數控車削編程中R參數的分析

□ 茆蘭娟

江蘇聯合職業技術學院鹽城生物工程分院 江蘇鹽城 224001

1 分析背景

在數控車削中,常常遇到加工帶錐度的零件。這類零件的結構中包括錐度內外圓柱面和錐螺紋等,數控車削編程中可以應用專門的指令,指令中需要進行R參數的設定。筆者從數控車削具體指令入手,分析R參數的計算方法和應用,從而為數控車削加工出合格零件提供幫助。

2 R參數指令簡介

2.1 外圓切削循環指令G90

這一指令為單一固定循環指令,能夠實現外圓柱面切削循環和圓錐面切削循環,需要對R參數進行設定和計算。

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

▲圖1 G90指令參數說明

G90編程指令中,(X,Z)為刀具的切削終點坐標值,是絕對坐標值;(U,W)為刀具切削終點相對循環起點的坐標增量,是相對坐標值;R為刀具切削始點與切削終點在X軸方向的坐標增量;F為刀具的進給速度。外圓切削循環時,R參數為零,可以省略。R參數有正值和負值之分,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參數為正值,反之,R參數為負值。

2.2 端面切削循環指令G94

這一指令為單一固定循環指令,能夠實現普通端面切削循環和帶錐度的端面切削循環,需要對R參數進行設定和計算。

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

▲圖2 G94指令參數說明

G94編程指令中,(X,Z)為端面切削終點坐標值,是絕對坐標值;(U,W)為端面切削終點相對循環起點的坐標增量,是相對坐標值;R為端面切削始點至切削終點位移在Z軸方向的坐標增量;F為刀具的進給速度。端面切削循環時,R參數為零,可以省略。

2.3 單一固定循環螺紋切削指令G92

這一指令為螺紋加工指令,能夠實現內外圓柱螺紋切削和圓錐螺紋切削,也需要對R參數進行設定和計算。

G92編程指令格式為G92 X(U)_Z(W)_R_F_,G92指令參數說明如圖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指令參數說明

G92編程指令中,(X,Z)為螺紋切削終點處的坐標值,是絕對坐標值;(U,W)為螺紋刀具切削終點相對螺紋加工起點的坐標增量,是相對坐標值;R為圓錐螺紋切削始點處X軸方向的坐標值減去終點處X軸方向的坐標值的1/2;F為螺紋導程,若是單線螺紋,則為螺距。當切削始點處的半徑小于切削終點處的半徑時,R參數取負值。對于圓柱螺紋,R參數為零,可以省略。

3 R參數計算

3.1 外圓切削循環指令G90

這里的R參數表示刀具切削始點與切削終點在X軸方向的坐標增量,計算如圖4所示。在圖4中,關鍵點為循環起點、切削始點、切削終點。車削錐度零件時,R參數與切削始點和切削終點在X軸方向上的坐標差值有關,因此R參數不等于零,并與循環起點有關,首先要確定循環起點的位置。在進行錐面切削時,循環起點的變化直接影響R參數取值范圍,由此可見,循環起點位置是否得當會直接影響R參數的計算,也關系到程序的正確與否。進行錐度零件加工時,單一固定循環指令的循環起點一般應設置在與工件端面距離a處,錐長為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,要計算出Rreal,需要三個因素:錐面的半徑差Rdiff、錐長b、循環起始點位置a。

▲圖4 G90指令R參數計算

3.2 端面切削循環指令G94

這里的R參數表示端面切削始點至切削終點位移在Z軸方向的坐標增量,計算如圖5所示。在圖5中,關鍵點為循環起點、切削始點、切削終點。車削端面帶錐度的零件時,R參數是切削始點和切削終點在Z軸方向上的坐標差值,因此R參數不等于零,并與循環起點有關,首先要確定循環起點的位置。在進行錐面端面切削時,循環起點的變化直接影響R參數的范圍,由此可見,循環起點位置是否得當會直接影響到R參數的計算,也關系到程序的正確與否。

端面切削循環指令的循環起點一般應設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,要計算出Rreal,需要三個因素:錐面的長度差Rdiff、錐面的直徑d1和d2、循環起始點位置A。

▲圖5 G94指令R參數計算

3.3 單一固定循環螺紋切削指令G92

這里的R參數為圓錐螺紋切削始點處的X軸方向坐標值減去切削終點處X軸方向坐標值的1/2,計算如圖6所示。當切削始點處的半徑小于切削終點處的半徑時,R取負值。

▲圖6 G92指令R參數計算

在圖6中,關鍵點為切削始點、切削終點。車削錐度螺紋零件時,R參數與切削始點和切削終點在X坐標方向上的坐標差值有關,因此R參數不等于零,并與循環起點有關,有Rdiff=d1/2-d2/2。考慮到螺紋收尾,在退刀槽中只計算δ1的1/2,由相似三角形可知Rdiff/b=Rreal/(b+δ1+δ2/2)。

4 R參數的應用

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

4.1 實例1

采用G90指令,車削錐度外圓,如圖7所示。

▲圖7 G90指令R參數的應用

(1)切削終點改變,R參數值不變,采用平行分層切削加工方式。

程序為:

…………

G90 X_Z_(切削終點1)R_F_0.2

X_(切削終點2)

X_(切削終點3)

X_(切削終點4)

…

(2)切削終點不變,R參數值改變,采用分散分層切削加工方式。

程序為:

…

G90 X_Z_(切削終點)R1_F_0.2

R2_

R3_

R4_

…

4.2 實例2

采用G94指令,車削端面錐度,如圖8所示。

▲圖8 G94指令R參數的應用

(1)切削終點改變,R參數值不變,采用平行分層切削加工方式。

程序為:

…

G94 X_Z_(切削終點1)R_F_0.2

X_(切削終點2)

X_(切削終點3)

X_(切削終點4)

…

(2)切削終點不變,R參數值改變,采用分散分層切削加工方式。

程序為:

…

G94 X_Z_(切削終點) R_1_F_0.2

R2_

R3_

R4_

…

4.3 實例3

采用G92指令,車削錐螺紋如圖9所示。由于螺紋結構的影響,為防止產生亂牙,一般只能采用切削終點改變,R參數值不變的平行分層切削加工方式。

▲圖9 G92指令R參數的應用

程序為:

…

G92 X_Z_(切削終點1) R_F_

X_(切削終點2)

X_(切削終點3)

X_(切削終點4)

…

5 結束語

筆者采用R參數進行數控車削零件編程,針對數控車削有關指令中涉及到R參數的情況,介紹R參數的具體含義,分析R參數的正確計算方法,以及具體指令中R參數的應用,為帶錐度零件的加工提供了具體思路和解決方法。