基于FANUC 0i 的螺紋軸加工策略與路徑優(yōu)化改進(jìn)

劉衍益

（江蘇省無(wú)錫交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇無(wú)錫 214000）

1 零件圖分析

圖1 為某市數(shù)控車床操作工高級(jí)技能鑒定樣題。該試題考核內(nèi)容較為全面，包含M30×2-6g 外螺紋加工，4×2 退刀槽加工，20°錐面加工，ΦA(chǔ) 外圓加工，ΦB 外圓加工，ΦC 外圓加工，寬槽的加工及槽內(nèi)包含圓弧的加工。其中ΦA(chǔ)、ΦB、ΦC 為機(jī)動(dòng)尺寸，起到防作弊作用，如ΦA(chǔ)、ΦB、ΦC 某項(xiàng)尺寸超差0.5 mm，則直接評(píng)為不合格。本工件長(zhǎng)度尺寸及直徑尺寸精度均要求較高，綜合考核考生精度保證方法及策略。

2 加工工藝分析

2.1 檢驗(yàn)毛柸及控制總長(zhǎng)

技能考核提供毛柸為Φ50×101 的鋼棒（型材），工件加工完成后總長(zhǎng)要求。根據(jù)圖紙要求，工件長(zhǎng)度尺寸精度要求較高，為保證長(zhǎng)度尺寸在公差范圍內(nèi)，考生拿到毛柸后，應(yīng)首先檢驗(yàn)毛坯尺寸是否為Φ50×101，然后裝夾工件伸出長(zhǎng)度為10 mm，手動(dòng)車削端面，注意余量不宜過(guò)大，將端面光出即可。調(diào)頭夾持Φ50 外圓，伸出長(zhǎng)度為10 mm，再次手動(dòng)車削端面，將端面光出即可。卸下工件測(cè)量工件總長(zhǎng)。如為100.5 mm，則再次裝夾毛柸Φ50 外圓，伸出長(zhǎng)度為60 mm，用外圓車刀接觸工件端面，按面板POS 鍵，選擇相對(duì)坐標(biāo)，將W 軸數(shù)據(jù)歸零，采用三刀車削工件，保證工件總長(zhǎng)為97.95 mm。

2.2 對(duì)刀

對(duì)1 號(hào)外圓車刀、2 號(hào)切槽刀。對(duì)刀時(shí)，Z 向?qū)Φ稇?yīng)在工件表面處，然后按OFS/SET 鍵，光標(biāo)停留在相應(yīng)位置，輸入Z0 測(cè)量，然后車削工件表面，車好外圓后原位退刀。此時(shí)應(yīng)注意X 軸不許移動(dòng)，停止主軸后，使用千分尺測(cè)量工件外圓，將測(cè)量數(shù)值填寫到相應(yīng)位置。對(duì)刀完成后，切記應(yīng)在1、2 號(hào)刀具中填寫磨損值，分別填0.5 mm，填寫磨損是因?yàn)閷?duì)刀存在一定誤差，通過(guò)填寫磨損值來(lái)保證加工精度。切記，對(duì)刀后填寫磨損非常重要，考生在對(duì)刀后往往忘記填寫磨損值，導(dǎo)致加工后的外圓尺寸變小，外圓尺寸精度達(dá)不到圖紙要求，因此，往往因忘記填寫磨損值導(dǎo)致考核未通過(guò)。

2.3 ΦB 外圓、ΦC 外圓、寬槽及槽內(nèi)圓弧面的加工工藝分析

在加工順序安排中，必須將寬槽及槽中圓弧與左端外圓一起加工，不可與右端一起加工，否則精度，表面質(zhì)量無(wú)法保證，這點(diǎn)也是考核學(xué)生綜合加工工藝分析能力，應(yīng)特別注意。加工左端時(shí)，首先用2 號(hào)刀具加工寬槽，使寬槽符合圖紙要求。為保證槽的光潔度及尺寸精度，左、右兩個(gè)槽在第一次切槽時(shí)，不應(yīng)直接加工至尺寸要求，應(yīng)留有0.05 mm 余量，第二次加工時(shí)至圖紙要求，然后隨Z 向移動(dòng)進(jìn)行光刀。因?yàn)椴鄣兜度惺莾A斜的，為了保證槽加工質(zhì)量必須采取這種加工策略。ΦB 外圓、Φ46 外圓及R15 圓弧面采用G73 固定循環(huán)指令粗加工，采用G70 精加工循環(huán)指令精加工，注意：精加工余量不宜小于0.02 mm，否則表面光潔度無(wú)法保證；主軸轉(zhuǎn)速1500 r/min。

2.4 調(diào)頭夾持ΦB 外圓、加工右端工藝分析

加工右端相對(duì)較為簡(jiǎn)單，但必須注意20°斜面加工要點(diǎn)。首先采用G71 固定循環(huán)指令進(jìn)行整體輪廓粗加工，轉(zhuǎn)速1500 r/min，單刀切深2 mm。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇這些切削參數(shù)，加工斷屑效果好，能起到保護(hù)刀具作用。然后采用G70 精加工循環(huán)指令進(jìn)行精加工。注意：必須采用G42 刀具右補(bǔ)償指令。因?yàn)榈都獯嬖趫A弧，若不采用G42 刀尖右補(bǔ)償指令，20°錐面會(huì)產(chǎn)生欠缺現(xiàn)象，致使錐面不符合圖紙要求。

