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數（shù）控車床粗車循環（huán）指令的分析與應用

2018-5-28 來源：廣州城市職（zhí）業（yè）學（xué）院機（jī）電工程係作者：魯霞肖蘇華李（lǐ）小（xiǎo）曼

摘要: 工藝設計是數控機床上加工零件（jiàn）的關鍵問題。針對 FANUC 與 GSK 數控係統，以典（diǎn）型的單調和非單調軸類零件為例，對典（diǎn）型的工（gōng）件進（jìn）行工藝分析，製訂相應的工藝文件並編寫其加工程序。針對工件（jiàn）的單調性不（bú）同（tóng），選（xuǎn）擇相應（yīng）的粗車循環編程（chéng）指令 G71 或 G73，可以減（jiǎn）少工人重複編程的（de）時間，避免因重複編程（chéng）對工件精度的影響，提高加工效率與加工精度。

關鍵詞（cí）: 數控車床工藝分析單調性循環指令（lìng）

0 、引言

在數控機床上加（jiā）工零（líng）件，首先遇到的問題是零件的工藝處理（lǐ）。與普通機床的加工工藝相比，在數控機床上加工的（de）零件工藝規程要複（fù）雜得多（duō）。在數（shù）控機床加工前，要把加工零件的（de）全部工（gōng）藝過程、工藝參數（shù）、刀具參數、切削（xuē）用量、位移（yí）參數等編入（rù）程序，對工件進行工藝設計，然後製訂出細致優化的加工工藝，最（zuì）後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性軸類零件兩大類（lèi）。筆者針對 FANUC 與 GSK 數控係統，以典型的單調和非單調軸類（lèi）零件為例，對典型（xíng）的工件進行工（gōng）藝分析，製訂相應的工藝文件並編寫其加工程序。在數控車床的編程加工中還常（cháng）有多次重複進行的動作，若進行簡單（dān）重（chóng）複的編程，勢必造成數據計算和編程工作量的增加，編程和加工時錯誤（wù）也增加。本文運（yùn）用的循環指令可解決（jué）這個問（wèn）題.

1 、加工單調性工件

1．1 外圓 / 內徑粗車（chē）循環（huán） G71

G71 指令適用於車削棒料毛坯、粗車（chē）外圓和粗（cū）車圓筒毛坯（pī）內徑，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 號鋼，製訂數控加工工藝卡，並編寫工件（jiàn）的數控加工程（chéng）序。

圖 1 工件 1

1． 3 加工工藝分析

1． 3． 1 工件圖紙分析

(1) 結構分析如圖 1 所示。該（gāi）工件長度為45mm，左端為 R15 的凸圓弧，右（yòu）端（duān）為（wéi） C2 倒角 R20 凹圓弧（hú）麵及（jí）圓柱麵，圓弧與圓柱之間節點處必須光滑（huá）連接。從（cóng）工件的總體結構來看，工件 1 從右至左單（dān）調遞增，為了保證工件裝夾安（ān）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（duān）開（kāi）始（shǐ）向左加工至（zhì） 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 外圓麵與 R20mm 凹圓弧光滑連接，Φ40mm 外圓（yuán）麵與 R15mm 圓弧光滑連接; 表麵粗糙度 Ra 為 1．6μm，在（zài）數控車床上（shàng）分粗、精加工（gōng）可以達到要（yào）求。

1．3．2 裝夾方案的確定

毛坯為（wéi）棒料，用三爪自定心卡盤定位夾（jiá）緊，工件（jiàn）伸出長度約為 55mm。工件零點如圖 1 所示設在（zài）工件右端軸心處。加工（gōng）安全點和換刀點可設在同一點( 100. 0，100. 0) 的位置（zhì）。

1．3．3 加工順序和進給路線的（de）確定

工件分粗、精車進行加工。粗車用 G71 指令循環加工 C2 倒角、圓弧輪廓（kuò）和 Φ20mm、Φ40mm 外圓，精車用 G70 加工上述輪（lún）廓。

粗車循環走刀路線為 C2倒角—Φ20mm 外圓（yuán）—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（chē）尖刀（dāo）; T0303 為刀寬為 3mm的切斷刀。

