轴类零件加工工艺设计编程与加工

轴类零件加工工艺设计编程与加工

湖北职业技术学院主讲教师　陈志雄

情景三　成形面零件加工工艺设计、编程和加工

　通过对含有成形表面类零件车削加工任务的学习和实施，使学生掌握封闭循环指令编程的方法和技巧，掌握圆弧切点坐标的计算方法，掌握成型面的加工工艺与加工方法，理解并会使用刀尖圆弧半径补偿功能。

任务一、成形面零件的车削工艺知识

任务要求

1 、培养学生的思维能力，运用所学知识分析问题、解决问题的能力。

2 、掌握数控车床加工中合理的工艺路径。 3 、掌握成形表面的检测方法。


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一、有成形表面零件的结构工艺特点


图 3.1 　具有成形表面的零件


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二、成形表面的加工方法


在普通车床上加工成形表面时，常常使用的方法有双手控制法、成型刀法、靠模法、专用刀具法等，这些加工方法效率低、加工精度不高，而且需要工人具有多年的工作经验。在数控车床上加工时，使用的是圆弧插补指令（ G02/G03 ）编程进行切削加工，效率高，精度高。


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三、定位基准及装夹


定位基准一般选定为顶尖孔。装夹方法一般使用三爪自定心卡盘，装夹时自动定心，不需要找正。


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四、加工阶段的划分


一是定位基准面要安排在该工序之前加工；二是对各个表面的加工要粗、精加工分开进行，先粗后精，多次加工，逐步提高其精度和表面粗糙度。


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五、刀具及切削用量的选择


图 3.2 　外圆车刀加工成形面

　　　　　图 3.3 　　圆弧形车刀加工成形面

图 3.4 　圆弧形车刀


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六、成形面的加工路线分析


　　　　　

图 3.5 　外凸圆弧的加工路线

图 3.6 　凹圆弧的加工路线


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七、成形表面零件的检测


　　　　　　　　　　　　

　图 3.8 　半径样板的使用

图 3.7 　　半径样板


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图 3.8 　用专用样板检验成形表面


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图 3.9 　用千分尺检测成形表面


技能训练

每三个人为一个小组，针对教师给定的课题进行工艺分析，看看需要使用什么样的刀具、选择什么样的工艺参数、如何进行工艺设计、如何进行检测等。


　　　　　


课堂评估

首先由各小组间进行互评，然后教师根据各小组的活动表现进行评估，并进行记录。


　　　　　


任务要求

1 、掌握与成形面表面零件车削加工相关的知识。2 、理解 G02/G03 在使用过程中要注意的事项，并能熟练的使用。3 、搞清楚刀具补偿的意义及如何在实践中运用。4 、团队精神的锻练。

任务二、与成形面表面零件车削相关的知识

　　　　　　　　　　　　


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一、圆弧进给指令 G02/G03


　　　　　　　　　　　　


图 3.10 　圆弧插补方向的判断

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程序段格式：G02 　 X ＿　 Z ＿　 I ＿　 K ＿　 F ＿　或 G02 　 X ＿　 Z ＿　 R ＿　 F ＿

　　G03 　 X ＿　 Z ＿　 I ＿　 K ＿　 F ＿　或 G03 X ＿　 Z ＿　 R ＿　 F ＿　

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圆心

I

K

起始点

终点（ X， Z）

图 3.11 　圆弧编程方式

Z

X

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图 3.12　 R编程

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图 3.13 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　顺时针圆弧插补图 3.14 　逆时针圆弧插补

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二、数控车床的刀具补偿


　　　　　　　　　　　　


1 ．刀具位置补偿

图 3.15　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　基准刀图 3.16 　刀具位置补偿

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2 ．刀尖半径补偿

　图 3.17　刀尖圆弧半径和理想刀

尖点

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图 3.18　刀尖圆弧半径对加工精度的影响

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图 3.19　理想刀尖位置号

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3 ．刀尖圆弧半径补偿的实现

　　

刀尖半径补偿指令的程序段格式为：G40(G41/G42) G01(G00) X ＿ Z ＿ F

＿

　　（ a 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）左刀补（ b）右刀补图 3.20　刀具半径补偿

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3 ．刀尖圆弧半径补偿的实现

　　

图 3.21　刀具半径补偿编程实例

程序运行前，在“刀具偏置”输入面版中输入刀补号 01 的 R 为 0.5mm ， T为 2 （粗车刀尖方位指令），刀补号 02的 R 为 0.2 mm ， T 为 2 （精车时刀尖方位指令）。


图 3.21　刀具半径补偿编程实例

O0100 N10 　 G90 　 G92 　 X60 　

Z80N20 　 M03N30 　 T0101N40 　 M98 　 P0111N50 　 T0100 　　　N60 　 T0102 　N70 　 M98 　 P0111 　 L1N80 　 T0100 N90 　 M05 ；N100 　 M02O0111 N110 G41 G00 X20 Z62N120 G01 Z40N130 X40 Z15 N140 Z0 N150 G40 G00 X60 Z80N160 　 M99

