轴类零件外圆轮廓在数控车床上的编程加工

轴类零件外圆轮廓在数控车床上的编程加工
摘要数控车床能够加工轴类或盘类零件的各种回转表面、曲面及各类螺纹等轮廓，轴类零件外圆轮廓尤其适宜在数控车床上加工，灵活的运用多种数控编程指令，保证产品精度，能够有效的提高产品加工效率。

关键字外圆轮廓 G71指令 G73指令 G70指令刀尖圆弧补偿
复合循环G71、仿形复合循环G73及精加工循环70等编程指令在轴类零件外圆轮廓的粗加工中运用较多，编程加工过程中要熟悉编程指令、灵活的选择和运用各个指令，运用各种方法保证产品加工精度。

一．复合循环G71指令的编程加工
对于加工棒料等余量不均匀毛坯的外圆轮廓粗加工，常用复合循环G71指令来完成，其编程格式为：G71 U__ R__；
G71 P__Q__U__W__F__S__T__；
运用G71指令进行编程加工时必须注意以下问题：
1.G71指令必须带有P、Q地址ns、nf，且与精加工路径起、止顺序号对应，否则无法运行。

2.ns程序段必须为G00/G01指令，且只能为X向进给，不能出现Z向进给。

3.G71指令精加工轨迹在X及Z向必须是单调增加或减小，如果出现不单调增加或减小时机床也能运行，但在粗加工分层切削时非单调增加或减小的轮廓部位不会切削，待到粗加工最后一刀（半精加工）时一次切除，如果非单调增加或减小的轮廓部位余量较大，则会因切削量过大导致崩刀等事故的发生。

4.G71指令在加工圆弧轮廓时，要注意防止过切，如图一所示：
通常认为加工时凹轮廓A-D在粗加工最后一刀（半精加工时切除），但实际上粗加工时走刀轨迹路线为：O-E-B-C-D,导致轮廓E-A-B过切；粗加工最后一刀轨迹路线正常，即O-E-A-B-C-D。

解决方法：编程时把圆弧段O-B分成O-A及A-B两段进行编程加工。

5.G71指令程序段中的F、S、T只在粗加工循环时有效，精加工程序段中的F、S、T在精加工时有效，如精加工程序段中的F、S、T省略时，默认为粗加工时的F、S、T。

6.G71循环精加工程序段中不能调用子程序。

7.恒线速度控制指令，在循环移动指令中G96或G97指令无效，可以G71指令程序段或前程序段中指定。

二．仿形复合循环G73指令的编程加工
对于铸锻件等毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车，常用复合循环G73指令来完成，其编程格式为：
G73 U__ W__ R__；
G73 P__Q__U__W__F__ S__T__；
运用G73指令进行编程加工时必须注意以下问题：
1.G73指令必须带有P、Q地址ns、nf，且与精加工路径起、止顺序号对应，否则无法运行。

2.ns程序段必须为G00/G01指令，可以同时出现X及Z向同时进给。

3.运用G71指令编程加工时，要合理的确定切削余量，即U与W的值,直径方向的总切削余量确定原则为：
余量较均匀毛坯件切削余量 = 各轴段轮廓最大余量处余量
棒类零件毛坯件切削余量 = 1/2(棒料毛坯直径 - 轮廓最小直径处直径)
循环次数R值确定原则为：切削余量除以每刀切削量（取整）
三.精车循环G70指令的编程加工
当用G71、G73粗加工指令车削工件后，用G70来指定精车循环，切除粗加工中留下的余量，编程格式为：G70 P__Q__；
运用G70指令进行编程加工时，要注意以下问题：
1.G70指令运行时循环点的设定一定要与之前粗加工循环指令加工时设定的循环点坐标位置相一致，否则精加工轨迹会移位。

