《数控车床》-任务3.1圆弧手柄零件的加工

技能目标：编制成型面加工艺评价和分析零件图纸能编制和调试外成型面加工程序能在仿真软件模拟加工出外圆弧类零件知识目标：掌握成型面加工工艺知识会分析车削加工质量要求熟练掌握成型面加工常用编程指令（G03,G02,G41,G42,G73）熟悉数控车削加工仿真操作步骤图2.1

任务描述

：在FANUC-0iMate-TB数控车床上加工如图2.1所示球头手柄零件，毛坯尺寸为ø25mm，材料为45钢。

1．分析生产任务清单（表2.1生产任务单）2、分析图纸，编制数控车削加工刀具卡任务实施1：单位名称编号产品清单序号零件名称毛坯外形、尺寸数量材料出单日期交货日期技术要求1球形手柄ø40×90111SMn30单位名称零件名称短轴零件图号JZZDJX-SK-2.1工件安装定位简图车间设备名称设备型号设备编号中德实训中心数控车床CAK61材料牌号毛坯种类毛坯尺寸工序时间11SMn30棒料ø40×90120Min序号刀具号刀具类型刀杆型号刀片型号刀尖半径补偿代号换刀方式备注1T010190°外圆车刀

0.801自动2T020293°仿形车刀0.402自动3T03033mm宽的切断刀0.803自动

表6.3数控加工工序卡

单位名称零件名称短轴零件图号JZZDJX-SK-6工件安装定位简图车间设备名称设备型号设备编号中德实训中心数控车床CAK61材料牌号毛坯种类毛坯尺寸工序时间11SMn30棒料ø40×90120Min工序号工序内容工步内容刀具名称主轴转速进给速度背吃刀量余量备注1检查、去毛刺2车端面车端面90°外圆车刀

S600F0.11Z23粗车粗车零件外形93°外圆车刀S800F0.2X0.54精车精车零件外形93°仿形车刀S1000F0.080.205切断切断，保证总长77mm90°外圆车刀S600F0.08206检查3、分析图纸，编制数控车削加工工序卡相关知识圆弧插补G02、G03刀具半径补偿（G41、G42、G40）G731.圆弧插补G02、G03

功能：使刀具从圆弧起点，沿圆弧移动到圆弧终点；其中G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。圆弧的顺、逆方向的判断：沿与圆弧所在平面（如XOZ）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y）看去，顺时针为G02，逆时针为G03。图2.2为数控车床上圆弧的顺逆方向。

图2.2圆弧的顺、逆方向格式：G02（G03）X（U）__Z（W）__I__K__F__G02（G03）X（U）__Z（W）__R__F__说明：（１）X（U）、Z（W）是圆弧终点坐标；（２）I、K分别是圆心相对圆弧起点的增量坐标，I为半径值编程；（３）R是圆弧半径(

圆弧>1800

R<0,圆弧<=1800

R>0)（４）F是进给速度。G03逆园切削X()Y()I()K()R()例如：G03X10.Y40.I-30.K0.或：G03X10.Y40.R30.又如：G03X10.Y40.R-30.G02顺园切削X()Z()I()K()R()』终点坐标圆心相对于圆弧起点的偏移量R=(1)圆弧>1800

R<0(2)圆弧<=1800

R>0整园可不可能使用R，必须写I()K()例1：顺时针圆弧插补，如图7.3所示。（１）绝对坐标方式G02X64.5Z-18.4I15.7K-2.5F0.2；或G02X64.5Z-18.4R15.9F0.2；（２）增量坐标方式G02U32.3W-18.4I15.7K-2.5F0.2；或G02U32.3W-18.4R15.7F0.2；图7.3G02顺时针圆弧插补图7.4G03逆时针圆弧插补例2：逆时针圆弧插补，如图7.4所示。（１）绝对坐标方式G03X64.6Z-18.4I0K-18.4F0.2；或G03X64.6Z-18.4R18.4F0.2；（２）增量坐标方式G03U36.8W-18.4I0K-18.4F0.2；或G03U36.8W-18.4R18.4F0.2；2、刀具补偿功能①．刀具补偿功能的定义

在数控编程过程中，为使编程工作更加方便，通常将数控刀具的刀尖假想成一个点，该点称为刀位点或刀尖点。数控机床根据刀具实际尺寸，自动改变机床坐标轴或刀具刀位点位置，使实际加工轮廓和编程轨迹完全一致的功能，称为刀具补偿（系统画面上为“刀具补正”）功能。数控车床的刀具补偿分为刀具偏移（也称为刀具长度补偿）刀尖圆弧半径补偿

刀位点的概念

所谓刀位点是指编制程序和加工时，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。数控车刀的刀位点如图所示。尖形车刀的刀位点通常是指刀具的刀尖；圆弧形车刀的刀位点是指圆弧刃的圆心；成形刀具的刀位点也通常是指刀尖。

