端面车循环

时间：2022-10-11 百科知识版权反馈

【摘要】：制订数控车削外圆柱面和圆锥面零件的加工工艺方案，应用G94指令编写程序并加工如图2-31所示零件，毛坯选用φ40mm×24mm的钢料。G94循环指令车削特点是利用刀具的端面切削刃作为主切削刃，为减小切削过程中的刀具振动，背吃刀量应略小。圆锥车削应按照最大切除余量确定走刀次数，避免第一刀的切深过大。本例工件的编程较为简单，只需掌握数控编程规则、常用指令的指令格式等理论知识及简单的G90、G94指令即可完成编程。

第三节　端面车循环G94

【工作任务】

制订数控车削外圆柱面和圆锥面零件的加工工艺方案，应用G94指令编写程序并加工如图2-31所示零件，毛坯选用φ40mm×24mm的钢料。

图2-31　单向锥轴

【相关理论】

一、端面切削循环G94

这里所指的端面即与X轴坐标平行的端面，称为平端面。

1.指令格式

G94 X（U）　Z（W）　F　；

X（U）　Z（W）　F　含义同于G90。

例　G94 X10.0 Z-20.0 F0.2；

2.指令的运动轨迹及工艺说明

指令的运动轨迹如图2-32（外轮廓）所示。刀具从程序起点A开始以G00方式快速到达指令中的Z坐标处（图中B点），再以G01的方式切削进给至终点坐标处（图中C点），并退至循环起始的Z坐标处（图中D点），再以G00方式返回循环起始点A，准备下个动作。图2-33为内轮廓的运动轨迹。

图2-32　平外端面切削循环的轨迹

图2-33　平内端面切削循环的轨迹

执行该指令的工艺过程与G90工艺过程相似，不同之处在于切削进给速度及背吃刀量应略小，以减小切削过程中的刀具振动。

3.循环起点的确定

端面切削的循环起点取值同G90循环。在加工外圆表面时，该点离毛坯右端面2～3mm，比毛坯直径大1～2mm；在加工内孔时，该点离毛坯右端面2～3mm，比毛坯内径小1～2mm。

4.分层加工终点坐标的确定

G94循环指令车削特点是利用刀具的端面切削刃作为主切削刃，为减小切削过程中的刀具振动，背吃刀量应略小。用硬质合金或涂层硬质合金切削碳钢时，粗加工背吃刀量1～2mm，精加工余量为0.3mm。图2-27分层加工终点坐标见表2-14。

表2-14　分层切削加工终点坐标的确定

续表

5.编程实例

例　试用G94指令编写图2-27所示工件的加工程序。

O0203

G99 G21 G40；　　　　　（程序初始化）

T0101；　　　　　　　　（转1号刀并调用1号刀补）

M03 S600；　　　　　　（主轴正转，转速600r/min）

G00 X52.0 Z2.0；　　　（固定循环起点）

G94 X20.3 Z-2.0 F0.2；（调用固定循环加工平端面）

　　Z-4.0；　　　　　　（固定循环模态调用，以下同）

　　Z-6.0；

　　Z-7.5；　　　　　　（精加工余量为0.5mm）

　　X20.0 Z-8.0 F0.1；

G00 X100.0 Z100.0；

M30；

二、斜端面切削循环

这里所指的端面是，当圆锥母线在X轴上的投影长大于其在Z轴上的投影长时，该端面即称为斜端面。

1.指令格式

G94 X（U）　Z（W）　R　 F　；

X（U）　Z（W）　、F含义同G90。

R：斜端面切削起点（图2-33中的B点）处的Z坐标减去其终点（图2-34中的C点）处的Z坐标值。

例　G94 X20.0 Z-10.0 R-5.0 F0.2；

2.指令的运动轨迹及工艺说明

斜端面切削循环的运动轨迹如图2-33所示。刀具从程序起点A开始以G00方式快速到达指令中的Z坐标处（图中B点），再以G01的方式切削进给至终点坐标处（图中C点），并退至循环起始的Z坐标处（图中D点），再以G00方式返回循环起始点A，准备下个动作。

