资源简介

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第三章
数控车仿真加工
　
第一节
数控车仿真界面介绍
第二节
数控车仿真操作加工实例
　
1
第一节
数控车仿真界面介绍
目前，随着计算机技术的发展，尤其是虚拟技术的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及工作状态的计算机仿真加工系统。用计算机仿真加工系统进行培训，不仅可以迅速提高操作者的素质，而且安全、可靠，费用低；同时，也比较适合企业对新产品的开发和试制工作，减少大量前期准备工作，提高数控机床的利用率，缩短新产品的开发、试制和生产周期。
目前，国内数控仿真系统软件较多，例如，由上海宇龙软件公司研制开发的数控仿真系统软件，以及北京市斐克科技有限责任公司研制开发的VNUC数控仿真系统软件，均含有多种数控系统的数控车、数控铣和加工中心仿真程序，可以实现对零件车削加工和铣削加工全过程仿真。本节以FANUC 0i数控车床系统为例，分别介绍上述两种数控仿真系统软件的功能和应用。
一、宇龙数控车床仿真系统软件简介
宇龙数控车床仿真系统软件操作界面如图所示。
宇龙数控车床仿真系统软件操作界面
1. 主菜单
主菜单如图所示，可以根据需要选择下拉式主菜单中的某一个菜单条。下拉式主菜单功能说明见表。
主菜单
下拉式主菜单功能说明
下拉式主菜单功能说明
下拉式主菜单功能说明
下拉式主菜单功能说明
下拉式主菜单功能说明
2. 工具条
机床显示工具条位于菜单栏的下方，主要用于调整数控机床的显示方式等，如图所示。
机床显示工具条
3. 报警信息栏
报警信息栏用于显示在操作过程中的警告、通知信息等，如图所示。
报警信息栏
4. 数控机床显示区
如图所示，数控机床显示区是一台模拟的机床，它可以显示操作者在装夹工件、刀具选择、对刀过程、零件加工等方面的操作。
5. 仿真操作面板
FANUC 0i仿真操作面板如图所示，它主要由数控系统操作面板和机床操作面板两部分组成，各部分的名称和功能在第二章中已详细说明。
FANUC 0i仿真操作面板
二、VNUC数控仿真系统软件简介
VNUC数控车床仿真系统软件操作界面如图所示。
VNUC数控车床仿真系统软件操作界面
1—主菜单2—数控操作面板3—报警信息栏4—机床显示工具条5—数控机床显示区
1. 主菜单
主菜单如图所示，可以根据需要选择下拉式菜单中的某一个菜单条。下拉式主菜单功能说明见表。
主菜单
下拉式主菜单功能说明
下拉式主菜单功能说明
下拉式主菜单功能说明
2. 工具条
机床显示工具条主要用于调整数控机床的显示方式，如图所示。
3. 报警信息栏
报警信息栏用于显示在操作过程中的警告、通知信息等，如图所示。
报警信息栏
机床显示工具条
4. 数控机床显示区
如图所示，数控机床显示区是一台模拟的机床，它可以显示操作者在装夹工件、刀具选择、对刀过程、零件加工等方面的操作。
5. 数控操作面板
数控操作面板主要由数控系统操作面板和机床操作面板两部分组成，如图所示。
数控操作面板
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第三章
数控车仿真加工
　
　
第一节
数控车仿真界面介绍
第二节
数控车仿真操作加工实例
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数控车仿真操作加工实例
一、宇龙仿真操作加工实例
如图所示为零件图，毛坯为φ50 mm×97 mm的棒料，材料为45钢。采用上海宇龙数控仿真软件进行仿真加工。如图所示为零件仿真实物图。
零件图
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零件仿真实物图
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1. 启动数控加工仿真系统
双击桌面图标 进入数控加工仿真系统，或用鼠标左键单击“开始”菜单，在“程序”目录中弹出“数控加工仿真系统”的子目录，在接着弹出的下级子目录中单击“加密锁管理程序”。
启动加密锁程序后，屏幕右下方的工具栏中出现图标 ，表示加密锁管理程序启动成功。此时重复上面的步骤，在最后弹出的目录中单击“数控加工仿真系统”，系统弹出“用户登录”界面。单击“快速登录”按钮，或输入用户名和密码后再单击“登录”按钮，进入数控仿真系统。
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2. 选择机床和数控系统
打开菜单“ 机床 ”→“ 选择机床... ”，在“ 选择机床 ”对话框中选择控制系统类型（FANUC）和相应的机床类型（车床），。单击“ 确定 ”按钮，进入仿真加工界面。
3. 仿真加工系统基本操作
（1）启动机床
（2）机床回零
（3）装夹工件
（4）安装刀具
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4. 程序输入
（1）单击操作面板上的 按钮，将工作方式切换到编辑状态。
（2）单击编辑面板MDI键盘上的按钮 ，进入程序编辑界面。
（3）单击液晶显示屏下方的［操作］软键，进入二级子菜单 ；再单击右箭头 ，进入三级子菜单 ；然后单击 按钮，进入四级子菜单 ，输入程序号“O0001”。单击工具条上的图标 ，显示“打开”对话框，在打开文件对话框中选取文件。如图所示，在文件名列表框中选中所需的文件，单击“打开（O）”按钮确认，即可将程序导入，此时界面上显示导入的加工程序，如图所示。
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“ 打开” 对话框
导入程序
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（4）给定加工程序，见表。
加工程序
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加工程序
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5. 程序校验
(1)单击操作面板上的按钮 ，将工作方式切换到自动加工状态。
(2)单击编辑面板MDI键盘上的 按钮，进入图形模拟界面，单击操作面板上的循环启动按钮 ，即可观察加工程序的运行轨迹，如图所示。
加工程序运行轨迹模拟
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6. 对刀与偏置设置
编制数控程序时一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。下面具体说明车床对刀的方法，其中将工件右端面中心点设为工件坐标系原点。
（1）T01号外圆车刀的设置（试切法）
（2）其他车刀的设置
用上述方法，完成T02号刀、T03号刀、T04号刀的对刀与刀具补正。
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7. 自动加工
（1）单击操作面板上的 按钮，将工作方式切换到自动加工状态。
（2）单击编辑面板MDI键盘上的 按钮，切换到程序界面，单击操作面板上的循环启动按钮 ，即可进行自动加工。
（3）加工完零件右端后，单击主菜单“ 零件 ”选项，进入下拉菜单，单击“ 移动零件 ”，弹出“ 零件移动 ”对话框，单击零件反转按钮 ，然后单击“ 退出 ”按钮，将零件掉头装夹。
