基于FANUC 0i 的螺紋軸加工策略與路徑優化改進

劉衍益

（江蘇省無錫交通高等職業技術學校，江蘇無錫 214000）

1 零件圖分析

圖1 為某市數控車床操作工高級技能鑒定樣題。該試題考核內容較為全面，包含M30×2-6g 外螺紋加工，4×2 退刀槽加工，20°錐面加工，ΦA 外圓加工，ΦB 外圓加工，ΦC 外圓加工，寬槽的加工及槽內包含圓弧的加工。其中ΦA、ΦB、ΦC 為機動尺寸，起到防作弊作用，如ΦA、ΦB、ΦC 某項尺寸超差0.5 mm，則直接評為不合格。本工件長度尺寸及直徑尺寸精度均要求較高，綜合考核考生精度保證方法及策略。

2 加工工藝分析

2.1 檢驗毛柸及控制總長

技能考核提供毛柸為Φ50×101 的鋼棒（型材），工件加工完成后總長要求。根據圖紙要求，工件長度尺寸精度要求較高，為保證長度尺寸在公差范圍內，考生拿到毛柸后，應首先檢驗毛坯尺寸是否為Φ50×101，然后裝夾工件伸出長度為10 mm，手動車削端面，注意余量不宜過大，將端面光出即可。調頭夾持Φ50 外圓，伸出長度為10 mm，再次手動車削端面，將端面光出即可。卸下工件測量工件總長。如為100.5 mm，則再次裝夾毛柸Φ50 外圓，伸出長度為60 mm，用外圓車刀接觸工件端面，按面板POS 鍵，選擇相對坐標，將W 軸數據歸零，采用三刀車削工件，保證工件總長為97.95 mm。

2.2 對刀

對1 號外圓車刀、2 號切槽刀。對刀時，Z 向對刀應在工件表面處，然后按OFS/SET 鍵，光標停留在相應位置，輸入Z0 測量，然后車削工件表面，車好外圓后原位退刀。此時應注意X 軸不許移動，停止主軸后，使用千分尺測量工件外圓，將測量數值填寫到相應位置。對刀完成后，切記應在1、2 號刀具中填寫磨損值，分別填0.5 mm，填寫磨損是因為對刀存在一定誤差，通過填寫磨損值來保證加工精度。切記，對刀后填寫磨損非常重要，考生在對刀后往往忘記填寫磨損值，導致加工后的外圓尺寸變小，外圓尺寸精度達不到圖紙要求，因此，往往因忘記填寫磨損值導致考核未通過。

2.3 ΦB 外圓、ΦC 外圓、寬槽及槽內圓弧面的加工工藝分析

在加工順序安排中，必須將寬槽及槽中圓弧與左端外圓一起加工，不可與右端一起加工，否則精度，表面質量無法保證，這點也是考核學生綜合加工工藝分析能力，應特別注意。加工左端時，首先用2 號刀具加工寬槽，使寬槽符合圖紙要求。為保證槽的光潔度及尺寸精度，左、右兩個槽在第一次切槽時，不應直接加工至尺寸要求，應留有0.05 mm 余量，第二次加工時至圖紙要求，然后隨Z 向移動進行光刀。因為槽刀刀刃是傾斜的，為了保證槽加工質量必須采取這種加工策略。ΦB 外圓、Φ46 外圓及R15 圓弧面采用G73 固定循環指令粗加工，采用G70 精加工循環指令精加工，注意：精加工余量不宜小于0.02 mm，否則表面光潔度無法保證；主軸轉速1500 r/min。

2.4 調頭夾持ΦB 外圓、加工右端工藝分析

加工右端相對較為簡單，但必須注意20°斜面加工要點。首先采用G71 固定循環指令進行整體輪廓粗加工，轉速1500 r/min，單刀切深2 mm。根據實際經驗，選擇這些切削參數，加工斷屑效果好，能起到保護刀具作用。然后采用G70 精加工循環指令進行精加工。注意：必須采用G42 刀具右補償指令。因為刀尖存在圓弧，若不采用G42 刀尖右補償指令，20°錐面會產生欠缺現象，致使錐面不符合圖紙要求。

2.5 外螺紋加工工藝分析

外螺紋加工是技能考核中一項分值占比較高的加工項目，一般占10%左右，應引起高度重視。本題加工的是普通三角螺紋，因此采用G92 螺紋循環指令。

（1）螺紋加工前計算。螺紋大徑=30-0.1×P=29.8 mm；螺紋中徑=30-0.65×P=28.7 mm；螺紋小徑=30-1.3×P=27.4 mm。其中P 是螺距。

