第二节 平端面粗车G72
【工作任务】
制订如图3-11所示零件的加工工艺方案，应用G72、G70指令编写程序并加工，毛坯选用φ40mm×46mm的钢料。
图3-11 圆弧锥轴
【相关理论】
一、数控车床进退刀路线的确定
数控系统确定进退刀路线时，首先考虑安全性，即在进退刀过程中不能与工件或夹具发生碰撞；其次要考虑进退刀路线最短。
（1）回参考点路线 数控车回参考点过程中，首先应先进行X向回参考点，再进行Z向回参考点，以避免刀架上的刀具与顶尖等夹具发生碰撞。
（2）斜线退刀方式 斜线进退刀方式路线最短，如图3-12a所示，外圆表面刀具的退刀常采用这种方式。
（3）径—轴向退刀方式 先径向垂直退刀，到达指定点后，再轴向退刀。如图3-12（b）所示，外切槽常采用这种进退刀方式。
（4）轴—径向退刀方式 先轴向退刀，再径向退刀。如图3-12（c）所示，内孔车削刀具常采用这种退刀方式。
图3-12 进退刀路线的确定
二、车内孔加工工艺
1.车孔的关键技术
车孔是常用的孔加工方法之一，可用作粗加工，也可用作精加工。车孔精度一般可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra1.6～3.2。车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性问题和内孔车削过程中的排屑问题。
为了增加车削刚性，防止产生震动，要尽量选择刀杆粗、刀尖位于刀柄的中心线上的刀具，增加刀柄横截面，装夹时刀杆伸出长度尽可能短，只要略大于孔深即可。刀尖要对准工件中心或稍高，刀杆与轴心线平行。为了确保安全，可在车孔前，先用内孔刀在孔内试走一遍。精车内孔时，应保持刀刃锋利，否则容易产生让刀，把孔车成锥形。
内孔加工过程中，主要是控制切屑流出方向来解决排屑问题。精车孔时要求切屑流向待加工表面（前排屑），前排屑主要是采用正刃倾角内孔车刀。加工盲孔时，应采用负的刃倾角，使切屑从孔口排出。
2.内孔加工用刀具
根据不同的加工情况，内孔车刀可分为通孔车刀（图3-13（a））和盲孔车刀（图3-13（b））两种。
（1）通孔车刀 为了减小径向切削力，防止震动，通孔车刀的主偏角一般取60°～75°，副偏角取15°～30°。为了防止内孔车刀后刀面和孔壁摩擦不使后角磨的太大，一般磨成两个后角。
（2）盲孔车刀 盲孔车刀是用来车盲孔或台阶孔的，它的主偏角取90°～95°。刀尖在刀杆的最前端，刀尖与刀杆外端的距离应小于内孔半径，否则孔的底平面就无法车平。车内孔台阶时，只要不碰即可。
为了节省刀具材料和增加刀杆强度，也可将内孔车刀做成如图3-13所示的机夹式车刀。
图3-13 机夹式内孔车刀
3．内孔加工刀具的选择
在为振动敏感的工序选择内孔车刀时应考虑的因素见表3-4，振动趋势向增加。
表3-4 不同因素振动趋势
4.内孔车刀的安装
内孔车刀安装的正确与否，直接影响到车削情况及孔的精度，所以在安装时应注意以下几个问题：
（1）刀尖应与工件中心等高或稍高。如果装得低于中心，由于切削抗力的作用，容易将刀柄压低而产生扎刀现象，并可造成孔径扩大。
（2）刀柄伸出刀架不宜过长，一般比被加工孔长5～6mm。
（3）刀柄基本平行于工件轴线，否则在车削到一定深度时刀柄后半部容易碰到工件孔口。
（4）盲孔车刀装夹时，内偏刀的主刀刃应与孔底平面成3°～5°的角度，并且在车平面时要求横向有足够的退刀余地。
5.内孔测量与内孔质量分析
（1）内孔测量 孔径尺寸精度要求较低时，可采用钢直尺、内卡钳或游标卡尺测量；精度要求较高时，可用内径千分尺或内径量表测量；标准孔还可以采用塞规测量。
①游标卡尺。游标卡尺测量孔径尺寸的测量方法如图3-14所示，测量时应注意尺身与工件端面平行，活动量爪沿圆周方向摆动，找到最大位置。
②内径千分尺。内径千分尺的使用方法如图3-15所示。这种千分尺刻度线方向和外径千分尺相反，当微分筒顺时针旋转时，活动爪向右移动，量值增大。
图3-14 游标卡尺测量内孔
图3-15 内径千分尺测量内孔
③内径百分表。内径百分表是将百分表装夹在测架上构成。测量前先根据被测工件孔径大小更换固定测量头，用千分尺将内径百分表对准“零”位。测量方法如图3-16所示，摆动百分表取最小值为孔径的实际尺寸。
