在回转类零件上，由于工作情况和结构工艺性的需要会有不同深度和宽度的沟槽，外圆及轴肩部分的沟槽称为外沟槽。车外沟槽车槽刀安装要垂直于工件中心线，切槽时刀具沿着X向进给切削力很大，因此要选择合适的进给速度和主轴转速。较深的槽可以分多次进刀，切一定深度退出一段距离以便顺利排屑；宽度较窄、精度不大的槽可选用与槽宽相等的切槽刀一次车出，用G01指令来实现；宽槽应采用排刀的方式先粗加工后精加工。对于多槽和宽槽的加工，为了使程序简化，可以用子程序和切槽循环指令G75来编制加工程序；为了使槽底比较光滑圆整，可以使用G04暂停指令在刀具切削到槽的底部时暂停进给动作来修光槽底。
【知识目标】
✧掌握暂停指令G04的应用；
✧掌握应用子程序（M98、M99）切削不等距槽、等距槽的程序编制方法；
✧掌握应用切槽循环G75加工等距槽、宽槽、深槽的方法。
【能力目标】
✧能进行零件图的分析，从零件图中了解零件的技术要求，零件的结构及几何形状，零件的尺寸精度、形位精度、表面精度等指标；
✧能根据所加工的零件正确选择加工设备、确定装夹方案、选择刃具量具、确定工艺路线、编制工艺卡和刀具卡；
✧能用子程序和切槽循环指令编制槽类零件的加工程序。
【思政目标】
✧小组学习的过程中，具备发现问题解决问题的能力；具有团队协作，提炼总结，科学合理制定、实施工作计划的能力；
✧上机床操作具备良好的心理素质和克服困难的能力；
✧成果展示阶段，具有进行自我批评和自我检查的能力。
如图3－1所示多槽轴的零件图，毛坯为φ35 mm×90 mm的棒料，材料为45钢；未注倒角全部为C1，未注长度尺寸允许偏差±0.1 mm。分析零件的加工工艺，编制其上槽的加工程序，并在数控机床上加工。
图3－1 多槽轴
1.技术要求分析
如图3－1所示工件为一多槽轴，槽的宽度、深度都相同，具有一定的规律性，切削每一个槽的走刀路线都相同，切槽的程序就要重复编写。为了使程序简短，可采用M98调用子程序方式，通过调用4次子程序加工该零件。槽的宽度较窄、深度较深，为了避免排屑不畅，使刀具前刀面压力过大出现扎刀和折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并回退一段距离，达到断屑和排屑的目的。零件的设计基准有哪些？有哪些技术要求？槽的宽度怎么保证？
2.编制加工程序
依据上个任务，同学们能否编写多槽轴上槽的加工程序？
3.加工方案
1）装夹方案
加工该零件应采用何种装夹方案？以什么位置作为定位基准？
2）位置点选择
（1）工件零点应该设置在什么位置最好？
（2）换刀点设置在什么位置？说出理由。
4.确定工艺路线
该零件的加工工艺路线应怎样安排？
视频3－1－1：槽的数控车削加工工艺
（一）槽的加工工艺
确定槽的加工工艺，要服从于整个零件加工的需要，同时还要考虑到槽加工的特点。槽的种类很多，根据沟槽宽度不同，槽分为窄槽和宽槽两种。沟槽的宽度不大，采用刀头宽度等于槽宽的车刀，一次车出的沟槽称为窄槽。沟槽宽度大于切槽刀刀头宽度的槽称为宽槽。如果考虑其加工特点，大体可以这样分类：单槽、多槽、宽槽及异型槽。但加工时可能会遇到各种形式的叠加，如单槽可能是深槽，也可能是宽槽。
1.零件的装夹
切槽的方法中最常用的是直接成形法，一般情况下槽的宽度就是切槽刀刀刃的宽度，也就等于背吃刀量ap，这样将产生较大的切削力。同时大量的槽是位于零件的外圆上的，切槽时主切削力的方向与工件轴线垂直，这样会影响到工件的稳固性。在数控车床上进行槽加工一般可采用下面两种装夹方式：
