槽类零件加工数控车床编程.ppt

第四章第四章 槽类零件加工槽类零件加工 在数控车削加工中，经常会遇到各种槽类零件加工。在数控车削加工中，经常会遇到各种槽类零件加工。圆柱体车槽包括内外圆车槽和端面槽。圆柱体车槽包括内外圆车槽和端面槽。槽的类型主要包括有直槽和各种异形槽。槽的类型主要包括有直槽和各种异形槽。槽类零件槽类零件第一节第一节第一节第一节 直槽加工直槽加工直槽加工直槽加工 第二节第二节第二节第二节 矩形槽加工矩形槽加工矩形槽加工矩形槽加工 第三节第三节第三节第三节 异形槽加工异形槽加工异形槽加工异形槽加工 第一节第一节 直槽加工直槽加工 1.1.掌握掌握G04G04指令的应用。指令的应用。2.2.掌握掌握G94G94指令在车槽中的应用。指令在车槽中的应用。3.3.能合理选择车槽或切断刀具。能合理选择车槽或切断刀具。4.4.能对槽类零件的加工误差进行分析。能对槽类零件的加工误差进行分析。一、一、G04G04延时延时 1.1.指令格式指令格式 G04 X G04 X ；或或 G04 UG04 U ；或或 G04 PG04 P ；说明：说明：X X、U U、P P指定延时时间，指定延时时间，X X（U U）表示延时，单位为秒；）表示延时，单位为秒；P P表示延时，单位为毫秒。表示延时，单位为毫秒。2.2.指令功能指令功能 G04 G04指令可使程序执行到出现该指令的程序段时暂停。如车指令可使程序执行到出现该指令的程序段时暂停。如车槽加工时，为使槽底圆整光滑，可采用该指令。槽加工时，为使槽底圆整光滑，可采用该指令。3.3.编程实例编程实例 加工该零件槽，用加工该零件槽，用G00G00、G01G01、G04G04指令编写精加工程序。指令编写精加工程序。零件图零件图 加工示意图加工示意图车槽加工车槽加工二、径向车槽循环指令二、径向车槽循环指令G94G94 G94 X G94 X（U U）Z Z（W W）F F ；在指令使用时，如果设定在指令使用时，如果设定Z Z值不移动或设定值不移动或设定W W值为零时，就值为零时，就可用来进行车槽加工。可用来进行车槽加工。毛坯为毛坯为30mm30mm的棒料，采用的棒料，采用G94G94编写加工程序。编写加工程序。零件图零件图实物图实物图等距直槽等距直槽车槽刀与切断刀的安装和加工方法车槽刀与切断刀的安装和加工方法 车槽和切断的加工工艺在前序课程数控加工工艺学中略有涉及，这里再针对车槽、切断刀具的安装和加工方法等进行一下复习。一、车外槽刀具的安装一、车外槽刀具的安装 1.刀具可达加工要求时，安装时车槽刀不宜伸出过长。2.车槽，横向进给时，主刀刃高度对工件中心控制在00.2mm范围内，刀片与工件中心尽量等高。3.刀片尽量垂直于中心，两个副偏角对称，以保证主刀刃与工件轴线平行二、切断刀具的安装二、切断刀具的安装 1.安装时，切断刀不宜伸出过长，同时切断刀的中心线必须装得与工件中心线垂直，以保证两个副偏角对称。2.切断实心工件时，切断刀的主切削刃必须装得与工件中心等高，否则不能车到中心，而且容易崩刃，甚至折断车刀 3.切断刀的底平面应平整，以保证车削质量。三、车外直槽的加工方法三、车外直槽的加工方法 1.车削不高的和宽度较窄的槽时，可采用刀宽等于槽宽的车槽刀，采用一次直进法车出。2.有精度要求的槽，一般采用两次直进法车出。四、切断方法四、切断方法 1.直进法切断工件。所谓直进法，是指垂直于工件轴线方向进行切断。这种方法切断高，但对车床、切断刀的刃磨和安装都有较高的要求，否则容易造成刀头折断。2.左右借刀法切断工件。在切削刚性不足的情况下，可采之用左右借刀法切断。左右借刀法是指切断刀在轴线方向反复地往返移动，随之两侧径向进给，直至工件切断。