数控车床 简单圆锥零件加工
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全国中等职业技术学校机电类通用教材
本课件的文字及图片版权 均为南京凤凰康轩所有
任务一 简单圆锥零件加工
知 识 1.了解锥体加工工艺路线的确定。 目 2.掌握刀尖圆弧半径补偿指令的应用。 标
技 能 1.学会锥体零件编程方法及其加工。 目 2.学会倒角加工编程方法及其加工。 标
本任务加工如下图 所示零件，毛坯尺寸为φ55×65 mm ，材 料为 45 钢。该零件需要加工φ50mm 外圆、锥体、端面和 C2 倒角
1.刀尖圆弧半径补偿的目的
在在理想状态下，我们总是将尖 形车刀的刀位点假想成一个点，即为 假想刀尖，如图（a）所示尖头刀。但 实际加工中的车刀，由于工艺或其他 要求，刀尖往往不是一个理想的点， 而是一段圆弧，如图（b）所示。该圆 弧所构成的假想圆半径就是刀尖圆弧 半径。
一般的不重磨刀片刀尖处均呈圆弧过渡，且有一定的半径值。 即使是专门刃磨的“尖刀”其实际状态还是有一定的圆弧倒角，不 可能绝对是尖角。因此，实际上真正的刀尖是不存在的，这里所说 的刀尖只是一“假想刀尖”。但是，编程计算点是根据理论刀尖
该零件需要加工 φ 50 mm 外圆、锥体、端面和 C2 倒角，同时
控制长度 30 mm、（60±0.05）mm 。尺寸标注完整，轮廓描述清 楚。零件材料为 45 钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采 用以下两点工艺措施：
（1）对图样上给定尺寸，编程时全部取其中值。 （2）由于毛坯去除余量不大，可按照工序集中的原则确定加工 工序。 其加工工序如下： 车端面控制总长（60±0.05）mm （可以在普通车床上加工）
观察刀具所在位置。
若需要取消刀具左、右补偿，可编入 G40 指令，这时，车刀轨 迹按照编程轨迹运动。
3.刀具半径补偿的过程
刀具半径补偿的过程分为以下三步： 刀补的建立，刀具中心从编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一
个偏移量的过程； 刀补的进行，执行 G41 或 G42 指令的程序段后，刀具中心始终
以及控制长度 30mm、（60±0.05）mm 。由于该零件的外形相对 简单，去除的余量也不大，因此可采用直线插补指令 G01 编写加工 程序，但要注意加工锥体时的走刀轨迹以及所用刀具的几何形状， 避免过切或欠切现象的发生。
wk.baidu.com
一、圆锥车削加工路线的确定
如图（a） 所示为平行法车正锥 的加工路线。平行法车正锥时，刀具 每次切削的背吃刀量相等，切削运动 的距离较短。采用这种加工路线时，
加工效率高，但需要计算终刀距 S 。
如图（b）所示为终点法车正锥加工路线。终点法车正锥时，
不需要计算终刀距 S ，计算方便，但在每次切削中，背吃刀量是
变化的，而且切削运动的路线较长，容易引起工件表面粗糙度不 一致。
车倒锥的原理与正锥相同。
二、刀尖圆弧半径补偿
刀具的补偿功能是数控车床的一种主要功能，它分为刀具位置 补偿和刀尖圆弧半径补偿，项目二中所讲的对刀就是为了建立刀具 位置补偿，在此只讲述刀尖圆弧半径补偿。
5.使用刀尖圆弧半径补偿时的注意事项
G41、G42、G40 指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段内 ，可与G01、G00指令在同程序段出现，即它是通过直线运动来 建立或取消刀具补偿的。
在调用新刀具前或要更改刀具补偿方向时，中间必须取消刀具补 偿。目的是为了避免产生加工误差或干涉。
刀尖半径补偿取消在 G41 或 G42 程序段后面，加 G40 程序段， 便使刀尖半径补偿取消，其格式为： G41（或G42）
与编程轨迹相距一个偏移量； 刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重
合的过程。 如图 3-7 所示为刀补建立与取消的过程。
4.刀尖方位的确定
执行刀尖半径补偿功能时，除了与刀具刀尖半径大小有关外， 还和刀尖的方位有关。不同的刀具，刀尖圆弧的位置不同，刀具自 动偏离零件轮廓的方向就不同。如图 3-8 所示，车刀方位有 9 个， 分别用参数 0～9 表示。如车削外圆表面时，从右向左车削，刀的 方位为 3 ；从左向右车削，刀的方位为 4 。
