數(shù)控車削編程中R參數(shù)的分析

□ 茆蘭娟

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院鹽城生物工程分院 江蘇鹽城 224001

1 分析背景

在數(shù)控車削中,常常遇到加工帶錐度的零件。這類零件的結(jié)構(gòu)中包括錐度內(nèi)外圓柱面和錐螺紋等,數(shù)控車削編程中可以應(yīng)用專門的指令,指令中需要進(jìn)行R參數(shù)的設(shè)定。筆者從數(shù)控車削具體指令入手,分析R參數(shù)的計(jì)算方法和應(yīng)用,從而為數(shù)控車削加工出合格零件提供幫助。

2 R參數(shù)指令簡(jiǎn)介

2.1 外圓切削循環(huán)指令G90

這一指令為單一固定循環(huán)指令,能夠?qū)崿F(xiàn)外圓柱面切削循環(huán)和圓錐面切削循環(huán),需要對(duì)R參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和計(jì)算。

G90編程指令格式為G90 X(U)_ Z(W)_ R_ F_,G90指令參數(shù)說(shuō)明如圖1所示。

▲圖1 G90指令參數(shù)說(shuō)明

G90編程指令中,(X,Z)為刀具的切削終點(diǎn)坐標(biāo)值,是絕對(duì)坐標(biāo)值;(U,W)為刀具切削終點(diǎn)相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)的坐標(biāo)增量,是相對(duì)坐標(biāo)值;R為刀具切削始點(diǎn)與切削終點(diǎn)在X軸方向的坐標(biāo)增量;F為刀具的進(jìn)給速度。外圓切削循環(huán)時(shí),R參數(shù)為零,可以省略。R參數(shù)有正值和負(fù)值之分,圓錐零件有正錐和倒錐之分。如圖1所示圓錐零件為正錐,R參數(shù)為正值,反之,R參數(shù)為負(fù)值。

2.2 端面切削循環(huán)指令G94

這一指令為單一固定循環(huán)指令,能夠?qū)崿F(xiàn)普通端面切削循環(huán)和帶錐度的端面切削循環(huán),需要對(duì)R參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和計(jì)算。

G94編程指令格式為G94 X(U)_ Z(W)_ R_ F_,G94指令參數(shù)說(shuō)明如圖2所示。

▲圖2 G94指令參數(shù)說(shuō)明

G94編程指令中,(X,Z)為端面切削終點(diǎn)坐標(biāo)值,是絕對(duì)坐標(biāo)值;(U,W)為端面切削終點(diǎn)相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)的坐標(biāo)增量,是相對(duì)坐標(biāo)值;R為端面切削始點(diǎn)至切削終點(diǎn)位移在Z軸方向的坐標(biāo)增量;F為刀具的進(jìn)給速度。端面切削循環(huán)時(shí),R參數(shù)為零,可以省略。

2.3 單一固定循環(huán)螺紋切削指令G92

這一指令為螺紋加工指令,能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外圓柱螺紋切削和圓錐螺紋切削,也需要對(duì)R參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和計(jì)算。

G92編程指令格式為G92 X(U)_Z(W)_R_F_,G92指令參數(shù)說(shuō)明如圖3所示。圖3中,d1為圓錐大端直徑,d2為圓錐小端直徑,δ1為螺紋加工引入距離,δ2為螺紋加工引出距離。

▲圖3 G92指令參數(shù)說(shuō)明

G92編程指令中,(X,Z)為螺紋切削終點(diǎn)處的坐標(biāo)值,是絕對(duì)坐標(biāo)值;(U,W)為螺紋刀具切削終點(diǎn)相對(duì)螺紋加工起點(diǎn)的坐標(biāo)增量,是相對(duì)坐標(biāo)值;R為圓錐螺紋切削始點(diǎn)處X軸方向的坐標(biāo)值減去終點(diǎn)處X軸方向的坐標(biāo)值的1/2;F為螺紋導(dǎo)程,若是單線螺紋,則為螺距。當(dāng)切削始點(diǎn)處的半徑小于切削終點(diǎn)處的半徑時(shí),R參數(shù)取負(fù)值。對(duì)于圓柱螺紋,R參數(shù)為零,可以省略。

3 R參數(shù)計(jì)算

3.1 外圓切削循環(huán)指令G90

這里的R參數(shù)表示刀具切削始點(diǎn)與切削終點(diǎn)在X軸方向的坐標(biāo)增量,計(jì)算如圖4所示。在圖4中,關(guān)鍵點(diǎn)為循環(huán)起點(diǎn)、切削始點(diǎn)、切削終點(diǎn)。車削錐度零件時(shí),R參數(shù)與切削始點(diǎn)和切削終點(diǎn)在X軸方向上的坐標(biāo)差值有關(guān),因此R參數(shù)不等于零,并與循環(huán)起點(diǎn)有關(guān),首先要確定循環(huán)起點(diǎn)的位置。在進(jìn)行錐面切削時(shí),循環(huán)起點(diǎn)的變化直接影響R參數(shù)取值范圍,由此可見,循環(huán)起點(diǎn)位置是否得當(dāng)會(huì)直接影響R參數(shù)的計(jì)算,也關(guān)系到程序的正確與否。進(jìn)行錐度零件加工時(shí),單一固定循環(huán)指令的循環(huán)起點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)置在與工件端面距離a處,錐長(zhǎng)為b,Rdiff為兩半徑差,由相似三角形可知Rdiff/b=Rreal/(b+a)。由上述分析可知,要計(jì)算出Rreal,需要三個(gè)因素:錐面的半徑差Rdiff、錐長(zhǎng)b、循環(huán)起始點(diǎn)位置a。