(2) 在數控車削加工中（zhōng），一般在工件直徑方向留出精加工餘量 0． 4樼0． 5mm。———粗加工切削深（shēn）度 ap為 1樼1． 5mm，進給量f 取 100mm / min，主軸轉（zhuǎn）速 n 為 800r / min。———精加工（gōng）進給量 f 取 50mm/min，主軸轉速 n為 1 200r/min。

1．3．5 數控加工工序卡

工件 1 的數控加工工序卡（kǎ）如表 1 所示。

1．4 編製加工程序

設定 G71 程序循環起點為( 53． 0，3． 0) ，編寫工件 1 的加（jiā）工程序如表 2 所示。2 加工非單調性（xìng）工件2． 1 封閉（bì）循環指令（lìng） G73封閉循（xún）環指令為按（àn）照一定的切削形狀，逐漸接近最（zuì）終形（xíng）狀的循環切削方（fāng）式。封閉切（qiē）削（xuē）循環適用於對鑄、鍛毛坯切削，對於零件輪廓的單調性則沒有要求。

表 1 數（shù）控（kòng）加工工序卡 1

表 2 工（gōng）件數控加工程序單( 一次安裝即可完成加工)

2 、加工非單調性工（gōng）件

2． 1 封閉循環指令

G73封閉循環指令為按照一定（dìng）的切削形狀，逐漸（jiàn）接近最終形狀的循環（huán）切削（xuē）方式。封閉（bì）切削循環適用於對鑄、鍛毛坯切削，對於零件輪廓的單調性則沒有要求。

2．2 工件 2 加工圖紙

工件 2 如圖 2 所示，毛（máo）坯是 Φ35mm 的棒料，材料是 45 號鋼，製訂數控加工工藝卡，並編寫工（gōng）件（jiàn）的數控加工程序.

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）構分析如圖 2 所示（shì），工件材料為 45 號鋼，毛坯為（wéi） Φ35mm 的棒料。該工（gōng）件長度為 50mm，左端為 Φ25mm 的外圓（yuán）表麵，右端為凸（tū）凹圓弧麵，圓弧與圓弧（hú）之間、圓弧與圓柱之間節點（diǎn）處必須光滑連接。從工件的總體結構來看，右端沒有方便裝夾（jiá）的部位（wèi），可以考慮整體一次（cì）性安裝加工完成的工藝方法，從圓弧Φ32mm 的凸弧（hú）一端開始向左加工至 R12mm 的凹弧，然後切 Φ25mm 的外圓至規（guī）定尺寸。

(2) 精度分析該工件重要（yào）加工部位為Φ25mm 的外圓，其次是Φ32mm 與 R12mm 的圓（yuán）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。表麵粗（cū）糙度 Ra為 1． 6μm，在（zài）數控車床上（shàng）分粗、精加工可以達到要求。

2．3．2 裝夾方案的確定

毛坯為棒料，用三爪（zhǎo）自定心卡盤定位夾緊，工件伸出長（zhǎng）度（dù）約為（wéi） 65mm。工件零點（diǎn）如圖 2 所示設在工件右端軸心處，加（jiā）工安全點和換刀點可設在同一點( 100．0，100．0) 的位置。

2．3．3 加工順序和進給路線的確定

工件分粗、精車進行加工，粗車用 G73 指令循環加工圓弧輪廓和 Φ25mm 外圓，精車用 G70 加（jiā）工上述輪廓。

粗車循（xún）環走刀路線為 Φ32mm 圓弧—R12mm 圓（yuán）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（wài）圓粗車尖刀;T0202 為 93°外圓精車尖刀（dāo）。

(2) 在數（shù）控車（chē）削加工中（zhōng），一（yī）般在零（líng）件（jiàn）直徑方向留出精加工（gōng）餘量 0．4 ~ 0．5mm。

———粗加工切削深度（dù） ap為1 ~ 1．5mm，進（jìn）給（gěi）量f 取 100mm / min，主軸轉速 n為800r / min;

———精（jīng）加工進給量 f 取（qǔ） 50mm/min，主軸（zhóu）轉速 n為 1 200r/min。

2．3．5 數控加工工序卡

工件 2 的數控加工工（gōng）序卡如表 3 所示。