（4）重复（1）和（2）两步，加工零件带孔一端（左端）。
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二、VNUC仿真操作加工实例
用φ50 mm的尼龙棒加工如图所示的零件，完成零件的编程并使用VNUC数控仿真系统进行仿真加工，零件仿真实物图如图所示。
零件图
零件仿真实物图
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1. 启动数控加工仿真系统
双击计算机桌面上的软件图标 ，打开VNUC系统。
2. 选择机床和数控系统
（1）单击主菜单“ 选项（O） ”,单击“ 选择机床和系统 ”。
（2）在弹出的“选择机床与数控系统”对话框中，“ 机床类型 ”一栏为下拉菜单，从下拉菜单中选中“ 卧式车床 ”项。
（3）卧式车床列表会显示在窗口左下方的“ 数控系统 ”列表中。单击选中“ FANUC 0T ”，右边机床参数栏里显示的是选中机床的有关参数。
（4）单击“ 确定 ”按钮，设置窗口关闭，主界面左侧的显示区显示卧式车床，右侧的数控系统面板自动切换成FANUC 0系统。
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3. 仿真加工系统基本操作
（1）启动机床并回零
（2）确定零件毛坯及装夹工件
（3）安装刀具
单击主菜单栏“ 工艺流程（J）”，单击“ 车刀刀库 ”选项，进入“ 刀库 ”对话框，根据零件形状选择相应刀具并单击“ 确定 ”按钮。
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4. 上传（NC语言）加工程序及自动加工
（1）上传加工程序
1）将工作方式转换到自动加工方式下。
2）单击主菜单“文件（F）”,单击“加载NC代码文件”。
3）从计算机中选择代码存放的文件“O0001”，给定的加工程序见表，单击“打开”按钮；单击程序按钮 ，显示屏上显示该程序，其界面如图所示。同时，该程序名会自动加入系统内存程序名列表中。
加工程序显示界面
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加工程序
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加工程序
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（2）自动加工
选择AUTO加工方式，单击循环启动按钮 ，执行自动加工。
（3）测量
零件加工完成后，单击主菜单“ 工具（I） ”，进入“ 测量 ”对话框，可以分别测量其轮廓尺寸，从而校验编程与加工的正确性。
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第四章
外轮廓加工
目录
第一节　
外圆与端面加工
01
第二节　
锥面加工
02
第三节　圆弧面加工
03
第四节　复合形状固定循环加工
04
第五节　外轮廓加工综合实例
05
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第一节
经常用数控车床加工与图所示的轴类零件相似的回转类零件，而外圆和端面的加工又是零件加工的基本步骤及前期工步，所以，首先应掌握外圆与端面的加工工艺和加工方法及其编程指令、加工程序的编写方法，并能对加工中产生的误差进行分析。本章主要介绍外圆与端面加工的加工工艺、加工特点、刀具补偿以及编程加工的基本指令。
轴类零件
轴类零件是由最基本的外圆和端面组合而成的，由于其外形简单，因此，可以采用最简单的基本指令——快速点定位指令G00和直线插补指令G01来完成。所以，只要掌握外圆与端面的加工工艺、加工特点、G00和G01指令的结构及应用方法，以及掌握如何正确对刀，就能轻松完成该任务。为了完成上述过程，首先介绍几个基本指令代码。
一、基本指令代码
1. 快速点定位指令G00
G00指令是模态代码，它命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标位置。它只用于快速定位，而无运动轨迹要求，且无切削加工过程。
（1）指令书写格式
G00 X（U） Z（W） ；
X 、Z ——绝对坐标编程时，刀具以各轴的快速进给速度运动到工件坐标系（X ，Z ）点;
U 、W ——增量坐标编程时，刀具以各轴的快速进给速度运动到距离现有位置为U和W的点。
（2）走刀规律
指令的运动轨迹按快速进给速度运行，先是两轴同量、同步进给做斜线运动，先走完距离较短的轴，再走完距离较长的另一轴。
2. 直线插补指令G01
G01指令是模态代码，它是直线运动命令，规定刀具在两坐标或三坐标间以插补联动方式按指定的F进给速度做任意的直线运动。
（1）指令书写格式
G01 X（U） Z（W） F ；
X 、Z ——绝对坐标编程时，刀具以F指令的进给速度运动到工件坐标系（X ，Z ）点;
U 、W ——增量坐标编程时，刀具以F指令的进给速度运动到距离现有位置为U和W的点；
F ——合成进给速度。
在G指令格式中，如果省略X（U），则表示为外圆加工；如果省略Z（W），则表示为端面加工。
（2）走刀规律
指令的运动轨迹按F给定的进给速度两轴同时运行到达指定终点。
3. 外圆切削循环（G90）
当零件的直径落差比较大、加工余量大时，需要多次重复同一路径循环加工，才能去除全部余量，这样会造成程序所占内存较大。为了简化编程，数控系统提供了不同形式的固定循环功能，以缩短程序的长度，减少程序所占内存。固定切削循环通常是用一个含G代码的程序段完成用多个程序段指令的操作，使程序得以简化。
（1）指令书写格式
G90 X（U） Z（W） F ；
X 、Z ——绝对值编程时，切削终点坐标值;
U 、W ——增量值编程时，切削终点相对于循环起点的有向距离；
F ——合成进给速度。
（2）编程实例
4. 端面切削循环（G94）
（1）指令书写格式
G94 X（U） Z（W） F ；
X 、Z ——绝对值编程时，切削终点坐标值;
U 、W ——增量值编程时，切削终点相对于循环起点的有向距离；
F ——合成进给速度。
（2）编程实例
5. 刀具偏置
数控程序一般按工件坐标系编写，对刀过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间对应关系的过程。常见的是将工件右端面中心点设为工件坐标系原点。
刀具偏置（补偿）功能是用来补偿刀具实际安装位置（或实际刀尖圆弧半径）与理论编程位置（刀尖圆弧半径）之差的一种功能。刀具偏置（补偿）功能是数控车床的一种主要功能，它分为刀具偏置补偿（即刀具位置补偿）和刀尖圆弧半径补偿两种功能。在此主要介绍刀具位置补偿。
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刀具位置补偿是数控加工中较为复杂的准备工作之一，各刀具定位及相互之间的位置将直接影响到零件的尺寸精度。如图所示，刀具安装在刀架上后便与机床确定一相互关系，但每把刀具安装的位置和伸出长度均不相同，都存在一定的位置偏差。如图所示为刀具安装位置，图所示为两把刀在同一基准下的位置偏差量。
刀具位置补偿
a）刀具安装位置b)两把刀的位置偏差量
二、 外圆加工
如图所示为台阶轴，毛坯尺寸为φ45 mm×151 mm，材料为45钢，编写该零件的加工程序，并按要求完成该零件的数控加工。
台阶轴
a）零件图b）实物图
1. 工艺分析
（1）加工工艺分析
1）编程原点的确定。设工件右端面与轴线的交点为编程原点。
