轴类零件的数控车削工艺与编程

轴类零件的数控车削工艺与编程内容摘要：

强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。 (2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 (3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。 合理选择夹具 (1) 尽量选用通用夹具装夹工件， 避免采用专用夹具； (2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。 确定加工路线 加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。 (1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求； (2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。 加工路线与加工余量的联系 目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。 如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。 夹具安装要点 目前 液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。 济源职业技术学院毕业设计 13 现代制造技术的发展及数控加工设备的广泛使用，极大地推动了切削技术的进步。 随着生产加工过程数控化和 自动化 的需要，对金属切削 刀具 提出了高可靠度、高精度、长寿命、快速转位更换、断屑良好等更高要求。 自 80 年代以来，可转位不重磨刀具已被各国广泛应用，但是可转位不重磨刀片及刀具 CAD/CAM 技术的应用和发展，使刀具结构设计及切削部分的形状种类变得十分繁多，给 机械加工 和刀 具设计人员合理选择刀具带来一定困难。 同时，刀片型号的增加也给刀片采购和 销售 带来不便，为用户快速、高效及正确选择刀具增加困难。 为使企业对市场需求迅速做出响应，在切削加工中，快速高效选择刀具成为切削加工系统的客观需求。 根据不同加工特征，自动选择所需刀具对实现高度自动化切削加工或无人加工具有十分重要的意义。 可转位车刀结构 可转位车刀为广泛使用的机夹式刀具。 它的几何参数完全由刀片和刀槽来保证，不受工人技术水平的影响，因此切削性能稳定，适合现代化大批量生产使用。 以 ISO标准 为例，可转位车刀由 ,10 个特征 代号组成，其号位顺序见表。 1号位表示车刀刀片的夹紧方式（ P表示杠杆偏心式夹紧）； 2号位表示车刀刀片形状（ T表示正三角形刀片）；3 号位表示车刀头部形状（ G 表示 90176。 偏头外圆车刀）； 4 号位表示车刀刀片法后角（ N表示其法后角为 0176。 ）； 5号位表示车刀的切削方向（ R表示右切）； 6 号位表示车刀的刀尖高度（ 20 表示车刀刀尖高度为 20mm）； 7 号位表示车刀的刀杆宽度（ 20表示车刀刀杆宽度为 20mm）； 8号位表示车刀的长度（ K 表示车刀长度为 125mm）； 9号位表示车刀刀片的边长（ 16 表示车刀刀片边长为 ） ； 10 号位表示不同测量基准的精密级车刀（ Q表示以车刀的外侧面和后端面为测量基准的精密级车刀）。 基于加工特征的车刀选择原则及方法 (1)车刀选择原则 表 车刀型号的表 示方法 号位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 型号 P T G N R 20 20 K 16 Q 济源职业技术学院毕业设计 14 (2)加工特征是指零件加工过程中与该加工工序相关的加工信息集成。 如外圆 车削 特征可包括起始直径（加工前的零件直径）、最小完成直径（零件加工后允许的最小直径）、最大完成直径（零件加工完后允许的最大直径）、加工长度、刀尖圆弧半径及工件刚度等特征参数，如图。 (3)从图 可以看出，加工特征能比较准确地描述工件的加工要求，而这些要求是选定 机床 、夹具、刀具及其工艺参数的前提。 由于每种加工特征都需输入多个特征参数，为使刀具选择变得简捷方便，这里只对各种加工特征进行定性描述。 根据起始直径和零件加工完成直径值将车削加工分为粗加工（半精加工）和精加工两类，根据零件刚度将其分为刚度高和刚度低两类。 