數(shù)控車削技術培訓項目3-外輪廓加工

1、數(shù)控車削技術訓練,目 錄,項目三 外輪廓加工,任務一 矩形外輪廓加工,,,,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,任務三 復雜輪廓加工,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,1．切削加工工序加工順序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序等，工序安排的科學與否將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。切削加工工序通常按以下原則安排。,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,（1）先粗后精當加工零件精度要求較高時都要經(jīng)過粗加工、半

2、精加工、精加工階段，如果精度要求更高，還包括光整加工等幾個階段。（2）基準面先行原則用作精基準的表面應先加工。任何零件的加工過程總是先對定位基準進行粗加工和精加工，例如軸類零件總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準加工外圓和端面；箱體類零件總是先加工定位用的平面及兩個定位孔，再以平面和定位孔為精基準加工孔系和其他平面。,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,（3）先面后孔對于箱體、支架等零件，平面尺寸輪廓較大，用平面定位比較穩(wěn)定，而

3、且孔的深度尺寸又是以平面為基準的，故應先加工平面，然后加工孔。（4）先主后次先加工主要表面，然后加工次要表面。,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,2．順銑與逆銑（1）概念與方向判斷① 順銑：銑刀與工件接觸部位的旋轉(zhuǎn)方向與工件進給方向相同，如圖所示。② 逆銑：銑刀與工件接觸部位的旋轉(zhuǎn)方向與工件進給方向相反，如圖所示。,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,（2）銑削特點及適用場合①順銑特點：順銑時，銑刀刀刃的切削厚度由大到

4、零，不存在滑行現(xiàn)象，刀具磨損較小，工件硬程度較輕。垂直分力Fv向下，對工件有一個壓緊作用，有利于工件的裝夾。但是水平分力Fh方向與工件進給方向相同，不利于消除工作臺絲桿和螺母間的間隙，切削時振動大。②逆銑特點：逆銑時，銑刀刀刃不能立刻切入工件，而是在工件已加工表面滑行一段距離。刀具磨損加劇，工件表面產(chǎn)生冷硬現(xiàn)象，垂直分力Fv對工件有一個上抬作用，不利于工件的裝夾。但是水平分力Fh方向與工件進給方向相反，有利于消除工作臺絲桿和螺母間的間

5、隙，切削平穩(wěn)，振動小其表面粗糙度較差，適合粗加工。③順銑與逆銑對比：順銑與逆銑在加工過程中有著不同的加工特性，具體對比見表。,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,3．切削用量（1）切削速度①銑削速度v指銑刀旋轉(zhuǎn)的圓周線速度，單位為m/min。②計算公式：　式中： d——銑刀直徑，mm; n——主軸（銑刀）轉(zhuǎn)速，r/min。從以上公式可知，主軸（銑刀）轉(zhuǎn)速：,任務一 矩形外輪廓加

6、工,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,（2）進給量在銑削過程中,工件相對于銑刀的移動速度稱為進給量。有以下三種表示方法：　①每齒進給量αf：銑刀每轉(zhuǎn)過一個刀齒，工件沿進給方向移動的距離，單位為mm/z。②每轉(zhuǎn)進給量f：銑刀每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，工件沿進給方向移動的距離，單位為mm/r。③每分鐘進給量vf：銑刀每旋轉(zhuǎn)1分鐘，工件沿進給方向移動的距離，單位為mm/min。三種進給量的關系為：vf=f

7、n=αfzn式中，αf——每齒進給量，mm/z（推薦值見表33）；n——銑刀（主軸）轉(zhuǎn)速，r/min；z——銑刀齒數(shù)。,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,任務一 矩形外輪廓加工,一、工藝知識,（3）切削深度背吃刀量αp銑刀在一次進給中所切掉的工件表層的厚度，即工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm。1．指令格式（G40、G41、G42）①建立刀具半徑補償。

8、G17　G41（或G42）　G00（或G01）　X_Y_D_；G18　G41（或G42）　G00（或G01）　X_Z_D_；G19　G41（或G42）　G00（或G01）　Y_Z_D_。,二、刀具半徑補償指令,任務一 矩形外輪廓加工,二、刀具半徑補償指令,②G40取消刀具半徑補償。說明：G41：刀具半徑左補償；G42：刀具半徑右補償；G40：取消刀具半徑補償。X、Y、Z表示刀具移動至工件輪廓上點的坐標。D是刀補號地址，是

