一、内(外)径粗车复合循环指令(G71)上一页下一页返回4.2制订计划1.无凹槽内(外)径粗车复合循环指令格式:G71U(△d)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)S(s)T(t);指令功能:该指令执行如图4.9所示的粗加工，循环完成刀具回到循环起点。该指令按精加工路径计算粗加工路线和走刀次数进行粗车循环，粗加工完成后按接下来的指令继续执行并进行精加工。该指令适用于棒料粗加工。精加工路径为A→A'→B'→B的轨迹按后面的指令循序执行。参数说明:△d:切削深度(每次切削量)，半径量，指定时不加符号，方向由矢量AA’决定;r:每次退刀量，半径值，无正负号;上一页下一页返回4.2制订计划ns:精加工路径第一程序段(即图中的AA')的程序段号;nf:精加工路径最后一个程序段(即图中的B'B)的程序段号;△x:X方向精加工余量，直径值;△z:z方向精加工余量;f，s，t:粗加工时G71编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。G71复合循环下，切削进给方向平行于Z轴，X(△x)和Z(△z)的符号如图4.10所示。其中(+)表示沿轴正方向移动，(-)表示沿轴负方向移动。例4.1用外径粗加工复合循环指令编制图4.11所示零件的加工程序，要求循环起始点设在A(46，3)，切削深度为1.5mm(半径量)，退刀量为1mm,X方向精加工余量为0.4mm，Z方向精加工余量为0.1mm，其中双点画线部分为工件毛坯。上一页下一页返回4.2制订计划%4001N1T0101M03S800;(选一号刀，主轴以800r/min正转)N2G00X80Z80;(到程序起点位置)N3G01X46Z3F200;(刀具到循环起点或换刀点位置)N4G71U1.5R1P5Q13X0.4Z0.1;(粗切量1.5mm，精切量X0.4mmZ0.1mm)N5G00X0;(精加工轮廓起始行，到倒角延长线)N6G01X10Z-2;(精加工2×45°)N7Z-20;(精加工Φ10)N8G02U10W-5R5:(精加工R5)上一页下一页返回4.2制订计划N9G01W-10;(精加工Φ20)N10G03U14W-7R7;(精加工R7)N11G01Z-52;(精加工Φ34)N12U10W-10;(精加工外圆锥)N13W-20;(精加工Φ44外圆，精加工轮廓结束行)N14X50;(退出已加工面)N15G00X80Z80;(回程序起点或换刀点位置)N16M05;(主轴停)N17M30;(主程序结束并复位)2.有凹槽内(外)径粗车复合循环上一页下一页返回4.2制订计划指令格式:G71U(△d)R(r)P(ns)Q(nf)E(e)F(f)S(s)T(t);参数说明:该指令执行如图4.12所示的粗加工和精加工，其中精加工路径为A→A'→B'→B的轨迹。△d:切削深度(每次切削量)，半径量，指定时不加符号，方向由矢量AA’决定;r:每次退刀量，半径值，无符号;ns:精加工路径第一程序段(即图中的AA')的程序段号;nf:精加工路径最后一程序段(即图中的B'B)的程序段号;P:精加工余量，其为X方向的等高距离;外径切削时为正，内径切削时为负;上一页下一页返回4.2制订计划f，s，t:粗加工时G71编程的F、S、T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。注意事项:(1)G71指令必须带有P，Q地址ns、nf，且与精加工路径起、止顺序号对应，否则不能进行该循环加工。(2)ns的程序段必须为G00/G01指令，即从A到A’的动作必须是直线或点定位运动。(3)在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，不应包含子程序。例4.2用有凹槽的外径粗加工复合循环编制图4.13所示零件的加工程序，其中双点画线部分为工件毛坯。