综合上述要求，将外圆车削加工分为以下四种加工特征： ① 车削外圆（粗切或半精切，刚度高）； ② 车削外圆（粗切或半精切，刚度低）； ③ 车削外圆（精切或半精切，刚度高）； ④ 车削外圆（精切或半精切，刚度低）。 (4)根据上述定性描述的加工特征来选择刀具。 例如，加工特征为车削外圆（粗切或半精切，刚度高）时，因粗加工或半精加工主要是切除多余金属，切削力较大，故应选择稳固的刀片夹紧方式，刀尖角尽可能选择大一些，以增加刀尖强度。 由于减小主偏角会导致径向分力 Fy 增大，当工艺系统的刚度较强时，可适当减小刀具主偏角。 小的刀具主偏角能够增加参与切削的切削刃长度，减少单位长度切削刃的负荷，从而提高刀具的使用寿命。 图 车刀的几何参数 济源职业技术学院毕业设计 15 (5)通过上述分析及实际生产调研，我们确定了 9 种车削加工特征。 这 9 种车削加工特征与刀具代号的对应关系初步确定见表。 (6)刀具选择方法 根据用户选择的夹紧方式确定刀具的第一号位，再根据第一号位进行第一次选择，将符合所选夹紧方式的刀具全部选出来，程序将在此次筛选的基础上确定第二、三、四位的代号。 当用户选择了加工特征后，根据表中的选择原则，对二、 三、四位的相同号位进行“ 或 ” 运算，不同号位进行 “ 和 ” 运算，从而确定刀具的前四位代号，这样就可根据所确定的刀具代号从刀具数据库中选择出符合加工特征要求的刀具。 表 车削加工特征及与刀具代号的对应关系 序号 车削加工特征 刀片形状代号 刀具主偏角代号 刀具后 角代号 1 车外圆（粗切或半精 切，刚度 高） C， T， F， W F， L， G， C， A N，C， P 2 车外圆（粗切或半精 切，刚度低） T， F A， B， G， L， J N，C 3 车外圆（精切或半精 切，刚度低） T， S， F A， B， D， E， G，L， J N，C 4 车外圆（精切或半精 切，刚度高） T， F A， G， L， J N，C 5 车直通端面 T， S， F A， B， D， E， G，L， J N，C 6 车台肩端面 T， F， D， C A， G， J， L N，C 7 车削台肩 S， F S， G， C， F， Y N，C 8 镗内孔 C， D， A， T，R E， A， G， N， P N，C 9 仿形车削 D， A， T， C，K， S Q， X， J， L， Y N，C， P 济源职业技术学院毕业设计 16 对刀的方法 车床分有对刀器和没有对刀器 ,但是对刀原理都一样 ,先说没有对刀器的吧 . 车床本身有个机械原点 ,你对刀时一般要试切的啊 ,比如车外径一刀后 Z向退出 ,测量车件的外径是多少 ,然后在 G画面里找到你所用刀号把光标移到 X输入 X...按测量机床就知道这个刀位上的刀尖位置了 ,内径一样 ,Z 向就简单了 ,把每把刀都在 Z向碰一个地方然后测量 Z0 就可以了 . 这样所有刀都有了记录 ,确定加工零点在工件移里面 (offshift),可以任意一把刀决定工件原点 . 这样对刀要记住对刀前要先读刀 . 有个比较方便的方法 ,就是用夹头对刀 ,我们知道夹头外径 ,刀具去碰了输入外径就可以 ,对内径时可以拿一量块用手压在夹头上对 ,同样输入夹头外径就可以了 . 如果有对刀器就方便多了 ,对刀器就相当于一个固定的对刀试切工件 ,刀具碰了就记录进去位置了 . 试切法对刀 试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。 下面以采用 MITSUBISHI 50L数控系统的 RFCZ12 车床为例，来介绍具体操作方法。 工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。 然后保持X坐标不变移动 Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。 将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前 X 坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系 X原点的位置。 再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中输入 Z0，系统会自动将此时刀具的 Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系 Z原点的位置。 例如， 2刀刀架在 X为 车出的外圆直径为 ，那么使用该把刀具切削时的程序原点 X值 为 =；刀架在 Z 为 时切的端面为 0，那么使用该把刀具切削时的程序原点 Z值为 =。 