（1）利用软卡爪装夹。利用软卡爪并适当增加夹持面的长度，以保持定位准确，装夹稳固。
（2）采用一夹一顶方式装夹。利用尾座及顶尖做辅助，采用一夹一顶的方式，最大限度保证零件的稳固性。
2.槽的加工方法
（1）宽度、深度值相对不大，精度不高的槽的加工。宽度、深度值相对不大，且精度要求不高的槽加工可采用与槽等宽的刀具，直接切入一次成形的方法加工，如图3－2所示。刀具切入槽底后可利用延时暂停指令G04，使刀具短暂停留以修光槽的底部，退刀时要考虑槽两侧平面的精度要求，若精度要求高，则退出时用G01退刀，若精度要求不高则用G00快速退刀。
（2）深槽加工。对于宽度值不大，但深度值较大的深槽零件，为避免切槽过程中由于排泄不畅，使刀具前刀面压力过大出现扎刀和折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并回退一段距离，达到断屑和排屑的目的，如图3－3所示，同时注意选择强度较高的刀具。
（3）宽槽加工。通常把大于一个切槽刀宽度的槽称为宽槽。宽槽的宽度和深度的精度要求及表面质量相对较高，在切削宽槽时常用排刀的方式进行粗切，如图3－4所示，然后用精切槽刀沿槽的一侧切至槽底，精加工槽底至槽的另一侧面，并对其进行精加工。
（4）异型槽加工。对于异型槽的加工，较小的异型槽一般用成形刀车削完成；较大的异型槽，大多采用先切直槽然后修整轮廓的方法完成。
图3－2 简单槽的加工
图3－3 深槽的加工
图3－4 宽槽的加工
3.刀具的选择及刀位点的确定
切槽及切断选用的刀具，刀具上有左、右两个刀尖及切削中心处3个刀位点，如图3－5所示，在编写加工程序时应采用其中之一作为刀位点，一般常用刀位点1。
4.切槽与切断编程中应注意的问题
（1）在整个加工程序中应采用同一个刀位点。
（2）注意合理安排切槽后的退刀路线，避免刀具与零件碰撞，造成车刀及零件的损坏，如图3－6所示。
（3）切槽时，刀刃宽度、切削速度和进给量都不宜太大，具体可参考有关手册。
图3－5 切刀的刀位点
图3－6 切槽与切断编程中退刀路线
背吃刀量、进给量和切削速度是切削用量的三要素。由于切槽时背吃刀量等于或稍小于切槽刀的宽度，所以背吃刀量的大小可以调节的范围较小。要增加切削稳定性，提高切削效率，只能改变切削速度和进给速度。在数控车床上，切削速度可以选择500～700 r／min，进给速度选择20～150 mm／min。需要注意的是在切槽中容易产生振动现象，这往往是进给速度过低、线速度与进给速度搭配不当造成的，需及时调整，保证稳定切削。切槽过程中，为了解决由于切槽刀刀头面积小、散热条件差、容易产生高温，而降低刀片切削性能的问题，可以选择冷却性能较好的乳化类切削液进行喷注，使刀具充分冷却。
6.槽的检查和测量
对于精度要求低的槽可直接用钢直尺测量。精度要求高的槽通常用千分尺测量，还可以用样板、游标卡尺测量，如图3－7所示。
图3－7 槽的检查与测量方法
（二）编程指令
1.暂停指令（G04）
（1）指令格式：G04 P__或G04 X（U）__；
视频3－1－2：简单槽的加工及暂停指令（G04）
暂停时间的长短可以通过地址P或X（U）来制定。其中P后面的数字为整数，单位为ms；X（U）后面的数字为带小数点的数，单位为s。