2.G70指令运行时精加工程序中的F、S、T有效，之前粗加工循环指令指定的F、S、T 无效。

3.G70指令也可以单独进行运行加工，不一定只能跟在粗加工循环指令后运用。

四.合理选择G73与G71指令进行粗加工
结合G73及G71指令各自的特点，合理选择指令对产品外圆轮廓进行粗加工，可以提高产品加工效率，保证产品质量。

在选择过程中还要考虑以下几点：
1.G73指令运行的精加工程序段中允许出现宏程序，而G71指令不允许。

加工椭圆或曲线轮廓轮廓时，精加工轨迹运用宏程序进行编程，则可以把宏程序编入精加工程序段中，由G73指令循环加工；如要运用G71指令时，可以把椭圆或曲线轮廓留出余量用圆弧或线段来代替。

2.对于余量不均匀的轮廓应尽量采用G71指令编程加工，如用G73指令编程加工时，会导致空走刀轨迹过多，降低产品加工效率。

3.可以同时运用G71及G73指令对同一轮廓表面进行加工，如对于非单调增减的外轮廓可以先用G71加工单调增减的部分轮廓，再用G73加工凹槽部分轮廓。

4.产品轮廓如果存在非单调增或单调减的凹轮廓部分时，如果凹轮廓部分余量较小（在背吃刀量范围之内），可以直接用G71指令编程加工，如果余量较大，则不能直接加工。

5.两个指令有各自优缺点，对于非单调增减、余量不均匀的外圆轮廓编程可以根据以下表述的式子进行选择："G73+空走刀时间=G71+凹轮廓部分的处理加工"。

五.刀尖圆弧自动补偿功能的运用
编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图二所示，
当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，一般不会影响产品的使用质量，但在进行倒角、倒圆、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，运用刀尖圆弧自动补偿功能能够根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，加工时避免少切或过切现象的产生。

功能指令如下：
G40---取消刀尖圆弧半径补偿，按程序路径进给。

G41---左偏刀尖圆弧半径补偿，按程序路径前进方向刀偏在零件左侧进给。

G42---右偏刀尖圆弧半径补偿，按程序路径前进方向刀偏在零件右侧进给。

在加工工件之前，要把刀尖半径补偿的有关数据输入到存储器中，即刀尖圆弧半径R及刀尖方位号T的值。

运用刀尖圆弧自动补偿功能进行编程加工时，应注意：
1.刀尖圆弧自动补偿功能只在进行倒角、倒圆、锥面及圆弧切削时采用，加工端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时不须运用。

2.复合切削循环指令G71及G73指令运行之前过运行的精加工程序段中，不允许运用此功能，否则导致偏置量的紊乱引起过切或少切。

G70精加工时可以运用此功能，因此编程加工时可以在粗加工后、G70精加工前建立补偿，精加工后取消补偿。

3.已经有G41或G42功能的程序中不可以再次输入G41或G42指令，应先用G40指令取消后进行。

六.灵活编程加工，保证产品精度
数控车床通过对刀偏量的设置、修改来控制产品加工精度，在编程加工过程中要灵活运
用编程加工指令，提高零件精度的可控性。

产品加工前要进行对刀，对刀操作会产生误差，在加工过程中应及时消除误差，保证产品精度。

1.粗加工后精加工前修改刀补，编程格式为：
N040 G71/G73 U__ R__；
N050 G71/G73 P__Q__U__W__F__；
... 精加工程序...；
M05； ---主轴停转
M00； ---暂停
M03 S760； ---主轴重新旋转
T0101； ---调用刀补
N390 G70 P__Q__；
G00 Z100；
M05；
M30；
程序中增加"主轴停转、暂停、主轴重新旋转及调用刀补"4个程序段，程序运行中，粗加工完成后，机床主轴及进给功能停止，测量尺寸，修改刀补后按"启动"按钮继续加工。

通过在粗加工后精加工前进行一次刀补修正，保证产品尺寸精度。

2.因加工过程中会受到各种因素影响，同一把刀具加工同一轮廓的不同直径段尺寸精度会不相同，刀补偏置量的修改原则为：先按较高精度直径段尺寸误差对刀偏量进行修改，其余尺寸精度误差值通过改程序进行修改。

只有熟悉并掌握各个编程指令的运行特点,真正发挥出各编程指令的作用,灵活地使用各编程指令，控制好产品加工精度，才能真正提高产品加工效率，促进数控车床编程加工技术的发展。