2）制定加工路线。
（2）工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件。
2. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
（2）切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
3. 编写加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
三、台阶轴加工
如图所示为复杂台阶轴，毛坯尺寸为φ45 mm×150 mm，材料为45钢（也可沿用上一节的材料）。本任务要求编写该零件的粗、精加工程序，并按要求完成该零件的数控加工。
复杂台阶轴
a)零件图 b)三维立体图
1. 工艺分析
（1）加工工艺分析
1）编程原点的确定。该零件两端均需加工，且需控制总长，因此，分别将编程原点定在工件左、右端面与轴线的交点处。
2）制定加工路线
（2）工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件。
2. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
（2）切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
3. 编写加工程序
零件左端加工程序见表，零件右端加工程序见表。
零件左端加工程序
零件左端加工程序
零件右端加工程序
四、 外圆加工质量分析
外圆加工常见问题的产生原因和解决方法见表。
外圆加工常见问题的产生原因和解决方法现
外圆加工常见问题的产生原因和解决方法现
外圆加工常见问题的产生原因和解决方法现
五、端面加工质量分析
端面加工常见问题的产生原因和解决方法见表。
端面加工常见问题的产生原因和解决方法
端面加工常见问题的产生原因和解决方法
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第四章
外轮廓加工
目 录
第二节　锥面加工
第一节　外圆与端面加工
第四节　复合形状固定循环加工
第五节　外轮廓加工综合实例
第三节　圆弧面加工
C
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第二节 锥面加工
一、刀尖圆弧半径补偿
任何一把尖形车刀都会带有一定的刀尖圆弧，带有刀尖圆弧的刀尖能有效地延长刀具寿命，减小表面粗糙度值，但也会对工件加工造成一些不利影响（例如，加工圆弧面和圆锥面时会产生圆度误差和锥度误差）。相对于普通车刀而言，一般情况下数控刀具的刀尖圆弧半径值均稍大，因此，它对加工的影响（包括零件局部的形状误差和尺寸误差）更加不容忽视。
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1. 刀尖圆弧半径补偿的目的
数控程序一般是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺寸编制的。车刀的刀位点一般为理想状态下的假想刀尖或刀尖圆弧圆心点，如图所示。但在实际加工中，所有车刀均有大小不等的刀尖圆弧，因此，刀尖往往不是一个理想点，而是一段圆弧，如图所示。进行切削加工时，刀具切削点在刀尖圆弧上变动，造成实际切削点与刀位点之间的位置有偏差，故造成过切或少切。这种由于刀尖不是一个理想点而是一段圆弧所造成的加工误差可用刀尖圆弧半径补偿功能来消除。
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刀尖圆弧和刀尖
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车削时，实际起作用的切削刃是圆弧的各切点，这样在加工圆锥面和圆弧面时就会产生加工表面的形状误差，如图所示。
车圆锥产生的误差
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下面用车圆弧的实例来说明刀尖磨损对工件表面形状误差的影响。
车圆弧产生的误差
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2. 刀尖半径补偿指令
利用刀尖半径补偿功能可以简化程序的编制工作，机床可自动判断补偿方向和补偿值的大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。
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根据刀具轨迹的左右补偿，刀尖半径补偿的指令包括以下几种：
（1）刀尖半径左补偿（G41）
刀尖圆弧半径补偿的选择如图所示。其中，顺着刀具运动方向看，刀具在工件的左侧时，称为刀尖半径左补偿。
（2）刀尖半径右补偿（G42）
如图所示，顺着刀具运动方向看，刀具在工件的右侧时，称为刀尖半径右补偿。
（3）取消刀尖左右补偿（G40）
如需要取消刀尖左右补偿，可编入G40代码。这时，使假想刀尖轨迹与编程轨迹重合。
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刀尖圆弧半径补偿的选择
a)后置刀架b)前置刀架
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3. 刀尖半径补偿指令（G40、G41、G42）的格式
（1）指令书写格式
X 、Z ——建立或取消刀尖补偿段中刀具移动的绝对终点坐标；
U 、W ——建立或取消刀尖补偿段中刀具移动的相对终点坐标。
刀尖圆弧半径补偿通过G41、G42、G40 代码及T 代码指定的刀尖圆弧半径补偿号加入或取消半径补偿。
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（2）指令说明
G41：激活刀尖半径左补偿；G42：激活刀尖半径右补偿。
刀尖方位号
a)后置刀架b)前置刀架
·代表刀具刀位点A，+代表刀尖圆弧圆心O
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4. 编程实例
试采用刀尖半径补偿指令车削如图所示的零件。
刀尖半径补偿实例
a）无刀尖半径补偿b）刀尖半径右补偿
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加工程序见表。
加工程序
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5. 刀尖半径补偿存储
刀尖半径补偿可以由刀具补偿号来实现，在程序中用指定的T代码来实现。在T代码后的4 位数码中，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。刀具补偿号实际上是刀具补偿寄存器的地址号，该寄存器中放有刀具的几何偏置量和磨损偏置量，如图所示为刀具补偿寄存器界面。刀具补偿号可以是00~16中的任意一个数（即任意一个位置，一般情况下刀具补偿号与刀具号一致）。刀具补偿号为00时，表示不进行刀具补偿或取消刀具补偿。
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刀具补偿寄存器界面
a）输入并存储X坐标值b)输入刀尖半径
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二、锥面零件工艺分析