9、系統(tǒng)中記錄刀具半徑的存儲器地址，后面跟的數(shù)值是刀具偏置號，用來調(diào)用內(nèi)存中刀具半徑補償?shù)臄?shù)值。注意事項：G40、G41、G42指令的建立和取消只能與G00/G01指令用在同一程序段中，不能與G02/G03指令一起使用，否則機床會出現(xiàn)程序格式錯誤報警。,任務一 矩形外輪廓加工,二、刀具半徑補償指令,2.方向順著刀具進給的方向看，如果刀具在工件的左側(cè)，則用刀具半徑左補償G41；反之，如果刀具在工件的右側(cè)，則用刀具半徑右補償G42，如圖所示

10、。,任務一 矩形外輪廓加工,三、輪廓測量工具,1．游標卡尺游標卡尺是一種常用的量具，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精度中等和測量的尺寸范圍大等特點，可以用它來測量零件的外徑、內(nèi)徑、長度、寬度、厚度、深度和孔距等，應用范圍很廣。（1）游標卡尺的組成　游標卡尺由主尺和副尺（又稱游標）組成。如圖36~圖38所示，主尺與固定卡腳制成一體；副尺與活動卡腳制成一體，并能在主尺上滑動。游標卡尺有0．02 mm、0．05 mm、0．1　mm三種測量精度

11、。,任務一 矩形外輪廓加工,三、輪廓測量工具,任務一 矩形外輪廓加工,三、輪廓測量工具,（2）讀數(shù)方法游標卡尺是利用主尺刻度間距與副尺刻度間距讀數(shù)的。以圖39所示分度值為0．02　mm游標卡尺為例，主尺的刻度間距為1　mm，當兩卡腳合并時，主尺上49　mm剛好等于副尺上50格，副尺每格長為0．98　mm。主尺與副尺的刻度間相關為1－0.98＝0．02　mm，因此它的測量精度為0．02　mm（副尺上直接用數(shù)字刻出）。,任務一 矩形外輪廓

12、加工,三、輪廓測量工具,游標卡尺讀數(shù)分為三個步驟，下面以圖310所示分度值為0．02 mm游標卡尺的某一狀態(tài)為例進行說明。①在主尺上讀出副尺零線以左的刻度，該值就是最后讀數(shù)的整數(shù)部分。圖中顯示為33　mm。?、诟背呱弦欢ㄓ幸粭l與主尺的刻線對齊，在刻尺上讀出該刻線距副尺的格數(shù)，將其與刻度間距0．02　mm相乘，就得到最后讀數(shù)的小數(shù)部分，圖中顯示為0．24　mm?！、蹖⑺玫降恼麛?shù)和小數(shù)部分相加，即得到總尺寸為33．24　mm。,任務

13、一 矩形外輪廓加工,拓展知識,1．常用刀具材料常用的刀具材料有工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層刀具、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的為高速鋼、硬質(zhì)合金和涂層刀具。?。?）高速鋼高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉻、釩、相等合金元素的高合金工具鋼，有良好的綜合性能。其強度和韌性是現(xiàn)有刀具材料中最高的。高速鋼的制造工藝簡單，容易刃磨成鋒利的切削刃；鍛造、熱處理變形小，目前在復雜的刀具，如麻花鉆、絲錐、拉刀、齒輪刀具和成形刀具制造中，仍占有主

14、要地位。,任務一 矩形外輪廓加工,拓展知識,高速鋼可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。普通高速鋼，如W18Cr4V，廣泛用于制造各種復雜刀具。其切削速度一般不太高，切削普通鋼料時為40~60　m/min。高性能高速鋼，如W12Cr4V4Mo是在普通高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素冶煉而成的。它的耐用度為普通高速鋼的1．5~3倍。粉末冶金高速鋼是70年代投入市場的一種高速鋼，其強度與韌性分別提高30%~40%和80%~

15、90%。耐用度可提高2~3倍。,任務一 矩形外輪廓加工,拓展知識,（2）硬質(zhì)合金　按GB2075—87（參照采用190標準）可分為P、M、K三類，P類硬質(zhì)合金主要用于加工長切屑的黑色金屬，用藍色作標志；M類主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標志，又稱通用硬質(zhì)合金；K類主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色作標志。P、M、K后面的阿拉伯數(shù)字表示其性能和加工時承受載荷的情況或加工條件。數(shù)字越小，硬度越高，韌性越

