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數控車床粗車循環指令的分析與應用

2018-5-28 來源：廣州（zhōu）城市職業學院機電（diàn）工程係作者：魯霞肖蘇華李小（xiǎo）曼

摘要: 工藝設計是數控機床上加工零件的關（guān）鍵問題。針（zhēn）對 FANUC 與 GSK 數控係統，以典型的（de）單調和非單調軸類零件（jiàn）為例，對典型的工件進行工藝分析，製訂相應的工藝文件並編（biān）寫其加工程序。針對工件的單調性不同，選擇相應的粗車循環（huán）編程指令 G71 或 G73，可以減少工人重複編程的（de）時間，避免因重複編程對工件精度的影響（xiǎng），提高加工效率與加工精度。

關鍵詞（cí）: 數控車床（chuáng）工藝分析單調性循環指令

0 、引言（yán）

在數控機床上（shàng）加工零（líng）件，首先遇到的問題（tí）是零件的工藝處理。與普通機床的（de）加工工藝相比，在數控機床上加工的零件工藝規程要複雜得多。在數控（kòng）機床加工前，要把加工零（líng）件的全部工藝過程、工藝參數、刀（dāo）具參（cān）數、切削用量、位移參數（shù）等編入程序，對工件進行（háng）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（gōng）程序。軸類零件的加（jiā）工一般分為單調性軸（zhóu）類零件與非單調性軸類（lèi）零件兩大類。筆者（zhě）針對 FANUC 與 GSK 數控係統（tǒng），以典（diǎn）型的單調和（hé）非單調軸類零件為例，對典型（xíng）的工件進（jìn）行（háng）工藝分析，製訂相應（yīng）的工藝文件並編寫其（qí）加工程序。在數控車床的編程（chéng）加工（gōng）中還常有多次重複進行的動作，若進行簡單重複的編程，勢必造（zào）成數據（jù）計算和編程工作量的增加，編程和加工時錯誤也增加。本文運用（yòng）的循環指令可解決這個問題.

1 、加工單調性工件

1．1 外圓 / 內徑粗車循環（huán） G71

G71 指令適用於車削棒料毛（máo）坯、粗車外圓和粗（cū）車（chē）圓筒毛坯內徑，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（jiàn） 1 如圖 1 所示。毛坯是 Φ50mm 的棒料，材料是 45 號鋼，製訂（dìng）數控加工工藝卡（kǎ），並編寫工件（jiàn）的數控加工程序。

圖 1 工件 1

1． 3 加工工藝分析

1． 3． 1 工件（jiàn）圖紙分析

(1) 結構分（fèn）析如圖 1 所示。該工件長度為45mm，左（zuǒ）端為 R15 的凸圓（yuán）弧，右端為 C2 倒角 R20 凹（āo）圓弧麵及圓柱麵（miàn），圓（yuán）弧（hú）與圓柱之間（jiān）節點處必須光滑連接。從工件的總體結（jié）構來看，工件 1 從右至左單調（diào）遞增，為了保證工件（jiàn）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（jiā）工至 R15mm 的凸弧.

(2) 精（jīng）度分析（xī）該工件重要加工部位為 Φ20mm、Φ40mm 的外圓（yuán），其次是 R20mm 與 R15mm 的圓弧。要（yào）求 Φ20mm、Φ40mm 外圓麵（miàn）與 R20mm 凹圓弧光滑連接，Φ40mm 外圓麵與 R15mm 圓弧光滑連接; 表麵（miàn）粗糙度 Ra 為（wéi） 1．6μm，在數控車床上分粗、精加工可以達到要求。

1．3．2 裝夾方案的確定

毛坯為棒料，用（yòng）三爪自（zì）定心卡盤定位夾緊，工件伸出（chū）長度約為 55mm。工件零點如圖 1 所示設在工（gōng）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。

1．3．3 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 G71 指令循環加工 C2 倒角、圓弧輪廓和 Φ20mm、Φ40mm 外圓，精（jīng）車用 G70 加工（gōng）上述輪廓。