1. 圆锥加工路线
圆锥加工路线如图所示。
圆锥加工路线
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（1）按图a所示的阶梯切削路线，两刀粗车，最后一刀精车。采用这种加工路线粗车时，刀具的背吃刀量相同；精车时，背吃刀量不同。缺点是粗车时终点坐标需精确计算，精车时切削力产生变化；优点是刀具切削运动的路线最短。
（2）采用图2所示的相似斜线切削路线时，也需计算粗车时终点坐标。采用这种加工路线时，刀具切削运动的路线相对较短。
（3）采用图c所示的斜线加工路线时，只需确定每次的背吃刀量ap，而不需计算终点坐标，编程方便。但在每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路线较长。
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2. 常用圆锥加工指令
FANUC 0i系统有关的切削指令见表。
FANUC 0i系统有关的切削指令
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在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、生产效率较高等。
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（1）直线插补指令（G01）
G01 X（U） Z（W） F ；
圆锥工件可以通过基本的G01代码来实现加工。但在加工中一定要注意刀具的半径补偿，否则将会加工出错误的路径。
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（2）外圆循环加工锥面（G90）
1) 指令书写格式。G90 X（U） Z（W） R F ；
X 、Z ——绝对值编程时，圆锥面切削终点坐标值;
U 、W ——增量值编程时，圆锥面切削终点相对于循环起点的有向距离；
R ——切削始点与圆锥面切削终点的半径差；
F ——合成进给速度。
2）指令说明。进行编程时，应注意R值的符号，确定的方法是：锥面起点坐标大于终点坐标时为正，反之为负。
3）完成加工后的锥面零件实物图如图所示。
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圆锥面的方向
锥面零件实物图
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（3）端面循环加工锥面（G94）
1）指令书写格式。G94 X（U） Z（W） K F ；
X 、Z ——绝对值编程时，圆锥面切削终点坐标值;
U 、W ——增量值编程时，圆锥面切削终点相对于循环起点的有向距离；
K ——端面切削始点至终点位移在Z方向的坐标增量；
F ——合成进给速度。
2）指令说明。进行编程时，应注意K值的符号，确定的方法是：锥面起点坐标大于终点坐标时为正，反之为负。
3）完成加工后的锥度端面零件实物图如图所示。
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锥度端面零件实物图
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三、锥面零件加工
如图所示为带外圆锥面的零件图，编制该零件的加工程序并进行加工。材料可沿用上节课练习用料（或采用φ45 mm×150 mm的棒料），材料为45钢。
带外圆锥面的零件图
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1. 加工工艺分析
（1）编程原点的确定
以工件右端面与轴线的交点为编程原点。
（2）制定加工路线
2. 工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。
工件的装夹
1—三爪自定心卡盘2—工件
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3. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
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（2）切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
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4. 编写加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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四、圆锥面加工质量分析
圆锥面加工常见问题的产生原因和解决方法见表。
圆锥面加工常见问题的产生原因和解决方法
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圆锥面加工常见问题的产生原因和解决方法
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第四章
外轮廓加工
03
第三节　圆弧面加工
04
第四节　复合形状固定循环加工
02
第二节　锥面加工
01
第一节　外圆与端面加工
05
第五节　外轮廓加工综合实例
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圆弧面加工
第三节
数控机床的应用特点之一就是能完成圆弧及复杂型面的加工，它能实现多个坐标轴的联动。为了完成圆弧面的加工，必须掌握下面几个基本加工指令代码。
一、圆弧插补指令（G02和G03）
1. 数控程序编制的概念及步骤
圆弧插补指令是模态代码，其中顺时针圆弧插补用G02指定，逆时针圆弧插补用G03指定。同时，规定刀具在两坐标轴间以插补联动方式按指定的F进给速度做圆弧运动。
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1. 指令书写格式
2. 指令说明
G02和G03 指令刀具按顺时针或逆时针进行圆弧加工。圆弧插补指令G02和G03顺、逆方向的判断符合直角坐标系的右手定则，即在加工平面内根据其插补时的旋转方向为顺时针或逆时针来区分。
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3. 圆心坐标的确定
圆心坐标I值和K值为圆弧起点到圆弧圆心的矢量在X轴和Z轴方向上的投影，如图所示。
圆心坐标I值和K值的确定
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4. 圆弧半径的确定
圆弧半径R有正值与负值之分。
圆弧半径R正负的确定
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5. 编程实例
车削如图所示的球头手柄，试写出刀尖从工件原点O出发，车削凸、凹球面的程序段。
球头手柄
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二、圆弧面工艺路线
1. 车削圆弧的加工路线
（1）车锥法
车锥法是指根据加工余量，采用圆锥分层切削的办法将加工余量去除，再进行圆弧的精加工，如图a所示。采用这种加工路线时，加工效率高，但计算麻烦。