刀具偏移的含义

刀具偏移是用来补偿假定刀具长度与基准刀具长度之长度差的功能。车床数控系统规定X轴与Z轴可同时实现刀具偏移。刀具偏移刀具几何偏移：刀具磨损偏移：由于刀具的几何形状不同和刀具安装位置不同而产生的刀具偏移由刀具刀尖的磨损产生的刀具偏移

②刀具偏移补偿刀具项目T01（基准刀具）T02T04X（直径）ZX（直径）ZX（直径）Z长度差值00+1015-105

③．利用刀具几何偏移进行对刀操作

（1）对刀操作的定义调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。

（2）对刀操作的过程1）手动操作加工端面，记录下刀位点的Z向机械坐标值。2）手动操作加工外圆，记录下刀位点的X向机械坐标值，停机测量工件直径，计算出主轴中心的机械坐标值。

3）将X、Z值输入相应的刀具几何偏移存储器中。图中的代码“T”指刀沿类型，不是指刀具号，也不是指刀补号。FANUC系统的刀具几何偏移参数设置如图所示，如要进行刀具磨损偏移设置则只需按下软键[磨耗]即可进入相应的设置画面。（3）刀具偏移的应用利用刀具偏移功能，可以修整因对刀不正确或刀具磨损等原因造成的工件加工误差。例加工外圆表面时，如果外圆直径比要求的尺寸大了0.2mm，此时只需将刀具偏移存储器中的X值减小0.2，并用原刀具及原程序重新加工该零件，即可修整该加工误差。同样，如出现Z方向的误差，则其修整办法相同。④、刀具半径补偿（G41、G42、G40）

（1）刀尖圆弧半径的概念

任何一把刀具，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，如图7.5所示表示了以假想刀尖位置编程时的过切削及欠切削现象。编程时若以刀尖圆弧中心编程，可避免过切削和欠切削现象，但计算刀位点比较麻烦，数控系统的刀具半径补偿功能正是为解决这个问题所设定的。它允许编程者以假想刀尖位置编程，然后给出刀尖圆弧半径，由系统自动计算补偿值，生成刀具路径，完成对工件的合理加工。

图2.5过切削及欠切削现象指令：G41、G42、G40功能：G41是刀具半径左补偿指令；G42右补偿指令；G40是取消刀具半径补偿指令。格式：G41G01X（U）__Z（W）__G42G01X（U）__Z（W）__G40G00X（U）__Z（W）__说明：（1）注意：G41、G42只能预读两段程序。（2）G41、G42、G40必须与G01或G00指令组合完成；（3）X（U）、Z（W）是G01、G00运动的目标点坐标。（2）刀具半径补偿指令刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别a）后置刀架，+Y轴向外b）前置刀架，+Y轴向内2）指令说明刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别：a）后置刀架，+Y轴向外b）前置刀架，+Y轴向内

刀具半径补偿量可以通过数控系统的刀具补偿设定画面设定。T指令要与刀具补偿编号相对应，并且要输入假想刀尖号。假想刀尖号是对不同形式刀具的一种编码，如图2.6（a）所示，常用车刀的假想刀尖号如图2.6（b）所示。（3）刀具半径补偿量的设定

图7.6假想刀尖号刀沿类型号补偿（4）刀尖半径补偿的建立与取消１）建立刀尖半径补偿，在加工开始的第一个程序段之前。一般用G00,G01指令补偿。如：G01G42X

Z２）刀尖补偿进行，执行G４１,G４

０指令后的程序。如：G01XZ３）加工结束后，用G４０取消刀尖补偿。如：G00G40XZ注意：G41/G42为模态指令；

G41/G42与G40必须成对使用；不能出现转移加工，如镜像、子程序等中。任务描述

：在FANUC-0iMate-TB数控车床上加工下图所示盘盖零件，毛坯尺寸为ø100*35mm，材料为45钢。

编程示例2数控切削加工刀具卡单位

零件名称零件图号

备注安装定位简图车间设备名称设备型号设备编号材料牌号毛坯种类毛坯尺寸工序时间45钢圆棒料Φ94×35mm

序号刀具号刀具类型刀杆型号刀片类型刀尖半径补偿代号换刀方式备注1T01950外圆车刀MCLNR2020K12CNMG120408EN0.81自动

2

A3中心钻Ø10直柄麻花钻Ø25锥柄麻花钻

3T02950内孔车刀S20R-SCLNR12

0.42自动

4T03切槽刀（刀宽3mm）QA2020R03Q03

自动1.编制盘盖零件加工刀具卡、工序卡2、分析图纸，编制数控车削加工工序卡数控车削加工工序卡工步号工步内容刀具名称主轴转速进给速度背吃刀量余量备注车右端工序1检查