▲圖4 G90指令R參數(shù)計(jì)算

3.2 端面切削循環(huán)指令G94

這里的R參數(shù)表示端面切削始點(diǎn)至切削終點(diǎn)位移在Z軸方向的坐標(biāo)增量,計(jì)算如圖5所示。在圖5中,關(guān)鍵點(diǎn)為循環(huán)起點(diǎn)、切削始點(diǎn)、切削終點(diǎn)。車削端面帶錐度的零件時(shí),R參數(shù)是切削始點(diǎn)和切削終點(diǎn)在Z軸方向上的坐標(biāo)差值,因此R參數(shù)不等于零,并與循環(huán)起點(diǎn)有關(guān),首先要確定循環(huán)起點(diǎn)的位置。在進(jìn)行錐面端面切削時(shí),循環(huán)起點(diǎn)的變化直接影響R參數(shù)的范圍,由此可見,循環(huán)起點(diǎn)位置是否得當(dāng)會(huì)直接影響到R參數(shù)的計(jì)算,也關(guān)系到程序的正確與否。

端面切削循環(huán)指令的循環(huán)起點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)置在與工件圓周面距離A處,錐面大、小端直徑分別為d1和d2,由相似三角形可知Rdiff/(d1/2-d2/2)=Rreal/(A-d2/2)。由上述分析可知,要計(jì)算出Rreal,需要三個(gè)因素:錐面的長(zhǎng)度差Rdiff、錐面的直徑d1和d2、循環(huán)起始點(diǎn)位置A。

▲圖5 G94指令R參數(shù)計(jì)算

3.3 單一固定循環(huán)螺紋切削指令G92

這里的R參數(shù)為圓錐螺紋切削始點(diǎn)處的X軸方向坐標(biāo)值減去切削終點(diǎn)處X軸方向坐標(biāo)值的1/2,計(jì)算如圖6所示。當(dāng)切削始點(diǎn)處的半徑小于切削終點(diǎn)處的半徑時(shí),R取負(fù)值。

▲圖6 G92指令R參數(shù)計(jì)算

在圖6中,關(guān)鍵點(diǎn)為切削始點(diǎn)、切削終點(diǎn)。車削錐度螺紋零件時(shí),R參數(shù)與切削始點(diǎn)和切削終點(diǎn)在X坐標(biāo)方向上的坐標(biāo)差值有關(guān),因此R參數(shù)不等于零,并與循環(huán)起點(diǎn)有關(guān),有Rdiff=d1/2-d2/2。考慮到螺紋收尾,在退刀槽中只計(jì)算δ1的1/2,由相似三角形可知Rdiff/b=Rreal/(b+δ1+δ2/2)。

4 R參數(shù)的應(yīng)用

在數(shù)控車削指令中,R參數(shù)的應(yīng)用有兩種方法。一種是在保證R參數(shù)不變的情況下,采用平行分層切削,控制不同的切削終點(diǎn)。另一種方法是在保證切削終點(diǎn)不變的情況下,采用分散分層切削,修改不同的R參數(shù)。

4.1 實(shí)例1

采用G90指令,車削錐度外圓,如圖7所示。

▲圖7 G90指令R參數(shù)的應(yīng)用

(1)切削終點(diǎn)改變,R參數(shù)值不變,采用平行分層切削加工方式。

程序?yàn)?

…………

G90 X_Z_(切削終點(diǎn)1)R_F_0.2

X_(切削終點(diǎn)2)

X_(切削終點(diǎn)3)

X_(切削終點(diǎn)4)

…

(2)切削終點(diǎn)不變,R參數(shù)值改變,采用分散分層切削加工方式。

程序?yàn)?

…

G90 X_Z_(切削終點(diǎn))R1_F_0.2

R2_

R3_

R4_

…

4.2 實(shí)例2

采用G94指令,車削端面錐度,如圖8所示。

▲圖8 G94指令R參數(shù)的應(yīng)用

(1)切削終點(diǎn)改變,R參數(shù)值不變,采用平行分層切削加工方式。

程序?yàn)?

…

G94 X_Z_(切削終點(diǎn)1)R_F_0.2

X_(切削終點(diǎn)2)

X_(切削終點(diǎn)3)

X_(切削終點(diǎn)4)

…

(2)切削終點(diǎn)不變,R參數(shù)值改變,采用分散分層切削加工方式。

程序?yàn)?

…

G94 X_Z_(切削終點(diǎn)) R_1_F_0.2

R2_

R3_

R4_

…

4.3 實(shí)例3

采用G92指令,車削錐螺紋如圖9所示。由于螺紋結(jié)構(gòu)的影響,為防止產(chǎn)生亂牙,一般只能采用切削終點(diǎn)改變,R參數(shù)值不變的平行分層切削加工方式。

▲圖9 G92指令R參數(shù)的應(yīng)用

程序?yàn)?

…

G92 X_Z_(切削終點(diǎn)1) R_F_

X_(切削終點(diǎn)2)

X_(切削終點(diǎn)3)

X_(切削終點(diǎn)4)

…

5 結(jié)束語(yǔ)

筆者采用R參數(shù)進(jìn)行數(shù)控車削零件編程,針對(duì)數(shù)控車削有關(guān)指令中涉及到R參數(shù)的情況,介紹R參數(shù)的具體含義,分析R參數(shù)的正確計(jì)算方法,以及具體指令中R參數(shù)的應(yīng)用,為帶錐度零件的加工提供了具體思路和解決方法。