（2）指令功能：该指令可以使刀具做短时间的无进给光整加工，以降低表面粗糙度，保证工件圆柱度。在车槽、钻镗孔时使用，也可用于拐角轨迹控制。用暂停指令G04可以使工件空转几秒，即能将环形槽外形做光整加工。例如，空转2.5s时，其程序段如下：G04 X2.5或G04 U2.5或G04 P2500。
G04为非模态指令，只在本程序段中有效。
切简单的槽可用直线插补指令G01垂直于轴线方向切削，选择合适的进给速度即可。
2.切槽循环指令（G75）
（1）指令功能：用于加工径向环形槽和切断加工。加工中径向断续切削起到断屑、及时排屑的作用，特别是加工宽槽。
（2）指令格式：
G00 X（a）Z（b）；
G75 R（Δe）；
视频3－1－3：切槽循环指令（G75）
G75 X（c）Z（d）P（Δi）Q（Δk）R（Δw）F（f）；
其中：a，b——切槽起始点坐标，a应比槽口最大直径（有时在槽的左右两侧直径是不同的）大2～3 mm，以免在刀具快速移动时发生撞刀；b与切槽起始点位置从左侧或右侧开始有关（优先选择从右侧开始）。
c——槽底直径。
d——切槽时的Z向终点位置坐标，同样与切槽起始位置有关。
Δe——切槽过程中径向的退刀量，半径值，单位为mm，无正负号。
Δi——切槽过程中径向的每次切入量，半径值，单位为μm，无正负号。(www.xing528.com)
Δk——沿径向切完一个刀宽后退出，在Z向的移动量，单位为μm，但必须注意其值应小于刀宽。
Δw——刀具切到槽底后，在槽底沿－Z向的退刀量，单位为μm，注意尽量不要设置数值，取0，以免断刀。
f——进给速度，可提前赋值。
轴向（Z轴）进刀循环复合径向断续切削循环：从起点径向（X轴）进给、回退、再进给……直至切削到与切削终点X轴坐标相同的位置，然后轴向退刀、径向回退至与起点X轴坐标相同的位置，完成一次径向切削循环；轴向再次进刀后，进行下一次径向切削循环；切削到切削终点后，返回起点（G75的起点和终点相同），径向切槽复合循环完成，如图3－8所示。
图3－8 G75径向切槽多重循环
3.子程序
在编制程序时，如果存在一组程序段在一个程序中重复出现，或在几个程序中都要使用它，为了简化程序可以把这组程序段抽出来，按规定的格式写成一个新的程序，并单独命名，以供另外的程序调用，这即是子程序。主程序在执行过程中如果需要某一子程序，通过指令来调用该子程序，子程序执行完后又返回到主程序，继续执行后面的程序段。
1）子程序的应用范围
工件上有若干个相同轮廓形状，可以将具有相同轮廓形状的部分编写成子程序。加工中经常出现或具有相同的加工路线轨迹，可以将相同的加工轨迹编写成子程序。某一轮廓或形状需要分层加工的，可以将这一层上的轮廓形状编写成子程序，这种多用于数控铣削加工。
2）子程序的编写格式
视频3－1－4：子程序在切槽中的应用
子程序是相对主程序而言的，子程序和主程序一样都是独立的程序，都必须符合程序的一般结构。不同的是主程序可以调用子程序，子程序结束必须返回到主程序的原来位置并执行主程序的下一程序段。
子程序格式如下：
O××××；（子程序开始符及子程序号）
M99；（子程序结束）
3）子程序的调用格式
在主程序中，调用子程序的指令是一个程序段，其格式随具体的数控系统而定。几种常见系统的子程序调用格式如表3－1所示。
表3－1 子程序调用格式
4）子程序的嵌套
子程序可以由主程序调用，已被调用的子程序也可以调用其他的子程序，这种子程序调用另一个子程序的功能，称为子程序的嵌套。如图3－9所示为子程序的嵌套及执行顺序。从主程序调用子程序称为一重，子程序嵌套不是无限次的，子程序可以嵌套多少层由具体的数控系统决定，法拉克系统嵌套深度为4级，而华中系统、西门子可以嵌套8级。