（2）移圆法
移圆法是指根据加工余量，采用相同的圆弧半径，渐进地向机床的某一轴方向移动，最终将圆弧加工出来，如图b所示。采用这种加工路线时，编程简单，但处理不当会导致较多的空行程。
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（3）车圆法
车圆法是指在圆心不变的基础上，根据加工余量，采用大小不等的圆弧半径，最终将圆弧加工出来，如图c所示。
（4）台阶车削法
台阶车削法是指先根据圆弧面加工出多个台阶，再车削圆弧轮廓，如图d所示。这种加工方法在复合固定循环中被广泛应用。
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车削圆弧的加工路线
a）车锥法b）移圆法c）车圆法d）台阶车削法
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2. 编程实例
（1）用车锥法加工圆弧
如图所示为用车锥法加工圆弧，先粗车掉以AB为母线的圆锥面外的余量，再利用圆弧插补粗车右半球。
用车锥法加工圆弧
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三、圆弧面零件加工
编制如图所示带圆弧的零件的加工程序并进行加工。材料可沿用上节课练习用料（或采用φ45 mm×150 mm的棒料），材料为45钢。
带圆弧的零件
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1. 加工工艺分析
（1）编程原点的确定
将编程原点设在工件右端面与轴线的交点处。
（2）制定加工路线
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2. 工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。
工件的装夹
1—三爪自定心卡盘 2—工件
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3. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
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（2）切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
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4. 编写加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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零件加工程序
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四、圆弧加工质量分析
圆弧加工常见问题的产生原因和解决方法见表。
圆弧加工常见问题的产生原因和解决方法
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圆弧加工常见问题的产生原因和解决方法
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第四章
外轮廓加工
01
第一节　外圆与端面加工
02
第二节　锥面加工
03
第三节　圆弧面加工
04
第四节　复合形状固定循环加工
05
第五节　外轮廓加工综合实例
目 录
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第四节
复合形状固定循环加工
G70~G76是CNC车床复合形状多重循环指令，该指令应用于经多次走刀才能完成加工的场合，与单一形状固定循环指令一样，它可以用于必须重复多次加工才能加工到规定尺寸的典型工序，主要用于铸件、锻件的粗车和用棒料车台阶较大的轴等情况。利用复合形状固定循环功能编程时，只要编写出最终走刀路线，给出每次切除余量或循环次数，机床即可自动决定粗加工时的刀具路径，完成重复切削，直至加工完毕。在这一组复合形状多重循环指令中，G70是G71、G72、G73等粗加工指令后的精加工指令，下面首先学习其中几个指令。
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一、精车循环加工指令（G70）
当用G71、G72和G73指令粗车工件后，用G70指令指定精车循环，切除精加工余量。
1. 指令书写格式
G70 P（ns）Q（nf）；
ns——精加工循环中的第一个程序号；
nf——精加工循环中的最后一个程序号。
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2. 指令说明
（1）在精车循环G70状态下，（ns）至（nf）程序段中指定的F、S、T有效；如果（ns）至（nf）程序段中不指定F、S、T时，粗车循环中指定的F、S、T有效。
（2）执行G70循环时，刀具沿工件的实际轨迹进行切削，循环结束后刀具返回循环起点。
（3）G70指令用在G71、G72和G73指令的程序内容之后，不能单独使用。
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二、内孔、外圆粗车复合固定循环(G71)
内孔、外圆粗车循环指令G71适用于切除棒料毛坯的大部分加工余量。
1. 指令书写格式
G71 U(Δd) R(e);
G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F S T ;
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Δd——X轴方向背吃刀量（半径量指定），不带符号，且为模态值；
e——退刀量，其值为模态值；
ns——精车程序第一个程序段的段号；
nf——精车程序最后一个程序段的段号；
Δu——X轴方向精车余量的大小和方向，用直径量指定，该加工余量具有方向性，即外圆的加工余量为正，内孔的加工余量为负；
Δw——Z轴方向精车余量的大小和方向；
F 、S 、T ——粗加工时G71指令句中指定的F 、S 、T 有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F 、S 、T 有效。
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2. 指令说明
G71粗车循环的运动轨迹如图示。
G71粗车循环的运动轨迹
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3. 编程实例
编制如图所示零件的加工程序，用外圆粗车复合循环指令编程，其中细双点画线部分为工件毛坯。
G71外圆复合循环编程实例
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4. 零件加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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三、端面粗车复合固定循环（G72）
1. 指令书写格式
G72 W(Δd) R(e)；
