例1-12 轴类件的加工(定比分点公式求外切圆切点)。
如图1-12所示,毛坯为ϕ40mm×120mm,材料为45钢,编写其程序。
图1-12 圆弧外切举例
数学分析:
这个工件难的是求图样中的两个R15mm圆弧的切点坐标。乍一看没有头绪,找出图样中不明显的尺寸关系后,用勾股定理和定比分点公式很容易求出。
定比分点的定义:设直线上两点A、B,它们的坐标分别为(x1,z1)、(x2,z2),在直线AB上有一个不同于A、B的任一点C,C使AC/CB等于已知常数λ,即AC/CB=λ,我们就把C叫作有向线段的定比分点。若设C的坐标为(x,z),则x=(x1+λx2)/(1+λ),z=(z1+λz2)/(1+λ)。
根据图样所示尺寸绘制了图1-13,可得“SR15”的圆心A的X半径坐标值为38/2-15=4,“R15”圆心B的X半径坐标值为24/2+15=27,连接两个圆心,根据勾股定理,可以求出“R15”圆弧的圆心B的Z坐标为。
图1-13 用定比分点公式解坐标示例
外切点C分两个圆心的定比分点,用定比分点公式可以求得切点坐标为XC=(4+1×27)/(1+1)=15.5,直径值为31mm;ZC=(-54-1×34.73863972)/(1+1)=-44.3693。
工艺分析:
夹持右端45mm长,加工左端,车半圆、(ϕ30±0.01)mm外圆,车(ϕ38±0.01)mm外圆至右端并延长一点;车槽。调头装夹,垫上铜皮,加工螺纹大径、圆弧、退刀槽,车螺纹。
左端的参考程序如下:
O0034;
G97 G99 M3 S800 T101;工件伸出卡爪端面75mm
G0 X100.Z100.M8;定位到中间点,打开切削液
X46.Z2.;接近工件
G1 Z0 F0.5;切削到平端面的起点
X-2.F0.2;平端面
G0 X40.Z1.;定位到G71指令轴向粗车循环的起点
G71 U2.R0.3;设定背吃刀量、退刀量
G71 P1 Q2 U0.8 W0.1 F0.22;设定精加工余量、进给量
N1 G0 X0;定位到程序段群起点的X坐标
G1 Z0 F0.16 S1200;接触工件;设定精加工时的进给量、主轴转速
G3 X30.Z-15.R15.;加工圆弧
G1 Z-51.;加工外圆
X36.;切削到倒角的起点
X38.W-1.;倒角1mm
N2 Z-67.;加工外圆,延长了6mm
G0 Z150.;退刀
T202 M3 S1200;换上外圆精车刀
G0 X40.Z1.;定位到G71指令轴向粗车循环的起点上
G70 P1 Q2;精加工
G0 Z150.;退刀
T303 M3 S600;换上车槽刀,切削刃宽4mm,左刀尖为刀位点
G0 X32.Z4.;先定位到工件外,且靠近工件的位置上
Z-19.;再定位到槽的上方,不要一步就定位到槽的上方
G1 X26.F0.1;车到槽底,较小的进给量
G4 P120;在槽底暂停0.12s,主轴转了1.2圈
G0 X32.;沿X轴直接退刀到工件外
W-10.;定位到第二个槽的上方
G1 X26.F0.1;车到槽底,较小的进给量
G4 P120;在槽底暂停0.12s,主轴转了1.2圈
G0 X80.M9;退刀到较远的位置,关闭切削液
M5;主轴停止
Z300.;退刀到安全位置
T101;换上程序中的第一把刀
M30;
右端的参考程序如下:
O0035;
G97 G99 M3 S800 T101;调头装夹,夹左端
G0 X100.Z100.M8;定位到中间点,打开切削液
X46.Z6.;接近工件
Z2.;定位到平端面第一刀的起点
G1 X-2.F0.2;平端面第一刀
G0 X46.Z3.;退刀
