含圆弧面轴的加工.

情境七含圆弧面轴的加工【项目引入】项目描述图7-1所示，某车间接到一批含圆弧面轴的加工任务，请按照图纸要求，合理制定加工工艺，正确编写加工程序，安全操作数控车床，加工零件并保证精度和表面质量要求。

图7-1 含圆弧面轴零件图图7-2 含圆弧面轴立体图一、学习目标1. 能读懂带圆弧面轴的零件图；2．能完成圆弧的相关节点计算；3．能确定圆弧面轴的加工工艺；4．了解车圆弧的走刀路线特点和注意事项；5. 能够根据工艺编写加工程序，熟练掌握圆弧插补指令；6．能完成加工准备、程序调试等工作；7. 能按图纸要求加工出合格的零件；8．能对圆弧面进行准确检测，并制定避免加工误差的方法。

二、教学内容1. 圆弧插补指令G02/G03；2．能正确制定含圆弧面轴的加工工艺；3. 能完成加工准备、程序调试等工作；4. 能够安全操作数控车床，按照图纸要求加工出合格的零件5. 能正确操作量具，对含圆弧面轴零件进行质量检测，对加工误差给出处理办法，掌握圆弧面公差的控制方法。

【项目分析】该项目的加工内容为φ35±0.02、φ25±0.02、φ15±0.02外圆柱面及R8和R7.5圆弧面及端面加工，主要通过该项目的实施掌握数控车床加工的完整工作过程。

该项目的实施分为4个工作步骤，如表7-1所示：表7-1 完成含圆弧面轴零件加工的工作步骤及内容【项目实施】步骤一含圆弧面轴零件的图纸分析根据图纸分析零件特征，完成表7-2的填写，完成图纸的识读。

表7-2 零件图分析步骤二制定加工工艺1. 确定装夹方案根据零件图要求、毛坯等情况，确定工艺方案及加工路线。

由于是批量生产，毛坯为φ45棒料，工件长度为67.5mm，因此该零件采用一次装夹完成。

2. 确定加工顺序（1）夹持毛坯外圆φ45mm，外伸78mm，找正；（2）对刀，设零件右端面中心为编程原点；（3）粗车零件外轮廓，留精车余量；（4）精车零件外轮廓至尺寸要求；（5）切断，保总长；3. 填写工艺文件（1）刀具选用卡表7-3 刀具卡片（2）工量具选用卡表7-4 工量具卡片（3）填写数控加工工艺卡表7-5 工艺卡片步骤三计算节点坐标，编写零件加工程序根据上述的工艺分析，首先列出节点坐标，然后编制零件的加工程序。

1.节点计算图7-3 工件节点如图7-3所示各节点，把节点坐标填写到表7-6中。

表7-6 工件各节点坐标2.编写加工程序表7-7 工件程序单步骤四加工零件在工艺分析、编写程序之后可以进行零件的加工，具体的加工操作步骤可参看表7-8。

表7-8 零件加工流程【评价总结】1. 零件检测与评估参照表7-9零件加工评分表进行零件的检测，并把检测结果填写到该表中。

表7-9 零件加工评分表2. 总结在下表中汇总自己在加工中出现的问题：表7-10 问题及解决办法的汇总3．项目评估对整个项目的完成情况进行评价，完成自评及组间相互评价后，分数填入表7-11中，最后教师进行评价。

表7-11 评价表【信息资源】资源一车圆弧的加工路线分析应用G02（或G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。

