《数控编程与操作》课件-项目七：圆弧与成型面加工-曲线插补与成型

《数控编程与操作》阶梯轴综合加工工艺知识课程思政：培养规范操作的重要性数控加工是制造业产业链的关键环节，其质量直接关系到终端产品的安全性（如医疗器械零件、汽车发动机部件），而操作规范、责任意识是保障质量的核心。安全不仅是对自己负责，更是对团队、对企业、对用户负责——例如，航空零件加工中若隐瞒尺寸误差，可能导致飞行事故。明确任务使用FANUCoiM系统数控车床，完成如图2-27所示多阶梯轴零件加工，材料：45钢，毛坯：φ32×75棒料，零件有多个外圆柱面、外圆锥面、台阶与端面组成，且零件尺寸精度要求较高，表面粗糙度要求较高，形状复杂。图片缺失图2-27明确任务图2-28多阶梯轴零件图图2-29多阶梯轴三维效果图一、轴类零件装夹方法装夹方法图

示特

点三爪卡盘装夹工件夹紧力较小，具有自动定心作用，一般不需校正，但装夹较长的工件时，工件离卡盘夹持部分较远处的旋转中心不一定与车床主轴旋转中心重合，需校正；三爪卡盘长时间使用后，精度会下降也应进行校正，常用于装夹小型、规则形状零件。四爪卡盘装夹工件四爪卡盘又称单动卡盘，每个卡爪独立运动，夹紧力大，但不能自动定心，装夹工件后需校正，用于装夹大型或形状不规则零件。一、轴类零件装夹方法装夹方法图