計算螺紋大徑的作用是加工螺紋前，螺紋外圓直徑應車削至29.8 mm；計算螺紋中徑的作用是使用螺紋千分尺測量所需的尺寸；計算螺紋小徑的作用是采用G92 循環指令時，指定加工最后一刀的螺紋尺寸。

（2）螺紋精度保證技巧。螺紋刀對刀完成后、加工前應填寫螺紋刀0.3 mm 的磨損值。第一次螺紋循環加工完成后，使用螺紋千分尺測量其螺紋中徑，根據計算修改磨損值再次加工螺紋至圖紙要求。注意：為保證螺紋加工表面質量，主軸轉速1200 r/min，加工余量分別采用1 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm、0.1 mm，絕不允許每刀采用相同的加工余量，否則螺紋不符圖紙要求，甚至可能導致工件整體報廢。

3 基于FANUC 0i 的程序編輯

O1211；（左端加工程序）

T0202；（切槽刀寬4 mm）

S600 M03；（主軸正轉600 r/min)

G0 X50 Z5；（快速定位）

Z-30.5；（快速定位至加工起始位置）

G1 X40 F0.06；（第一刀切槽）

X47；（退刀）

Z-31.5；（定位）

X39.95；（第二刀切槽）

Z-30.5；（光槽底）

X47；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0101；（換外圓車刀）

S450 M03；（主軸正轉450 r/min）

G0 X50 Z2；（快速定位）

G73 U5 W0 R5；（分5 次粗加工）

G73 P10 Q20 U0.3 W0 F0.25；（留0.3 mm 精加工余量）

N10 G0X36；（定位起始位置）

G1 Z0 F0.1；（至工件端面）

X38 Z-1；（倒角）

Z-20.03；（車削外圓）

X48 C1；（倒角）

Z-28；（車削外圓）

X41.95 Z-31.5；（圓弧起點）

G03 W-14.5 R15；（車削圓弧）

G1 W-4.5；（車削外圓）

X48；（車削端面）

Z-58；（車削外圓）

N20 X50；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0101；（換外圓車刀）

S1500 M03；（主軸正轉1500 r/min）

G42 G0 X50 Z2；（快速定位附加刀具右補償功能）

G70 P10 Q20 F0.1；（精加工輪廓）

G40 G0 X200 Z200；（取消刀補并退到安全位置）

M30；（程序結束）

O1212；（右端加工程序）

T0101；（換外圓車刀）

S450 M03；（主軸正轉450 r/min）

G0 X50 Z2；（快速定位）

G71 U2 R0.5；（每次刀深2 mm）

G71 P10 Q20 U0.3 W0 F0.25；（留0.3 mm 精加工余量）

N10 G0 X27；（定位起始位置）

G1 Z0 F0.1；（至工件端面）

X29.8 Z-1.5；（倒角）

Z-19；（車削外圓）

X32；（車削端面）

X38 Z-35；（車削錐面）

Z-41；（車削外圓）

X46；（車削端面）

N20 X50 Z-43；（倒角）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0101；（換外圓車刀）

S1500 M03；（主軸正轉1500 r/min）

G42 G0 X50 Z2；（快速定位附加刀具右補償功能）

G70 P10 Q20 F0.1；（精加工輪廓）

G40 G0 X200 Z200；（取消刀補并退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0202；（切槽刀寬4 mm）

S800 M03；（主軸正轉800 r/min）

G0 X35 Z5；（快速定位）

Z-19；（快速定位起始位置）

G1 X27 F0.08；（刀槽）

X30；（退刀）

Z-17.5；（退至倒角Z 向位置）

X29.8；（退至倒角X 向位置）

X26.95 W-1.5；（倒角）

X35；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主軸）

M00；（程序暫停）

T0303；（更換螺紋車刀）

S1200 M03；（主軸正轉1200 r/min）

G0 X35 Z5；（快速定位）

G92 X29 Z-17 F2；（加工螺紋第一刀）

X28.2；（加工螺紋第二刀）

X27.7；（加工螺紋第三刀）

X27.5；（加工螺紋第四刀）

X27.4；（加工螺紋第五刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M30；（程序結束）

4 總結

本試題考核知識較為綜合全面，包含普通螺紋、退刀槽、錐面、外圓圓弧面等加工項目。考生在編程前應充分分析加工工藝，否則很難保證加工精度和表面質量，特別是寬槽中圓弧面的加工工藝分析。另外，加工右端面時，切記要使用G42 刀具右補償功能進行加工，否則錐面會產生欠切現象，導致易得分項失分。