16、差。P類相當于我國原鎢鈦鉆類，主要成分為WCTiCCo，代號為YT。K類相當于我國原鎢鉆類，主要成分為WCCo，代號為YG。M類相當于我國原鎢鈦鉭鈷類通用合金，主要成分為WCTiCTaC（NbC）Co，代號為YW。,任務一 矩形外輪廓加工,拓展知識,（3）涂層刀具涂層刀具是近二十年出現(xiàn)的一種新型刀具材料，是刀具發(fā)展中的一項重要突破，是解決刀具材料中硬度、耐磨與強度、韌性之間矛盾的一個有效措施。涂層刀具是在一些韌性較好的硬質(zhì)合金或

17、高速鋼刀具基體上，涂覆一層耐磨性高的難熔化金屬化合物而獲得的。常用的涂層材料有TiC、TiN和Al2O3等。本世紀70年代初首次在硬質(zhì)合金基體上涂覆一層碳化鈦（TiC）后，把普通硬質(zhì)合金的切削速度從80m/min提高到180m/min。1976年又出現(xiàn)了碳化鈦氧化鋁雙涂層硬質(zhì)合金，將切削速度提高到250m/min。1981年又出現(xiàn)了碳化鈦氧化鋁氮化鈷三涂層硬質(zhì)合金，使切削速度提高到300m/min。,任務一 矩形外輪廓加工,拓展知識,2

18、．數(shù)控銑床對刀具材料的要求金屬在數(shù)控銑床切削過程中，刀具切削部分是在較大的切削壓力、較高的切削溫度及劇烈摩擦條件下工作的。在切削余量不均勻及斷續(xù)加工時，刀具受到很大的沖擊和振動，因此，刀具切削部分材料應具備以下性能：　①高硬度。硬度是刀具材料最基本的性能，其硬度必須高于工件材料的硬度，方能將工件上多余的金屬切削掉。,拓展知識,任務一 矩形外輪廓加工,②高耐磨性。高耐磨性是刀具抵抗磨損的能力，在劇烈的摩擦下刀具磨損要小。高耐磨性一方面

19、取決于它的硬度；另一方面與它的化學成分、纖維組織有關。材料硬度越高，耐磨性越好；含有耐磨的合金化合物越多，晶粒越細，分布均勻則耐磨性越好。③足夠的強度和韌度。切削時刀具要能承受各種壓力與沖擊。一般用抗彎強度和沖擊來衡量材料強度與韌度的高低。④高耐熱性與化學穩(wěn)定性。高耐熱性，是指刀具在高溫下仍能保持原有的硬度，強度，韌度和耐磨性能。⑤化學穩(wěn)定性。是指高溫下不易與加工材料或周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應的能力，包括抗氧化能力和粘結(jié)能力?；瘜W穩(wěn)定

20、性越高，刀具磨損越慢，加工表面質(zhì)量越好。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,一、刀具長度補償指令,刀具長度補償指令對于立式銑床（加工中心）而言，一般用于刀具軸向（Z向）的補償，它把刀具的長度補償值設定于刀具偏置存儲器中。有了刀具長度補償功能，當加工中因為刀具磨損、重磨、換新刀或調(diào)整Z向尺寸使長度發(fā)生變化時，可以不必修改程序中的坐標值，只要修改長度補償值即可。當加工一個零件需要多把刀，各刀的長度不同，編程時不必考慮刀具的長短對坐標值

21、的影響，只要把其中的一把刀設為標準刀，其余各刀相對標準刀設置長度補償值即可。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,一、刀具長度補償指令,式中，G43為長度正補償；G44為長度負補償；G49為取消長度補償；Z為程序中指令的Z向坐標值；H_為長度補償代號。后面一般用2位數(shù)字表示代號。代號前面一般為0時可以省略。如H01可以省略為H1。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,一、刀具長度補償指令,當Z軸省略時，可視為：,使用G43、G44時

22、，無論Z值是絕對編程（G90）還是增量編程（G91），程序中指定的Z軸移動指令的終點坐標值，都要與H代碼指令的存儲器中的偏移量進行計算。執(zhí)行G43時，Z實際值=Z指令值+H_中的偏置值。執(zhí)行G44時，Z實際值=Z指令值-H_中的偏置值。在實際應用中，一般習慣用G43指令，向正或負方向移動，靠改變H指令的刀具偏置存儲器中數(shù)值的正負來實現(xiàn)。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,一、刀具長度補償指令,2.編程示例如圖所示，假定的刀具

