我们通过一编程实例来说明G71循环起点设置的重要性。
例:试用外圆粗车复合循环指令G71编写下图的粗加工程序。
解:确定有关参数:△d=2,e=1,直径精车余量△u=2,端面余量△w=2,加工程序如下:
程序:
O0010
N10M03S500;
N20T0101;
N30G00X142Z2;循环起点A
N40G71U2R1;G71循环,每刀切削深度2mm,退1mm
N50G71P60Q120U2W2F02:精加工余量X向留2mm、Z向留2mm
N60G00X40;
N70G01Z-30F0.1;
N80X60;
N90W-20;
N100X100Z-80;
N110W-20;
N120X142;
N140G00X200Z50;退刀
N150M30;
循环起点的X坐标值是142mm,Z坐标值为2mm,如此设置是将循环起点远离工件,设置了一个安全的距离,在执行N30G00X142Z2时避免刀具撞到工件。
运行该程序时,执行到N30G00X142Z2,车刀运动至循环起点A,然后后退外圆精加工余量△u(2mm)、端面精加工余量△w(2mm)至点C(X144Z4)。从点C开始,就将进行分层切削,直至外圆留精加工余量△,端面留有余量△w结束。由设定的每刀切削深度2mm可知,刀具将在X140的位置处进行第一刀的加工。而毛坯的尺寸为140,所以此次的加工是空走刀,没有去掉加工余量。这将浪费大量的时间,不利于生产效率的提高。所以,将循环起点设置于(X142Z2)不合适。
如何设置G71循环起点呢?
先分析一下粗加工阶段的主要特点:加工精度要求和表面质量要求低,毛坯余量大且不均匀。所以粗车的主要目的是,在保证刀具耐用度一定的前提下,尽可能提高单位时间内的金属切除量,即尽可能提高生产效率。仅从提高生产效率看,切削用量三要素ap、f、Vc中任一要素提高一倍,机床切削效率都能提高一倍,但对刀具耐用度的影响却大不相同的。三要素中对刀具耐用度影响最大的是Vc,其次是f,最小的是ap。因此,制定切削用量时不能仅仅单一地考虑生产效率,还要兼顾到刀具耐用度。因此,粗加工阶段切削用量应根据其对刀具耐用度的影响大小,首先选取尽可能大的切削深度ap,其次选取尽可能大的进给量f,最后按照刀具耐用度的限制确定合理的切削速度Vc。
由以上分析可知,选择恰当的切削深度αp是很重要的。另外,毛坯的尺寸是不均匀的,标称140的毛坯,也会存在直径大于140mm的地方,若应用一些零件的加工,刀具进行的是断续加工,对刀具的寿命将产生较大的影响。所以确定第一刀的切削深度尤为重要,由上面的分析可以得出:
X第一刀的坐标值=X循环起点的坐标值+外圆精加工余量△u(直径值)-2×每刀切削深度 (1)
第一刀的切削深度ap1一般需将工件的硬皮切掉,所以不一定会与指令中的切削深度相等。可以知道,走第一刀时X的坐标值为:
X第一刀的坐标值=毛坯的直径-2×第一刀的切削深度ap1 (2)
我们假定第一刀的切削深度为2mm,其它的参数不变,由式(2)得到第一刀的X坐标值为136mm,带入式(1)可以得出循环起,点的X坐标值为138mm。
现在需要分析的问题是,如果将循环起点的X坐标值变为138mm,会不会产生不良的后果。由轴类零件的加工工艺可知,端面是重要的尺寸基准,加工过程中要先平端面,因此在如图1所示的工件加工过程是在端面加工之后进行的。该端面的Z坐标为0,执行N30G00X138Z2时,由于Z向的安全距离2mm,刀具不会撞到工件,不存在安全隐患。
整理式(1)和式(2)可以得出循环起点的X坐标数值计算式:
X循环起点的坐标值=毛坯的直径-2×第一刀的切削深度ap1-外圆精加工余量△u(直径值)+2×每刀切削深度 (3)