数控机床编程与操作项目教程-任务23

模块2数控车削编程与加工正德职业技术学院数控机床编程与操作项目教程任务2.3成型曲面的编程与加工正德职业技术学院数控机床编程与操作项目教程知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习掌握G02、G03、G41、G42、G40、G71、G72、G73、G70指令的功能与使用；掌握恒线速的概念以及G50、G96、G97指令的使用。知识目标学习目标知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习技能目标会分析成型曲面的加工工艺并编写成型曲面的加工程序；能够正确加工出成型曲面类零件；会建立工件坐标系。学习目标知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习完成如图2-29所示的阶梯轴的车削加工，材料：45钢，毛坯尺寸为Φ30×75，单件生产，工件不用切断。任务引入任务导入知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习如2-29所示，零件材料为45钢，切削性能较好，加工部位由直线、圆弧组成的回转面构成。考虑到零件表面粗糙度要求及尺寸公差的要求，对该零件应该先粗车再精车，才能达到加工要求。分析任务任务分析知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习本任务包含圆弧插补指令、刀具半径补偿指令、恒线速与恒转速指令、复合固定循环指令等的学习。分析任务任务分析知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习1）指令功能G02—刀架从当前位置（圆弧起点）沿圆弧顺时针方向移动到指令给出的目标点。G03—刀架从当前位置（圆弧起点）沿圆弧逆时针方向移动到指令给出的目标点。圆弧插补指令G02/G03知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习圆弧的顺、逆方向的判断：沿与圆弧所在平面（如XZ平面）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y方向）看去，顺时针为G02，逆时针为G03，如图2-30所示。圆弧插补指令G02/G03知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-30圆弧顺、逆与刀架的关系圆弧插补指令G02/G03知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2）指令格式G02/G03X(U)Z(W)IKF；（圆心编程）或G02/G03X(U)Z(W)RF；（半径编程）圆弧插补指令G02/G03知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习式中X、Z为圆弧终点坐标，既可使用绝对坐标也可使用相对坐标，圆弧起点为当前点，R为圆弧的半径。I、K分别为圆心坐标相对圆弧起点的X和Z方向的相对坐标，可能是正值、负值或零。图2-31所示为车削圆弧插补指令的参数含义。知识学习圆弧插补指令G02/G03知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习a)G02XZIKFb)G03XZIKFc)G02XZRF图2-31车削圆弧插补指令的参数含义圆弧插补指令G02/G03知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3）举例说明：刀具轨迹从图2-32中A点插补至B点的程序为：G02X40Z-35I13K-5F0.2；（绝对圆心编程）或G02U20W-25R25F0.2；（相对半径编程）或G02X40Z-35R25F0.2；（绝对半径编程）或G02U20W-25I13K-5F0.2；（相对圆心编程）圆弧插补指令G02/G03运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-32圆弧插补指令运用圆弧插补指令G02/G03运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习1）指令功能编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图2-33所示。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外圆、内孔等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图2-34所示。刀尖圆弧自动补偿指令知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-33刀尖半径与理想刀尖刀尖圆弧自动补偿指令具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。即执行刀尖半径补偿指令后，刀尖会自动偏离工件轮廓一个刀尖半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-34刀尖圆角R造成的少切与过切刀尖圆弧自动补偿指令知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2）指令代码G40表示取消刀尖半径补偿，按程序路径进给。G41表示左偏刀尖半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给。G42表示右偏刀尖半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。刀尖半径补偿指令知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习左、右刀补的偏置方向是这样规定的：逆着插补平面的法线方向看插补平面，沿着刀具前进的方向，刀具在工件的左侧为左刀补G41，刀具在工件的右侧为右刀补G42。数控车床采用前置刀架和后置刀架时刀尖半径补偿平面不同，补偿方向也不同，如图2-35、2-36所示。刀尖半径补偿指令知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-35前置刀架刀尖圆弧半径补偿圆弧自动补偿指令G41、G42知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-36后置刀架刀尖圆弧半径补偿圆弧自动补偿指令G41、G42知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习每个刀具补偿号，都有一组对应的刀尖半径补偿量R和刀尖方位号T。在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，刀尖圆弧位置编码定义了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系。