23、標準長度為“0”，理論移動距離為“-100”。采用G43指令編程，計算刀具從當前位置移動至工件表面的實際移動量（已知：H01中的偏置值為“20．0”，H02中的偏置值為“60．0”，H03中的偏置值為“40．0”）。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,一、刀具長度補償指令,刀具1：G43　G01　Z0　H01　F100；刀具的實際移動量=（-100）+20=-80，刀具向下移80　mm。刀具2：G43　G01　Z0　H02　F1

24、00；刀具的實際移動量=（-100）+60=-40，刀具向下移40　mm。刀具3：如果采用G44編程，則輸入H03中的偏置值應為“-40．0”，其編程指令及對應的刀具實際移動量如下：　G44　G01　Z0　H03　F100；刀具的實際移動量=（-100）-（-40）=-60，刀具向下移60　mm。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,二、刀具長度補償?shù)脑O置,1．設置刀具長度對于立式加工中心，刀具長度補償常用于工件坐標系零點偏

25、置的設定。即用G54指令設定工件坐標系時，僅在X、Y方向偏置坐標原點的位置，而Z方向不偏置，Z方向刀位點與工件坐標系Z0平面之間的差值全部通過刀具長度補償來解決。如圖所示，假設用一標準刀具進行對刀，該刀具的長度等于機床坐標系原點與工件坐標原點之間的距離值。對刀后采用G54指令設定工件坐標系，則Z向偏置值設定為如圖所示的“0”。,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,二、刀具長度補償?shù)脑O置,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,二、刀具

26、長度補償?shù)脑O置,2．機外對刀設定長度當采用機外對刀時，通常選擇其中一把刀具作為標準刀具，也可將所選擇的標準刀具的長度設為“0”，再將圖中測得的機械坐標A值（通常為負值）輸入G54的Z偏置存儲器中，而將不同的刀具長度（見圖315中的L1、L2和L3）輸入對應的刀具長度補償存儲器中。另外，也可以1號刀具作為標準刀具，則以1號刀具對刀后在G54存儲器中設定的Z坐標值為“-140．0”。設定在刀具長度偏置存儲器中的值依次為：　H01=0，H

27、02=40，H03=20。,三、倒圓、倒角指令,任務二 帶倒角、倒圓的長方形輪廓加工,1．指令格式　倒角：G01　X_Y_,C_;（C表示倒角寬度）倒圓：G01　X_Y_,R_;（R表示倒圓角半徑）2．功能　在零件輪廓拐角處如倒角或倒圓，可以插入倒角或倒圓指令，C或者R與加工拐角的軸運動指令一起寫入到程序段中。直線輪廓之間、圓弧輪廓之間，以及直線輪廓和圓弧輪廓之間都可以用倒角或倒圓指令進行倒角或倒圓。3．參數(shù)說明　如果幾個連

28、續(xù)編程的程序段中有不含坐軸移動指令的程序段，則不可以進行倒角或倒圓。,任務三 復雜輪廓加工,一、輪廓銑削的路線設計,1．安全間隙設置對刀具快速接近零件加工部位路線的終點和刀具快速離開零件路線的起點的位置應精心設計，保證刀具在該點與零件的輪廓應有足夠的安全間隙，避免刀具與零件的碰撞。,任務三 復雜輪廓加工,一、輪廓銑削的路線設計,2．刀具切入、切出輪廓為了改善銑刀開始接觸零件和離開零件表面時的狀況，需設置刀具接近零件和離開零件表面時的

29、特殊運行軌跡，避免刀具直接與零件表面相撞，同時保護已加工表面。,任務三 復雜輪廓加工,二、程序編制中的數(shù)值計算,基點：一個零件的輪廓曲線由許多不同的幾何要素所組成，各幾何要素之間的連接點稱為基點，如圖所示。節(jié)點：當被加工零件輪廓形狀與機床的插補功能不一致時，用直線或圓弧去逼近被加工曲線，這時，逼近線段與加工曲線的交點就稱為節(jié)點，如圖所示。,1．解題的幾個基本環(huán)節(jié)在數(shù)值計算工作中，無論采用哪種計算方法，一般包括解題分析、解題步驟、計算

30、結(jié)果、結(jié)果初驗和初驗處理五個基本環(huán)節(jié)。,任務三 復雜輪廓加工,二、程序編制中的數(shù)值計算,二、程序編制中的數(shù)值計算,任務三 復雜輪廓加工,2．數(shù)學處理的方法①作圖計算法。②代數(shù)計算法。③平面幾何計算法。④三角函數(shù)計算法。⑤平面解析幾何計算法。,任務實施,任務三 復雜輪廓加工,一、任務內(nèi)容加工如圖所示的長方形外輪廓，并保證尺寸精度。二、教學準備平口鉗、T型螺栓、平口鉗扳手、活頭扳手、磁力表座、百分表、16 mm立銑刀、90