示特

点一夹一顶装夹工件较长工件的粗加工及较重的工件为安全起见宜采用一夹一顶装夹，为防止工件轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承或利用工件的阶台进行限位，同时承受较大轴向力。两顶尖装夹工件较长的轴或必须经过多次装夹才能完成加工的轴宜采用两顶尖装夹，装夹定心精度高，但刚性差，适用于精加工。工件装夹前应在工件两端钻好中心孔，并用鸡心夹头夹住工件以传递动力。液压卡盘自动装夹工件使用液压缸自动控制卡爪夹紧与松开动作，不需校正，夹紧工件迅速，效率高，是高档数控车床常用夹紧工件方法。二、多阶梯轴加工车刀及选用多阶梯轴加工车刀以外圆车刀为主，根据零件精度要求，分别用粗、精车刀进行粗加工和精加工；若多阶梯轴零件具有圆锥面、圆弧面，则需考虑车刀主、副偏角大小，防止产生干涉现象。三、多阶梯轴加工车削路径多阶梯轴各段外圆加工余量大小不同，大直径外圆加工余量较小；小直径外圆余量较大需多次车削，为减少粗加工车削路径和编程，一般采用毛坯（轮廓）复合切削循环指令粗车和轮廓精加工复合循环指令精加工；若零件径向尺寸不呈单向递增或递减，则可以采用毛坯（轮廓）封闭循环指令G73进行粗加工（详见项目四任务2）。四、多阶梯轴加工切削用量选择当工艺系统刚性足够，尽可能选择较大背吃刀量，以减少走刀次数，提高效率。粗车进给量选大一些，精车选小一些。粗车切削速度选中等切削速度，精车选择较高切削速度。五、多阶梯轴加工量具选择多阶梯轴加工量具由组成轴各表面确定，外圆直径用游标卡尺、外径千分尺测量，长度用游标卡尺或深度尺测量；锥角用万能角度尺、标准量规测量等。总结回顾课后拓展《数控编程与操作》凹圆弧滚压轴加工工艺知识任务一凹圆弧滚压轴的加工明确任务使用FANUC0iM系统数控车床，完成如图4-2所示凹圆弧滚压轴加工，材料：45钢，毛坯：φ30mm×60mm，其主要表面是外圆柱面及凹圆弧面。任务一凹圆弧滚压轴的加工明确任务一、加工凹圆弧表面车刀及选用表4-1工表面情况及特点名称图例加工表面及特点成形车刀有可转位式和高速钢刃磨而成的整体式成形车刀两种，用于加工尺寸较小的圆弧形凹槽、半圆槽一、加工凹圆弧表面车刀及选用名称图例加工表面及特点棱形车刀常用可转位式，刀具主偏角为90°，加工带有台阶的圆弧面，加工中只会产生副切削刃干涉，需要刀具具有足够大的副偏角尖形车刀有可转位式和高速钢刃磨而成的整体式成形车刀两种，易产生主切削刃及副刀刃干涉现象，相对而言刀具副偏角较大，不易产生副切削刃干涉，用于不带台阶的成形表面加工二、凹圆弧面车削路径表4-2粗车凹圆弧路径切削路径图例特点及应用场合车等径圆弧编程坐标计算简单，但切削路径长车同心圆弧编程坐标计算简单，切削路径短，余量均匀车梯形形式切削力分布合理，但编程坐标计算较复杂车三角形形式切削路径较长，编程坐标计算较复杂三、用二维CAD软件辅助编排加工路径和查找编程点坐标三、用二维CAD软件辅助编排加工路径和查找编程点坐标四、凹圆弧面测量量具选择凹圆弧面形状精度用R规（圆弧样板）测量，表面粗糙度用粗糙度样板比对，相关尺寸根据其精度高低选择游标卡尺或千分尺测量等量具。五、凹圆弧表面切削用量选择背吃刀量ap精车、半精车余量常取0.1～0.3mm。进给量f粗车进给量取0.2～0.4mm/r，精车进给量取0.08～0.15mm/r。主轴转速（n）硬质合金车刀粗车选中速，精车选择高速，一般粗车选400～700r/min，精车选800～1200r/min。凹圆弧加工的核心是“精准”：坐标计算要准、刀具参数要准、测量方法要准。01尝试用CAXA软件绘制一个R15mm的凹圆弧，查询其起点、终点坐标，并编写粗精加工程序精益求精《数控编程与操作》凸圆弧滚压轴加工工艺知识明确任务使用FANUC0iM系统数控车床，完成如图4-9所示球头拉杆加工，材料：45钢，毛坯：φ28×60棒料，零件除有外圆、台阶与端面组成外，还有2段凸圆弧构成的回转面，其形状较复杂，粗糙度要求较高为Rα3.2μm，外圆尺寸精度要求也较高。明确任务图4-8球头拉杆零件图图4-9球头拉杆三维效果图一、加工凸圆弧面车刀及选用表4-11凸圆弧表面车刀加工表面情况及特点名称图例加工表面及特点成形车刀常用高速钢刀片刃磨而成，加工尺寸较小的凸圆弧面菱形车刀常用可转位式，可加工凹圆弧及凸圆弧表面，因刀具主偏角为90°，用于加工带有台阶的圆弧面，且加工中只会产生副切削刃干涉，需要刀具具有足够大的副偏角尖形车刀常用可转位式，可加工凹圆弧及凸圆弧表面，易产生主切削刃及副切削刃干涉现象，相对而言刀具副偏角较大，不易产生副切削刃干涉，用于不带台阶的成形表面加工二、凸圆弧面车削路径表4-12粗车凸圆弧面车削方法进刀方式图例特点及应用场合车锥法编程坐标计算简单，适用于圆心角小于90°且不跨象限的圆弧面。粗车时不能超过AR临界圆锥面，否则会损坏圆弧表面车球法用一组同心圆或等径圆车凸圆弧余量，编程计算简单，但车刀空行程长，适用于圆心角大于90°或跨象限的圆弧三、凸圆弧面测量量具选择凸圆弧面主要检测其形状精度及表面粗糙度，形状精度用R规（圆弧样板）测量，表面粗糙度用粗糙度样板比对。四、车凸圆弧表面切削用量选择背吃刀量ap精车、半精车单边余量常取0.1～0.4mm。进给量f粗车进给量取0.2～0.4mm/r，精车进给量取0.08～0.15mm/r。主轴转速（n）一般粗车选400～700r/min，精车选800～1200r/min。《数控编程与操作》G73、G70指令及应用复习回顾单调递增非单调递增总结：G71只能车削单调递增（或递减）怎么办01G71指令的缺陷02G73指令03学习任务PART.01G71指令的缺陷一、G71指令的缺陷怎么办G73