…… G40 程序的最后必须以取消偏置状态结束，否则刀具不能在终点定位， 而是停在与终点位置偏移一个矢量刀尖圆弧半径的位置上。 G41、G42、G40 是模态代码。
在编入 G41、G42、G40 的 G00 与 G01 前后的两个程序段中，X、 Z 值至少有一个值变化，否则发生报警。
1.零件图工艺分析
（假想刀尖）A 来计算的，相当于图（a）中尖头刀的刀尖点。
实际加工中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，假
想刀尖是不存在的。
当加工与坐标轴平行的圆柱面和端面轮廓时，刀尖圆弧并不 影响其尺寸或形状，只是可能在起点与终点处造成欠切，这可采用 分别加导入、导出切削段的方法来解决。但当加工锥面、圆弧等非 坐标方向轮廓时，刀尖圆弧将引起尺寸或形状误差，出现欠切或过 切，如下图所示。
2.刀尖圆弧半径补偿指令
（1） 指令格式
刀具半径左补偿指令 G41 G01（G00） X（U）__ Z（W） __ F __ ； 刀具半径右补偿指令 G42 G01（G00） X（U）__ Z（W） __ F __ ； 取消刀具半径补偿指令 G40 G01（G00） X（U）__ Z（W）__ ；
（2）指令说明
刀具半径补偿通过准备功能指令 G41/G42 建立。刀具半径补偿 建立后，刀具中心在偏离编程工件轮廓一个半径的等距线轨迹上 运动。
沿刀具运动方向看，刀具在工件左侧时，称为刀具半径左补偿， 如图 3-6（a）所示；刀具在工件右侧时，称为刀具半径右补偿，
如图 3-6（b）所示。在判别时，一定要沿 Y 轴正方向向负方向
因此，当使用带有刀尖圆弧半径的刀具加工锥面和圆弧面 时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正，使切削加工出 来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖圆弧半径 补偿。
现代数控车床控制系统一般都具有刀具半径补偿功能。这类 系统只需要按零件轮廓编程，并在加工前输入刀具半径数据，通过 在程序中使用刀具半径补偿指令，数控装置可自动计算出刀具中心 轨迹，并使刀具中心按此轨迹运动。也就是说，执行刀具半径补偿 后，刀具中心将自动在偏离工件轮廓一个半径值的轨迹上运动，从 而加工出所要求的工件轮廓。
本课件的文字及图片版权 均为南京凤凰康轩所有
任务一 简单圆锥零件加工
知 识 1.了解锥体加工工艺路线的确定。 目 2.掌握刀尖圆弧半径补偿指令的应用。 标
技 能 1.学会锥体零件编程方法及其加工。 目 2.学会倒角加工编程方法及其加工。 标
本任务加工如下图 所示零件，毛坯尺寸为φ55×65 mm ，材 料为 45 钢。该零件需要加工φ50mm 外圆、锥体、端面和 C2 倒角
1.刀尖圆弧半径补偿的目的
在在理想状态下，我们总是将尖 形车刀的刀位点假想成一个点，即为 假想刀尖，如图（a）所示尖头刀。但 实际加工中的车刀，由于工艺或其他 要求，刀尖往往不是一个理想的点， 而是一段圆弧，如图（b）所示。该圆 弧所构成的假想圆半径就是刀尖圆弧 半径。
一般的不重磨刀片刀尖处均呈圆弧过渡，且有一定的半径值。 即使是专门刃磨的“尖刀”其实际状态还是有一定的圆弧倒角，不 可能绝对是尖角。因此，实际上真正的刀尖是不存在的，这里所说 的刀尖只是一“假想刀尖”。但是，编程计算点是根据理论刀尖
该零件需要加工 φ 50 mm 外圆、锥体、端面和 C2 倒角，同时
控制长度 30 mm、（60±0.05）mm 。尺寸标注完整，轮廓描述清 楚。零件材料为 45 钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采 用以下两点工艺措施：
（1）对图样上给定尺寸，编程时全部取其中值。 （2）由于毛坯去除余量不大，可按照工序集中的原则确定加工 工序。 其加工工序如下： 车端面控制总长（60±0.05）mm （可以在普通车床上加工）
观察刀具所在位置。
若需要取消刀具左、右补偿，可编入 G40 指令，这时，车刀轨 迹按照编程轨迹运动。
3.刀具半径补偿的过程
刀具半径补偿的过程分为以下三步： 刀补的建立，刀具中心从编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一