上一页下一页返回4.2制订计划%4002N1T0101;(换一号刀，确定其坐标系)N2G00X80Z100;(到程序起点或换刀点位置)M03S800;(主轴以800r/min正转)N3G00X42Z3;(到循环起点位置)N4G71U1R1P8Q19E0.3F200;(有凹槽粗切循环加工)N5G00X80Z100;(粗加工后，到换刀点位置)N6T0202;(换二号刀，确定其坐标系)N7G00G42X42Z3;(二号刀加入刀尖圆弧半径补偿)N8G00X10;(精加工轮廓开始，到倒角延长线处)N9G01X20Z-2F100;(精加工倒角2×45°)上一页下一页返回4.2制订计划N10Z-8;(精加工Φ20外圆)N11G02X28Z-12R4;(精加工R4圆弧)N12G01Z-17;(精加工Φ28外圆)N13U-10W-5;(精加工下切锥)N14W-8;(精加工Φ18外圆槽)N15U8.66W-2.5;(精加工上切锥)N16Z-37.5;(精加工Φ26.66外圆)N17G02X30.66W-14R10;(精加工R10下切圆弧)N18G01W-10;(精加工Φ30.66外圆)N19X40;(退出已加工表面，精加工轮廓结束)N20G00G40X80Z100;(取消半径补偿，返回换刀点位置)上一页下一页返回4.2制订计划N21M30;(主轴停，主程序结束并复位)二、端面粗车复合循环(G72)指令格式:G72W(△d)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)s(s)T(t);参数说明:该指令执行如图4.14所示的粗加工，并且刀具回到循环起点。精加工路径为A→A’→B'→B的轨迹，接着执行本程序段后面的指令并进行精加工。G72切削循环下，切削进给方向平行于X轴，X(△x)和Z(△z)的符号以及格式中其他代码的说明、使用和注意事项均同无凹槽内(外)径粗车复合循环G71。上一页下一页返回4.2制订计划例4.3编制图4.15所示零件的加工程序，要求循环起始点在A(6，3)，切削深度为1.2mm，退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.2mm，Z方向精加工余量为0.5mm，其中点画线部分为工件毛坯。%4003N1T0101;(设立坐标系)N2G00X100Z80;(移动到程序起始点或换刀点位置)N3M035800;(主轴以800r/min正转)N4G00X6Z3;(到循环起点位置)N5G72W1.2R1P6Q16X-0.2Z0.5F200;(内端面粗切循环加工)N6G00Z-61;(精加工轮廓开始，到倒角延长线处)上一页下一页返回4.2制订计划N7G01U6W3F80;(精加工倒角2×45°)N8W10;(精加工Φ10外圆)N9G03U4W2R2;(精加工R2圆弧)N10G01X30;(精加工Z45处端面)N11Z-34;(精加工Φ30外圆)N12X46;(精加工Z34处端面)N13G02U8W4R4;(精加工R4圆弧)N14G01Z-20;(精加工Φ54外圆)N15U20W10;(精加工锥面)N16Z3;(精加工Φ74外圆，精加工轮廓结束)N17G00X100Z80;(返回程序起始点或换刀点位置)上一页下一页返回4.2制订计划N18M30;(主轴停、主程序结束并复位)三、闭环车削复合循环(G73)该指令适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗、精车，如铸件、锻件或已粗车成形的工件(半成品)等。对于不具备类似成形条件的工件，如采用G73进行编程加工，则反而会增加在车削过程中的空行程。指令格式:G73U(△I)W(△k)R(r)P(ns)Q(nf)X(△x)Z(△z)F(f)S(s)T(t);指令说明:该指令在切削工件时刀具轨迹为如图4.16所示的封闭回路，刀具逐渐进给，使封闭切削回路逐渐向零件最终形状靠近，最终切削成工件的形状，其精加工路径为A→A'→B'→B,见图4.16。上一页下一页返回4.2制订计划参数说明:△I:X轴方向的粗加工总余量，半径值;△k:Z轴方向的粗加工总余量;r:粗一切削次数或循环次数;ns:精加工路径第一程序段(即图中的AA')的程序段号;nf:精加工路径最后一程序段(即图中的B'B)的程序段号;△x:X方向的精加工余量，直径值，有符号;△z:方向的精加工余量;f，s，t:粗加工时G73编程的F，S，T有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F，S，T有效。