2.5 外螺紋加工工藝分析

外螺紋加工是技能考核中一項(xiàng)分值占比較高的加工項(xiàng)目，一般占10%左右，應(yīng)引起高度重視。本題加工的是普通三角螺紋，因此采用G92 螺紋循環(huán)指令。

（1）螺紋加工前計(jì)算。螺紋大徑=30-0.1×P=29.8 mm；螺紋中徑=30-0.65×P=28.7 mm；螺紋小徑=30-1.3×P=27.4 mm。其中P 是螺距。

計(jì)算螺紋大徑的作用是加工螺紋前，螺紋外圓直徑應(yīng)車削至29.8 mm；計(jì)算螺紋中徑的作用是使用螺紋千分尺測(cè)量所需的尺寸；計(jì)算螺紋小徑的作用是采用G92 循環(huán)指令時(shí)，指定加工最后一刀的螺紋尺寸。

（2）螺紋精度保證技巧。螺紋刀對(duì)刀完成后、加工前應(yīng)填寫螺紋刀0.3 mm 的磨損值。第一次螺紋循環(huán)加工完成后，使用螺紋千分尺測(cè)量其螺紋中徑，根據(jù)計(jì)算修改磨損值再次加工螺紋至圖紙要求。注意：為保證螺紋加工表面質(zhì)量，主軸轉(zhuǎn)速1200 r/min，加工余量分別采用1 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm、0.1 mm，絕不允許每刀采用相同的加工余量，否則螺紋不符圖紙要求，甚至可能導(dǎo)致工件整體報(bào)廢。

3 基于FANUC 0i 的程序編輯

O1211；（左端加工程序）

T0202；（切槽刀寬4 mm）

S600 M03；（主軸正轉(zhuǎn)600 r/min)

G0 X50 Z5；（快速定位）

Z-30.5；（快速定位至加工起始位置）

G1 X40 F0.06；（第一刀切槽）

X47；（退刀）

Z-31.5；（定位）

X39.95；（第二刀切槽）

Z-30.5；（光槽底）

X47；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0101；（換外圓車刀）

S450 M03；（主軸正轉(zhuǎn)450 r/min）

G0 X50 Z2；（快速定位）

G73 U5 W0 R5；（分5 次粗加工）

G73 P10 Q20 U0.3 W0 F0.25；（留0.3 mm 精加工余量）

N10 G0X36；（定位起始位置）

G1 Z0 F0.1；（至工件端面）

X38 Z-1；（倒角）

Z-20.03；（車削外圓）

X48 C1；（倒角）

Z-28；（車削外圓）

X41.95 Z-31.5；（圓弧起點(diǎn)）

G03 W-14.5 R15；（車削圓?。?/p>

G1 W-4.5；（車削外圓）

X48；（車削端面）

Z-58；（車削外圓）

N20 X50；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0101；（換外圓車刀）

S1500 M03；（主軸正轉(zhuǎn)1500 r/min）

G42 G0 X50 Z2；（快速定位附加刀具右補(bǔ)償功能）

G70 P10 Q20 F0.1；（精加工輪廓）

G40 G0 X200 Z200；（取消刀補(bǔ)并退到安全位置）

M30；（程序結(jié)束）

O1212；（右端加工程序）

T0101；（換外圓車刀）

S450 M03；（主軸正轉(zhuǎn)450 r/min）

G0 X50 Z2；（快速定位）

G71 U2 R0.5；（每次刀深2 mm）

G71 P10 Q20 U0.3 W0 F0.25；（留0.3 mm 精加工余量）

N10 G0 X27；（定位起始位置）

G1 Z0 F0.1；（至工件端面）

X29.8 Z-1.5；（倒角）

Z-19；（車削外圓）

X32；（車削端面）

X38 Z-35；（車削錐面）

Z-41；（車削外圓）

X46；（車削端面）

N20 X50 Z-43；（倒角）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0101；（換外圓車刀）

S1500 M03；（主軸正轉(zhuǎn)1500 r/min）

G42 G0 X50 Z2；（快速定位附加刀具右補(bǔ)償功能）

G70 P10 Q20 F0.1；（精加工輪廓）

G40 G0 X200 Z200；（取消刀補(bǔ)并退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0202；（切槽刀寬4 mm）

S800 M03；（主軸正轉(zhuǎn)800 r/min）

G0 X35 Z5；（快速定位）

Z-19；（快速定位起始位置）

G1 X27 F0.08；（刀槽）

X30；（退刀）

Z-17.5；（退至倒角Z 向位置）

X29.8；（退至倒角X 向位置）

X26.95 W-1.5；（倒角）

X35；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0303；（更換螺紋車刀）

S1200 M03；（主軸正轉(zhuǎn)1200 r/min）

G0 X35 Z5；（快速定位）

G92 X29 Z-17 F2；（加工螺紋第一刀）

X28.2；（加工螺紋第二刀）

X27.7；（加工螺紋第三刀）

X27.5；（加工螺紋第四刀）

X27.4；（加工螺紋第五刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M30；（程序結(jié)束）

4 總結(jié)

本試題考核知識(shí)較為綜合全面，包含普通螺紋、退刀槽、錐面、外圓圓弧面等加工項(xiàng)目。考生在編程前應(yīng)充分分析加工工藝，否則很難保證加工精度和表面質(zhì)量，特別是寬槽中圓弧面的加工工藝分析。另外，加工右端面時(shí)，切記要使用G42 刀具右補(bǔ)償功能進(jìn)行加工，否則錐面會(huì)產(chǎn)生欠切現(xiàn)象，導(dǎo)致易得分項(xiàng)失分。