任務四多階梯軸的加工[任務描述]

使用FANUCoiM或SIEMENS828D系統數控車床，完成如圖2-27所示多階梯軸零件加工，材料：45鋼，毛坯：φ32×75棒料，零件有多個外圓柱面、外圓錐面、臺階與端面組成，且零件尺寸精度要求較高，表面粗糙度要求較高，形狀復雜。

[知識目標]1．理解編程尺寸概念2．了解軸類零件裝夾工藝3．掌握恒定速度控制指令及應用4．掌握法那科系統輪廓粗、精加工復合循環指令格式及參數含義5．掌握西門子系統輪廓切削循環參數含義及應用[技能目標]1.會制定多階梯軸加工工藝2.會用輪廓粗、精加工復合循環指令編寫多階梯軸粗、精加工程序3.具備加工一般軸并達到一定精度要求的能力[知識準備]1．軸類零件裝夾方法

裝夾方法圖

示特

點三爪卡盤裝夾工件夾緊力較小，具有自動定心作用，一般不需校正，但裝夾較長的工件時，工件離卡盤夾持部分較遠處的旋轉中心不一定與車床主軸旋轉中心重合，需校正；三爪卡盤長時間使用后，精度會下降也應進行校正，常用于裝夾小型、規則形狀零件四爪卡盤裝夾工件四爪卡盤又稱單動卡盤，每個卡爪獨立運動，夾緊力大，但不能自動定心，裝夾工件后需校正，用于裝夾大型或形狀不規則零件裝夾方法圖

示特

點一夾一頂裝夾工件較長工件的粗加工及較重的工件為安全起見宜采用一夾一頂裝夾，為防止工件軸向位移，必須在卡盤內裝一限位支承或利用工件的階臺進行限位，同時承受較大軸向力兩頂尖裝夾工件較長的軸或必須經過多次裝夾才能完成加工的軸宜采用兩頂尖裝夾，裝夾定心精度高，但剛性差，適用于精加工。工件裝夾前應在工件兩端鉆好中心孔，并用雞心夾頭夾住工件以傳遞動力液壓卡盤自動裝夾工件使用液壓缸自動控制卡爪夾緊與松開動作，不需校正，夾緊工件迅速，效率高，是高檔數控車床常用夾緊工件方法2．多階梯軸加工車刀及選用多階梯軸加工車刀以外圓車刀為主，根據零件精度要求，分別用粗、精車刀進行粗加工和精加工；若多階梯軸零件具有圓錐面、圓弧面，則需考慮車刀主、副偏角大小，防止產生干涉現象。3．多階梯軸加工車削路徑多階梯軸各段外圓加工余量大小不同，大直徑外圓加工余量較小；小直徑外圓余量較大需多次車削，為減少粗加工車削路徑和編程，一般采用毛坯（輪廓）復合切削循環指令粗車和輪廓精加工復合循環指令精加工；若零件徑向尺寸不呈單向遞增或遞減，則可以采用毛坯（輪廓）封閉循環指令G73進行粗加工（詳見項目四任務2）。當工藝系統剛性足夠，盡可能選擇較大背吃刀量，以減少走刀次數，提高效率。粗車進給量選大一些，精車選小一些。粗車切削速度選中等切削速度，精車選擇較高切削速度。4．多階梯軸加工切削用量選擇5．多階梯軸加工量具選擇多階梯軸加工量具由組成軸各表面確定，外圓直徑用游標卡尺、外徑千分尺測量，長度用游標卡尺或深度尺測量；錐角用萬能角度尺、標準量規測量等。6．編程知識（1）編程尺寸。以其極限尺寸平均值作為編程尺寸，才能實現所有輪廓精度控制，編程尺寸公式計算：例：φ250-0.1外圓編程尺寸=25+（0-0.1）/2=24.95mm，長度25±0.1編程尺寸為25mm。（2）恒定切削速度指令（G96）、取消恒定切削速度指令(G97)使用G96指令后，可以使刀具切削點切削速度始終為常數（主軸轉速×直徑=常數），保證各表面加工質量一致。

法那科系統西門子系統指令含義G96—恒定切削速度生效G97—取消恒定切削速度G96：恒定切削速度生效G97：取消恒定切削速度指令格式及參數含義G96S

；

S后數值表示切削速度(m/min)G50S

；設定主軸轉速上限。S后數值表示主軸轉速(r/min)G97S

；

S后數值表示主軸轉速(r/min)G96S

LIMS=

F

；

G97；S：切削速度，單位m/min；LIMS：主軸轉速上限(r/min)，對G96、G97有效；F：進給率表2-38法那科系統與西門子系統恒定切削速度功能指令格式及參數含義

