第四章车床数控程序编制11.ppt

2019年12月18日,2.4数控车床的程序编制,数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。,2019年12月18日,2.4数控车床的程序编制第一节数控车削加工工艺第二节数控车床加工的编程,2019年12月18日,第一节数控车削加工工艺一、数控车削的基本特征与加工范围二、数控车床的种类及特征三、数控车削工件的装夹四、常用车刀的主要类型及刀具材料五、数控车削的对刀六、数控车削的工艺分析,2019年12月18日,一、数控车削的基本特征与加工范围1）基本特征数控车削时，工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时，切除一定的工件材料从而形成相应的工件表面。其中，工件的回转运动为切削主运动，刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共同组成切削成形运动。2）加工范围数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，其加工范围较普通车削广，不仅可以进行车削还可以铣削。,第一节数控车削加工工艺,2019年12月18日,3）典型加工类别,车外圆,车端面,钻孔/铰孔,切槽,切断,车内孔/镗孔,车型面,车螺纹,车锥面,2019年12月18日,三、数控车削工件的装夹,常用装夹方式,三爪自定心卡盘装夹,心轴装夹,卡盘和顶尖装夹,专用夹具装夹,三、数控车削工件的装夹,2019年12月18日,薄壁零件的装夹,薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。,也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。,三、数控车削工件的装夹,2019年12月18日,四、常用车刀的主要类型及刀具材料,外圆车刀、车槽、车断刀,内圆车刀、镗刀,螺纹车刀,四、常用车刀的主要类型及刀具材料,2019年12月18日,刀具材料：普通刀具材料超硬刀具材料,四、常用车刀的主要类型及刀具材料,2019年12月18日,五、数控车削的对刀,五、数控车削的对刀对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀点)来实现。,对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见右图。刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切-测量-调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。,2019年12月18日,六、数控车削的工艺分析,1）分析零件图样分析零件的几何要素：首先从零件图的分析中,了解工件的外形、结构,工件上须加工的部位,及其形状、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技术要求。从中找出工件经加工后，必须达到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。分析了解工件的工艺基准：包括其外形尺寸、在工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配使用要求，找准工件的工艺基准。了解工件的加工数量：不同的加工数量所采用的工艺方案也不同。（外圆面加工、深孔加工）,六、数控车削的工艺分析,2019年12月18日,2-2数控机床加工的工艺分析,3.旋转体类零件加工路线示例直线、斜线走刀加工路线适用于加工余量大且又不均匀的零件表面加工三种方式矩形走刀加工路线适用于加工余量不均匀且表面形状复杂的零件加工斜线走刀加工路线适用于需要径向走刀且刀具强度较差的情况,2019年12月18日,2-2数控机床加工的工艺分析,2019年12月18日,2-2数控机床加工的工艺分析,2019年12月18日,2-2数控机床加工的工艺分析,2019年12月18日,2）研究和制定工艺方案研究制定工艺方案的前提是：熟悉本厂机床设备条件，把加工任务指定给最适宜的工种，尽可能发挥机床的加工特长与使用效率。并按照分析上述零件图所了解的加工要求，合理安排加工顺序。3）走刀路线的确定确定走刀路线的一般原则是：保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。选择使工件在加工后变形小的路线方便数值计算，减少编程工作量。,六、数控车削的工艺分析,2019年12月18日,4）切削用量的确定,切削速度(V),吃刀量ap(切削深度):主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定,进给量(进给速度):主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。