个偏移量的过程； 刀补的进行，执行 G41 或 G42 指令的程序段后，刀具中心始终
以及控制长度 30mm、（60±0.05）mm 。由于该零件的外形相对 简单，去除的余量也不大，因此可采用直线插补指令 G01 编写加工 程序，但要注意加工锥体时的走刀轨迹以及所用刀具的几何形状， 避免过切或欠切现象的发生。
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一、圆锥车削加工路线的确定
如图（a） 所示为平行法车正锥 的加工路线。平行法车正锥时，刀具 每次切削的背吃刀量相等，切削运动 的距离较短。采用这种加工路线时，
加工效率高，但需要计算终刀距 S 。
如图（b）所示为终点法车正锥加工路线。终点法车正锥时，
不需要计算终刀距 S ，计算方便，但在每次切削中，背吃刀量是
变化的，而且切削运动的路线较长，容易引起工件表面粗糙度不 一致。
车倒锥的原理与正锥相同。
二、刀尖圆弧半径补偿
刀具的补偿功能是数控车床的一种主要功能，它分为刀具位置 补偿和刀尖圆弧半径补偿，项目二中所讲的对刀就是为了建立刀具 位置补偿，在此只讲述刀尖圆弧半径补偿。
5.使用刀尖圆弧半径补偿时的注意事项
G41、G42、G40 指令不能与圆弧切削指令写在同一个程序段内 ，可与G01、G00指令在同程序段出现，即它是通过直线运动来 建立或取消刀具补偿的。
在调用新刀具前或要更改刀具补偿方向时，中间必须取消刀具补 偿。目的是为了避免产生加工误差或干涉。
刀尖半径补偿取消在 G41 或 G42 程序段后面，加 G40 程序段， 便使刀尖半径补偿取消，其格式为： G41（或G42）
与编程轨迹相距一个偏移量； 刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重
合的过程。 如图 3-7 所示为刀补建立与取消的过程。
4.刀尖方位的确定
执行刀尖半径补偿功能时，除了与刀具刀尖半径大小有关外， 还和刀尖的方位有关。不同的刀具，刀尖圆弧的位置不同，刀具自 动偏离零件轮廓的方向就不同。如图 3-8 所示，车刀方位有 9 个， 分别用参数 0～9 表示。如车削外圆表面时，从右向左车削，刀的 方位为 3 ；从左向右车削，刀的方位为 4 。
…… G40 程序的最后必须以取消偏置状态结束，否则刀具不能在终点定位， 而是停在与终点位置偏移一个矢量刀尖圆弧半径的位置上。 G41、G42、G40 是模态代码。
在编入 G41、G42、G40 的 G00 与 G01 前后的两个程序段中，X、 Z 值至少有一个值变化，否则发生报警。
1.零件图工艺分析
（假想刀尖）A 来计算的，相当于图（a）中尖头刀的刀尖点。
实际加工中，所有车刀均有大小不等或近似的刀尖圆弧，假
想刀尖是不存在的。
当加工与坐标轴平行的圆柱面和端面轮廓时，刀尖圆弧并不 影响其尺寸或形状，只是可能在起点与终点处造成欠切，这可采用 分别加导入、导出切削段的方法来解决。但当加工锥面、圆弧等非 坐标方向轮廓时，刀尖圆弧将引起尺寸或形状误差，出现欠切或过 切，如下图所示。
2.刀尖圆弧半径补偿指令
（1） 指令格式
刀具半径左补偿指令 G41 G01（G00） X（U）__ Z（W） __ F __ ； 刀具半径右补偿指令 G42 G01（G00） X（U）__ Z（W） __ F __ ； 取消刀具半径补偿指令 G40 G01（G00） X（U）__ Z（W）__ ；
（2）指令说明
刀具半径补偿通过准备功能指令 G41/G42 建立。刀具半径补偿 建立后，刀具中心在偏离编程工件轮廓一个半径的等距线轨迹上 运动。
沿刀具运动方向看，刀具在工件左侧时，称为刀具半径左补偿， 如图 3-6（a）所示；刀具在工件右侧时，称为刀具半径右补偿，
如图 3-6（b）所示。在判别时，一定要沿 Y 轴正方向向负方向
因此，当使用带有刀尖圆弧半径的刀具加工锥面和圆弧面 时，必须将假设的刀尖点的路径作适当的修正，使切削加工出 来的工件能获得正确的尺寸，这种修正方法称为刀尖圆弧半径 补偿。
现代数控车床控制系统一般都具有刀具半径补偿功能。这类 系统只需要按零件轮廓编程，并在加工前输入刀具半径数据，通过 在程序中使用刀具半径补偿指令，数控装置可自动计算出刀具中心 轨迹，并使刀具中心按此轨迹运动。也就是说，执行刀具半径补偿 后，刀具中心将自动在偏离工件轮廓一个半径值的轨迹上运动，从 而加工出所要求的工件轮廓。