G72 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F S T ；
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Δd——Z轴方向背吃刀量，不带符号，且为模态值；
e——退刀量，其值为模态值；
ns——精车程序第一个程序段的段号；
nf——精车程序最后一个程序段的段号；
Δu——X轴方向精车余量的大小和方向，用直径量指定，该加工余量具有方向性，即外圆的加工余量为正，内孔的加工余量为负；
Δw——Z轴方向精车余量的大小和方向；
F 、S 、T ——粗加工时G72指令句中指定的F 、S 、T 有效，而精加工时处于ns到nf程序段之间的F 、S 、T 有效。
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2. 指令说明
G72程序段中的地址含义与G71相同，但它只完成端面方向的粗车，如图所示为从外圆方向往轴线方向的端面粗车复合固定循环。
G72复合循环下，切削进给方向平行于X轴，X(Δu)和Z(Δw)的符号选择如图所示。其中(+)表示沿轴的正方向移动，(-)表示沿轴的负方向移动。
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端面粗车复合固定循环
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G72复合循环下X(Δu)和Z(Δw）的符号选择
a)后置刀架b)前置刀架
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3. 编程实例
编制如图所示零件的加工程序，用端面粗车复合循环指令编程，其中细双点画线部分为工件毛坯。
G72端面粗车复合循环编程实例
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4. 零件加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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四、仿形切削粗车固定循环（G73）
仿形切削粗车固定循环指令G73适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的铸件、锻件毛坯。
1. 指令书写格式
G73 U(Δi）W(Δk) R(Δd）;
G73 P(ns) Q(nf) U(Δu） W(Δw) F S T ；
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Δi——粗车时径向切除的总余量（半径值）;
Δk——粗车时轴向切除的总余量;
Δd——循环次数;
ns——精加工路径第一程序段的顺序号；
nf——精加工路径最后程序段的顺序号；
Δu——X轴方向精加工余量；
Δw——Z轴方向精加工余量；
F 、S 、T ——粗加工时G73程序段中的F 、S 、T 有效，而精加工时处于ns 到nf 程序段之间的F 、S 、T 有效。
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2. 指令说明
G73粗车循环在切削工件时的运动轨迹为如图所示的封闭回路，每一刀的切削路线的轨迹形状是相同的，只是位置不同，每走完一刀，就把切削轨迹向工件移动一个位置，使封闭切削回路逐渐向零件最终形状靠近，最终切削成工件的形状。用这种指令能高效加工铸造、锻造等粗加工中已初步成形的毛坯。
G73粗车循环的运动轨迹
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3. 编程实例
编制如图所示零件的加工程序,用仿形切削粗车固定循环指令编程，其中细双点画线部分为工件毛坯。
G73仿形切削粗车固定循环编程实例
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4. 零件加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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谢谢
THANKS(共14张PPT)
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第四章
外轮廓加工
目录
01
02
03
04
05
第一节 外圆与端面加工　
第二节　锥面加工
第三节　圆弧面加工
第四节　复合形状固定循环加工
第五节　外轮廓加工综合实例
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外轮廓加工综合实例
试采用复合循环加工指令编写如图所示工件的数控加工程序，并进行加工。
复合循环加工实例
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一、确定零件的加工工艺
1. 工艺分析
分析图样要求，选择先粗后精的加工原则，确定加工路线。
（1）此零件为回转类零件，外形结构简单，无几何公差要求，但精度要求较高。
（2）该零件主要包括零件左端φ240-0.03 mm和φ360-0.03 mm的外圆以及φ480-0.03 mm的大外圆；零件右端φ280-0.03 mm和φ100-0.03 mm的外圆。
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2. 工艺处理
（1）选取工件端面中心为工件坐标系（编程）原点。
（2）由于工件较小，为了使加工路径清晰，加工起刀点与换刀点可以设为同一点。
（3）加工路线
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二、填写工艺卡片
1. 确定加工工艺
确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
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2. 确定切削用量和刀具
切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
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三、编制加工程序
零件左端加工程序见表，零件右端加工程序见表。
零件左端加工程序
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零件左端加工程序
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零件右端加工程序
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零件右端加工程序
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四、零件评价
评分标准见表。
评分标准
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谢谢
THANKS(共34张PPT)
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CONTENTS
1.