法那科系統西門子系統指令使用說明1．主軸必須為受控主軸，該指令才能生效；2．當工件從大直徑加工到小直徑時，主軸轉速可能提高得非常快，因此使用恒定切削速度時，必須設定主軸轉速上限；3．用G00快速移動指令時，主軸轉速不改變；4．取消恒定切削速度后，S地址下數值生效，單位為r/min，如果沒有重新寫地址S，則主軸以原先的G96功能生效前轉速旋轉1．主軸必須為受控主軸，該指令才能生效；2．當工件從大直徑加工到小直徑時，主軸轉速可能提高得非常快，因此必須設定極限轉速；3．用G00快速移動指令時，主軸轉速不改變；4．取消恒定切削速度后，重新寫入S數值，單位為r/min；如果沒有重新寫地址S，則主軸以G96功能生效前轉速旋轉5．進給率F單位mm/r（如原先指定的是G94，則需重新寫入一個適當的值）（3）法那科系統輪廓粗加工復合循環指令（G71）外輪廓粗加工循環路線圖中A為刀具循環起點，執行粗車循環時，刀具從A點移動到C點，粗車循環結束后，刀具返回A點輪廓粗車循環指令格式G71UΔdRe

；G71Pns

Qnf

UΔu

WΔw

；N（ns）…；F

S

T

；…從順序號ns到nf的程序段為A’點到B點的運行指令N（nf）…；G71循環參數含義Δd：每刀背吃刀量，半徑值。一般45鋼件取1~2mm,鋁件取1.5~3mm。e：退刀量，半徑值。一般取0.5~1mm。ns：為指定精加工路線的第一個程序段的段號。nf：指定精加工路線的最后一個程序段的段號。Δu：X方向精加工余量，直徑值；一般取0.5mm左右。加工內輪廓時，為負值。Δw：Z方向精加工余量，一般取0.05~0.1mm。法那科G71循環使用說明1．循環動作由帶有地址P和Q的G71指令實現。在ns和nf程序段中指定的F、S、T功能無效，在G71程序段中或前面程序段中指定的F、S、T功能有效2．區別外圓、內孔；正、反階梯由X、Z方向精加工余量（Δu、Δw）正負值來確定，具體如圖2-31所示3．精車形狀程序段開頭（ns程序段中）應指定G00或G01指令，否則會報警4．使用G71指令時，工件徑向尺寸必須單向遞增或遞減5．調用G71前，刀具應處于循環起點A處，A點位置隨加工表面不同而不同。6．順序號ns到nf之間程序段不能調用子程序圖2-31前置刀架和后置刀架加工不同表面時Δu、Δw正負情況（4）法那科系統輪廓精加工復合循環指令（G70）用G71、G73粗車完畢后，用精加工循環指令，使刀具進行A→A′→B的精加工輪廓精加工循環指令格式G70Pns

Qnf

；參數含義nS為指定精加工路線的第一個程序段的段號nf為指定精加工路線的最后一個程序段的段號使用說明1．精車循環G70狀態下，nS至nf程序中指定的F、S、T有效；當nS至nf程序中不指定F、S、T時，粗車循環（G71、G73）中指定的F、S、T有效2．G70循環加工結束時，刀具返回到起點并讀下一個程序段3．G70中ns到nf間的程序段不能調用子程序（5）西門子系統輪廓切削循環指令（CYCLE95）使用該循環，可以從毛坯開始，通過多種切削方式制造出一個在子程序中所編程的輪廓，輪廓中包括底切段，可以完成縱向和橫向、內輪廓和外輪廓、粗加工和精加工或綜合加工等多種形式輪廓切削。【任務實施】1.工藝分析（1)刀具選擇（2）零件加工工藝路線制定（3）量具選擇（4）切削用量選擇工序名定位（裝夾面）工步序號及內容刀具及刀號轉速n（r/min）進給量f(mm/r)背吃刀量ap/mm車削夾住毛坯外圓，伸出60mm1．粗車右端外輪廓外圓粗車刀，刀號T016000.22～32．精車右端外輪廓外圓精車刀，刀號T0210000.10.3調頭，夾住φ200-0.021mm外圓1．粗車左端外輪廓外圓粗車刀，刀號T016000.22～32．精車左端外輪廓外圓精車刀，刀號T0210000.10.3表2-42多階梯軸加工工藝