上一页下一页返回4.2制订计划例4.4用封闭轮廓粗加工循环G73指令编写如图4.17所示零件加工程序。已知:X、Z方向粗加工总余量分别为3和0.9，精加工余量分别为0.6和0.1。%4004N05T0101;(换1号刀，确定其坐标系)N10G00X80Z80;(到程序起点位置)N20M035800;(主轴正转)N30G00X60Z5;(到循环起点位置)N40G73U3W0.9R3P50Q130X0.6Z0.1F120;环粗切循环加工)N50G00XOZ3;(精加工轮廓开始，到倒角延长线处)N60G01U10Z-2F80;(精加工倒角)上一页下一页返回4.2制订计划N70Z-20;(精加工Φ10外圆)N80G02U10W-5R5;(精加工RS圆弧)N90G01Z-35;(精加工Φ20外圆)N100G03U14W-7R7;(精加工R7圆弧)N110G01Z-52;(精加工Φ34外圆)N120U10W-10;(精加工锥面)N130U10;(退出已加工表面，精加工轮廓结束)N140G00X80Z80;(返回程序起点位置)N150M30;(主轴停，主程序结束并复位)上一页返回4.3作出决定4.3.1配合型面零件工艺文件编制一、编制配合型面零件机械加工工艺过程卡凸件(件1)的工艺路线:下料→车削三爪卡盘夹持部分→数控车→去毛刺→检验。凸件(件1)的机械加工工艺过程卡如表4-3所示。凹件(件2)的工艺路线:下料→车削三爪卡盘夹持部分、钻孔Φ20→数控车→试配两件，如有需要，则进行修正→检验。凹件(件2)的机械加工工艺过程卡如表4-4所示。二、编制配合型面零件数控加工工序卡(见表4-5和表4-6)三、编制配合型面零件刀具调整卡(见表4-7和表4-8)下一页返回4.3作出决定4.3.2配合型面零件数控加工程序编制一、建立工件坐标系，计算坐标点位凸件(件1)的编程原点及工件坐标系见图4.18(a)所示，加工坐标设定在(X70，Z70)，粗、精车凸件外圆各个表面可以用G71编程，外螺纹加工可以用G76编程;凹件(件2)的编程原点及工件坐标系见图4.18(b)所示，加工坐标设定在(X70，Z70)，粗、精车内孔可以用G71编程，内螺纹加工可以用G76编程。二、填写加工程序单图4.18中凸件(件1)的加工程序见表4-9，凹件(件2)外圆、内孔和螺纹的加工程序见表4-10，凹件(件2)左端外圆倒角加工程序见表4-11。上一页返回4.4实施计划4.4.1仿真验证1.配合型面零件仿真加工(1)熟悉宇龙数控车仿真软件的基本操作。(详见实训指导书)(2)进入宇龙数控车仿真软件并开机，机床准备。(3)定义毛坯并放置工件。(4)选择刀具。(5)对刀。(6)输入并编辑数控程序。下一页返回4.4实施计划(7)设置参数，仿真加工。(8)检测工件。2.使用上海宇龙仿真软件对中心轴套数控车削加工程序进行验证，修改检查程序直到仿真检测完全正确。上一页下一页返回4.4实施计划4.4.2配合型面零件车削操作步骤(1)熟悉武汉华中数控车床CKA6140机床操作。(详见实训指导书)(2)程序录入:将仿真加工检验过的程序输入/传输到华中HNC-21T数控系统并检查。(3)工件装夹:将工件毛坯安装在机床三爪卡盘上，并夹紧。(4)刀具准备及对刀:准备好加工所用刀具，并将所有刀具安装调整好，对刀完成待用。(5)试切加工:按照工序卡片内容加工，注意控制速度，注意安全操作。(6)零件检测。上一页下一页返回4.4实施计划4.4.3配合型面零件车削操作中应注意的问题(1)工件必须夹牢，防止车削过程中产生松动影响工件精度或损坏工件、发生事故。(2)每次装夹后，车削加工前，应检查主轴圆跳动不大于0.015.(3)零件加工完自检合格后，应在加工部位涂上防锈油，防止在存放或流转过程中生锈。(4)不能用手清除切屑。上一页下一页返回4.4实施计划4.4.4配合型面零件车削仿真加工效果图凸件(件1)在华中HNC-21数控车床系统中的仿真加工效果图返回上一页下一页4.4实施计划凹件(件2)在华中HNC-21数控车床系统中的仿真加工效果图返回上一页下一页4.4实施计划凸件(件1)在FANUC数控车床系统中的仿真加工效果图返回上一页下一页4.4实施计划凹件(件2)在FANUC数控车床系统中的仿真加工效果图上一页返回4.5检测控制4.5.1配合型面零件车削质量检查量具准备及检测方法1.