④塞规。塞规（图3-17）由通端和止端组成，通端按孔的最小极限尺寸制成，测量时应塞入孔内，止端按孔的最大极限尺寸制成，测量时不允许插入孔内。当通端能塞入孔内，而止端插不进去时，说明该孔尺寸合格。
用塞规测量孔径时，应保持孔壁清洁，塞规不能倾斜，以防造成孔小的错觉，把孔径车大。相反，在孔径小的时候，不能用塞规硬塞，更不能用力敲击。从孔内取出塞规时，要防止与内孔刀碰撞。孔径温度较高时，不能用塞规立即测量，以防工件冷缩把塞规“咬住”。
图3-16 内径百分表测量内孔
图3-17 塞规
（2）内孔加工质量分析，见表3-5。
表3-5 车孔误差原因分析
三、平端面粗车循环（G72）
1.指令格式
G72 W（Δd）R（e）；
G72 P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw） F S T ；
Δd：Z向背吃刀量，不带符号，且为模态值；
其余同于G71指令中的参数。
例 G72 W1.5 R0.5；
G72 P100 Q200 U0.3 W0.05 F0.2；
2.指令的运动轨迹及工艺说明
G72循环加工轨迹如图3-18所示。该轨迹与G71轨迹相似，不同之处在于该循环是沿Z向进行分层切削的。
G72循环所加工的轮廓形状，必须采用单调递增或单调递减的形式。
在FANUC系统的G72循环指令中，顺序号“ns”所指程序段必须沿Z向进刀，且不能出现X轴的运动指令，否则会出现程序报警。
N100 G01 Z-30.0； （正确的“ns”程序段）
N100 G01 X30.0 Z-30.0； （错误的“ns”程序段，程序段中出现了X轴的运动指令）。
3.编程实例
例 试用G72和G70指令编写图3-19所示内轮廓（φ20mm的孔已加工）的加工程序。
图3-18 平端面粗车循环轨迹图
图3-19 平端面粗车循环示例件
O0207；
G99 G40 G21；
T0101；
G00 X100.0 Z100.0；
M03 S600；
G00 X19.0 Z1.0； （快速定位至粗车循环起点）
G72 W1.0 R0.3；
G72 P100 Q200 U-0.1 W0.3 F0.2； （精车余量Z向取较大值）
N100 G00 Z-12.0 F0.1 S1200；
G01 X20.0；
X40.0 Z-8.0；
X52.0；
G02 X60.0 Z-4.0 R4.0；
N200 G01 Z1.0；
G70 P100 Q200；
G00 X100.0 Z100.0；
M05；
M30；
【手工编程】
1.编程准备
（1）分析零件图样 该零件的加工为外表面加工，加工时需要用粗、精加工，并在粗、精加工之间加入测量和误差调整补偿。长度尺寸用一般加工方法就可以保证，表面粗糙度要求为R a1.6um。零件材料为45钢，调质处理，加工后去毛刺。
φ58mm零件外圆用G90指令编制程序，可先加工，也可后加工，其余轮廓形状采用外轮廓循环指令G72、G70即可完成编程。
（2）方案分析 零件轮廓简单，按轮廓粗、精加工。在数控加工中一般要体现工序集中原则，以提高生产率。
（3）夹具分析 零件为一般轴套类零件，采用三爪自定心卡盘装夹，装夹方便、快捷，定位精度高。
（4）刀具、切削用量选择 粗、精加工都选用93°YT15外圆车刀。切削用量推荐值如下：粗加工切削速度n=600r/min，进给量f=0.25mm/r；精加工主轴转速取n=1000 r/min，进给量f=0.15mm/r。在加工时，主轴转速和进给速度可以通过操作面板上的“倍率”修调按钮随时调整。
2.编写加工程序
（1）选择编程原点 如图3-11所示，选择工件两侧端面的中心作为工件编程原点。
（2）径向精车余量φ0.3mm，轴向精车余量0.1mm，循环起点定在（62.0，3.0）。
（3）编制数控加工程序 采用G72、G70编程指令编写的数控车加工程序见表3-6，φ58mm程序编制略。
表3－6 圆弧锥轴实例参考程序
【拓展练习】
完成图3-20所示斜面圆弧轴的加工方案和工艺规程的编制，并进行程序编制和加工。
图3-20 斜面圆弧轴