2.程序編制（1）加工零件右端輪廓程序程序段號程序內容（法那科系統）程序內容（西門子系統）指令含義N10G40G21G99；G40G71G95G90；參數初始化N20M3S600F0.2T0101M08；M3S600F0.2T01M08；選擇T01號外圓粗車刀，設置粗車用量，切削液開N30G00X36.0Z5.0；G00X36.0Z5.0；刀具快速移動至循環起點程序段號程序內容（法那科系統）程序內容（西門子系統）指令含義N40G71U2R1；CYCLE952(“L0240”，，“”2201411，0.2，……)；設置循環參數，調用循環粗加工輪廓N50G71P60Q180U0.6W0.1；N60G00X0；

N60至N180為法那科系統輪廓精加工程序段；西門子系統輪廓定義子程序見L0240.SPFN70G01Z0；N80X5.95；N90X7.95Z-1.0；N100Z-6.95；N110X9.98；N120Z-16.95；N130X12.0；N140X16.0Z-36.95；N150X19.99；N160Z-45.0；N170X25.77Z-49.95；N180X34.0；N190G28X100.0Z100.0；G74X1=0Z1=0；刀具返回參考點程序段號程序內容（法那科系統）程序內容（西門子系統）指令含義N200M00M05M09；M00M05M09；主軸停，程序停，切削液停N210T0202；T02；換T02精車刀N220M3S1000F0.1M08；

M3S1000F0.1M08；

精車轉速1000r/min，進給速度0.1mm/min，切削液開N230G00X36.0Z5.0；G00X36.0Z5.0；刀具返回到循環起點N240G70P60Q180；CYCLE952(“L0240”，，“”2201411，0.1，……)；調用輪廓精車復合循環精車輪廓N250G28X100.0Z200.0；G74X1=0Z1=0；刀具返回參考點N260M00M09；M00M09；程序停，切削液停N270M30；M30；程序結束西門子系統輪廓定義子程序“L0240.SPF”見表2-45所示。程序段號程序內容指令含義N10G01X0Z0G96S150LIMS=2000；

刀具切削至端面，設置恒定切削速度N20X5.95；車右端面N30X7.95Z-1.0；車倒角N40Z-6.95；車φ80-0.1mm外圓N50X9.98；車階臺N60Z-16.95；車φ100-0.04mm外圓N70X12.0；車階臺N80X16.0Z-36.95；車1:5圓錐N90X19.99；車階臺N100Z-45.0；車φ200-0.021mm外圓N110X25.77Z-49.95；車60°圓錐N120X34.0；車臺階N130G97；

取消恒定切削速度N140RET；子程序結束（2）加工左端輪廓定程序程序段號程序內容（法那科系統）程序內容（西門子系統）指令含義N10G40G21G99；G40G71G95G90；參數初始化N20M3S600F0.2T0101M08；M3S600F0.2T01M08；選擇T01號外圓粗車刀，設置粗車用量，切削液開N30G00X36.0Z5.0；G00X36.0Z5.0刀具快速移動至循環起點N40G71U2R1；CYCLE952(“L0241”，，“”2201411，0.3，……)；設置循環參數，調用循環粗加工輪廓N50G71P60Q140U0.6W0.1；N60G00X0；

N60至N130為法那科系統輪廓精加工程序段；西門子系統輪廓定義子程序見L0241.SPFN70G01Z0；N80X17.95；N90X19.95Z-1.0；N100Z-9.95；N110X27.98；N120X29.98Z-10.95；N130Z-22.0；N140X34.0；N150G28X100.0Z100.0；G74X1=0Z1=0；刀具返回參考點程序段號程序內容（法那科系統）程序內容（西門子系統）指令含義N160M00M05M09；M00M05M09；主軸停，程序停，切削液停，測量N170T0202；T02；換T02精車刀N180M3S1000F0.1M08；M3S1000F0.1M08；精車轉速1000r/min，進給速度0.1mm/min，切削液開N190G00X36.0Z5.0；G00X36.0Z5.0；刀具返回到循環起點N200G70P60Q140；CYCLE952(“L0241”，，“”2201411，0.1，……)；調用循環精車輪廓N210G28X100.0Z200.0；G74X1=0Z1=0；刀具返回參考點N210M00M09；M00M09；程序停，切削液停N220M30；M30；程序結束西門子系統輪廓定義子程序“L0241.SPF”見表2-47所示。程序段號程序內容指令含義N10G01X0Z0G96S150LIMS=2000；刀具切削至端面N20X17.95；車端面N30X19.95Z-1.0；車倒角N40Z-9.95；車φ200-0.1mm外圓N50X27.98；車階臺N60X29.98Z-10.95