2钻孔并扩孔至ø25

S600

3粗车零件右端面、450圆锥面、ø80外圆柱面、R3圆角及其他台阶面T0101S600F0.22mm1mm

4精车零件右端面、450圆锥面、ø80外圆柱面、R3圆角及其他台阶面

S1000F0.081mm0

5粗车零件R4圆弧，ø50内孔表面和孔底面T0303S800F0.08

6精车零件R4圆弧，ø50内孔表面和孔底面

7车槽3×2T0404S500

8调头粗车ø90外圆柱面和左端面T0101

9调头精车ø90外圆柱面和左端面T0101

6检查

编程示例23、分析图纸，编制程序并仿真加工。编程示例24编程示例2T0202T0303编程示例2O1233N1G21G99G97N2T0101M03S600N3G00X98.0Z2.0M08N4G94X24.Z0.F0.2N5G71U2.0R0.5N6G71P7Q13U1.0W0.2N7G01G42X64.Z0.N8G01X72.Z-4.F0.08G01X78N9X80.W-1.Z-15.N10G02X86.Z-18.125R3.0N11G01X88.N12U4.0W-2.N13G40G01X95.0N14S1000N16G70P7Q13N17G00X100.0Z100.0N18M03S800T0202N19G00X25.0Z2.0N20G71U2.0R0.5N21G71P22Q27U-1.0W0.2N22G00G41X58.0N23G01Z0.0F0.1N24G03X50.0Z-4.0R4.0N25G01Z-18.075N26X14.0N27G40N28G00X150.0Z150.0N29S1000N30G00X25.0Z2.0N31G70P22Q27N32G00X150.0Z150.0N33S500T0303N34G00X82.0Z-11.0N35G01X76.0F0.08N36X82.0N37G00X100.0Z100.0M09N38T0100N39M30

该指令只须指定精加工路线，系统会自动给出粗加工路线，适于车削铸造、锻造类毛坯或半成品，如图6.8所示。

３．成型车削循环G73图2.7外圆封闭切削循环加工路线指令：G73格式：G73U

iW

kRdG73PnsQnfU

uW

wF

S

T

说明：（1）

i是X方向总退刀量，半径值；

i约=轴最粗直径-最细处直径/2（2）

k是Z方向总退刀量；（3）d是循环次数；（4）ns是指定精加工路线的第一个程序段的段号；（5）nf是指定精加工路线的最后一个程序段的段号；（6）

u是X方向上的精加工余量，直径值；（7）

w是Z方向上的精加工余量。（8）粗车过程中从程序段号ns～nf之间的任何F、S、T功能均被忽略，只有G73指令中指定的F、S、T功能有效。

用G71、G72、G73粗车完毕后，可用G70指令，使刀具进行精加工。指令：G70格式：G70PnsQnf

例

G70P100Q200说明：（1）ns是指定精加工路线的第一个程序段的段号；（2）nf是指定精加工路线的最后一个程序段的段号。（3）加上G70才能完成从粗车到精车的全过程4．精车循环G70

（４）使用内、外圆复合固定循环（G71、G72、G73、G70）时的注意事项G71固定循环主要用于对径向尺寸要求比较高、轴向切削尺寸大于径向切削尺寸的毛坯工件进行粗车循环。编程时，X向的精车余量取值一般大于Z向精车余量的取值。G72固定循环主要用于对端面精度要求比较高、径向切削尺寸大于轴向切削尺寸的毛坯工件进行粗车循环。编程时，Z向的精车余量取值一般大于X向精车余量的取值。G73固定循环主要用于已成形工件的粗车循环。精车余量根据具体的加工要求和加工形状来确定。

使用其他内、外圆复合固定循环进行编程时，在其ns-nf之间的程序段中，不能含有以下指令：

1）固定循环指令。

2）参考点返回指令。

3）螺纹切削指令。

4）宏程序调用（G73指令除外）或子程序调用指令。

任务实施2：编制程序，并仿真加工零件N1T0101N2M03S600N3G00X25.0Z0.N4G01X-1.F0.08N5G00X41.Z4.0N6G73U12.W0.R8.N7G73P8Q15U0.4W0.F0.2N8G00X0.Z0.F0.08N10G03X19.5Z-18.996I0.K-12.F0.08N11G02X22.Z-36.R11.N13G01W-9.N15X40.N22M03S1000N23G70P8Q15N24G00X100.0N25Z100.0N26T0202N28M03S400N27G00X35.Z-50.N29G01X10.F0.01N30X35.0N32G00X100.N34Z100N70M05N72M30课后作业：加工图2.8所示零件，毛坯用Φ26*97棒料，材料为11SMn30易切钢。要求编写数控加工刀具卡、数控加工工序卡。拓展

作业1如图7.7所示，已知毛坯为φ40×150的45钢，要求编制数控加工程序并完成零件的加工。图１.４.7实训题１.４任务编程：编程原点选择在工件右端