检测方式对学生加工的配合型面零件进行检查。考查学生的实际操作能力，指令意识，作好相应记录。指导学生进行工件检测和加工质量分析，学生进行自查互查。2.量具需要用到的量具有游标卡尺、千分尺、螺纹环规、R规、圆锥量规，其规格及数量见表4-12。二、检测项目及检测结果填写配合型面零件外形尺寸精度、形位精度及表面粗糙度检测项目及结果填写如表4-13所示。下一页返回4.5检测控制4.5.2配合型面零件车削质量分析1.尺寸精度达不到要求可能出现的原因(1)操作粗心大意，看错图纸;(2)量具有误差;(3)切削用量选择不当;(4)刀具磨损。2.形位精度达不到要求可能出现的原因(1)工件轴心线与主轴轴线不同轴;(2)加工工艺不对;(3)刀具安装不正确。上一页下一页返回4.5检测控制3.表面粗糙度达不到要求(1)车刀不锋利或刀尖圆弧过大;(2)刀具磨损;(3)切削用量选择不当。上一页返回4.6评价反馈4.6.1配合型面零件知识能力评价一、工艺设计(1)对学生提出的配合型面零件数控车削工艺方案进行分析评价与优化;(2)对学生掌握的配合型面零件数控车削操作知识进行评价、优化，提高产品质量和生产效率。二、程序设计(1)对学生编写的配合型面零件数控车削程序进行分析评价与优化;(2)对学生掌握的配合型面零件数控车削操作知识进行评价、优化，提高产品质量和生产效率。下一页返回4.6评价反馈三、操作过程(1)对学生配合型面零件数控车削的过程进行评价、优化，降低生产和管理成本;(2)对学生出勤、安全文明操作进行评价，提高安全文明生产意识。上一页下一页返回4.6评价反馈4.6.2配合型面零件车削操作技能和工作态度评价一、评价内容(1)配合型面零件车削操作技能;(2)配合型面零件车削成果;(3)工作态度。二、评价方法(1)指导学生对配合型面零件车削操作技能分析评价;上一页下一页返回4.6评价反馈(2)对学生配合型面零件车削成果分析评价;(3)对学生学习态度、职业道德素质、团队合作精神、航天职业素质进行评价。三、评价标准与结果加工完成后对零件进行去毛刺和尺寸的检测，零件检测的评分表如表4-14所示。上一页返回拓展知识训练一、FANUC0iT系统复合循环指令G71、G72、G73、G70介绍使用粗加工固定循环G71、G72、G73指令后，必须使用G70指令进行精车，使工件达到所要求的尺寸精度和表面粗糙度。1.轴向粗车循环指令(G71)该指令只需要指定精加工路线，系统会自动给出粗加工路线，适用于圆柱毛坯料外圆粗车和圆孔毛坯料内径粗车。指令格式:下一页返回拓展知识训练参数说明:△d:每次切削的背吃刀量，即X轴向的进刀(切深)，无正负号，半径指定。P:退刀量，无正负号，半径指定。ns:指定精加工路线的第一个程序段的顺序号。nf:指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号。△u:X轴方向精加工余量，直径指定。△w:Z轴方向精加工余量。△f:粗车时的进给量。△s:粗车时的主轴功能(一般在G71之前已设定，故大都省略)。t:粗车时所用的刀具(一般在G71之前已设定，故大都省略)。上一页下一页返回拓展知识训练s、f:分别为精车时的主轴功能和进给量。注意事项:(1)在G71指令粗车循环过程中，顺序号ns至nf中的任何F、S、T功能均无效，只有G71指令中或之前指定的F、S、T功能才有效。(2)G71指令的刀具循环路径如图4.19所示:顺序号ns～nf的程序段描述A→A'→B之间的精加工形状，按照G71指定的加工参数，自动生成粗加工路径并控制刀具完成粗车，且最后会沿着轮廓粗车一次，即相当于进行平行于精加工表面的半精车(此时刀具沿精加工表面分别留出△u和△w的加工余量)，再快速退回到循环起点A，结束粗车循环所有动作。(3)当使用G71指令粗车内孔轮廓时，须注意径向精车余量△u为负值。上一页下一页返回拓展知识训练(4)顺序号为ns的程序段中，只能使用G00或G01指令，且不能含有Z轴指令。