第一节　单槽加工
2.
第二节　多槽加工
3.
第三节　端面槽加工
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第一节　单槽加工
在数控车削加工中，经常地会遇到各种带有槽的零件，如螺纹退刀槽、外圆沟槽、端面沟槽等，如图所示为典型的槽类零件。本章将介绍各种槽加工的特点、工艺的确定、指令的应用、程序的编制、加工质量的分析等，并介绍子程序指令及其应用。
槽类零件
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一、槽的加工方法
在工件上车各种形状的槽叫作车沟槽。外圆和平面上的沟槽叫作外沟槽，内孔的沟槽叫作内沟槽，如图所示为常见车槽的方法。
常见车槽的方法
a）车外沟槽b）车内沟槽c）车端面槽
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对于宽度及深度都不大的简单槽类零件，可采用与槽等宽的刀具直接切入一次成形的方法加工，如图所示。刀具切入槽底后使刀具短暂停留，以修整槽底圆度。
简单槽类零件加工方式
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对于宽度值不大但深度值较大的深槽零件，为了避免车槽过程中由于排屑不畅，使刀具前部因压力过大而出现扎刀和折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式——刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并回退一段距离，以达到断屑和排屑的目的，如图所示。同时注意应尽量选择强度较高的刀具。
深槽零件加工方式
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对于宽度及深度都比较大的槽，通常在车槽时采用排刀的方式进行粗车，然后用精车槽刀沿槽的一侧车至槽底，精加工槽底至槽的另一侧，再沿侧面退出，如图所示。
宽槽加工方式
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对于异形槽的加工，大多采用先车直槽然后修整轮廓的方式进行，如图所示。
异形槽加工方式
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二、常用槽加工指令
常用槽加工编程指令见表。
常用槽加工编程指令
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1. 直线插补指令（G01）
在数控机床上加工槽，无论是外沟槽还是内沟槽，都可以采用G00和G01指令直接实现。指令书写格式如下：
G01 X（U） Z（W） F ;
如图所示，在φ30 mm×40 mm的毛坯上加工等距槽，材料为45钢，试编写加工程序，见表。
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等距槽
a)零件图b)实物图
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加工程序
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2. 延时指令G04
（1）指令书写格式
G04 P ；或G04 X ;
P ——暂停时间，ms（0.001s）;
X ——暂停时间，s。
用G04指令可以车削出圆整的槽底直径以及台阶尖角需保留的部位，其应用如图所示。
延时指令G04的运用
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（2）加工程序
G00 X50.0 Z-4.0 T0101；（定位）
G01 X32.0 F0.1； （车至槽底)
G04 X1.0； （延时修整槽底）
G01 X50.0 F0.1； （退刀）
…
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三、窄槽零件加工
如图所示为带外沟槽的零件，试编制该零件的加工程序并进行加工。材料可沿用上节课练习用料（或采用φ45 mm×150 mm的棒料），材料为45钢。
带外沟槽的零件
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1. 加工工艺分析
（1）编程原点的确定
以工件右端面与轴线的交点处作为编程原点。
（2）制定加工路线
2. 工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。
工件的装夹
1—三爪自定心卡盘 2—工件
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3. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
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（2）切削用量及刀具选择见表5-4。
切削用量及刀具选择
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4. 编写加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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四、宽槽零件加工
对于较窄的简单沟槽，可以采取与槽宽等宽的车槽刀直接车入槽底即可，而宽槽有一定的宽度，这样的槽用宽刃刀直接车出是不现实的，因此，应选用窄一点的车槽刀，并应用FANUC 0i系统中的端面车削循环指令G94和多重复合循环切削指令G75来进行加工。
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1. 端面车削循环指令（G94）
在使用该指令时，如果设定Z值不移动或设定W值为零时，就可用来车槽。
等距槽
a)零件图 b）实物图
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加工程序
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2. 多重复合循环切削指令（G75）
（1）指令书写格式
G75 R(e)；
G75 X(U) Z(W) P(Δi）Q(Δk）R(Δd）F ;
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（2）指令说明
e——回退量，该值为模态值，可由程序指令修改；
X ——最大切深点的X轴坐标；
U ——最大切深点的X轴增量坐标；
Z ——最大切深点的Z轴坐标；
W ——最大切深点的Z轴增量坐标；
Δi——X轴方向的进给量（不带符号，单位为μm）；
Δk——Z轴方向的位移量（不带符号，单位为μm）；
Δd——刀具在车至槽底时的退刀量，Δd的符号总是正的；
F ——进给速度。
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（3）编程实例
如图所示，使用G75指令加工宽槽，加工程序见表。
加工宽槽
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加工程序
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3. 程序编制方法
如图所示为离合器零件图，试根据零件图编制其滑块槽的加工程序，加工程序见表。车槽后离合器三维立体图如图所示。
离合器零件图
离合器三维立体图
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加工程序
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五、槽加工质量分析
