數(shù)控車床粗車循環(huán)指令的分析與應(yīng)用
2018-5-28 來源：廣州城市職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系 作者：魯 霞 肖蘇華 李小曼
摘要: 工藝設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床上加工零件的關(guān)鍵問題。針對(duì) FANUC 與 GSK 數(shù)控系統(tǒng)，以典型的單調(diào)和非單調(diào)軸類零件為例，對(duì)典型的工件進(jìn)行工藝分析，制訂相應(yīng)的工藝文件并編寫其加工程序。針對(duì)工件的單調(diào)性不同，選擇相應(yīng)的粗車循環(huán)編程指令 G71 或 G73，可以減少工人重復(fù)編程的時(shí)間，避免因重復(fù)編程對(duì)工件精度的影響，提高加工效率與加工精度。
關(guān)鍵詞: 數(shù)控車床 工藝分析 單調(diào)性 循環(huán)指令
0 、引 言
在數(shù)控機(jī)床上加工零件，首先遇到的問題是零件的工藝處理。與普通機(jī)床的加工工藝相比，在數(shù)控機(jī)床上加工的零件工藝規(guī)程要復(fù)雜得多。在數(shù)控機(jī)床加工前，要把加工零件的全部工藝過程、工藝參數(shù)、刀具參數(shù)、切削用量、位移參數(shù)等編入程序，對(duì)工件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，然后制訂出細(xì)致優(yōu)化的加工工藝，最后編寫工件的加工程序。軸類零件的加工一般分為單調(diào)性軸類零件與非單調(diào)性軸類零件兩大類。筆者針對(duì) FANUC 與 GSK 數(shù)控系統(tǒng)，以典型的單調(diào)和非單調(diào)軸類零件為例，對(duì)典型的工件進(jìn)行工藝分析，制訂相應(yīng)的工藝文件并編寫其加工程序。在數(shù)控車床的編程加工中還常有多次重復(fù)進(jìn)行的動(dòng)作，若進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)的編程，勢(shì)必造成數(shù)據(jù)計(jì)算和編程工作量的增加，編程和加工時(shí)錯(cuò)誤也增加。本文運(yùn)用的循環(huán)指令可解決這個(gè)問題.
1 、加工單調(diào)性工件
1．1 外圓 / 內(nèi)徑粗車循環(huán) G71
G71 指令適用于車削棒料毛坯、粗車外圓和粗車圓筒毛坯內(nèi)徑，須多次走刀才能完成粗加工。
G71 指令編程格式為
1．2 工件 1 加工圖紙
工件 1 如圖 1 所示。毛坯是 Φ50mm 的棒料，材料是 45 號(hào)鋼，制訂數(shù)控加工工藝卡，并編寫工件的數(shù)控加工程序。
圖 1 工件 1
1． 3 加工工藝分析
1． 3． 1 工件圖紙分析
(1) 結(jié)構(gòu)分析如圖 1 所示。該工件長度為45mm，左端為 R15 的凸圓弧，右端為 C2 倒角 R20 凹圓弧面及圓柱面，圓弧與圓柱之間節(jié)點(diǎn)處必須光滑連接。從工件的總體結(jié)構(gòu)來看，工件 1 從右至左單調(diào)遞增，為了保證工件裝夾安全可靠，可以考慮整體一次性安裝加工完成的工藝方法，從 C2 倒角一端開始向左加工至 R15mm 的凸弧.
(2) 精度分析 該工件重要加工部位為 Φ20mm、Φ40mm 的外圓，其次是 R20mm 與 R15mm 的圓弧。要求 Φ20mm、Φ40mm 外圓面與 R20mm 凹圓弧光滑連接，Φ40mm 外圓面與 R15mm 圓弧光滑連接; 表面粗糙度 Ra 為 1．6μm，在數(shù)控車床上分粗、精加工可以達(dá)到要求。
1．3．2 裝夾方案的確定
毛坯為棒料，用三爪自定心卡盤定位夾緊，工件伸出長度約為 55mm。工件零點(diǎn)如圖 1 所示設(shè)在工件右端軸心處。加工安全點(diǎn)和換刀點(diǎn)可設(shè)在同一點(diǎn)( 100. 0，100. 0) 的位置。
1．3．3 加工順序和進(jìn)給路線的確定
工件分粗、精車進(jìn)行加工。粗車用 G71 指令循環(huán)加工 C2 倒角、圓弧輪廓和 Φ20mm、Φ40mm 外圓，精車用 G70 加工上述輪廓。
粗車循環(huán)走刀路線為 C2倒角—Φ20mm 外圓—R20mm 圓弧—Φ40mm 外圓—R20mm 圓弧—切斷。
1.3.4 刀具及切削用量的選擇
(1) 確定刀具 采用 T0101 為 90°外圓粗車尖刀; T0202 為 93°外圓精車尖刀; T0303 為刀寬為 3mm的切斷刀。