(5)在顺序号为ns～nf程序段中，X轴、Z轴尺寸必须都是单调增大或减小，即不可有内凹的轮廓外形。例4.5试编制图4.20所示零件的加工程序，已知毛坯为Φ35mm×80mm棒料，材料为45钢。(1)工艺分析。该零件由外圆柱面、外圆锥面及圆弧面组成。零件材料为45钢，切削性能较好，无热处理和硬度要求。(2)加工过程。①对刀，设置编程原点在右端面中心处。②用G71指令编程粗车外形，x向单边留余量0.25，Z向留余量0.2。上一页下一页返回拓展知识训练③用G70指令编程精车外形。(3)选择刀具。选取硬质合金93°右偏车刀，用于粗精车零件各面，刀尖圆角半径R=0.4mm，刀尖位置T=3，位于T01刀位。(4)确定切削用量(见表4-15)。(5)采用G71、G70指令编程。程序如下:00001;程序名T0101;调用粗车外圆车刀G97G99M035800F0.2;(主轴恒转速，主轴转速800r/min，刀具每转进给，进给速度0.2mm/r)。G00X37Z2;(快速定位至G71粗车循环起点)上一页下一页返回拓展知识训练G71P10Q20U0.5W0.2;(精加工形状的描述由N10～N20之间的程序指定，U:精加工余量(双边0.5mm，W:精加工余量0.2mm)。N10G00X0;(精车路线的第一个程序段不能有Z轴的移动)G01Z0F0.08;(精车进给速度0.08mm/r)G03X15.Z-7.5R7.5;G01Z-17.5;X20.;Z-25.5;X30.Z-40.5;Z-55.5;N20X37.;(N10～N20为外径循环轮廓程序)上一页下一页返回拓展知识训练M03S1500;(精车主轴转速:1s00r/min)G70P10Q20;(G70为精车循环指令，其用法和含义见后述)G00X100.Z100.;(退至安全距离)M05;(主轴停转)上一页下一页返回拓展知识训练M30;(程序结束)2.径向粗车循环指令(G72)该指令用于X方向单边余量大于Z方向余量时的粗车，与G71指令类似，不同之处就是刀具路径是按径向方向循环的，即该指令是沿Z向进行分层切削的。指令格式:上一页下一页返回拓展知识训练其中△d为Z向吃刀量;其余各项之意义与G71相同。注意事项:(1)G72指令的进给轨迹如图4.21所示，从外径方向往轴心方向车削端面循环，该轨迹与G71轨迹类似，不同之处在于该循环是沿Z向进行分层车削的。(2)顺序号ns的程序段中，只能使用G00或G01指令，且不能含有X轴指令。(3)在顺序号ns～nf程序段中，X轴、Z轴必须都是单调增大或减小。上一页下一页返回拓展知识训练3.封闭切削循环指令(G73)该指令适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车，如铸件、锻件或已粗车成形的工件(半成品)等。对于不具备类似成形条件的工件，如采用G73进行编程加工，则反而会增加在车削过程中的空行程。指令格式:上一页下一页返回拓展知识训练参数说明:△i;X轴方向退刀总距离及方向，半径指定。△k;Z轴方向退刀总距离及方向。d:分割次数，等于粗车次数，单位为千次。R0.005表示5次切削完成封闭切削循环。其余各项含义与G71相同。注意事项:(1)G73的进给轨迹如图4.22所示:刀具从循环起点A开始，快速退刀至点C，在X向的退刀量为△i+△u/2，在Z向的退刀量为△k+△w，然后按照G73指定的加工参数，沿着轮廓形状自动生成粗加工路线，由给定的粗车次数车削至循环结束后，快速退回至循环起点A处。上一页下一页返回拓展知识训练(2)在顺序号ns～nf程序段中，对零件轮廓的单调性没有要求。例4.6试编制图4.23所示零件的加工程序。已知毛坯材料为45钢，已基本锻造成形，加工余量为12mm。(1)工艺分析该毛坯已基本锻造成形，所以采用G73、G70指令对其进行粗、精加工。零件材料为45号钢，切削性能较好，无热处理和硬度要求。(2)加工过程。①对刀，设置编程原点在右端面中心处。②用G73指令编程对该零件进行粗加工，X向单边余量为0.25mm，Z向余量为0.2mm。③用G70指令编程进行精加工。上一页下一页返回拓展知识训练(3)选择刀具选取硬质合金刀尖角度为300。