车床综合编程实例

【例2-15】 加工如图2-85所示零件，该零件的毛坯尺寸为φ38的棒料，材质为45钢，确定该零件的加工工艺，编写其数控加工程序。

图2-85 例2-15图

1) 工艺的分析

审核零件图，明确加工要求，该零件加工面有螺纹外圆面、锥面、曲面、槽，对带有公差值的尺寸，取中间值加工。设工件左端外圆为安装基准，取右端面中心为零件坐标系零点。

2) 工艺路线

(1) 夹左端外圆，棒料伸出离卡爪端面距离90mm长。

(2) 粗车右端面—螺纹外圆—锥面—φ26外圆—R30外圆—R4圆弧—φ34外圆。

(3) 精车上述各外表面(先后次序同上)。

(4) 车φ16退刀槽。

(5) 车M20×1.5螺纹。

(6) 按图纸要求长度切断零件。

3) 刀具的选择

根据加工要求需要选用以下刀具各一把。

1号刀:T0101，55°外圆车刀，用于粗加工;

2号刀:T0202，35°外圆车刀，用于精加工;

3号刀:T0303，宽5mm切槽及其切断刀，用于切槽、切断加工;

4号刀:T0404，60°螺纹车刀，用于车螺纹。

4) 切削参数的选择

切削参数的选择如表2-13所示。

表2-13 切削参数的选择

5) 程序源码

O2007; (程序名)

G21 G97 G99; (程序初始化)

T0101; (换1号外圆车刀)

M03 S600; (主轴以600r/min正转)

G00 X40.0 Z5.0; (到达循环起点位置)

G71 U2.0 R1.0 (G71外圆粗加工切削)

G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.2;

N10 G00 X0; (快速靠近工件)

G01 Z0 F0.1;

X18.5;

X20.0 Z-1.5;

Z-25.0; (Z方向到达-25mm的位置)

X26.0 W-6.0; (加工外圆的锥面)

W-4.0; (加工φ26mm的外圆相对移动4mm)

G02 X26.0 Z-50.0 R30.0; (加工外圆弧R30)

G03 X34.0 W-4.0 R4.0; (加工外圆弧R4)

G01 Z-65.0; (加工外圆φ34mm)

N20 G00 X40.0; (退刀)

G00 X100.0; (X方向快速退刀至换刀点)

Z200.0; (Z方向快速退刀至换刀点)

M05; (主轴停止)

M00; (程序暂停)

T0202; (精加工，换二号外圆车刀)

M03 S1000; (主轴以1000r/min正转)

G00 X40.0 Z5.0; (刀具到达循环起点位置)

G70 P10 Q20 (精加工循环)

G00 X100.0; (X方向快速退刀至换刀点)

Z200.0; (Z方向快速退刀至换刀点)

M05; (主轴停止)

M00; (程序暂停)

M03 S500; (车槽，主轴以500r/min正转)

T0303; (换三号切槽车刀，刀宽5mm)

G00 X22.0; (快速到达外圆φ22mm)

Z-25.0; (Z方向到达-25mm的位置)

G01 X16.0 F0.1; (切到外圆φ16mm，走刀量0.1mm)

X22.0 F0.2; (退回φ22mm，走刀量0.2mm)

G00 X100.0; (X方向快速退刀至换刀点)

Z200.0 (Z方向快速退刀至换刀点)

M05; (主轴停止)

M00; (程序暂停)

M03 S500; (车螺纹，主轴以500r/min正转)

T0404; (换四号螺纹车刀)

G00 X22.0 Z5.0; (快速定位到螺纹循环起点)

G92 X19.2 Z-22.0 F1.5; (吃刀深0.8mm，走刀量1.5mm/r)

G92 X18.6; (吃刀深0.6mm)

G92 X18.2; (吃刀深0.4mm)

G92 X18.04; (吃刀深0.16mm)

G92 X18.04; (加工光整螺纹)

G00 X100.0; (X方向快速退刀至换刀点)

Z200.0; (Z方向快速退刀至换刀点)

M05; (主轴停止)

M00; (程序暂停)

M03 S500; (切断零件，主轴以500r/min正转)

T0303; (换三号切断车刀)

G00 X40.0; (快速到达外圆φ40mm)

Z-70.0; (Z方向到达-70mm的位置)

G01 X2.0 F0.1; (切到外圆φ2mm，走刀量0.1mm)

X40.0 F0.2; (退回φ40mm，走刀量0.1mm)

G00 X100.0; (X方向快速退刀)

Z200.0; (Z方向快速退刀)

M05; (主轴停止)

M30; (程序停止并返回程序头)

【例2-16】 加工如图2-86所示零件，该零件由复杂曲线构成，毛坯尺寸为φ30的棒料，材质为45号钢，确定该零件的加工工艺，编写其数控加工程序。

1) 工艺的分析

审核零件图，明确加工要求，此工件主要轮廓是圆弧的相接，包括R15圆弧、Sφ25球面、R5倒圆角，R15圆弧、槽、M20×1.5的螺纹。直径方向有四处标有公差，分别为Sφ25±0. 03、R15±0.03、φ28±0.03、φ10±0.03。长度方向有四处标有公差，分别是15±0.05、10± 0.05、两处5±0.05。对带有公差值的尺寸，取中间值加工。所有的表面粗糙度要求均为3. 2，有一处需要锐角倒棱。