3.反切法切断工件。反切法是指工件反转，车刀反向装夹，这种切断方法宜用于较大直径工件的切断。毛毛坯坯为为45mm120mm45mm120mm的的4545钢钢，用用系系统统所所学学指指令令G00G00、G01G01、G04G04进行编程加工该零件。进行编程加工该零件。零件图零件图一、工艺分析一、工艺分析 1.1.夹住毛坯夹住毛坯45mm45mm外圆，伸出大于外圆，伸出大于3030长长应用应用G71G71循环指循环指令粗车外轮廓，令粗车外轮廓，X X轴留精加工余量轴留精加工余量0.5mm0.5mm，外圆车至尺寸，外圆车至尺寸43.5mm43.5mm、40.5mm40.5mm。2.2.精车外轮廓至尺寸。精车外轮廓至尺寸。3.3.更换车槽刀具更换车槽刀具T0202T0202，加工槽以及侧面倒角。，加工槽以及侧面倒角。4.4.选择切断刀将工件切断保证长度选择切断刀将工件切断保证长度200.05mm200.05mm。二、选择刀具及确定切削用量二、选择刀具及确定切削用量 1.1.刀具选择刀具选择 机夹外圆车刀，刀具型号机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12PCLNR2020K12；机夹车槽车刀，刀具型；机夹车槽车刀，刀具型号为号为CFMR2020K04CFMR2020K04；切断刀，刀具型号；切断刀，刀具型号CFMR 32-04CFMR 32-04。车槽刀图车槽刀图刀具参数表刀具参数表切断刀图切断刀图刀具参数表刀具参数表 2.2.确定切削用量确定切削用量 数控加工刀具及切削用量选择数控加工刀具及切削用量选择 三、程序编制三、程序编制 （下一页续表）（下一页续表）续表续表 车削外槽时产生废品的原因及预防方法车削外槽时产生废品的原因及预防方法（下一页续表）（下一页续表）续表续表 用用FANUC 0iFANUC 0i系统加工该零件。系统加工该零件。零件零件图图第二节第二节 矩形槽加工矩形槽加工1.1.掌握掌握G75G75指令的应用。指令的应用。2.2.掌握矩形槽加工的类型。掌握矩形槽加工的类型。3.3.能合理选择宽槽加工参数。能合理选择宽槽加工参数。一、一、G75G75指令功能指令功能 G75 G75指令可使程序执行到出现该指令的程序段时暂停。如车指令可使程序执行到出现该指令的程序段时暂停。如车槽加工时，为使槽底圆整光滑，可采用该指令。槽加工时，为使槽底圆整光滑，可采用该指令。轴向（轴向（Z Z轴）进刀循环复合径向断续切削循环，轴）进刀循环复合径向断续切削循环，；切削；切削到切削终点后，返回起点（到切削终点后，返回起点（G75G75起点和终点相同），径向车槽起点和终点相同），径向车槽复合循环完成。复合循环完成。G75 G75的轴向进刀和径向进刀方向由切削终点的轴向进刀和径向进刀方向由切削终点X X（U U）Z Z（W W）与）与起点的相对位置决定。此指令用于加工径向环形槽或圆柱面，起点的相对位置决定。此指令用于加工径向环形槽或圆柱面，径向断续切削起到断屑、及时排屑的作用。径向断续切削起到断屑、及时排屑的作用。车槽加工示意图车槽加工示意图（F F）进给）进给 （R R）快速进给）快速进给本循环可自动断屑，可在本循环可自动断屑，可在 X X 轴车槽及轴车槽及 X X 轴啄式钻孔。轴啄式钻孔。二、二、G75G75径向车槽复合循环径向车槽复合循环 1.1.指令格式指令格式 G75 R _ G75 R _ G75 X G75 X（U U）_ Z_ Z（W W）_ P _ Q _ F_ P _ Q _ F_；说明：说明：R R：车槽的回退量，该值为摸态值。