外圆锥面加工技术探析

1.外圆锥面加工工艺路径

在数控车床上车外圆时，可分为车正锥和车倒锥两种情况。

（1）车正锥的工艺路线 车正锥的工艺路线如下图。图a所示的刀具走刀路线为相似三角形，按此加工路线，刀具切削运动距离较短。图b所示车削正锥时不计算终刀距离，只要确定切削深度，即可车出外圆锥面，编程方便，但每次切削中切削深度是变化的，且刀具切削运动的路线较长。图c所示车削编程时程序段较少，适合车削大小端相差较大的外圆锥面工件。

▲车正锥的加工路线

（2）车倒锥的工艺路线 车倒锥的原理与车正锥的原理相同。

▲车倒锥的加工路

2.外圆锥面加工相关编程指令

（1）G90外圆锥面车削 外圆锥面车削循环刀具移动路线如下图。刀具从A点快速移动至B点，再以F指令的进给速度到C点，然后退至D点，再快速返回至A点，完成一个切削循环。

▲外圆锥面车削循环

指令编程格式为：

G90 X（U）_Z（W）_R_F_；

X、Z为绝对编程时切削终点在工件坐标下的坐标。U、W为增量编程时快速定位终点相对于起点的位移量。R为切削起点与切削终点的半径差。

（2）G94圆锥端面车削 圆锥端面车削刀具移动路线如下图。刀具从程序起点A开始以G00方式快速到达B点，再以G01的方式切削进给至终点坐标C点，并退至D点，然后以G00方式返回循环起点A，准备下个动作。

指令编程格式为：

G94 X（U）_Z（W）_K_F_；

X、Z为绝对编程时切削终点在工件坐标下的坐标。U、W为增量编程时快速定位终点相对于起点的位移量；K为切削起点与切削终点的半径差。

▲圆锥端面车削循环

实际上，单一固定循环G90/G94也用于内外圆柱面和平端面的车削。

▲圆柱面车削循环

▲平端面车削循环

圆柱面车削循环时，刀具从程序起点A开始以G00方式径向移动至B点，再以G01的方式沿轴向切削进给至C点，然后退至D点，最后以G00方式返回至循环起点A。准备下个动作。其指令编程格式为：

G90 X（U）_Z（W）_F_；

X、Z为绝对编程时切削终点在工件坐标下的坐标。U、W为增量编程时快速定位终点相对于起点的位移量。图中是用直径指令的。半径指令时用U/2代替U，X/2代替X。

在平端面车削循环与锥端面车削循环相似，指令编程格式为：

G94 X（U）_Z（W）_F_；

X、Z为绝对编程时切削终点在工件坐标下的坐标。U、W为增量编程时快速定位终点相对于起点的位移量。

提示：

1）G94循环与G90循环的最大区别就在于G94第一步先走Z轴，而G90则是先走X轴。(www.xing528.com)

2）G94固定循环的使用，应根据坯件的形状和工件的加工轮廓进行适当的选择，一般情况下的选择如下图所示。

▲固定循环的选择

3）如果在使用固循环的程序中指定了EOB或零运动指令，则重复执行同一固定循环。

4）当工件直径较大时，因受车床床鞍行程的限制，车刀则只能按如下图所示的方法装夹。这时，车刀虽然是装在2#刀位，但数控CNC系统则认定的当前刀位是1#，因此在对刀时要特别注意。

▲直径较大时车刀的安装

练一练：

按要求完成外圆锥面工件的编程加工。

▲外圆锥面的加工图样

（1）图样与工艺分析

1）本例如采用简单的G00和G01指令进行编程，则编程指令较长，编程与输入出错率较大。因而采用单一固定循环指令编程，则简单得多。

2）该零件只加工锥度C=1∶5的外圆锥，其大端直径为ϕ35mm，锥体长33mm；该零件外圆加工表面粗糙度值Ra为1.6μm。

3）零件采用自定心卡盘直接装夹ϕ40mm的毛坯表面，保证伸出长度大于35mm；坐标原点选为零件右端面与轴线的交点O。

▲坐标原点的选择

▲ 车刀的安装

4）将外圆车刀装夹分别装夹在1号刀位。并采用固定点换刀方式，换刀点为R点，坐标为（100，100）。

5）工艺路线：车右端面→车ϕ35mm→车1∶5外圆锥。

（2）数控加工工序卡片的填写

▼数控加工工序卡

（3）加工工序与刀具运行轨迹

▼外圆锥面车削加工工序与走刀运动点的坐标

（续）

（续）

（4）加工程序

▼外圆锥面车削加工程序的编制

3.质量分析

锥面质量分析见下表。

▼锥面加工质量分析