的右偏车刀，用于粗精车零件各面，刀尖圆角半径R=0.4mm，刀尖位置T=3，位于T01刀位。(4)确定切削用量(见表4-16)。5.采用G73、G70指令编程程序如下:00003;程序名T0101;调用外圆车刀G97G99M03S600F0.2;主轴恒转速，刀具每转进给，主轴转600r/min，进给速度0.2mm/rG00X44.Z3.;快速定位至G73粗车循环起点上一页下一页返回拓展知识训练G73U12.W0R0.006;封闭切削循环，U:X轴方向退刀单边12mm，W:Z轴方向退刀0mm，R:粗车次数6次G73P10Q20U0.5W0.2;U:精加工余量双边0.5，W:精加工余量0.2mmN10G0X24.Z1.;G01Z0F0.08;精车进给速度0.08mm/rX26.87Z-10.2;G03X24.11Z-16.82R10.;G02X26.83Z-26.85R8.;G03X30.Z-30.5R5.;G01Z-43.;N20X44.;N10～N20闭合循环轮廓程序上一页下一页返回拓展知识训练M03S1500;精车主轴转速:1500r/minG70P10Q20;精车G00X100.2100.;退至安全距离M05;主轴停转M30;程序结束4.精加工循环指令(G70)当用G71、G72、G73指令粗车完毕后，须用G70指令进行精加工，即让刀具按粗车复合循环指令的精加工路线，切除粗加工中留下的余量。指令格式:G70其中:ns:指定精加工路线的第一个程序段的顺序号。上一页下一页返回拓展知识训练nf:指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号。注意事项:(1)G70的运动轨迹为ns～nf程序段之间指定的路线。(2)必须在使用G71、G72或G73指令后，才可使用G70指令。(3)G70指令指定ns～nf程序段之间不能调用子程序。(4)ns～nf间的精车程序段所指令的F和S是供G70指令精车时使用的。(5)精车时的S也可位于G70指令前，在换精车刀时同时指令。(6)使用G71、G72、G73及G70指令的程序必须储存于CNC控制器的内存中，即有复合固定循环指令的程序不能通过计算机以边传送边加工的方式控制机床。上一页下一页返回拓展知识训练二、三坐标测量机的应用三坐标测量机(CMM)是一种以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机技术、光栅与激光干涉技术等先进技术的检测仪器。三坐标测量机的主要功能是:(1)可实现空间坐标点的测量，可方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度等。测量精确可靠，万能性强。(2)由于计算机的引入，可方便地进行数字运算与程序控制，并具有很高的智能化程度。因此，它不仅可方便地进行空间三维尺寸的测量，还可实现主动测量和自动检测。在模具制造工业中，三坐标测量机充分显示了在测量方面的万能性、测量对象的多样性。上一页下一页返回拓展知识训练1.三坐标测量机的分类与构成三坐标测量机按其工作方式可分为点位测量方式和连续扫描测量方式。点位测量方式是由测量机采集零件表面上一系列有意义的空间点，通过数学处理，求出这些点所组成的特定几何元素的形状和位置。连续扫描测量方式是对曲线、曲面轮廓进行连续测量，多为大、中型测量机。根据三坐标测量机的结构形式及三个方向测量轴的相互配置位置的不同，三坐标测量机可分为悬臂式、桥式、龙门式、立柱式、坐标撞床式等，见图4.24。它们各有其特点及相应的适用范围。上一页下一页返回拓展知识训练悬臂式三坐标测量机的特点是结构紧凑、工作面开阔、装卸工件方便、便于测量，但悬臂易于变形，且变形量随测量:轴的位置变化，因此Y轴测量范围受限。桥式三坐标测量机结构刚性好，X、Y、Z的行程大，一般为大型机。龙门式三坐标测量机的特点是龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。由于龙门式三坐标测量机的工作台可以移动，使装卸工件方便，但考虑龙门移动或工作台移动的惯性，龙门式三坐标测量机一般为小型机。立柱式三坐标测量机适合于大型工件的测量。