图2-86 例2-16图

由分析可知，此工件轮廓复杂，主要以圆弧连接为主，包含切槽、加工螺纹等工序，加工难度大，必须采用数控车床加工。可以在一次装夹前提下，采用工序集中原则加工完成。设工件左端外圆为安装基准，取右端面中心为编程坐标系原点，首先要计算节点坐标。

(1) 节点的计算。

如图2-87所示，采用CAD对图形进行处理。对于一些不易用笔计算得出的坐标节点，采用CAD找出各个节点的坐标:

图2-87 节点计算

A点坐标(X2.162，Z-1.873);

B点坐标(X12.792，Z-7.260);

D点坐标(X17.857，Z-26.748);

E点坐标(X15，Z-30.247);

G点坐标(X13.481，Z-51)。

(2) 不同工艺的比较。

①工艺方案一。

用尖刀(G73)加工全部轮廓。然后切槽，车螺纹，切断。

优点:编程循环指令用得少，步骤简单，刀具数量少。

缺点:刀具要求高，走刀轮廓复杂，对刀具磨损快，空走刀多，加工时间长，生产效率低，不适合批量生产。

②工艺方案二。

分段加工:

a. 用外圆刀(G71)加工包括斜线、R15弧线、Sφ25圆弧到C点，走直线到Z-35处，再加工φ28到工件总长;

b. 用切槽刀加工φ10槽;

c. 用尖刀(G73)加工Sφ25的后半部分，至D、E点直到Z-35处，用G70进行精加工;

d. 用外圆刀(G90)加工φ20的圆弧到工件总长;

e. 用尖刀(G72)加工R15圆弧到G点，用G70进行精加工;

f. 车螺纹(G76);

g. 切槽，切断。

优点:刀具要求低，磨损小，走刀轮廓简单，空走刀少，加工时间短，生产效率高，适合批量生产。

缺点:刀具数量多，程序步骤多。

通过分析可以判断出加工工艺二要优于加工工艺一。

2) 确定刀具及其切削参数

刀具及切削参数的选择如表2-14所示。

表2-14 刀具及切削参数的选择

3) 程序源码

O2008;

G21 G97 G99; (程序初始化)

T0101; (选1号刀具和1号刀补值)

M03 S500; (主轴以500r/min的速度顺时针旋转)

G00 X32.0 Z2.0; (循环起点)

G71 U2.0 R0.5; (G71进行粗加工)

G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.2;

N10 G00 X0;

G01 Z0 F0.12;

X2.163 Z-1.873;

G02 X12.792 Z-7.26 R15.0;

G03 X25.0 Z-18.0 R25.0;

G01 Z-35.0;

X28.0;

Z-72.0;

N20 G00 X32.0;

G70 P10 Q20; (G70进行精加工)

G00 X100.0; (回换刀点)

Z100.0;

M05; (主轴停)

M00; (程序暂停)

T0404; (换4号刀具，切φ10槽)

M03 S300;

G00 X32.0;

Z-55.0;

G01 X10.0 F0.06;

X32.0;

G00 X100.0;

Z100.0;

M05;

M00;

T0202; (换2号刀具，加工φ20螺纹段外圆)

M03 S800;

G00 X32.0;

Z-54.0;

G90 X26.0 Z-72.0 F0.1; (G90进行外圆切削循环)

X24.0;

X22.0;

X20.0;

G00 X100.0;

Z100.0;

M05;

M00;

T0202; (换2号刀具，加工凹弧)

M03 S800;

G00 X32.0;

Z-16.0;

G73 U4.0 W0 R3.0; (G73进行Sφ25的后半部分)

G73 P30 Q40 U0.5 W0 F0.08;

N30 G00 X25.0;

G01 Z-18.0;

G03 X17.857 Z-26.748 R12.5;

G02 X15 Z-30.247 R5;

G01 Z-35.0;

N40 G00 X32.0;

G70 P30 Q40; (G70精加工)

G00 Z-40.0;

G72 U2.0 R0.5; (G72加工R15圆弧到G点)

G72 P50 Q60 U0.5 W0 F0.08;

N50 G03 X13.482 Z-51.0 R15.0;

N60 G00 X32.0;

G70 P30 Q40; (G70精加工)

G00 X100.0;

Z100.0;

M05;

M00;

T0303; (换3号刀具，加工M20螺纹)

M03 S300;

G00 X30.0;

Z-53.0;

X20.0;

G76 P010060 Q100 R0.08; (G76进行螺纹加工)

G76 X18.05 Z-67 P975 Q350 F1.5;

G00 X100.0;

Z100.0;

M05;

M00;

T0404; (换4号刀具，切断)

G00 X32.0;

Z-70.0;

X21.0

G01 X0 F0.06;

G00 X100.0

Z100.0;

M05; (主轴停止)

M30; (程序结束)