第四章 外轮廓加工 数控车床编程与操作(FANUC系统) 课件

应用刀尖圆弧半径补偿加工实例
车削圆弧面的工艺方法
一、圆弧加工工艺路线的确定
阶梯形切削路线车圆弧
同心圆切削路线车削圆弧
凹圆弧
凸圆弧
车锥法路线车削圆弧
车削圆弧的平移轨迹路线图
二、圆弧车削对刀具的要求
车削圆弧时，应该使用标准半径的圆弧车刀，这类刀具往 往手工磨削无法达到要求，应选用标准数控车刀。
标准刀尖圆弧半径的外圆车刀
用右偏刀车削端面向
主偏角不能小于90°，否则会使端面的平面度超差或者在 车削台阶端面时造成台阶端面与工件轴线不垂直的现象，通常 在车削端面时，右偏刀的主偏角应在90°～93°范围内。
三、车削外圆与端面时对车刀安装的工艺要求
车刀安装得是否正确，将直接影响切削能否顺利进行和工 件的加工质量。车刀安装后，必须保证做到： 1.车刀的伸出长度不宜过长。通常车削外圆时，车刀伸出 刀架部分的长度，一般为刀杆厚度的1～5倍左右为宜。 2.车刀下面的垫片数量不宜过多。垫片要平整，并应与刀 架前端对齐。 3.压紧车刀用的螺钉不能少于两个，并逐个拧紧。
1. 刀具选择
机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12和SVJBR2020K11。PCLNR2 Nhomakorabea20K12
SVJBR2020K11
外圆车刀图
刀具参数表
2. 确定切削用量
数控加工刀具及切削用量选择
三、程序编制
（下一页续表）
续表
圆弧加工误差分析
1．如何判断圆弧是顺圆还是逆圆？ 2．为什么要用刀尖圆弧半径补偿？刀尖圆弧半径补偿的 指令是什么？如何使用？ 3．刀尖圆弧半径对圆锥面、圆弧面加工是否有影响？为 什么？
（2）进给速度由F指令确定，F指令也是模态指令。
3. 编程实例
加工该零件外轮廓，用G00、G01指令编写精加工程序。
直线插补指令
三、G90——单一形状固定循环（外圆/圆锥）
1. 指令格式
G90 X（U） Z（W） R F ；
说明：
X、Z：切削终点的绝对坐标值；U、W表示切削终点的增量 坐标值。 R：锥面起始端减终止端的半径差。 F：进给率。
1.指令格式
说明：
G41：刀尖圆弧半径左补偿。
G42：刀尖圆弧半径右补偿。 G40：取消刀尖圆弧半径补偿。
2. 指令功能
刀具半径补偿是指在加工中考虑刀具的几何形状，从而 使刀具刀尖沿着编程中设定的加工轨迹运动。
数控车床中的刀具补偿分为刀具位臵补偿和刀具半径补
偿。 （1）刀具半径补偿的目的
车刀刀尖由于磨损或标准定制刀具的原因总有一个圆弧 （车刀刀尖不可能是绝对尖的），但是，编程是根据理想刀 尖点（A点）来进行描述刀具轨迹的。
刀尖方位号
3. 刀尖圆弧半径补偿的使用方法
刀尖圆弧半径R值和刀尖方位号通过操作面板上的OFFSET 参数设臵。在程序中使用G41/G42/G40指令进行刀尖圆弧半径 补偿。
刀补参数输入画面
具体注意以下几方面内容： （1）G41、G42、G40指令不能与圆弧切削指令写在同一个 程序段内，但可以与G00、G01指令写在同一程序段内，即它是 通过直线运动来建立或取消刀具补偿的。 （2）在调用新刀具前或更改刀具补偿方向时，中间必须取 消前一个刀具补偿，避免产生加工误差。 （3）在G41或G42程序段后面加G40程序段，便可以取消刀 尖圆弧半径补偿。 程序的最后必须以取消偏臵状态结束，否则刀具不能在终 点定位，而是停在与终点位臵偏移一个矢量的位臵上。
车削外圆时，实际切削点是B点，分析可知，B点在水平 方向与A点一致，因此车削外圆时刀尖圆弧对加工精度没有影 响。 车削端面时，实际切削点是C点，C点在垂直方向与A点一 致，因此车削端面时刀尖圆弧也没有影响。
刀尖圆弧对加工产生的影响——车削端面和外圆
车削圆锥和圆弧面时，实际切削点并不是理想刀尖点A， 因此，就会造成“欠切”或“过切”现象，产生加工表面的形 状误差。
2. 指令功能
G00是模态代码。 该指令是在工件坐标系中以快速移动速度移动刀具到达由 绝对或增量指令指定的位臵. G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各 轴分别设定，所以快速移动速度不能在地址F中规定，快移速 度可由面板上的快速修调按钮修正。 在执行G00 指令时，由于各轴以各自的速度移动，不能保 证各轴同时到达终点，因此联动直线轴的合成轨迹不一定是直 线。
3. 编程实例
应用G94循环指令编写零件加工程序。
零件图
车削外圆与端面的工艺方法
一、外圆车削工艺要求
外圆车削分为粗车、半精车、精车三个过程。 粗车：只需尽快去除各表面多余的部分，同时给各表面留 出一定的精车余量即可。 一般在车床动力条件允许的情况下，采用吃刀深、进给量 大、较低转速的做法，对车刀的要求主要是有足够的强度、刚 度和寿命。
毛坯为φ45mm×75mm的45钢，用FANUC 0i系统编程加工该 零件。
轴类零件加工实例
一、工艺分析
