基于FANUC 0i 的螺纹轴加工策略与路径优化改进

刘衍益

（江苏省无锡交通高等职业技术学校，江苏无锡 214000）

1 零件图分析

图1 为某市数控车床操作工高级技能鉴定样题。该试题考核内容较为全面，包含M30×2-6g 外螺纹加工，4×2 退刀槽加工，20°锥面加工，ΦA 外圆加工，ΦB 外圆加工，ΦC 外圆加工，宽槽的加工及槽内包含圆弧的加工。其中ΦA、ΦB、ΦC 为机动尺寸，起到防作弊作用，如ΦA、ΦB、ΦC 某项尺寸超差0.5 mm，则直接评为不合格。本工件长度尺寸及直径尺寸精度均要求较高，综合考核考生精度保证方法及策略。

2 加工工艺分析

2.1 检验毛柸及控制总长

技能考核提供毛柸为Φ50×101 的钢棒（型材），工件加工完成后总长要求。根据图纸要求，工件长度尺寸精度要求较高，为保证长度尺寸在公差范围内，考生拿到毛柸后，应首先检验毛坯尺寸是否为Φ50×101，然后装夹工件伸出长度为10 mm，手动车削端面，注意余量不宜过大，将端面光出即可。调头夹持Φ50 外圆，伸出长度为10 mm，再次手动车削端面，将端面光出即可。卸下工件测量工件总长。如为100.5 mm，则再次装夹毛柸Φ50 外圆，伸出长度为60 mm，用外圆车刀接触工件端面，按面板POS 键，选择相对坐标，将W 轴数据归零，采用三刀车削工件，保证工件总长为97.95 mm。

2.2 对刀

对1 号外圆车刀、2 号切槽刀。对刀时，Z 向对刀应在工件表面处，然后按OFS/SET 键，光标停留在相应位置，输入Z0 测量，然后车削工件表面，车好外圆后原位退刀。此时应注意X 轴不许移动，停止主轴后，使用千分尺测量工件外圆，将测量数值填写到相应位置。对刀完成后，切记应在1、2 号刀具中填写磨损值，分别填0.5 mm，填写磨损是因为对刀存在一定误差，通过填写磨损值来保证加工精度。切记，对刀后填写磨损非常重要，考生在对刀后往往忘记填写磨损值，导致加工后的外圆尺寸变小，外圆尺寸精度达不到图纸要求，因此，往往因忘记填写磨损值导致考核未通过。

2.3 ΦB 外圆、ΦC 外圆、宽槽及槽内圆弧面的加工工艺分析

在加工顺序安排中，必须将宽槽及槽中圆弧与左端外圆一起加工，不可与右端一起加工，否则精度，表面质量无法保证，这点也是考核学生综合加工工艺分析能力，应特别注意。加工左端时，首先用2 号刀具加工宽槽，使宽槽符合图纸要求。为保证槽的光洁度及尺寸精度，左、右两个槽在第一次切槽时，不应直接加工至尺寸要求，应留有0.05 mm 余量，第二次加工时至图纸要求，然后随Z 向移动进行光刀。因为槽刀刀刃是倾斜的，为了保证槽加工质量必须采取这种加工策略。ΦB 外圆、Φ46 外圆及R15 圆弧面采用G73 固定循环指令粗加工，采用G70 精加工循环指令精加工，注意：精加工余量不宜小于0.02 mm，否则表面光洁度无法保证；主轴转速1500 r/min。

2.4 调头夹持ΦB 外圆、加工右端工艺分析

加工右端相对较为简单，但必须注意20°斜面加工要点。首先采用G71 固定循环指令进行整体轮廓粗加工，转速1500 r/min，单刀切深2 mm。根据实际经验，选择这些切削参数，加工断屑效果好，能起到保护刀具作用。然后采用G70 精加工循环指令进行精加工。注意：必须采用G42 刀具右补偿指令。因为刀尖存在圆弧，若不采用G42 刀尖右补偿指令，20°锥面会产生欠缺现象，致使锥面不符合图纸要求。