：车槽的回退量，该值为摸态值。X X、Z Z：车槽的终点坐标（：车槽的终点坐标（U U、Z Z）。）。P P：每次：每次X X向切削深度。向切削深度。Q Q：Z Z向移动量。向移动量。F F：进给率。：进给率。2.2.编程实例编程实例 加工该零件槽，用加工该零件槽，用G00G00、G75G75指令编写精加工程序。指令编写精加工程序。零件图零件图车槽的工艺方法车槽的工艺方法一、车槽的工艺特点一、车槽的工艺特点 1.一个主刀刃二个副刀刃同时参与三面切削，被切削材料塑性变形复杂、摩擦阻力大，加工时进给量小、切削厚度薄、平均变形大、单位切削力增大。总切削力与功耗大，一般比外圆加工大20%左右，同时切削热高，散热差，切削温度高。2.切削速度在加工过程中不断变化，特别是切断加工时，切削速度由最大一直变化至零。切削力和切削热也在不断变化。3.工件在旋转过程中，刀具不断切入，实际在车槽底面形成的是阿基米德螺旋线，由此造成实际前角、后角都在不断变化，使过程更为复杂。4.因刀具宽度窄，相对悬伸长，刀具刚性差，易振动，特别是切断，切深槽时该现象更加明显。5.数控加工中，由于被加工槽的形状、位置、宽度、深度不同，为尽可能减少刀具更换次数，因此要选择能够夹持多种规格刀片的刀具，才能优质、高效地完成多种类型的槽的加工。二、车槽的加工工艺二、车槽的加工工艺 1.车外宽槽 （1）车削较宽的槽时，可采用多次直进法切削，并在槽壁两侧留一定精车余量。宽槽切削示意图宽槽切削示意图 （2）车削槽侧面倒角，一般斜向进给，编制图样程序，考虑刀具的刀尖位置。2.2.车斜沟槽车斜沟槽 （1）车削45外沟槽，可用45专用车刀，编制相应程序加工。（2）车削圆弧沟槽时，采用专用端面圆弧刀，编制对应程序加工。斜槽加工示意图斜槽加工示意图圆弧沟槽加工示意图圆弧沟槽加工示意图 毛坯为毛坯为45mm120mm45mm120mm的的4545钢，用钢，用G00G00、G01G01、G71G71、G70G70、G75G75等指令进行编程加工该零件。等指令进行编程加工该零件。零件图零件图一、工艺分析一、工艺分析 1.1.夹住毛坯夹住毛坯45mm45mm外圆，伸出大于外圆，伸出大于55mm55mm长长应用应用G71G71循环指循环指令粗车外轮廓，留精加工余量令粗车外轮廓，留精加工余量0.5mm0.5mm外圆尺寸外圆尺寸43.5mm43.5mm、40.5mm40.5mm。2.2.精车外轮廓至尺寸。精车外轮廓至尺寸。3.3.更换车槽刀具更换车槽刀具T0202T0202，加工，加工3 3个个5mm5mm窄槽以及窄槽以及20mm0.05mm20mm0.05mm宽槽。宽槽。二、选择刀具及确定切削用量二、选择刀具及确定切削用量 1.1.刀具选择刀具选择 PCLNR2020K12 PCLNR2020K12机夹外圆车刀和机夹外圆车刀和CFMR 2020K04CFMR 2020K04机夹切槽车刀。机夹切槽车刀。刀具参数表刀具参数表 2.2.确定切削用量确定切削用量数控加工刀具及切削用量选择数控加工刀具及切削用量选择 3 3程序编制程序编制（下一页续表）（下一页续表）续表续表在在FANUC 0iFANUC 0i系统数控车床加工该零件。系统数控车床加工该零件。零件图零件图第三节第三节 异形槽加工异形槽加工1.1.掌握掌握M98M98、M99M99指令的应用。指令的应用。2.2.了解异形槽加工的常见类型。了解异形槽加工的常见类型。3.3.能合理安排异形槽的粗、精加工工艺。能合理安排异形槽的粗、精加工工艺。4.4.能用多个刀补控制同一把刀具，以简化异形槽编程。能用多个刀补控制同一把刀具，以简化异形槽编程。