用数控车床加工槽的过程中经常遇到的加工和质量问题有多种，常见问题的产生原因和解决方法见表。
槽加工常见问题的产生原因和解决方法
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槽加工常见问题的产生原因和解决方法
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槽加工常见问题的产生原因和解决方法
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谢谢
THANKS(共18张PPT)
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01
第一节　单槽加工
03
第三节　端面槽加工
02
第二节　多槽加工
目录
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第二节 多槽加工
对于零件上尺寸和形状相同部位的加工，可采用子程序调用指令来编制该零件的加工程序，这样可减少编程工作量，缩短加工程序的长度。
一、子程序加工
机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分。它与被加工零件或加工要求一一对应，不同的零件或不同的加工要求都有唯一的主程序。
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在编制加工程序的过程中，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以编制为固定程序，并单独加以命名，这组程序段就称为子程序。
子程序一般都不能作为独立的加工程序使用，它只能通过主程序进行调用，实现加工中的局部动作。子程序执行结束后，能自动返回调用它的主程序中。
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二、子程序调用指令（M98、M99）
1. 指令书写格式
2. 指令说明
M98 P51002；
表示程序号为1002的子程序被连续调用5次。
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3. 子程序的嵌套
为了进一步简化加工程序，可以允许其子程序再调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。子程序可以由主程序调用，已被调用的子程序也可以调用其他子程序。从主程序调用的子程序成为一重嵌套，最多可以嵌套四重，如图所示为子程序的嵌套。
子程序的嵌套
a)主程序b)一级嵌套c)二级嵌套d)三级嵌套e)四级嵌套
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4. 程序编制方法
如图所示，在φ30 mm×70 mm的45钢圆棒料上加工不等距槽，要求应用子程序编写程序，加工程序见表。
不等距槽
a）零件图b）实物图
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加工程序
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加工程序
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三、多槽零件加工
编制如图所示带外圆沟槽的零件的加工程序并进行加工。材料可沿用上节课练习用料（或采用φ45 mm×150 mm的棒料），材料为45钢。
带外圆沟槽的零件
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1. 加工工艺分析
（1）编程原点的确定
以工件右端面与轴线的交点处作为编程原点。
（2）制定加工路线
2. 工件的装夹
采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示。
工件的装夹
1—三爪自定心卡盘2—工件
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3. 填写工艺卡片
（1）确定加工工艺，填写数控加工工艺卡，见表。
数控加工工艺卡
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（2）切削用量及刀具选择见表。
切削用量及刀具选择
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4. 编写加工程序
零件加工程序见表。
零件加工程序
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零件加工程序
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零件加工程序
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谢谢
THANKS(共10张PPT)
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目录
第一节　单槽加工
01
第二节　多槽加工
02
第三节　端面槽加工
03
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第三节 端面槽加工
一、端面槽加工
在端面上车直槽时，端面直槽刀的几何形状是外圆车刀与内孔车刀的综合。
端面直槽刀的形状
a）端面直槽刀的加工状态 b)端面直槽刀的刃磨要求
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数控加工中常用的机夹端面车槽刀如图所示。
机夹端面车槽刀
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二、端面车槽循环（G74）
1. 指令书写格式
G74 R(e)；
G74 X(U) Z(W) P(Δi) Q(Δk) R(Δd) F ；
Δi——刀具完成一次轴向切削后在X轴方向的偏置量，该值用不带符号的半径量表示，μm；
Δk——Z轴方向的每次背吃刀量，用不带符号的值表示，μm；
Δd——刀具在车到槽底时的退刀量，Δd的符号总是正的。
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2. 指令说明
G74循环指令运动轨迹与G75循环指令运动轨迹相似，如图所示。
G74循环指令运动轨迹
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3. 编程实例
如图所示欲加工端面槽（车槽刀的刀头宽度为3 mm），用G74指令编写加工程序并进行加工，加工程序见表。
端面槽的加工
a）零件图b）三维立体图
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加工程序
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谢谢
THANKS
众
■
A—A⌒
A
R
a
A
a)
b)
下刀直径范围
△k+e
△k
A
一一一
W
G00进给
S
G01进给
X(U)Z(W)
|
B
G
p10w亚25
A
0C0
5
a
b)
程序
说明
00001:
N10M03To101S500G99:
主轴以500r/min的转速正转，选择1号刀及1号刀补
N20G00X20.0Z1.0;
快速定位至车桔循环起始点
N30G74R0.3:
回退量为0.3mm
N40G74X24.0Z-5.0P1000Q2000F0.1:
端面槽加工循环指令
N50G00X100.0Z100.0:
退刀
N60M05:
主轴停止
N70M30:
程序结束并复位

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