图3－9 子程序嵌套示意图
练一练
【例3－1】 如图3－10所示零件，工件的外圆与倒角已加工至图样尺寸，编写加工窄槽部分的程序。
例3－1中零件的切槽程序如表3－2所示。
表3－2 切窄槽参考程序
【例3－2】 如图3－11所示零件，工件的外圆与倒角已加工至图样尺寸，编写加工宽槽部分的程序。
例3－2中零件的切槽程序如表3－3所示。
图3－10 窄槽零件
图3－11 宽槽零件
表3－3 切宽槽参考程序
【例3－3】 如图3－12所示的零件，工件的外圆已加工至图样尺寸，编写加工宽槽部分的程序。
图3－12 槽类零件
例3－3中零件的切槽程序如表3－4所示。
表3－4 切宽槽参考程序
【例3－4】 如图3－13所示的零件，毛坯外径为φ31 mm，1号刀为外圆车刀，2号刀为切槽刀，刀宽为2 mm。
图3－13 等宽槽加工
例3－4中零件的切槽程序如表3－5所示。
表3－5 切等宽槽参考程序
续表
注意：
（1）一般编写程序时先编写主程序，再编写子程序，程序编写后应按程序的执行顺序再检查一遍。在子程序中，使用U、W指令可以减少计算量。
（2）在主程序中，子程序调用完成返回后的语句中一定要设置正确的坐标指令，即在子程序的最后或在主程序的调用语句后加上绝对坐标指令X、Z，否则将继续以相对坐标U、W方式运动，将可能产生位置错误，甚至是撞刀等严重后果。如果调用程序时使用刀补，刀补的建立和取消应在子程序中进行。若必须在主程序中建立，则应在子程序中消除，而不能在子程序中建立，在主程序中消除，否则极易出错。
1.图样分析
如图3－1所示，该零件为多槽轴，总体结构主要包括沟槽、外圆、倒角，其中零件总长及直径有尺寸公差要求，外圆表面有粗糙度要求，而槽没有粗糙度要求。
2.加工方案
1）装夹方案
该零件为轴类零件，其轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ35 mm外圆右端，使工件伸出卡盘约50 mm，平左端面，粗、精车左端外圆。调头装夹用三爪自定心卡盘夹持φ32 mm外圆，伸出62 mm，粗精车右端。
2）位置点
（1）工件零点。设置在工件左、右端面上。
（2）换刀点。为防止刀具与工件或尾座碰撞，换刀点设置在（X100，Z100）的位置上。
（3）起刀点。零件毛坯尺寸为φ35 mm×90 mm，该零件外轮廓的加工采用循环指令，为了使走刀路线短，减少循环次数，循环起点可以设置在（X35，Z2）的位置上。槽的加工用刀宽为4 mm的车槽刀以左刀尖为刀位点。
3.工艺路线确定
（1）平左端面。
（2）粗、精车左端φ32 mm外圆、倒角，车至外圆长度35 mm。
（3）平右端面保证总长80 mm。
（4）粗、精车右端φ32 mm外圆、倒角，保证尺寸要求。
（5）用4 mm车槽刀车槽及倒角。
4.制定工艺卡片
刀具的选择见表3－6刀具卡。
表3－6 刀具卡
切削用量的选择见表3－7工序卡。
表3－7 工序卡
续表
5.编制程序
切槽参考程序如表3－8所示。
表3－8 切槽参考程序
续表
6.零件加工
按表3－8程序加工零件。
教师与学生评价表参见附表，包括程序与工艺评分表、安全文明生产评分表、工件质量评分表和教师与学生评价表。表3－9所示为本工件的质量评分表。
表3－9 工件质量评分表
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