粗車循環走刀路線為 C2倒角—Φ20mm 外圓（yuán）—R20mm 圓（yuán）弧—Φ40mm 外圓—R20mm 圓弧—切斷（duàn）。

1.3.4 刀具及切削用量的選擇

(1) 確定刀具采（cǎi）用 T0101 為 90°外圓粗車尖刀; T0202 為（wéi） 93°外圓精車尖刀; T0303 為刀寬為 3mm的（de）切斷（duàn）刀。

(2) 在數控車削加工中，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（qiē）削深度 ap為 1樼（zhēn）1． 5mm，進給量f 取 100mm / min，主（zhǔ）軸轉速 n 為（wéi） 800r / min。———精加工進給量 f 取 50mm/min，主軸轉速 n為 1 200r/min。

1．3．5 數控加工（gōng）工序卡（kǎ）

工（gōng）件 1 的數控加工工序卡如表 1 所示。

1．4 編製加工程序

設定 G71 程序（xù）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（jiā）工非單調性（xìng）工件2． 1 封閉循環指令 G73封閉循環指令為按照一定的切削形狀，逐漸接近最終形狀（zhuàng）的循環切削方式。封閉切削循環適用於對鑄、鍛毛坯切（qiē）削，對於零件（jiàn）輪廓的單調性則沒有要求。

表 1 數控加工工序卡 1

表 2 工件（jiàn）數控加工程序（xù）單( 一次安裝（zhuāng）即可（kě）完成加工)

2 、加工非單調性工件

2． 1 封閉循（xún）環指令

G73封（fēng）閉循環指令（lìng）為按（àn）照一定（dìng）的切削形狀（zhuàng），逐漸接（jiē）近最終形狀的循環切（qiē）削方式。封閉（bì）切（qiē）削循環適用於對（duì）鑄、鍛毛（máo）坯切削，對於零件輪廓的單調性則沒有要求（qiú）。

2．2 工件 2 加工圖紙

工（gōng）件 2 如圖 2 所示，毛坯是 Φ35mm 的棒料，材料（liào）是（shì） 45 號鋼，製訂數控加工工藝卡，並（bìng）編寫工件的數控加（jiā）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（xī）

(1) 結構（gòu）分析（xī）如圖 2 所示，工件材料為 45 號鋼，毛（máo）坯為 Φ35mm 的棒料。該工件（jiàn）長（zhǎng）度為 50mm，左端為 Φ25mm 的外圓表（biǎo）麵（miàn），右端為凸凹圓弧麵（miàn），圓弧與圓弧之間、圓弧與圓柱之間節（jiē）點（diǎn）處必須光滑連接。從工件的總體結構來看，右端沒有方（fāng）便裝夾的部位，可以考慮整體一次（cì）性安裝加工完成的工藝方法，從圓弧（hú）Φ32mm 的凸弧一端開始（shǐ）向左加工至 R12mm 的凹弧，然後切 Φ25mm 的外圓至規定尺寸。

(2) 精度分析該（gāi）工件重要加工部位為Φ25mm 的外圓，其次是Φ32mm 與（yǔ） R12mm 的圓弧（hú）。要求 Φ32mm 與 R12mm 凸凹圓弧光（guāng）滑連（lián）接，R12mm的圓弧與 Φ25mm 的外圓光滑連接。表麵粗糙度 Ra為（wéi） 1． 6μm，在數控車床上分粗、精加工可以達到要求。

2．3．2 裝夾（jiá）方案的確定

毛坯為棒料，用三（sān）爪自（zì）定心卡盤定（dìng）位夾緊，工件（jiàn）伸出長度約為 65mm。工件零點如圖 2 所示設在工件右端軸心處，加工安全點和換刀點可設在同（tóng）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（fèn）粗、精車進行加工，粗車用 G73 指令循環加工（gōng）圓弧輪廓和 Φ25mm 外圓，精車用 G70 加工上（shàng）述輪廓。

粗車循環（huán）走刀路線為（wéi） 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（dìng）刀具 T0101 為 90° 外圓粗車尖刀;T0202 為 93°外圓精車尖刀。

(2) 在數控車削加工中，一般在零件直徑方向（xiàng）留出精加工餘量 0．4 ~ 0．5mm。

———粗加工切削深度 ap為1 ~ 1．5mm，進給量f 取 100mm / min，主軸轉速 n為800r / min;

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

2．3．5 數控加工（gōng）工序卡

工件 2 的數（shù）控加工工序卡如表 3 所示。