轧辊零件数控车削工艺设计及编程举例
日期：2008-12-17 23:35:58 来源：中国自动化网
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如图2-20所示轧辊工件，毛坯为φ55㎜×18㎜盘料，φ12+0。05 ㎜内孔及倒角和左右两端面已加工过，材料为45钢。
编程之一
采用阶梯切削路线编程法，刀具每次运动的位置都需编入程序，程序较长，但刀具切削路径短，效率高，被广泛采用。
1．根据零件图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线
1）以已加工出的φ12+0。005㎜内孔及左端面为工艺基准，用长心轴及左端面定位工件，工件右端面用压板、螺母夹紧，用三爪自定心卡盘夹持心轴，一次装夹完成粗精加工。
2） 工步顺序
① 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便，圆弧部分可用同心圆车圆弧法，分四刀切完；圆锥部分用相似斜线车锥法分三刀切完。
② 自右向左精车外轮廓面。
2．选择机床设备
根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CJK6136D型数控卧式车床。
3．选择刀具
根据加工要求，考虑加工时刀具与工件不发生干涉，可用一把尖头外圆车刀（或可转位机夹外圆车刀）完成粗精加工。
4．确定切削用量
切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点
确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图2-20所示。
采用手动对刀方法把工件右端面与毛坯外圆面的交点A作为对刀点，如图2-20所示。采用MDI方式操纵机床，具体操作步骤如下：
1）回参考点操作
采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。
2）试切对刀
主轴正转，先用已选好车刀的刀尖紧靠工件右端面，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后退刀，再将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，当CRT上显示的Z坐标值为零时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）。系统内部完成了编程零点的设置功能，即对刀点A为编程零点，建立了XAZ′工件坐标系。停止主轴，测量工件外圆直径D，若D测得φ55㎜。
3）建立工件坐标系
刀尖（车刀的刀位点）当前位置就在编程零点上（即对刀点A点），现为编程方便，把工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，要建立XOZ工件坐标系。则可执行程序段为G92 X27.5 Z0，CRT将会立即变为显示当前刀尖在XOZ工件坐标系中的位置，X坐标值为27.5，Y坐标值为0。即数控系统用新建立的XOZ工件坐标系取代了前面建立的XAZ′工件坐标系。
换刀点设置在XOZ工件坐标系下X15 Z150处。
6．编写程序（该程序用于CJK6136D车床）
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下（该系统X方向采用半径编程）：
N0010 G92 X27.5 Z0 ；建立XOZ工件坐标系
N0020 G00 Z2 S500 M03
N0030 X27 ；车外圆得φ54㎜
N0040 G01 Z-18.5 F100
N0050 G00 X30
N0060 Z2
N0070 X25.5 ；粗车一刀外圆得φ51㎜
N0080 G01 Z-10 F100
N0090 G91 G02 X1.5 Z-1.5 I1.5 K0 ；粗车一刀圆弧得R1.5㎜
N0100 G90 G00 X30
N0110 Z2
N0120 X24 ；粗车二刀外圆得φ48㎜
N0130 G01 Z-10 F100
N0140 G91 G02 X3 Z-3 I3 K0 ；粗车二刀圆弧得R3㎜
N0150 G90 G00 X30
N0160 Z2
N0170 X22.5 ；粗车三刀外圆得φ45㎜
N0180 G01 Z-10 F100
N0190 G91 G02 X4.5 Z-4.5 I4.5 K0 ；粗车三刀圆弧得R4.5㎜
N0200 G90 G00 X30
N0210 Z2
N0220 X21 ；粗车四刀外圆得φ42㎜
N0230 G01 Z-4 F100
N0240 G91 X1.5 Z-1.5 ；粗车圆锥一刀
N0250 G90 G00 X25
N0260 Z2
N0270 X19.5 ；粗车五刀外圆得φ39㎜
N0280 G01 Z-4 F100
N0290 G91 X3 Z-3 ；粗车圆锥二刀
N0300 G90 G00 X25
N0310 Z2
N0320 X18 ；精车外轮廓
N0330 G01 Z0 F150 S800
N0340 G91 X1 Z-1
N0350 Z-3
N0360 X3 Z-3
N0370 Z-3
N0380 G02 X5 Z-5 I5 K0
N0390 G01 Z-2
N0400 X-1 Z-1
N0410 G90 G00 X30
N0420 Z150
N0430 M02
编程之二
采用精加工轮廓循环编程法，程序较短，编程也较容易，关键是准确确定循环体中的进刀、退刀量及循环次数，但刀具空行程较多，加工效率低，较适合外形轮廓复杂的工件。
上一零件还可采用精加工轮廓循环加工编程，如图2-21所示，每次循环刀具运动路线为A→B→C→D→E→F→G→H→I→J，走完一次循环后判别循环次数，若次数不够，则继续执行，直至循环结束。
循环次数N的确定：N=Δ/ap
其中：
Δ----最大加工余量
ap----每次背吃刀量
若N为小数，则用“去尾法”取整后再车一刀。
加工如图2-20所示的零件时，设起刀点A点，在工件坐标系下的坐标值为X27.5 Z0，最终刀具的位置为X18 Z0，因此X向的最大余量Δ=（27.5-18）=9.5㎜，取每次吃刀量ap=0.95㎜，则循环次数N=10。
循环体中除包括刀具的精加工轮廓轨迹以外，还包括刀具X向退刀、Z向退刀和X向进刀。X、Z向的进刀、退刀量可根据零件尺寸及刀具路线来确定。对如图3-19所示的零件，X向退刀量取2㎜，Z向退刀量确定为18㎜，X向进刀量为[（52-36）/2+2> ㎜=10㎜。
注意：采用循环编程必须使用G91指令，精加工轮廓循环加工程序如下（该程序用于CJK6136D车床）：
N0010 G92 X27.5 Z0 ；建立XOZ工件坐标系
N0020 G91 G01 X-0.95 Z0 F100 S800 M03 ；X向每次背吃刀量0.95㎜
N0030 X1 Z-1 ；精加工轮廓开始
N0040 Z-3
N0050 X3 Z-3
N0060 Z-3
N0070 G02 X5 Z-5 I5 K0
N0080 G01 Z-2
N0090 X-1 Z-1 ；精加工轮廓结束
N0100 G00 X2 ；X向退刀2㎜
N0110 Z18 ；Z向退刀18㎜
N0120 X-10 ；X向进刀10㎜
N0130 G26 N0020.0120.9 ；循环加工