2.5 外螺纹加工工艺分析

外螺纹加工是技能考核中一项分值占比较高的加工项目，一般占10%左右，应引起高度重视。本题加工的是普通三角螺纹，因此采用G92 螺纹循环指令。

（1）螺纹加工前计算。螺纹大径=30-0.1×P=29.8 mm；螺纹中径=30-0.65×P=28.7 mm；螺纹小径=30-1.3×P=27.4 mm。其中P 是螺距。

计算螺纹大径的作用是加工螺纹前，螺纹外圆直径应车削至29.8 mm；计算螺纹中径的作用是使用螺纹千分尺测量所需的尺寸；计算螺纹小径的作用是采用G92 循环指令时，指定加工最后一刀的螺纹尺寸。

（2）螺纹精度保证技巧。螺纹刀对刀完成后、加工前应填写螺纹刀0.3 mm 的磨损值。第一次螺纹循环加工完成后，使用螺纹千分尺测量其螺纹中径，根据计算修改磨损值再次加工螺纹至图纸要求。注意：为保证螺纹加工表面质量，主轴转速1200 r/min，加工余量分别采用1 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm、0.1 mm，绝不允许每刀采用相同的加工余量，否则螺纹不符图纸要求，甚至可能导致工件整体报废。

3 基于FANUC 0i 的程序编辑

O1211；（左端加工程序）

T0202；（切槽刀宽4 mm）

S600 M03；（主轴正转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；（停止主轴）

M00；（程序暂停）

T0101；（换外圆车刀）

S450 M03；（主轴正转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；（车削外圆）

X48 C1；（倒角）

Z-28；（车削外圆）

X41.95 Z-31.5；（圆弧起点）

G03 W-14.5 R15；（车削圆弧）

G1 W-4.5；（车削外圆）

X48；（车削端面）

Z-58；（车削外圆）

N20 X50；（退刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主轴）

M00；（程序暂停）

T0101；（换外圆车刀）

S1500 M03；（主轴正转1500 r/min）

G42 G0 X50 Z2；（快速定位附加刀具右补偿功能）

G70 P10 Q20 F0.1；（精加工轮廓）

G40 G0 X200 Z200；（取消刀补并退到安全位置）

M30；（程序结束）

O1212；（右端加工程序）

T0101；（换外圆车刀）

S450 M03；（主轴正转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；（车削外圆）

X32；（车削端面）

X38 Z-35；（车削锥面）

Z-41；（车削外圆）

X46；（车削端面）

N20 X50 Z-43；（倒角）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M05；（停止主轴）

M00；（程序暂停）

T0101；（换外圆车刀）

S1500 M03；（主轴正转1500 r/min）

G42 G0 X50 Z2；（快速定位附加刀具右补偿功能）

G70 P10 Q20 F0.1；（精加工轮廓）

G40 G0 X200 Z200；（取消刀补并退到安全位置）

M05；（停止主轴）

M00；（程序暂停）

T0202；（切槽刀宽4 mm）

S800 M03；（主轴正转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；（停止主轴）

M00；（程序暂停）

T0303；（更换螺纹车刀）

S1200 M03；（主轴正转1200 r/min）

G0 X35 Z5；（快速定位）

G92 X29 Z-17 F2；（加工螺纹第一刀）

X28.2；（加工螺纹第二刀）

X27.7；（加工螺纹第三刀）

X27.5；（加工螺纹第四刀）

X27.4；（加工螺纹第五刀）

G0 X200 Z200；（退到安全位置）

M30；（程序结束）

4 总结

本试题考核知识较为综合全面，包含普通螺纹、退刀槽、锥面、外圆圆弧面等加工项目。考生在编程前应充分分析加工工艺，否则很难保证加工精度和表面质量，特别是宽槽中圆弧面的加工工艺分析。另外，加工右端面时，切记要使用G42 刀具右补偿功能进行加工，否则锥面会产生欠切现象，导致易得分项失分。