技能训练


　　　　　　　　　　　　


　　

小组活动：以三个人为一个小组，对 G02/G03的意义及在使用过程中要注意的事项、数控车床的刀具补偿的意义及功能进行分析。个人作业：编写如图 3.22所示零件的加工程序。材料为 45钢，毛坯为 Ø45×90。

图 3.22 　小轴

课堂评估


　　　　　　　　　　　　


　　

各小组互评。评估各小组活动表现、并进行记录。按个人作业完成情况进行评估

任务要求

任务三、简单成形面零件的加工

　　　　　　　　　　　　


　　

1 、了解企业加工现场及管理流程。2 、掌握简单成形面零件的加工程序的编写技术及加工过

程。3 、正确检测简单成形面零件的尺寸及相关技术要求。

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一、任务下达


　　　　　　　　　　　　


　　

子弹外形如图3.23所示材料：黄铜， Ø12×60。

图 3.23 　子弹外形

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二、工艺分析


　　　　　　　　　　　　


　　

1. 图样分析

2. 夹具选择

3. 刀具准备

4 ．量具准备

5 ．工艺编排

（ 1 ）粗精车零件外形

（ 2 ）加工 R1 圆角及切断

6 ．坐标计算

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三、程序编制


　　　　　　　　　　　　


G21 G40 G97 G99 T0101 　 S1200 M03 G00 X12 Z2 G71 Ul R0.5 　　　　　

　　　 G71 P1 Q2 U0.5 W0.2 F

0.2 　　 N1 G00 X-1 G01 Z0 F0.08 X0 G03 X4.48 Z-1.77 R2.5 X7.4 Z-12 R30 G01 X8 W-3 X9 W-2 X10 W-14.5 Z-36 N2 X12

S2000 G70 P1 Q2 G00 X12 Z-31.5 G0l X10X9 Z-32.5 W-0.5 X10 W-0.5G00 X100 Z100T0202M3 S600G00 X14 Z-34.8G01 X4 F0.05 X14 Z-33.5X10G03 X8 Z-34.5 R1G01 X0G00 X100Z100M30

技能训练

分小组对零件进行加工。


　　　　　　　　　　　　


课堂评估

1. 各小组完成零件自检后进行自我评估，将评估结果及工件上交。2. 教师对零件进行检测，并对学生整个任务的实施过程进行分析，做出评估。


　　　　　　　　　　　　


任务要求

1 、了解企业加工现场及管理流程。2 、掌握复杂成形面零件的加工程序的编写技术及加工过程，并与简单成形面零件的加工过程进行比较。3 、正确检测简单成形面零件的尺寸及相关技术要求。

任务四、复杂成形面零件的加工

　　　　　　　　　　　　


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一、任务下达

手柄零件如图 3.25所示。材料 45钢，毛坯尺寸Φ40×105。

图 3.25 　手柄

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二、工艺分析


　　　　　　　　　　　　


　　

1. 图样分析

2. 夹具选择

3. 刀具准备

4 ．量具准备

5 ．工艺编排

6 ．坐标计算

图 3.27 　手柄坐标计算图

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三、程序编写

N10 G21 G40 G97 G99 N20 M03 S600 T0101 N30 G96 S120 N40 G50 S2500 N50 G00 X40 Z2 N60 G73 U9 W0 R6 N70 G73 P80 Q150 U1 　 W0 F0.2

　　　N80 G00 X-1 Z2 　　　　N90 G42 G01 Z0 F0.08 　 N100 X0 　　　　　　　　N110 G03 X8.572 Z-2.425 R5 　 N120 X10.148 Z-42.259 R40 　　N130 G02 X15 Z-56.885 R12 N140 G01 Z-71

N150 G40 X18 N160 G00 X100 Z150 N170 M03 T0202 N180 G96 S150 N190 G50 S2500N200 G00 X40 Z2 N210 G70 P80 Q150 N220 G00 X100 Z150 N230 G97 S600 N240 M30

技能训练

分小组对零件进行加工。

　　　　　　　　　　　　



课堂评估

1. 各小组完成零件自检后进行自我评估，将评估结果及工件上交。2. 教师对零件进行检测，并对学生整个任务的实施过程进行分析，做出评估。

　　　　　　　　　　　　



任务五、拓展知识 ----SIEMENS 系统编程中关于圆弧插补的指令

　　　　　　　　　　　　


一、圆弧插补指令 G02/G03

指令格式：G05 　 X(U)_ Z(W)_ IX _ JZ_

图 3.30 　用中间点坐标进行圆弧插补

任务五、拓展知识 ----SIEMENS 系统编程中关于圆弧插补的指令

　　　　　　　　　　　　


二、通过中间点进行圆弧插补指令 G05

G02/G03 　 X(U)_ Z(W)_ CR_( 圆弧半径 )/I_J_( 圆心坐标 )

图 3.28 　　　用圆心坐标和终点坐标进行圆弧插补图 3.29用终点和半径进行圆弧插补

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