外轮廓的加工

一、任务导入

(一) 任务描述

本任务主要是训练学生掌握工件上外轮廓的基本加工方法。零件如图1-4-1所示，毛坯尺寸为φ37mm的棒料，材料为45号钢，分析零件的加工工艺，编写加工程序并加工工件。

图1-4-1 外轮廓零件

技术要求:

(1) 未注公差尺寸按IT12加工。

(2) 锐边去毛刺。

(二) 知识目标

(1) 能够根据加工内容合理选择数控车削刀具，并能正确安装刀具。

(2) 能够合理选择加工方法。

(三) 能力目标

(1) 能够正确使用G70、G71指令编写加工程序。

(2) 进一步掌握对刀操作。

二、知识准备

固定循环是指预先给定一系列操作，用来控制机床位移或主轴运转，从而完成各项加工。它应用于切除一次加工即能加工到规定尺寸的场合，主要用于粗车和多次加工切螺纹的情况，如用棒料毛坯车削阶梯相差较大的轴或切削铸、锻件的毛坯余量时，都有一些重复进行的动作。利用复合固定循环功能，只要编出最终加工路线，并给出每次切除的深度或循环次数，机床即可自动地重复切削直到工件加工完成为止。各类数控系统系统复合循环的形式和使用方法相差甚大，这里主要介绍FANUC0i T系统固定循环。

(一) 外径/内径粗加工循环指令 (G71)

该指令应用于圆柱棒料外圆表面粗车、加工余量大、需要多次粗加工的情形。

1) 指令格式

G71 U(Δd) R(e);

G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s) T(t);

2) 指令功能

切除棒料毛坯大部分加工余量，切削是沿平行Z轴方向进行，如图1-4-2所示。A为循环出发点，A→A'→B为精加工路线。

图1-4-2 G71外圆粗车循环加工路线

3) 指令说明

Δd——每次切削深度 (半径值)，无正负号;

e——退刀量 (半径值)，无正负号;

ns——精加工路线第一个程序段的顺序号;

nf——精加工路线最后一个程序段的顺序号;

Δu——X方向的精加工余量，直径值;

Δw——Z方向的精加工余量。

使用循环指令编程，首先要确定换刀点、循环点A、切削始点A'和切削终点B的坐标位置。为节省数控机床的辅助工作时间，从换刀点至循环点A使用G00快速定位指令，循环点A的X坐标位于毛坯尺寸之外，Z坐标值与切削始点A'的Z坐标值相同。其次，按照外圆粗加工循环的指令格式和加工工艺要求写出G71指令程序段，在循环指令中有两个地址符U，前一个表示背吃刀量，后一个表示X方向的精加工余量。若在程序段中有P、Q地址符，则地址符U表示X方向的精加工余量，反之则表示背吃刀量。背吃刀量无负值。A'→B是工件的轮廓线，A→A'→B为精加工路线，粗加工时刀具从A点后退Δu/2、Δw，即自动留出精加工余量。顺序号ns至nf之间的程序段描述刀具切削加工的路线。

4) 注意事项

(1) Δd、ΔU都是由同一地址U指定的，其区别是该程序中有无P、Q。

(2) 在G71程序段或前面指定的F、S、T对粗车循环有效，ns到nf之间程序段中的F、S、T功能即使被指定也对粗车循环无效，只对精加工有效。

(3) 在粗车循环过程中，刀尖半径补偿功能无效。

(4) 轮廓外形必须采用Z向单调递增或单调递减的形式。

(二) 精加工复合循环指令 (G70)

当用G71、G72、G73指令粗车工件后，用G70指令来指定精加工循环，切除粗加工后留下的精加工余量。

1) 指令格式

G70 P(ns) Q(nf);

2) 指令功能

精加工循环指令，使刀具进行A→A'→B的精加工，如图1-4-2所示。

3) 指令说明

ns——指定精加工路线第一个程序段的顺序号;

nf——指定精加工路线最后一个程序段的顺序号。

4) 注意事项

(1) 必须先使用G71、G72或G73指令后，才可使用G70指令。

(2) 在使用G70精车循环时，要特别注意快速退刀路线，以防止刀具与工件发生干涉。

(3) G70～G73循环指令调用N(ns) 至N(nf) 之间程序段，其中程序段中不能调用子程序。

三、方案设计

(一) 分析零件图

图1-4-1所示为由外圆柱面和圆锥面构成的轴类零件，外圆锥面处加工精度较高，其材料为45号钢。选择毛坯尺寸为φ37mm×100mm的棒料。

(二) 制定加工方案

本零件为简单轴类零件，因是单件加工，采用自定心卡盘装夹，用工件的外圆定位。以零件右端面中心作为工件坐标系原点，设定工件坐标系。

零件的加工路线如下:

(1) 粗加工外轮廓。

(2) 精加工外轮廓。

(3) 切断。

(三) 零件的装夹

采用数控车床本身的三爪卡盘，毛坯伸出三爪卡盘外120mm左右，并找正夹紧。

(四) 刀具的选择

1号刀具为90°外圆车刀，用于粗加工; 2号刀具为93°硬质合金外圆车刀，用于精加工; 3号刀具为切断刀，刀片宽度为3mm，用于切断工件。

(五) 切削用量的选择

1号刀具: 粗车时主轴转速n=800r/min，粗车进给量为f=0.25mm/r;

2号刀具: 精车时主轴转速n=1000r/min，精车进给量为f=0.15mm/r;

3号刀具: 主轴转速n=400r/min，进给量为f=0.1mm/r。

四、任务实施

(一) 编写零件的加工程序 (见表1-4-1)

表1-4-1 参考程序

续表

(二) 任务反馈

(1) 外圆车刀安装时，主切削刃与轴心线要平行。

(2) 工件要注意夹紧，装夹完工件后，卡盘扳手要从卡盘取下。

(3) 首件加工时，尽可能采用单步运行，程序准确无误后，再采用自动方式加工，避免意外事故发生。

(4) 切断时，要根据加工状况适时调整进给修调，进给量不宜过大。

五、任务考核 (见表1-4-2)

表1-4-2 任务考核

续表

六、拓展练习

试分析图1-4-3所示零件图，完成零件的加工工艺分析及程序的编制，并完成零件的加工。

图1-4-3 拓展练习