分别将 (， )存入到 2刀具参数刀长中的 X与 Z中，在程序中使用 T0202 就可以成功建立出工件坐标系。 济源职业技术学院毕业设计 17 事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找刀尖点到达 (0， 0)时刀架的位置。 采用这种方法对刀一般不使用标准刀，在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。 对刀仪自动对刀 现在很多车床上都装备了对刀仪，使用对刀仪对刀 可免去测量时产生的误差，大大提高对刀精度。 由于使用对刀仪可以自动计算各把刀的刀长与刀宽的差值，并将其存入系统中，在加工另外的零件的时候就只需要对标准刀，这样就大大节约了时间。 需要注意的是使用对刀仪对刀一般都设有标准刀具，在对刀的时候先对标准刀。 下面以采用 FANUC 0T 系统的日本 WASINO LJ10MC 车削中心为例介绍对刀仪工作原理及使用方法。 刀尖随刀架向已设定好位置的对刀仪位置检测点移动并与之接触，直到内部电路接通发出电信号 (通常我们可以听到嘀嘀声并且有指示灯显示 )。 在 2刀尖接触到 a点时将刀具所在 点的 X坐标存入到图 2所示 G02 的 X中，将刀尖接触到b点时刀具所在点的 Z坐标存入到 G02的 Z 中。 其他刀具的对刀按照相同的方法操作。 事实上，在上一步的操作中只对好了 X 的零点以及该刀具相对于标准刀在 X 方向与 Z 方向的差值，在更换工件加工时再对 Z 零点即可。 由于对刀仪在机械坐标系中的位置总是一定的，所以在更换工件后，只需要用标准刀对 Z坐标原点就可以了。 操作时提起 Z 轴功能测量按钮 “Z axis shift measure” 面。 手动移动刀架的 X、 Z轴，使标准刀具接近工件 Z向的右端面，试切工件端面，按下 “POSITION RECORDER” 按钮，系统会自动记录刀具切削点在工件坐标系中 Z向的位置，并将其他刀具与标准刀在 Z方向的差值与这个值相加从而得到相应刀具的 Z原点，其数值显示在 WORK SHIFT 工作画面上。 Fanuc 系统数控车床对刀及编程指令介绍 Fanuc 系统数控车床设置工件零点常用方法 一 直接用刀具试切对刀 (1)用外园车刀先试车一外园，记住当前 X 坐标，测量外园直径后，用 X 坐标减外园直径，所的值输入 offset 界面的几何形状 X值里。 (2)用外园车刀先试车一外园端面，记住当前 Z 坐标，输入 offset 界面的几 何形状 Z 值里。 二 用 G50 设置工件零点 济源职业技术学院毕业设计 18 (1)用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，把刀沿 Z轴正方向退点，切端面到中心（ X轴坐标减去直径值）。 (2)选择 MDI 方式，输入 G50 X0 Z0，启动 START 键，把当前点设为零点。 (3)选择 MDI 方式，输入 G0 X150 Z150 ，使刀具离开工件进刀加工。 (4)这时程序开头： G50 X150 Z150 „„.。 (5)注意：用 G50 X150 Z150，你起点和终点必须一致即 X150 Z150，这样才能保证重复加工不乱刀。 (6)如用第二参考点 G30，即能保证重复加工不乱刀，这时程序开头 G30 U0 W0 G50 X150 Z150 (7)在 FANUC 系统里，第二参考点的位置在参数里设置。 三 用工件移设置工件零点 (1)在 FANUC0TD系统的 Offset 里，有一工件移界面，可输入零点偏移值。 (2)用外园车刀先试切工件端面，这时 Z坐标的位置如： Z200，直接输入到偏移值里。 (3)选择 “Ref” 回参考点方式，按 X、 Z轴回参考点，这时工件零点坐标系即建立。 (4)注意：这个零点一直保持，只有从新设置偏移 值 Z0，才清除。 四 用 G54G59 设置工件零点 (1)用外园车刀先试车一外园，测量外园直径后，把刀沿 Z轴正方向退点，切端面到中心。 (2)把当前的 X 和 Z 轴坐标直接输入到 G54G59里 ,程序直接调用如 :G54X50Z50„„。 (3)注意 :可用 G53指令清除 G54G59工件坐标系。 确定工件的加工部位和具体内容 确定被加工工件需在本 机床 上完成的工序内容及其与前后工序的联系。 (1)工件在本工序加工之前的情况。 例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工 余量。