,六、数控车削的工艺分析,2019年12月18日,切削用量的确定切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，通常选择较小的背吃刀量和进给量，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。,六、数控车削的工艺分析,2019年12月18日,第二节数控车床加工的编程,一、数控车床编程的特点二、车床数控系统功能三、数控车床程序编制四、补偿功能,第二节数控车床加工的编程,2019年12月18日,一、数控车床编程的特点（1）数控车削加工的内容,（a）端面切削（b）外轴肩切削,（1）数控车削加工的内容,2019年12月18日,（c）锥面切削（d）圆弧面切削,（e）车退刀槽（f）切断,一、数控车床编程的特点（1）数控车削加工的内容,2019年12月18日,一、数控车床编程的特点（1）数控车削加工的内容,2019年12月18日,（2）数控车削加工的编程特点在一个程序段中，可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示。所以采用直径尺寸编程更为方便。由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能（G41、G42），这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。,一、数控车床编程的特点（2）数控车削加工的编程特点,2019年12月18日,图8-12机床坐标系和参考点,以机床原点为坐标系原点建立起来的X、Z轴直角坐标系，称为机床坐标系。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。如图8-12所示。,三、数控车床程序编制（一）设定工件坐标系和工件原点,（一）设定工件坐标系和工件原点数控车床坐标系统分为机床坐标系和工件坐标系（编程坐标系）。无哪种坐标系统都规定与车床主轴轴线平行的方向为Z轴，且规定从卡盘中心至尾座顶尖中心的方向为正方向。在水平面内与主轴轴线垂直的方向为X轴，且规定刀具远离主轴旋转中心的方向为正方向。,2019年12月18日,工件坐标系（编程坐标系）数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点。零件在设计中有设计基准，在加工过程中有工艺基准，同时应尽量将工艺基准与设计基准统一，该基准点通常称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立起来的X、Z轴直角坐标系，称为工件坐标系。,图8-13工件坐标系,在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上，即工件坐标系是将参考坐标系通过对刀平移得到的。数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点，建立工件坐标系的指令为：G50XZ；要建立如图所示工件坐标系，将坐标原点设在工件的右端面上，刀具起点相对工件坐标系的坐标值为（a,b）,则执行程序G50XaZb；后系统内部即记忆了（a,b），并显示在显示器上，这相当于在系统内部建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系XpOpZp。,三、数控车床程序编制（一）设定工件坐标系和工件原点,2019年12月18日,例1：下图为典型车削加工的直线插补实例。,三、数控车床程序编制（三）插补指令的编程,2019年12月18日,4、暂停指令G04,（1）编程格式G04X（P）（2）说明地址码X或P为暂停时间。其中：X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04X5.表示前面的程序执行完后，要经过5s的暂停，下面的程序段才执行；地址P后面不允许用小数点，单位为ms。如G04P1000表示暂停ls。,三、数控车床程序编制（三）插补指令的编程,2019年12月18日,例2：图为利用暂停G04进行切槽加工的实例。对槽的外圆柱面粗糙度有要求，编写加工程序如下。N060G00X1.6；快速到N070G01X0.75F0.05；以进给速度切削到N080G04X0.24；暂停0.24sN090G00X1.6；快速到,三、数控车床程序编制（三）插补指令的编程,2019年12月18日,（1）格式,FANUCG32X（U）Z（W）F；F采用旋转进给率，表示螺距。