图2-37后置刀架的刀尖方位号图刀尖方位号知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-38前置刀架的刀尖方位号图刀尖方位号其从0~9有十个方向，系统T表示假想刀尖的方向号，假想刀尖的方向与T代码之间的关系，如图2-37、2-38所示，其中“·”代表刀具刀位点A，“＋”代表刀尖圆弧圆心O。知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3）指令格式以FAUNC系统为例G00/G01G41/G42X(U)Z(W)；建立半径补偿程序段…………轮廓切削程序段G00/G01G40X(U)Z(W)；撤消半径补偿程序段圆弧自动补偿指令运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习4）刀尖半径补偿的过程①建立刀补刀具补偿的建立使刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀尖圆弧半径。刀补程序段内必须有G00或G01功能才有效，偏移量补偿必须在一个程序段的执行过程中完成，并且不能省略。建立刀具补偿知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习②刀补进行执行含G41、G42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏移量。G41、G42指令不能重复使用，即在前面使用了G41或G42指令之后，不能再紧接着使用G42或G41指令。若想使用，则必须先用G40指令解除原补偿状态后，再使用G42或G41，否则补偿就不正常了。建立刀具补偿知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习③取消刀补在G41、G42程序后面，加入G40程序段即是刀尖半径补偿的取消。如图2-39表示刀尖半径补偿建立与取消的过程。G40刀尖半径补偿取消程序段执行前，刀尖圆弧中心停留在前一程序段终点的垂直位置上，G40程序段是刀具由终点退出的动作。取消刀具补偿知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-39数控车床刀尖半径补偿的建立与取消的过程建立、取消刀具补偿过程知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习5）刀尖半径补偿注意事项①刀尖半径补偿建立与取消程序段，只能在G00或G01移动指令模式下才有效。②为保证刀补建立与刀补取消时刀具与工件的安全，通常采用G01运动方式来建立或取消刀补。如果采用G00运动方式来建立或取消刀补，则要确定刀具不与工件发生碰撞。刀尖半径补偿注意事项知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习③为了避免过切或欠切，建立刀尖半径补偿或取消刀尖半径补偿的程序段，最好在工件轮廓线以外，且移动距离应大于一个刀尖半径值。④使用G41、G42后，必须要用G40取消原补偿状态，才能再次使用G41、G42。⑤在使用G41、G42指令时，不允许有两句连续的非移动指令，否则会出错。非移动指令包括：M代码、S代码、暂停指令G04等。刀尖半径补偿注意事项知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习⑥刀尖半径补偿指令使用前，需通过机床数控系统的操作面板向系统存储器中输入刀尖半径补偿的相关参数：刀尖圆弧半径R和假想刀尖位置T，作为刀尖半径补偿的依据。刀尖圆弧半径粗加工一般取0.8mm，半精加工取0.4mm，精加工取0.2mm。若粗、精加工采用同一把刀，刀尖半径取0.4mm。例如，数控车床刀架形式为前置刀架，1号刀位为外圆车刀，刀尖圆弧半径为0.2mm，刀尖位置号为3号，参数设置如图2-40所示。刀尖半径补偿注意事项知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习图2-40刀尖半径补偿的参数设置刀尖半径补偿参数设置知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习1）最高转速限制指令G50①指令功能：当使用恒线速度功能车削轴类或盘类零件时，随着直径数值的变化，可能会出现主轴转速过高，工件有从卡盘飞出的危险。用G50就可以限制最高转速。最高转速限制指令G50知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习②指令格式：G50S；S后面的数字表示控制主轴的最高转速，单位为r/min，其数值可以查阅数控机床参数说明书中主轴设定的最高转速。例如：G50S3000表示主轴最高转速为3000r/min。③适用范围主要用于数控车削编程中设置恒线速度切削之前。最高转速限制指令G50格式知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习2）恒线速指令G96①指令功能：可以实现轴类或盘类零件各个表面最佳恒线速度的切削加工，保证加工表面的粗糙度均匀一致。②指令格式：G96S；S后面的数字表示控制主轴恒定的线速度，单位为m/min。例如：G96S120表示切削点线速度控制在120m/min。③适用范围主要用于数控车削加工中精加工工序。恒线速指令G96知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习3）取消恒线速指令G97①指令功能：可以实现在车削轴类或盘类零件各个表面时，主轴转速恒定。②指令格式：G97S；G97表示取消恒线速，S后面的数字表示控制主轴恒定的转速，单位为r/min。例如：G97S120表示取消恒线速并控制切削主轴转速在120r/min。取消恒线速指令G97知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习③适用范围主要适用于数控车削加工中车螺纹、切槽、切断、钻孔工序。注意：G96与G97指令功能能够相互取消。恒线速指令适用范围知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习【例2-5】利用上述讲解的指令，编写如图2-41所示零件的精加工程序。工件已经完成粗加工，单边仅0.2mm的余量。图2-41刀具补偿指令运用刀具补偿指令运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习参考程序如下：O0006程序名G50S3500；限制最高转3500r/minM03G96S110；主轴正转，恒切削速度110m/minM08；开冷却液T0101；T0101调用1号刀具，补偿号01G00X38Z10；刀具定位至起点G42G01Z0F0.1；建立刀尖半径右补偿刀具补偿指令运用知识学习知识拓展知识学习任务实施学习目标任务导入任务分析思考练习X40Z-1；Z-30；X42；G03X48Z-33R3；G01Z-60；X