一、子程序的定义一、子程序的定义 数控加工程序种类：主程序、子程序。数控加工程序种类：主程序、子程序。主程序主程序一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分。的主体部分。特点：和被加工零件或加工要求一一对应；不同的零件或特点：和被加工零件或加工要求一一对应；不同的零件或不同的加工要求，都有唯一的主程序。不同的加工要求，都有唯一的主程序。子程序子程序一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它，这个典型的加工程序可以做成固定程序，个程序中都要使用它，这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独命名。并单独命名。特点：不独立的加工程序，只能通过调用，实现加工中的特点：不独立的加工程序，只能通过调用，实现加工中的局部动作局部动作;子程序执行结束后，能自动返回到调用的程序中。子程序执行结束后，能自动返回到调用的程序中。二、子程序的嵌套二、子程序的嵌套 子程序的嵌套子程序的嵌套子程序调用另一个子程序的功能。子程序调用另一个子程序的功能。一级子程序：被主程序调用的子程序。一级子程序：被主程序调用的子程序。在在FANUC 0iFANUC 0i系统中，子程序可以嵌套系统中，子程序可以嵌套4 4级。级。三、子程序的格式三、子程序的格式 子程序和主程序并无本质区别。子程序和主程序并无本质区别。区别：结束标记不同。区别：结束标记不同。主程序结束指令：主程序结束指令：M02M02或或M3M3。子程序结束指令：子程序结束指令：M99M99，并可以自动返回主程序。，并可以自动返回主程序。子程序格式如下子程序格式如下：O0100O0100；G91 G01 Z-2.0G91 G01 Z-2.0；G91 G28 Z0 G91 G28 Z0；M99 M99；注意：子程序结束指令注意：子程序结束指令M99M99，可以与它上面的语句并写在一，可以与它上面的语句并写在一句中，如句中，如“G91 G28 Z0 M99 G91 G28 Z0 M99；”。四、子程序调用四、子程序调用 1.1.指令格式指令格式 在在FANUC-0iFANUC-0i系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码M98M98指令进行，且在调用格式中将子程序的程序号改为指令进行，且在调用格式中将子程序的程序号改为P P。常用的子程序调用格式有两种。常用的子程序调用格式有两种。M98 P L M98 P L；如如 M98 P00100 L5M98 P00100 L5或或M98 P50010 M98 P50010 都表示连续都表示连续5 5次调用次调用00100010号程序。号程序。2.2.指令功能指令功能 地址地址P P后面的四位数字为子程序序号，地址后面的四位数字为子程序序号，地址L L后的数字表示后的数字表示重复调用的次数，子程序号及调用次数前的重复调用的次数，子程序号及调用次数前的0 0可省略不写。如可省略不写。如果只调用一次，则地址果只调用一次，则地址L L及其后的数字可省略。及其后的数字可省略。3.3.编程实例编程实例 加工该零件中的两个直槽，用加工该零件中的两个直槽，用G00G00、G01G01、G04G04、M98M98、M99M99等等指令编写精加工程序。指令编写精加工程序。零件图零件图（下一页续表）（下一页续表）续表续表一、一夹一顶装夹一、一夹一顶装夹 车削时，工件必须在车床夹具中定位并夹紧。粗车时一般采用一夹一顶的装夹方法。