例1-10 复合件的加工(2)(圆弧的疑惑)。
如图1-10所示,该工件毛坯尺寸为ϕ50mm×104mm,材料为45钢,编写其加工程序。
图1-10 复合件
数学分析:
做学问,要在不疑处有疑,就像这里R10mm圆弧的圆心一样。按照图1-10所示,孔口处ϕ32mm尺寸无公差,加工尺寸为ϕ32.1mm。设工件左侧的对称中心为零点,则圆心坐标为(32.1/2-10,0)。根据圆的方程和直线的方程的联立,有
解得X=10.4089,直径值取20.818mm,并非是图样所标注的ϕ220+0.021mm,说明圆心不在左端面上。
已知圆弧上的两个端点,可以求出其中间点的坐标和直线的斜率,直线的中垂线和以两点中任一点为圆心、半径为10mm的圆的交点就是圆心坐标。
圆弧上两个端点的坐标为(16.05,0)、(11.005,9),则两点的中间点坐标为(13.5275,4.5)。其斜率k=(X1-X2)/(Z1-Z2)=(16.05-11.005)/(0-9)=-5.045/9。设中垂线的斜率为k1,则kk1=-1。所以k1=9/5.045。则中垂线的方程为
X-13.5275=9(Z-4.5)/5.045
将中垂线的方程和以(16.05,0)为圆心、半径为10mm的圆的方程联立,有
解得Z=0.311160158。
把Z代入直线方程,解得X=6.054842205。
注意:圆心的Z坐标>0,刀具加工时无干涉。
工艺分析:
夹持右端,把ϕ16mm钻头安装在尾座上,手动钻左端的孔,从钻肩处计算为24mm深,然后退钻头。加工完左端,再加工右端。
参考程序如下:
O0078;
G97 G99 M3 T101 S800;外圆粗车刀,加工左端,工件伸出卡盘37~39mm长
G0 X100.Z100.M8;定位到中间点,打开切削液
X56.Z0;定位到端面的上方
G1 X14.F0.2;平端面,加工到比钻头孔径略小的位置
G0 X43.Z1.;移动到ϕ42mm的位置,留1mm加工余量
G1 Z-23.9 F0.22; Z向留0.1mm余量
X49.;
Z-35.;在台阶处多切出1mm,避免调头装夹时留下接刀痕
G0 X150.Z150.;退刀
T202 M3 S1000;换上外圆精车刀,适当提高转速
G0 X100.Z100.;定位到安全点
X38.Z1.;定位到倒角的延长线上
G1 X41.992 Z-1.F0.1;倒角,较小的进给
Z-24.F0.16;切削ϕ420-0.016mm轴
X46.;
X47.992 W-1.;倒角1mm
Z-35.;在台阶处多切出1mm,避免调头装夹时留下接刀痕
G0 X150.Z150.;退刀
T303 M3 S550;换上内孔粗车刀,伸出刀架25mm长,较低的转速
G0 X100.Z100.;定位到中间点
X15.Z1.;定位到G71指令粗车循环的起点
G71 U1.5 R0.5;给定背吃刀量,退刀量
G71 P1 Q2 U-1.W0.1 F0.2;给定精加工余量,粗车时的进给量
N1 G0 X32.1;图样中ϕ32mm处无公差,孔的尺寸可以略大一些
G1 Z0 S750 F0.15;给定精加工时的转速,进给量
G3 X22.01 Z-9.R10.;切削R10mm圆弧,切削到ϕ220+0.021mm公差带的中间值
G1 Z-20.;
N2 X15.5;
G0 Z240.;粗车之后,直接退Z轴到安全位置
T404 M3 S750;换上内孔精车刀,伸出刀架25mm长,适当提高转速
G0 X30.Z50.;定位到中间点
X15.Z1.;定位到G71指令循环的起点
G70 P1 Q2;精车
G0 X150.Z200.M9;退刀,关闭切削液
M5;主轴停止
M0;程序停止,调头装夹,用1号刀具扫一下右端面,直接退X轴,测量工件长度,把比102mm长的部分输入到21号Z向偏置里,比如测量的长度为102.5mm,则在21号Z向偏置里输入“Z0.5”,按[测量]软键;点POS键找到绝对坐标,把此时的X轴的绝对坐标值输入21号偏置寄存器的X轴里
T121 M3 S700;换上外圆粗车刀,调用另一个偏置号
G0 X100.Z100.M8;定位到中间点,打开切削液
X56.Z0;定位到端面的上方
G1 X-2.F0.2;平端面
G0 X50.5 Z1.;定位到G71指令粗车循环的起点
G71 U2.R0.5;给定背吃刀量,退刀量
G71 P3 Q4 U1.W0.1 F0.22;给定精车时的余量,粗车时的进给量
N3 G0 X18.8;定位到螺纹倒角的延长线上
G1 X23.8 Z-1.5 S1000 F0.16;倒角,给定精加工转速,进给量
Z-20.;螺纹大径要比公称直径小0.2mm,以免切削挤压导致尺寸膨胀,螺母旋不进去
X28.;
X29.992 W-1.;倒角
Z-28.;加工ϕ30 0-0.016mm公差轴
G3 X40.Z-52.R50.;加工圆弧
G1 X46.;
N4 X50.W-2.;倒角1mm,延长了1mm
G0 X150.Z150.;退刀
T222 M3 S1000;换上外圆精车刀,调用22号偏置
G0 X50.5 Z1.;定位到G71指令粗车循环的起点
G70 P3 Q4;精加工
G0 X150.Z150.;退刀
T505 M3 S500;换上车槽刀,左侧刀尖为刀位点
G0 X32.Z2.;定位到比槽直径略大,工件外的位置
Z-20.;直接定位到X32.Z-20.,有碰撞的可能
G1 X20.F0.1;车槽
G0 X32.;退刀,直接退X轴
Z200.;再退Z轴
T606 M3 S1000;换上螺纹车刀,较高的转速
G0 X28.Z4.;定位到螺纹加工起点
G92 X23.Z-17.5 F1.5;螺纹切削第一刀,背吃刀量0.4mm
X22.4;螺纹切削第二刀,背吃刀量0.3mm
X22.05;螺纹切削第三刀,背吃刀量0.175mm
X22.05;螺纹切削第四刀,光一刀
G0 X150.Z200.M5;退刀
T101 M9;
M30;
细节提示:
圆弧是编程中最容易产生报警信息的指令之一,报警信息包括:
1)用R编程时,两点之间的距离构不成程序所指定的半径的圆,即两点之间的距离>圆的直径。根据圆的数学性质,只有当两点之间的距离为圆的直径时,此时的圆的半径才是最小值,如果指定了比该半径还小的值时,自然会报警。
2)用I、K编程时(多数是在加工中心上),圆心不在程序所指定的位置上,即指定的圆心到圆弧上的两个端点之间的距离不相等。根据圆的数学性质,当圆弧上的两点之间的距离为圆的直径时,此时的圆心在两点连线的中点上;当圆弧上的两点之间的距离<圆的直径时,此时的圆心在两点连线的中垂线上,从圆弧上两点的任意一点为圆心,作半径为指定值的圆,圆心就是两个交点中的一个,根据题意取舍。
对圆弧编程时,有没有图样,都要计算一下;图样标注不清或没有图样时,更不要随意猜测,以免产生报警。