N0140 G90 G00 Z150
N0150 M02
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编程之一
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采用阶梯切削路线编程法，刀具每次运动的位置都需编入程序，程序较长，但刀具切削路径短，效率高，被广泛采用。
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1．根据零件图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线
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1）以已加工出的φ12+0。005㎜内孔及左端面为工艺基准，用长心轴及左端面定位工件，工件右端面用压板、螺母夹紧，用三爪自定心卡盘夹持心轴，一次装夹完成粗精加工。
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2） 工步顺序
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① 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便，圆弧部分可用同心圆车圆弧法，分四刀切完；圆锥部分用相似斜线车锥法分三刀切完。
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② 自右向左精车外轮廓面。
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2．选择机床设备
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根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CJK6136D型数控卧式车床。
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3．选择刀具
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
根据加工要求，考虑加工时刀具与工件不发生干涉，可用一把尖头外圆车刀（或可转位机夹外圆车刀）完成粗精加工。
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4．确定切削用量
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切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
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5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点
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确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图2-20所示。
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采用手动对刀方法把工件右端面与毛坯外圆面的交点A作为对刀点，如图2-20所示。采用MDI方式操纵机床，具体操作步骤如下：
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1）回参考点操作
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2）试切对刀
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主轴正转，先用已选好车刀的刀尖紧靠工件右端面，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后退刀，再将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，当CRT上显示的Z坐标值为零时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）。系统内部完成了编程零点的设置功能，即对刀点A为编程零点，建立了XAZ′工件坐标系。停止主轴，测量工件外圆直径D，若D测得φ55㎜。
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3）建立工件坐标系
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编程之二
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采用精加工轮廓循环编程法，程序较短，编程也较容易，关键是准确确定循环体中的进刀、退刀量及循环次数，但刀具空行程较多，加工效率低，较适合外形轮廓复杂的工件。
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上一零件还可采用精加工轮廓循环加工编程，如图2-21所示，每次循环刀具运动路线为A→B→C→D→E→F→G→H→I→J，走完一次循环后判别循环次数，若次数不够，则继续执行，直至循环结束。
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循环次数N的确定：N=Δ/ap
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其中：
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Δ----最大加工余量
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ap----每次背吃刀量
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若N为小数，则用“去尾法”取整后再车一刀。
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加工如图2-20所示的零件时，设起刀点A点，在工件坐标系下的坐标值为X27.5 Z0，最终刀具的位置为X18 Z0，因此X向的最大余量Δ=（27.5-18）=9.5㎜，取每次吃刀量ap=0.95㎜，则循环次数N=10。
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注意：采用循环编程必须使用G91指令，精加工轮廓循环加工程序如下（该程序用于CJK6136D车床）：
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N0100 G00 X2 ；X向退刀2㎜
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