一夹一顶装夹方法装夹时，将工件的一端用三爪自定心卡盘夹紧，而另一端用后顶尖支顶的装夹方法。为了工件轴向位移，可以在主轴前端锥孔内安装一个限位支撑。1 1限位支撑限位支撑2 2卡盘卡盘3 3工件工件4 4后顶尖后顶尖 一夹一顶装夹一夹一顶装夹二、一夹一顶车削工艺要求二、一夹一顶车削工艺要求 注意以下几点：1.工件端面中心必须钻中心孔。2.必须车削工艺台阶。3.卡盘部分不能夹持太长。4.车床尾座的轴线必须与主轴轴线重合。5.车床尾座套筒伸出长度不易过长。三、钻中心孔的工艺要求三、钻中心孔的工艺要求 1.中心孔和中心钻的类型 中心孔种类（GB/T1452001规定）：A型（不带护锥）B型（带护锥）C型（带护锥和螺纹）R型（弧形）中心孔的类型、结构及用途中心孔的类型、结构及用途 2.钻中心孔的方法 （1）校正尾座中心 启动车床，使主轴带动工件回转。移动尾座，使中心钻接近工件端面，观察中心钻头部是否与工件回转中心一致，校正并紧固尾座。（2）切削用量的选择和钻削 由于中心钻直径小，钻削时应取较高的转速（一般取9001120r/min），进给量应小而均匀（一般为0.050.2mm/r）。手摇尾座手轮时切勿用力过猛，当中心钻钻入工件后应及时加切削液冷却、润滑；中心孔钻好后，中心钻在孔中应稍作停留，然后退出，以修光中心孔，提高中心孔的形状精度和表面质量。（3）钻中心孔时的质量分析 由于中心钻的直径较小，钻中心孔时极易出现各种问题。钻中心孔时容易出现的问题以及产生原因钻中心孔时容易出现的问题以及产生原因四、一夹一顶时顶尖使用的工艺要求四、一夹一顶时顶尖使用的工艺要求 后顶尖有固定顶尖和回转顶尖两种。1.固定顶尖 特点：刚度好，定心准确；顶尖与工件中心孔的滑动摩擦，容易产生过多热量，而将中心孔或顶尖“烧坏”。用途：只适用于低速加工、精度要求较高的工件。普通固定顶尖普通固定顶尖 镶硬质合金固定顶尖镶硬质合金固定顶尖 2.2.回转顶尖回转顶尖 优点：能在很高的转速下正常工作。缺点：存在一定的装配累积误差，且滚动轴承磨损后会使顶尖产生径向圆跳动，从而降低了定心精度。用途：应用非常广泛。回转顶尖回转顶尖 毛坯为毛坯为45mm120mm45mm120mm的的4545钢，用钢，用FANUC 0iFANUC 0i系统所学指令系统所学指令G00G00、G01G01、G04G04、M98M98、M99M99进行编程加工该零件。进行编程加工该零件。零件图零件图一、分析加工工艺步骤一、分析加工工艺步骤 1.1.夹住毛坯夹住毛坯45mm45mm外圆，伸出大于外圆，伸出大于45mm45mm长长车端面钻中心车端面钻中心孔。孔。2.2.采用一夹一顶装夹采用一夹一顶装夹应用应用G71G71循环指令粗车外轮廓，留循环指令粗车外轮廓，留精加工余量精加工余量0.5mm0.5mm。3.3.精车外轮廓至尺寸。精车外轮廓至尺寸。4.4.更换车槽刀更换车槽刀T0202T0202，调用子程序加工槽以及槽侧面。，调用子程序加工槽以及槽侧面。二、选择刀具及确定切削用量二、选择刀具及确定切削用量 1.1.刀具选择刀具选择 机夹外圆车刀，刀具型号机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12PCLNR2020K12；机夹车槽车刀，；机夹车槽车刀，刀具型号刀具型号CFMR 2020K04CFMR 2020K04。2.2.确定切削用量确定切削用量 数控加工刀具及切削用量选择数控加工刀具及切削用量选择三、程序编制三、程序编制（下一页续表）（下一页续表）续表续表（下一页续表）（下一页续表）续表续表 在在FANUC 0iFANUC 0i系统加工该零件。系统加工该零件。零件图零件图