31、×90×30的長方體鋁塊、50～75 mm外徑千分尺。,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,三、工藝分析1．零件圖與毛坯分析（1）圖形為帶倒角和倒圓的長方形外輪廓（2）毛坯是尺寸為90 mm×90 mm×30 mm的長方體，材料為鋁合金2．走刀路線確定從某條邊的延長線切入，繞工件銑削一圏，從最后一條邊切的延長線切出。3．刀具及切削用量選擇,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,任務三 復雜輪廓加

32、工,任務實施,四、加工準備1．裝夾方式用機用平口鉗裝夾，墊上等高墊鐵，校正固定鉗口與機床工作臺X軸方向的平行度。2．刀具選擇與安裝將需要使用的刀具安裝至相應刀柄中，保證安全可靠。3．程序輸入,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,五、任務步驟1. 外輪廓加工Step1:粗銑矩形外輪廓Step2:測量尺寸并修改刀具半徑補償值Step3:精銑矩形外輪廓（1）深度千

33、分尺結(jié)構(gòu)組成深度千分尺是利用螺旋副轉(zhuǎn)動原理將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的一種量具。深度千分尺由微分筒、固定套管、測量桿、基座、測力裝置、鎖緊裝置等組成。深度千分尺用于測量機械加工中零件的深度、臺階等尺寸的測量。,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,（2）深度千分尺的使用方法①使用前先將深度千分尺擦干凈，然后檢查其各活動部分是否靈活可靠。在全行程內(nèi)微分筒的轉(zhuǎn)動要靈活，微分螺桿的移動要平穩(wěn)，鎖緊裝置的作用要可靠。②根據(jù)被測的深度或高度選擇并

34、換上測桿。③0～25　mm的深度千分尺可以直接校對零位：　采用00級平臺，將平臺、深度千分尺的基準面和測量面擦干凈，旋轉(zhuǎn)微分筒使其端面退至固定套筒的零線之外，然后將千分尺的基準面貼在平臺的工作面上，左手壓住底座，右手慢慢旋轉(zhuǎn)棘輪，使測量面與平臺的工作面接觸后檢查零位。微分筒上的零刻線應對準固定套管上的縱刻線，微分筒錐面的端面應與套管零刻線相切。,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,④測量范圍大于25　mm的深度千分尺，要用校對量具（可以用

35、量塊代替）校對零位。把校對量具和平臺的工作面擦凈，將校對量具放在平臺上，再把深度千分尺的基準面貼在校對量具上校對零位。⑤使用深度千分尺測量盲孔、深槽時，往往看不見孔、槽底的情況，所以操作深度千分尺時要特別小心，切忌用力過大。⑥當被測孔的口徑或槽寬大于深度千分尺的底座時，可以用一輔助定位基準板進行測量。,任務三 復雜輪廓加工,任務實施,（3）使用細節(jié)與保養(yǎng)①不準拿著微分筒快帶任意搖動。②不準用油石、砂紙等硬物摩擦測量面，測微螺桿等

36、部位。③不準在深度千分尺的微分筒和固定套管之間加酒精、煤油、柴油、機油或凡士林等;不準把深度千分尺浸泡在上述油類或水以及冷卻液中。如果深度千分尺被上述液體浸入，則用航空汽油沖洗干凈，然后加入少量鐘表油或特種輕質(zhì)潤滑油。④使用完后，用綢或干凈的白細布擦凈深度千分尺的各部位，卸下可換測桿及測微螺桿上涂一薄層防銹后，放入專用盒，存放于干燥處。⑤不能將深度千分尺放在潮濕、有酸性、磁性以及高溫或振動的地方。⑥深度千分尺須實行周期檢定，檢定

37、周期由計量部門根據(jù)使用情況決定。,學習難點回顧,項目三 外輪廓加工,在本項目中，要進一步熟悉數(shù)控加工程序編寫流程，完成分析圖樣、確定加工工藝、數(shù)值計算、編寫加工程序、程序輸入與調(diào)試等具體操作內(nèi)容；學會使用半徑補償功能指令和長度補償指令進行編程的方法；掌握FANUC系統(tǒng)倒圓角R指令和倒直角C指令的應用方法；學會利用改變半徑補償值和改變長度補償值的大小來去除加工余量和保證加工精度的方法；學會使用游標卡尺、外徑千分尺、深度游標卡尺、深度千分尺