所以，实际车圆弧时，需要多刀加工，先将大多余量切除，最后才车得所需圆弧。

一、车圆弧常用加工路线。

（一）阶梯切削路线车圆弧图7-4 阶梯切削路线车圆弧图7-4为车圆弧的阶梯切削路线。

即先粗车成阶梯，最后一刀精车出圆弧。

此方法在确定了每刀吃刀量ap后，须精确计算出粗车的终刀距S，即求圆弧与直线的交点。

此方法刀具切削运动距离较短，但数值计算较繁。

（二）同心圆弧切削路线车圆弧图7-5 同心圆弧切削路线车圆弧图7-5为车圆弧的同心圆弧切削路线。

即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。

此方法在确定了每次吃刀量ap后，对90°圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。

但按图7-5（b）加工时，空行程时间较长。

（三）车圆锥法切削路线车圆弧图7-6 车圆锥法切削路线车圆弧图7-6为车圆弧的车锥法切削路线。

即先车一个圆锥，再车圆弧。

但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。

确定方法如图7-6所示，连接OC交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AB。

由几何关系CD=OC-OD= -R=0.414R，此为车锥时的最大切削余量，即车锥时，加工路线不能超过AB线。

由图示关系，可得AC=BC=0.586R，这样可确定出车锥时的起点和终点。

当R不太大时，可取AC=BC=0.5R。

此方法数值计算较繁，刀具切削路线短。

以上通过几例分析了数控加工圆弧常用的加工路线，实际生产中，加工路线的确定要根据零件的具体结构特点，综合考虑，灵活运用。

而确定加工路线的总原则是：在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。

资源二圆弧插补指令G02/G03圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。

一、G02/G03指令格式：图7-7 圆弧插补指令参数图解如图7-7所示，其中，G02表示顺时针方向圆弧插补，G03表示逆时针方向圆弧插补。

X_Z_为圆弧的终点坐标值，其值可以是绝对坐标，也可以是增量坐标。

在增量坐标方式下，其值为圆弧终点坐标相对于圆弧起点的增量值。

R_为圆弧半径。

I_K_为圆弧的圆心相对于起点分别在X、Z坐标轴上的增量值（半径值）。

F为被编程的两个轴的合成进给速度。

二、顺、逆圆弧的判别A）后置刀架 B）前置刀架图7-8 顺逆圆弧的判别三、I、K值的判断在判断I、K值时，一定要注意该值为矢量值。

如图7-9所示，圆弧在编程时的I、K值均为负值。

I0和K0可以省略。

图7-9 I、K值的判断四、圆弧半径的确定圆弧半径R有正值与负值之分。

当圆弧圆心角小于或等于180°时，程序中的R用正值表示。

当圆弧圆心角大于180°并小于360°时，R用负值表示。

图7-10 圆弧半径R正负值的确定如图7-10所示，刀具在A点，指令“G03 X60 Z40 R50 F100”使刀具沿圆弧段1从A到B。

指令“G03 X60 Z40 R－50 F100”使刀具沿圆弧段2从A到B。

五、整圆编程当X_Z_被忽略（终点与起点相同）且圆心用I和K指定时，即指定了一个360°的圆弧（整圆）。

注意：如果地址I、K和R同时指定，由地址R指定的圆弧优先，其余被忽略。

六、编程实例例题1：图7-11 例题1编制如图7-11所示圆弧段轮廓程序，可采用以下语句：“G02 X50 Z30 R25 F100; ”或“G02 X50 Z30 I25 F100; ”或“G02 U20 W-20 R25 F100;”或“G02 U20 W-20 I25 F100;”。

例题2：对图7-12所示端部轮廓进行精加工。

图7-12 例题2解：O2001G54 G98 G21; 用G54指令指定坐标系，分进给，米制编程M03 S1200; 主轴正转，转速为1200r/minT0101; 换1号外圆刀，导入刀具刀补G00 X80 Z60; 绝对编程，快速到达起刀点X0 Z2; 快速到达距原点2mm处G01 Z0 F80; 以80mm/min直线插补到原点G03 X18 Z-9 R9; 逆圆插补，加工SR9球头G02 X22 Z-13 R5; 顺圆插补，加工R5圆弧G00 X80 Z60; 快速返回到起刀点M30; 程序结束资源三恒线速控制指令G96/G97一、指令介绍：加工端面时，如果主轴转速固定，由于加工表面直径的变化，切削速度也随着变化，有可能导致表面粗糙度不一致等现象，恒线速状态下可随着工件直径的减小而相应增加主轴转速，有助于提高加工表面质量、提高生产率。

二、指令格式：（一）恒线速有效G96 S～S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。

例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min（二）恒线速取消G97 S～S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。

例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。

注意：恒线速情况下车端面时，刀具接近工件中心时，转速会变得相当大，这是很危险的，必须通过参数设置或G50指令来限制最高转速！三、编程实例例题：该零件R15圆弧是凸弧，R5圆弧是凹弧。

所以既用到G03，又用到G02，程序如下页：图7-13O3314N1 G92 X40 Z5 （设立坐标系，定义对刀点的位置）N2 M03 S400 （主轴以400r/min旋转）N3 G96 S80 （恒线速度有效，线速度为80m/min）N4 G00 X0 （刀到中心，转速升高，直到主轴到最大限速）N5 G01 Z0 F60 （工进接触工件）N6 G03 U24 W-24 R15 （加工R15圆弧段）N7 G02 X26 Z-31 R5 （加工R5圆弧段）N8 G01 Z-40 （加工Φ26外圆）N9 X40 Z5 （回对刀点）N10 G97 S300 （取消恒线速度功能，设定主轴按300r/min旋转）N11 M30 （主轴停、主程序结束并复位）资源四圆弧的测量之一用半径规测量圆弧机械行业中，圆弧的测量方法有很多。

如半径规测圆弧法、多功能数显半径测试仪测圆弧法、三坐标测量机测圆弧法、工具显微镜测圆弧法、轮廓测量仪测圆弧法、影像测量机测圆弧法、投影仪测圆弧法等等。

在这里我们主要学习用半径规测量圆弧的方法。

它是非精确圆弧测量的常用方法。

一、半径规概述半径规也叫半径样板、R规或R样板。

图7-14 常见半径规形状二、半径规的规格半径规的规格比较多，常见的有：（0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 ）。

（二）（1-6.5）mm半径规包括以下16个规格:（1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5）。

（三）（7-14.5)mm 半径规包括以下16个规格:（7.0 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5）。

（四）（15-25）mm半径规包括以下16个规格:（15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 21 22 23 24 25）。

（五）（25-50）mm半径规包括以下16个规格:（25 26 27 28 29 30 32 34 35 36 38 40 42 45 48 50）。

（六）（52-100）mm半径规包括以下16个规格:（52 55 58 60 62 65 68 70 72 75 78 80 85 90 95 100）。