坐标撞床式三坐标测量机的结构与撞床基本相同，结构刚性好，测量精度高，但结构复杂，适用于小型工件。上一页下一页返回拓展知识训练三坐标测量机按测量范围可分为大型、中型和小型。按其精度可分两类:一类是精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于精密测量，分辨率一般为0.5～2μm。另一类为生产型，一般放在生产车间，用于生产过程检测，并可进行末道工序的精加工，分辨率为5μm或10μm。2.三坐标测量机的测量方法一般点位测量有三种测量方法:直接测量、程序测量和自学习测量。(1)直接测量(即手动测量)上一页下一页返回拓展知识训练操作员将决定的顺序利用键盘输入指令，系统逐步执行的操作方式，测量时根据被测零件的形状调用相应的测量指令，以手动或NC方式采样，其中NC方式是把测头拉到接近测量部位，系统根据给定的点数自动采点。测量机通过接口将测量点坐标值送入计算机进行处理，并将结果输出显示或打印。(2)程序测量将测量一个零件所需要的全部操作按照其执行顺序编程，以文件形式存入磁盘，测量时按运行程序控制测量机自动测量。该方法适用于成批零件的重复测量。上一页下一页返回拓展知识训练(3)自学习测量操作者对第一个零件执行直接测量方式的正常测量循环中，借助适当命令使系统自动产生相应的零件测量程序，对其余零件测量时重复调用。该方法与手工编程相比，省时且不易出错。但要求操作员熟练掌握直接测量技巧，注意操作的目的是获得零件测量程序，严格掌握操作的正确性。上一页下一页返回拓展知识训练自学习测量过程中，系统可以两种方式进行自学习:对于系统不需要对其进行任何计算的指令，如测头定义、参考坐标系的选择等，系统采用直接记录方式。许可记录方式用于测量计算的有关指令，只有在操作者确认无误时才记录，如测头校正、零件校正等。当测量循环完成或在执行程序的过程中发现操作错误时，可中断零件程序的生成，进入编辑状态修改，然后再从断点启动。3.三坐标测量机的应用(1)多种几何量的测量测量前必须根据被测件的形状特点选择测头并进行测头的定义和校验，并对被测件的安装位置进行找正。上一页下一页返回拓展知识训练1)测头的定义和校验。在测量过程中，当测头接触零件时，计算机将存入测头中心坐标，而不是零件接触点的实际坐标，因而测头的定义包括测头半径和测杆的长度造成的中心偏置，以及多测头测量时各个测头定义代码。测量测头的校验还包括使计算机记录各测头沿测量机不同方向测同一测点时的长度差别，以便实际测量时系统能自动补偿。测头的定义和校验可直接调用测头管理程序、参考点标定和测头校正程序来进行，将各测头分别测量固定在工作台上已标定的标准球或标准块，计算机即根据各测头测量时的坐标值计算出各测头的实际球径和相互位置尺寸，并将这些数据存储于寄存器作为以后测量时的补偿值。经过校验的不同测头测同一点，可得到同样的测量结果。上一页下一页返回拓展知识训练2)零件的找正。零件的找正是指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。测量时，工件任意地放置在工作台上，其基准线或基准面与测量机的坐标轴(X、Y、Z的移动方向)不需要精确找正，为了消除这种基准不重合对测量精度的影响，用计算机对其进行坐标转换，根据新基准计算校正测量结果。因此，这种零件找正的方法称为数学找正。零件找正的主要步骤有:①根据采用的三维找正或二维找正方法，确定初始参考坐标系。②运行找正程序。③选定第一坐标轴。上一页下一页返回拓展知识训练④调用相应子程序进行测量并存储结果。⑤选第二坐标轴。⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。对于三维找正中的第三轴，系统自动根据右手坐标准则确定。工件测量坐标系设定后，即可调用测量指令进行测量。三坐标测量机测量被测工件的形状、位置、中心和尺寸等方面的常用示例见表4-17。上一页下一页返回拓展知识训练(2)实物程序编制对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难以建立数学模型使程序编制困难时，常常可以借助于测量机。通过对木质、塑料、粘土或石膏制的模型或实物的测量，得到加工面几何形状的各项参数