Z0;定位到平端面第二刀的起点
G1 X-2.F0.2;平端面第二刀
G0 X40.Z1.;定位到G71指令轴向粗车循环的起点
G71 U2.R0.3;设定背吃刀量、退刀量
G71 P1 Q2 U0.8 W0.1 F0.22;设定精加工余量、进给量
N1 G0 X13.7;定位到程序段群起点的X坐标
G1 X19.7 Z-2.F0.16 S1200;螺纹开头处倒角2mm
Z-24.;
X22.;
X24.W-1.;倒角1mm
Z-34.739;
G2 X31.Z-44.369 R15.;车顺时针圆弧
G3 X38.Z-54.R15.;车逆时针圆弧
N2 G1 U2.W-1.;
G0 X100.Z150.;退刀到安全位置
T202 M3 S1200;换上精车刀
G0 X40.Z1.;定位到G71指令粗车循环的起点
G70 P1 Q2;精加工
G0 Z150.;退刀到安全位置
T303 M3 S600;换上车槽刀,切削刃宽4mm,左刀尖为刀位点
G0 X26.Z4.;先定位到工件外,且靠近工件的位置上
Z-24.;再定位到槽的上方,不要一步就定位到槽的上方
G1 X16.F0.1;车削到槽底,较小的进给量
G4 P120;在槽底暂停0.12s,主轴转了1.2圈
G0 X30.;先沿X轴退刀
Z150.;再沿Z轴退刀到安全位置
T404 M3 S800;换上外螺纹车刀
G0 X24.Z6.;定位到螺纹切削循环的起点
G92 X18.7 Z-21.5 F2.5;螺纹切削第一刀,背吃刀量0.5mm
X18.;螺纹切削第二刀,背吃刀量0.35mm
X17.6;螺纹切削第三刀,背吃刀量0.2mm
X17.4;螺纹切削第四刀,背吃刀量0.1mm
X17.4;螺纹切削第五刀,光一刀
G0 Z20.M5;刀具刚脱离工件,就停主轴
M9;随后关闭切削液
X150.Z200.;退刀到安全位置
T101;换上程序中的第一把刀
M30;
习题:
如图1-14所示,毛坯为ϕ102mm×123mm,材料为45钢,编写其加工程序。
图1-14 复合类工件
数学分析:
这个工件里有三处尺寸需要计算。
1.R20mm和R24.5mm两圆的切点坐标,定比分点公式的应用
当夹持右端加工左端时,设小圆圆心为A,其坐标为(32.865,-15),半径为20mm;设大圆圆心为B,其坐标为(0,-45),半径为24.5mm;设两圆切点为C,则C分有向线段的定比分点,则有
,直径值取36.188mm。
。
2.R24.5mm圆和ϕ40mm外圆交点的Z轴坐标值
根据圆的方程和直线的方程的联立,有
根据题意,舍去一个根,解得Z=-60.849。
3.R8mm圆和ϕ40外圆交点的Z轴坐标值
根据圆的方程和直线的方程的联立,有
根据题意,舍去一个根,解得Z=-31.245。
工艺分析:
先夹持工件左端,伸出卡盘80~85mm,在G71指令里Z向编到R24.5mm的中间略偏左一点,给直径留1mm的余量,但并不用G70指令精加工;用精车刀一步步编程车到R24.5mm圆和ϕ40mm外圆交点处;这么加工,R24.5mm圆弧右半边的直径大了1mm。然后再加工螺纹退刀槽、槽、螺纹。
调头装夹,垫上铜皮,卡爪端面和“5±0.018”尺寸的左端平齐,半夹紧,打表测量使跳动量在0.02mm以内,再夹紧;用G71指令粗加工左端,给直径留1mm的余量,但把左端锥度的大小头那里改小1mm,编程为“X15.”“X19.”。这么编程,当G71指令粗加工完,锥度那里尺寸不差,但R20mm圆弧和R24.5mm圆弧左半边的直径均大了1mm。换上一把尖刀,只精加工这两段圆弧就行了。
程序略。