1. 夹住毛坯φ45mm外圆，伸出60mm→粗车φ30mm外圆至 φ30.5mm→粗车φ20.5mm至Z-40→倒角法粗车半球→粗车成形 面。 2. 精车外轮廓至尺寸。
二、选择刀具及确定切削用量
毛坯为φ45mm×75mm的45钢，用FANUC 0i系统所 学的G00、G01、G90指令进行编程加工该零件。
轴类零件加工实例
一、工艺分析
1. 夹住毛坯φ45mm外圆，伸出大于55mm长→粗车φ42mm 外圆至φ42.5mm→粗车φ20mm外圆至φ20.5mm→粗车锥面。
2. 精车外轮廓至尺寸。
2. 指令功能
G94车削端面循环轨迹——刀具从循环起点开始按矩形循 环，最后又回到循环起点。
G94切削循环轨迹——无锥度切削
G94车削端面锥度：刀具 移动轨迹——1→2→3→4。 1（R）、4（R）——快 速运动 2（F）、3（F）——按 照F指定的进给速度运行。
G94切削循环轨迹——带锥度切削
2.掌握G40、G41、G42指令的应用。
3.能正确合理地安排圆弧加工工艺路线。
一、G02/G03——顺圆加工/逆圆加工 1. 指令格式
说明： G02：顺圆加工。 G03：逆圆加工。 X、Z：直线插补的目标位臵绝对坐标值（U、W表示增量值）。 I、K：圆心坐标值（相对于圆弧起点的增量值）。 R：圆弧半径。 F：进给率。
二、选择刀具及确定切削用量
1. 刀具选择
机夹外圆车刀，刀具型号PCLNR2020K12。
刀具参数 外圆车刀
2. 确定切削用量
数控加工刀具及切削用量选择
三、程序编制
（下一页续表）
续表
外圆和端面加工误差分析
（下一页续表）
续表
在FANUC 0i系统中加工该零件。
零件图
第二节
车削圆弧面
1.掌握G02、G03指令的应用。
（4）G41、G42、G40是模态代码。 （5）在G41方式中，不要再指定G42方式，否则补偿会出
错；同样，在G42方式中，不要再指定G41方式。
（6）在使用G41和G42之后的程序段中，不能出现连续两 个或两个以上的不移动指令，否则G41和G42指令会失效。
4. 编程实例
选择刀尖圆弧半径R=0.4的外圆车刀，设臵刀尖方位号3， 应用刀尖圆弧半径补偿指令编程车削零件，编写轮廓精加工程 序。
精车：使工件获得准确的尺寸和规定的表面粗糙度。
对车刀的要求主要是锋利，切削刃平直光洁，切削时必须 使切屑排向工件待加工表面。
二、端面车削工艺要求
用右偏刀（90°）车削端 面时，背吃刀量不能过大。在 通常情况下，是使用右偏刀的 副切削刃对工件端面进行切削， 当切削深度过大时，向床头方 向的切削力（F）会使车刀扎入 端面而形成凹面。
第四章 外轮廓加工
在数控车床上经常加工类似中间轴的轴类零件，其外表面 多为外圆、端面、锥面及圆弧轮廓加工，是零件加工的基本步 骤和前期工步。
中间轴
第一节 第二节 第三节 第四节
车削外圆/端面及外锥面 车削圆弧面 外圆粗车复合循环G71/G70的应用 端面粗车复合循环G72/G70的应用 的应用
第五节 仿形切削粗车复合循环G73/G70
2. 指令功能
G02/G03是模态代码，该指令是以顺时针或逆时针圆弧方 式、给定的半径和指定移动速度从当前位臵移动到指定位臵。
（1）顺逆圆弧判断 圆弧插补顺逆方向的判断 方法——正对着处在圆弧所在 平面（如ZX平面）的另一根轴 （Y轴）的正方向看该圆弧，顺 时针方向圆弧为G02，逆时针 方向圆弧为G03。
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3. 编程实例
要求刀具快速从A点移动 到B点，编程如下：
G00 X33.0 Z2.0；
说明： （1）G00为模态指令，可由 G01、G02、G03或G33功能注销。 （2）移动速度不能用程序 指令设定，而是由系统参数预 先设臵。
快速定位
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（3）G00的执行过程：刀具 由程序起始点加速到最大速度， 然后快速移动，最后减速到终点， 实现快速定位。 （4）刀具实际运动路线并不 是直线，而是折线，刀具先沿两 轴夹角45°移动，再移动剩余一 轴，移动时要注意刀具是否和工 件干涉。 （5）G00一般用于加工前的 快速定位或加工后的快速退刀。
圆弧插补方向的判断
（2）加工圆弧前，刀具必须停到圆弧起点。
（3）用半径R指定圆心位臵时，由于在同一半径R的情况 下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性。 为区别二者，规定：
圆心角α≤180°时，即图 中的圆弧1，R取正值； 圆心角α＞180°时，即图 中的圆弧2，R取负值。 一般情况下，在数控车床 加工时不会出现α＞180°的 圆弧。
2. 指令功能
G90车削外圆和圆锥循环轨迹图中，刀具从循环起点开始 按矩形（或梯形）循环，最后又回到循环起点。 刀具移动轨迹：1→2→3→4。
G90车削外圆循环示意图