仿形车削固定循环指令不能加工内凹零件以及凸圆零件的圆的左半部分。PART.02G73指令二、G73指令G73——仿形车削固定循环指令格式G73U_W_R_;G73P_Q_U_W_F_S_T_;说明第一程序段：U-X向总的退刀量；

W-Z向总的退刀量；

R-循环走刀次数；第二程序段：所有参数与G71相同。二、G73指令G73——仿形车削固定循环指令经验计算公式UR我们看一下下面的零件X向总的吃刀深度是多少？例毛坯尺寸为￠20×50，材料为LY12X向总的吃刀深度为:例毛坯尺寸为￠20×50，材料为LY12X向总的吃刀深度为:参数含义的注释G73U（

d）W0.R（

e）;G73P(ns)Q(nf)U(

u)W(

w)F(f)S(s)T(t)式中：

d：X向总退刀量，无正负号，半径指定；（G71里表示半径指定的吃刀量）

e：加工循环次数，（G71里表示退刀量）ns：精加工轮廓程序段组的开始程序段顺序号；nf：精加工轮廓程序段组的终止程序段顺序号；

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、s、t：进给速度、转速、刀具号；二、G73指令

G73车削路线示意图二、G73指令

G71、G73车削路线示意图G73加工循环路线G71加工循环路线当用G73指令加工一些轮廓是单调递增或递减的形状时，走刀路线明显比G71要长，在斜线的轨迹处，吃刀深度也明显增大，所以能用G71，不用G73。PART.03学习任务三、学习任务如图所示手柄零件的成型图，已知材料为45钢，毛坯尺寸为φ25×75。要求分析零件的加工工艺，编写零件的数控加工程序，并通过仿真调试优化程序，最后进行零件的实体加工检验。三、学习任务（一）基点坐标利用CAD软件计算上述坐标值将非常快捷准确。各基点的坐标：A（8.572，-2.425）B（10.148，-42.259）C（15，-56.885）D（15，-71）三、学习任务（二）粗加工、精加工指令粗加工：G73参数G73

U(

d)

W0.R(

e);G73

P(ns)

Q(nf)

U(

u)

W(

w)

F(f)

S(s)

T(t)R取7次精加工余量X向留0.5mm（直径），Z向为0。主轴为600r/min，进给量0.2mm/r。精加工：用G70完成。

确定主轴为800r/min，进给量为0.1mm/r。三、学习任务（三）程序编制顺序程序初始化，刀具定位粗加工指令G73精加工程序精加工循环指令G70取消刀补、退刀程序结束各基点的坐标：A（8.572，-2.425）B（10.148，-42.259）C（15，-56.885）D（15，-71）零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束平端面零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束基点A零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束基点B零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束基点C零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束基点D零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环,X向退刀量为12mm,Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束退刀零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0.2；N60G00X-1Z2.； N70G42G01Z0F0.1S800；N80X0； N90G03X8.572Z-2.425R5.;N100X10.148Z-42.259R40.；N110G02X15Z-56.885R12.；N120G01Z-71.； N130X18.；N140G70P60Q130；N150G40G00X100.; N160Z100.；N170M30；程序号程序初始化启动主轴转速600r/min，选择1#刀1#刀补刀具快速定位到工件附近粗车循环，X向退刀量为12mm，Z向0，分4刀粗车进给量0.2mm/r，X向精加工余量0.5mm，Z向0刀具快速进刀刀具Z向进刀并建立右补偿进刀至切削起点车R5的圆弧车R40的圆弧车R12的圆弧车Φ15至长71处工件退刀精加工循环取消刀补，退刀程序结束零件号零件名称简单阶梯轴编程原点程序号0001数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明O0001；N10G21G40G97G99；N20M03S600T0101；N30G00X30.Z2.；N40G73U12W0R4；N50G73P60Q130U0.5W0F0