3. R值的确定

实际加工中，考虑G00进刀的安全性，循环起点一般比毛坯直径大1～2mm，为避免锥度误差，需重新计算R值，如图2-35所示。

根据相似三角形原理，对应边长成比例，即R₁/R=A₁D/AD

R₁=R×（AD+AA₁）/AD=-5×（15+0.75）/15=-5.25（mm）

指令的运动轨迹及工艺说明与G90相似。

计算R值时，应避免取近似值，防止造成锥度误差。

图2-34　斜端面切削循环的轨迹

图2-35　斜端面切削循环的工艺分析

4.分层加工终点坐标的确定

圆锥车削应按照最大切除余量确定走刀次数，避免第一刀的切深过大。本例中，粗加工背吃刀量取2mm，精加工余量为0.2mm，根据Z向最大切除余量10mm确定分层切削粗加工次数为5次。分层切削起点的Z坐标如表2-15，表中终点Z坐标值=起点Z坐标+R值。

表2-15　圆锥面分层切削加工终点坐标的确定

5.编程实例

例　试用G94指令编写图2-29所示工件的加工程序。

O0204

G99 G21 G40；　　　　　　　　（程序初始化）

T0101；　　　　　　　　　　　（转1号刀并调用1号刀补）

M03 S600；　　　　　　　　　　（主轴正转，转速600r/min）

G00 X51.5 Z2.0；　　　　　　　（固定循环起点）

G94 X20.3 Z3.0 R-5.25 F0.2；　（调用固定循环加工锥端面，从锥面的延长线上开始切削，重新计算出R值，且R为负值）

　　Z1.0；　　　　　　　　　　（固定循环模态调用，以下类同）

　　Z-1.0；

　　Z-3.0；

　　Z-4.8；　　　　　　　　　（精加工余量为0.5mm）

　　X20.0 Z-5.0 F0.1；

G00 X100.0 Z100.0；

M30；

三、使用单一固定循环（G90、G94）时应注意的事项

①如何使用固定循环G90、G94，应根据坯件的形状和工件的加工轮廓进行适当的选择，一般情况下的选择如图2-36所示。

圆柱切削循环：被切除的毛坯为轴向长、径向短的矩形时，选用圆柱切削循环。

圆锥切削循环：零件形状为圆锥形，且顶锥角小于90°时，选用圆锥切削循环。

端面切削循环：被切除的毛坯为径向长、轴向短的矩形时，选用端面切削循环。

锥面切削循环：零件形状为锥面，且顶锥角大于90°时，选用锥面切削循环。

图2-36　固定循环的选择

②由于X/U、Z/W和R的数值在固定循环期间是模态的，所以，如果没有重新指令X/U、Z/W和R，则原来指定的数据有效。

③如果在使用固定循环的程序段中指定了EOB或零运动指令，则重复执行同一固定循环。

④如果在固定循环方式下，又指令了M、S、T功能，则固定循环和M、S、T功能同时完成。

⑤如果在单段运行方式下执行循环，则每一循环分4段进行，执行过程中必须按4次循环启动按钮。

【任务实施】

1.编程准备

（1）分析零件图样　该零件的加工为外表面加工，包括φ58mm、φ15mm的圆柱面、φ32mm的圆锥面等表面。图样中有三处直径尺寸为中等公差等级要求，加工时需要用粗、精加工，并在粗、精加工之间加入测量和误差调整补偿。长度尺寸用一般加工方法就可以保证，表面粗糙度要求为R _a1.6um。零件材料为45钢，调质处理，加工后去毛刺。

本例工件的编程较为简单，只需掌握数控编程规则、常用指令的指令格式等理论知识及简单的G90、G94指令即可完成编程。

（2）方案分析　夹持毛坯，伸出长度约为30mm，平端面。按直径从大到小依次粗车φ50mm、φ32mm、φ15mm的外圆，各留0.3mm精加工余量进行精车即可。

（3）夹具分析　根据车床常用夹具及其适用场合和所给毛坯尺寸，该零件为规则轴类，长度较短，采用三爪自定心卡盘进行装夹，装夹方便、快捷，定位精度高。

（4）刀具、切削用量选择　被加工材料为45钢，它的综合加工性能较好，故粗、精加工都选用YT15车刀。由于该零件全部为表面加工，并且直径依次递减，所以选择两把93°外圆车刀进行加工，1号刀用于粗加工，副偏角取6°；2号刀用于精加工，取副偏角为3°。切削用量推荐值如下：粗加工切削速度n=600r/min，进给量f=0.25mm/r；精加工主轴转速取n=1000r/min，进给量f=0.15mm/r，见表2-16所示。

表2-16　刀具和切削用量表