(2) 在數(shù)控車削加工中，一般在工件直徑方向留出精加工余量 0． 4樼0． 5mm。———粗加工 切削深度 ap為 1樼1． 5mm，進(jìn)給量f 取 100mm / min，主軸轉(zhuǎn)速 n 為 800r / min。———精加工 進(jìn)給量 f 取 50mm/min，主軸轉(zhuǎn)速 n為 1 200r/min。
1．3．5 數(shù)控加工工序卡
工件 1 的數(shù)控加工工序卡如表 1 所示。
1．4 編制加工程序
設(shè)定 G71 程序循環(huán)起點(diǎn)為( 53． 0，3． 0) ，編寫工件 1 的加工程序如表 2 所示。2 加工非單調(diào)性工件2． 1 封閉循環(huán)指令 G73封閉循環(huán)指令為按照一定的切削形狀，逐漸接近最終形狀的循環(huán)切削方式。封閉切削循環(huán)適用于對(duì)鑄、鍛毛坯切削，對(duì)于零件輪廓的單調(diào)性則沒有要求。
表 1 數(shù)控加工工序卡 1
表 2 工件數(shù)控加工程序單( 一次安裝即可完成加工)
2 、加工非單調(diào)性工件
2． 1 封閉循環(huán)指令
G73封閉循環(huán)指令為按照一定的切削形狀，逐漸接近最終形狀的循環(huán)切削方式。封閉切削循環(huán)適用于對(duì)鑄、鍛毛坯切削，對(duì)于零件輪廓的單調(diào)性則沒有要求。
2．2 工件 2 加工圖紙
工件 2 如圖 2 所示，毛坯是 Φ35mm 的棒料，材料是 45 號(hào)鋼，制訂數(shù)控加工工藝卡，并編寫工件的數(shù)控加工程序.
圖 2 工件 2
2．3 加工工藝分析
2．3．1 工件圖紙分析
(1) 結(jié)構(gòu)分析 如圖 2 所示，工件材料為 45 號(hào)鋼，毛坯為 Φ35mm 的棒料。該工件長度為 50mm，左端為 Φ25mm 的外圓表面，右端為凸凹圓弧面，圓弧與圓弧之間、圓弧與圓柱之間節(jié)點(diǎn)處必須光滑連接。從工件的總體結(jié)構(gòu)來看，右端沒有方便裝夾的部位，可以考慮整體一次性安裝加工完成的工藝方法，從圓弧Φ32mm 的凸弧一端開始向左加工至 R12mm 的凹弧，然后切 Φ25mm 的外圓至規(guī)定尺寸。
(2) 精度分析該工件重要加工部位為Φ25mm 的外圓，其次是Φ32mm 與 R12mm 的圓弧。要求 Φ32mm 與 R12mm 凸凹圓弧光滑連接，R12mm的圓弧與 Φ25mm 的外圓光滑連接。表面粗糙度 Ra為 1． 6μm，在數(shù)控車床上分粗、精加工可以達(dá)到要求。
2．3．2 裝夾方案的確定
毛坯為棒料，用三爪自定心卡盤定位夾緊，工件伸出長度約為 65mm。工件零點(diǎn)如圖 2 所示設(shè)在工件右端軸心處，加工安全點(diǎn)和換刀點(diǎn)可設(shè)在同一點(diǎn)( 100．0，100．0) 的位置。
2．3．3 加工順序和進(jìn)給路線的確定
工件分粗、精車進(jìn)行加工，粗車用 G73 指令循環(huán)加工圓弧輪廓和 Φ25mm 外圓，精車用 G70 加工上述輪廓。
粗車循環(huán)走刀路線為 Φ32mm 圓弧—R12mm 圓弧—Φ25mm 外圓。
2．3．4 刀具及切削用量的選擇
(1) 確定刀具 T0101 為 90° 外圓粗車尖刀;T0202 為 93°外圓精車尖刀。
(2) 在數(shù)控車削加工中，一般在零件直徑方向留出精加工余量 0．4 ~ 0．5mm。
———粗加工切削深度 ap為1 ~ 1．5mm，進(jìn)給量f 取 100mm / min，主軸轉(zhuǎn)速 n為800r / min;
———精加工 進(jìn)給量 f 取 50mm/min，主軸轉(zhuǎn)速 n為 1 200r/min。
2．3．5 數(shù)控加工工序卡
工件 2 的數(shù)控加工工序卡如表 3 所示。
表 3 數(shù)控加工工序卡 2
2． 4 編制加工程序
設(shè)定 G73 程序循環(huán)起點(diǎn)為( 38． 0，3． 0) ，編寫工件 2 的加工程序如表 4 所示。
表 4 工件數(shù)控加工程序單( 一次安裝即可完成加工)
3 、結(jié)束語
針對(duì)工件的單調(diào)性不同，選擇相應(yīng)的粗車循環(huán)編程指令 G71 或 G73，可以減少工人重復(fù)編程的時(shí)間，節(jié)約數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存，便于修改; 避免因重復(fù)編程對(duì)工件精度的影響，節(jié)約時(shí)間，提高加工效率與加工精度。
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