数控车削编程中R参数的分析

□ 茆兰娟

江苏联合职业技术学院盐城生物工程分院 江苏盐城 224001

1 分析背景

在数控车削中,常常遇到加工带锥度的零件。这类零件的结构中包括锥度内外圆柱面和锥螺纹等,数控车削编程中可以应用专门的指令,指令中需要进行R参数的设定。笔者从数控车削具体指令入手,分析R参数的计算方法和应用,从而为数控车削加工出合格零件提供帮助。

2 R参数指令简介

2.1 外圆切削循环指令G90

这一指令为单一固定循环指令,能够实现外圆柱面切削循环和圆锥面切削循环,需要对R参数进行设定和计算。

G90编程指令格式为G90 X(U)_ Z(W)_ R_ F_,G90指令参数说明如图1所示。

▲图1 G90指令参数说明

G90编程指令中,(X,Z)为刀具的切削终点坐标值,是绝对坐标值;(U,W)为刀具切削终点相对循环起点的坐标增量,是相对坐标值;R为刀具切削始点与切削终点在X轴方向的坐标增量;F为刀具的进给速度。外圆切削循环时,R参数为零,可以省略。R参数有正值和负值之分,圆锥零件有正锥和倒锥之分。如图1所示圆锥零件为正锥,R参数为正值,反之,R参数为负值。

2.2 端面切削循环指令G94

这一指令为单一固定循环指令,能够实现普通端面切削循环和带锥度的端面切削循环,需要对R参数进行设定和计算。

G94编程指令格式为G94 X(U)_ Z(W)_ R_ F_,G94指令参数说明如图2所示。

▲图2 G94指令参数说明

G94编程指令中,(X,Z)为端面切削终点坐标值,是绝对坐标值;(U,W)为端面切削终点相对循环起点的坐标增量,是相对坐标值;R为端面切削始点至切削终点位移在Z轴方向的坐标增量;F为刀具的进给速度。端面切削循环时,R参数为零,可以省略。

2.3 单一固定循环螺纹切削指令G92

这一指令为螺纹加工指令,能够实现内外圆柱螺纹切削和圆锥螺纹切削,也需要对R参数进行设定和计算。

G92编程指令格式为G92 X(U)_Z(W)_R_F_,G92指令参数说明如图3所示。图3中,d1为圆锥大端直径,d2为圆锥小端直径,δ1为螺纹加工引入距离,δ2为螺纹加工引出距离。

▲图3 G92指令参数说明

G92编程指令中,(X,Z)为螺纹切削终点处的坐标值,是绝对坐标值;(U,W)为螺纹刀具切削终点相对螺纹加工起点的坐标增量,是相对坐标值;R为圆锥螺纹切削始点处X轴方向的坐标值减去终点处X轴方向的坐标值的1/2;F为螺纹导程,若是单线螺纹,则为螺距。当切削始点处的半径小于切削终点处的半径时,R参数取负值。对于圆柱螺纹,R参数为零,可以省略。

3 R参数计算

3.1 外圆切削循环指令G90

这里的R参数表示刀具切削始点与切削终点在X轴方向的坐标增量,计算如图4所示。在图4中,关键点为循环起点、切削始点、切削终点。车削锥度零件时,R参数与切削始点和切削终点在X轴方向上的坐标差值有关,因此R参数不等于零,并与循环起点有关,首先要确定循环起点的位置。在进行锥面切削时,循环起点的变化直接影响R参数取值范围,由此可见,循环起点位置是否得当会直接影响R参数的计算,也关系到程序的正确与否。进行锥度零件加工时,单一固定循环指令的循环起点一般应设置在与工件端面距离a处,锥长为b,Rdiff为两半径差,由相似三角形可知Rdiff/b=Rreal/(b+a)。由上述分析可知,要计算出Rreal,需要三个因素:锥面的半径差Rdiff、锥长b、循环起始点位置a。

▲图4 G90指令R参数计算

3.2 端面切削循环指令G94

这里的R参数表示端面切削始点至切削终点位移在Z轴方向的坐标增量,计算如图5所示。在图5中,关键点为循环起点、切削始点、切削终点。车削端面带锥度的零件时,R参数是切削始点和切削终点在Z轴方向上的坐标差值,因此R参数不等于零,并与循环起点有关,首先要确定循环起点的位置。在进行锥面端面切削时,循环起点的变化直接影响R参数的范围,由此可见,循环起点位置是否得当会直接影响到R参数的计算,也关系到程序的正确与否。

端面切削循环指令的循环起点一般应设置在与工件圆周面距离A处,锥面大、小端直径分别为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,要计算出Rreal,需要三个因素:锥面的长度差Rdiff、锥面的直径d1和d2、循环起始点位置A。

▲图5 G94指令R参数计算

3.3 单一固定循环螺纹切削指令G92

这里的R参数为圆锥螺纹切削始点处的X轴方向坐标值减去切削终点处X轴方向坐标值的1/2,计算如图6所示。当切削始点处的半径小于切削终点处的半径时,R取负值。

▲图6 G92指令R参数计算

在图6中,关键点为切削始点、切削终点。车削锥度螺纹零件时,R参数与切削始点和切削终点在X坐标方向上的坐标差值有关,因此R参数不等于零,并与循环起点有关,有Rdiff=d1/2-d2/2。考虑到螺纹收尾,在退刀槽中只计算δ1的1/2,由相似三角形可知Rdiff/b=Rreal/(b+δ1+δ2/2)。

4 R参数的应用

在数控车削指令中,R参数的应用有两种方法。一种是在保证R参数不变的情况下,采用平行分层切削,控制不同的切削终点。另一种方法是在保证切削终点不变的情况下,采用分散分层切削,修改不同的R参数。

4.1 实例1

采用G90指令,车削锥度外圆,如图7所示。

▲图7 G90指令R参数的应用

(1)切削终点改变,R参数值不变,采用平行分层切削加工方式。

程序为:

…………

G90 X_Z_(切削终点1)R_F_0.2

X_(切削终点2)

X_(切削终点3)

X_(切削终点4)

…

(2)切削终点不变,R参数值改变,采用分散分层切削加工方式。

程序为:

…

G90 X_Z_(切削终点)R1_F_0.2

R2_

R3_

R4_

…

4.2 实例2

采用G94指令,车削端面锥度,如图8所示。

▲图8 G94指令R参数的应用

(1)切削终点改变,R参数值不变,采用平行分层切削加工方式。

程序为:

…

G94 X_Z_(切削终点1)R_F_0.2

X_(切削终点2)

X_(切削终点3)

X_(切削终点4)

…

(2)切削终点不变,R参数值改变,采用分散分层切削加工方式。

程序为:

…

G94 X_Z_(切削终点) R_1_F_0.2

R2_

R3_

R4_

…

4.3 实例3

采用G92指令,车削锥螺纹如图9所示。由于螺纹结构的影响,为防止产生乱牙,一般只能采用切削终点改变,R参数值不变的平行分层切削加工方式。

▲图9 G92指令R参数的应用

程序为:

…

G92 X_Z_(切削终点1) R_F_

X_(切削终点2)

X_(切削终点3)

X_(切削终点4)

…

5 结束语

笔者采用R参数进行数控车削零件编程,针对数控车削有关指令中涉及到R参数的情况,介绍R参数的具体含义,分析R参数的正确计算方法,以及具体指令中R参数的应用,为带锥度零件的加工提供了具体思路和解决方法。