,三、数控车床程序编制（四）螺纹车削指令（G32/G92）,进行横螺纹加工时，其进给速度F的单位采用旋转进给率，即mm/r（或inches/r）；为避免在加减速过程中进行螺纹切削，要设引入距离1和超越距离2，1切入空刀行程量，一般为（35）F（导程）；2切出空刀行程量，一般取0.51。,（2）几点注意事项,2019年12月18日,例3：如图所示，螺纹导程=2mm，车削螺纹前工件直径为48，分两次走刀，第一次切深为0.8mm（单边），第二次切深为0.3mm，采用相对值编程.加工程序如下：,三、数控车床程序编制（四）螺纹车削指令（G32/G92）,N030G00U-11.6；N040G32W-59.0F2.0；N050G00U11.6；N060G00W59.0；N070G00U-12.2；N080G32W-59.0F2.0；N090G00U12.2；N100G00W59.0；,2019年12月18日,N01G50N02G00X58.0Z71.0N04X47.1N06G32Z12.0F2.0N08G00X58.0N10Z71.0N12X46.5N14G32Z12.0F2.0N16G00X58.0N18Z71.0N20X46.1N22G32Z12.0F2.0,N24G00X58.0N26Z71.0N28X45.1N30G32Z12.0F2.0N32G00X58.0N34Z71.0N36X45.6N38G32Z12.0F2.0,三、数控车床程序编制（四）螺纹车削指令（G32/G92）,例4：图为圆柱螺纹编程实例，螺纹外径已加工完成，直径为48mm，牙型深度1.3mm，分5次进给，吃刀量（直径值）分别为0.9mm、0.6mm、0.4mm、0.4mm和0.1mm，采用绝对编程，加工程序如下。,2019年12月18日,（3）螺纹车削循环G92,圆柱螺纹的编程格式为：G92X（U）Z（W）F_；锥螺纹的编程格式为：G92X（U）Z（W）RF_；,三、数控车床程序编制（四）螺纹车削指令（G32/G92）,2019年12月18日,GG92指令即为螺纹切削循环指令，该指令完成工件圆柱螺纹和锥螺纹的切削固定循环。为简单螺纹循环。可以完成如图所示1234的螺纹加工过程。指令中，要给定螺纹切削的终点坐标，还要给出螺纹的导程F值。其中R表示了螺纹的锥度，其值为锥螺纹大、小径的半径差。,N30G92U-11.6W-59.0F2.0；N31G92U-12.2W-59.0F2.0；,三、数控车床程序编制（四）螺纹车削指令（G32/G92）,2019年12月18日,执行螺纹切削时需要注意以下事项：(1)螺纹切削中进给速度倍率无效，进给速度被限制在100。(2)螺纹切削中不能停止进给，一旦停止进给切深便急剧增加，很危险。因此在螺纹切削中进给暂停键无效。(3)在螺纹切削程序段后的第一个非螺纹切削程序段期间，按进给暂停键或持续按该键时，刀具在非螺纹切削程序段停止。(4)如果用单程序段进行螺纹切削，则在执行第一个非螺纹切削的程序段后停止刀具。(5)在切端面螺纹和锥螺纹时，也可进行恒线速控制，但由于改变转速，将难以保证正确的螺纹导程。因此，切螺纹时，指定G97不使用恒线速控制。(6)在螺纹切削前的移动指令程序段可指定倒角，但不能是圆角R。(7)在螺纹切削程序段中，不能指定倒角和圆角R。(8)在螺纹切削中主轴倍率有效，但在切螺纹中如果改变了倍率，就会因升降速的影响等因素而不能切出正确的螺纹。,三、数控车床程序编制（四）螺纹车削指令（G32/G92）,2019年12月18日,常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量(双边)(mm),2019年12月18日,例5编制图所示零件的数控程序，双点画线为2570的坯料，粗车每次切深约1mm，精车余量为0.5。,2019年12月18日,N1G90T01N2G50X200.Z100.建立工件坐标系N3S1000M03主轴正转1000r/minN4G00X27.Z0车端面进刀点N5G01X-0.5F80N6G00Z2.X23.第一次粗车进刀点N7G01Z-44.5F100X25.N8G00Z2.X21.第二次粗车进刀点,2019年12月18日,N9G01Z-44.5F100X23.N10G00Z2.X19.第三次粗车进刀点N11G01Z-30.5F100X21.N12G00Z2.X17.第四次粗车进刀点N13G01Z-30.5F100X19.N14G00Z2.X15.第五次粗车进刀点,2019年12月18日,N15G01Z-10.F100X17.N16G00Z2.X13.第六次粗车进刀点N17G01Z-10.F100X15.N18G00Z2.X9.第七次粗车进刀点N19G01X13.Z-5.F80N20G00Z2.X0.精车进刀点N21G01Z0F70,2019年12月18日,N22G03X12.Z-6.I0K-6.车头部圆弧N23G01Z-10.F80车12柱面X14.X16.Z-25.车锥面Z-31X18X20.Z-32.车C1倒角Z-45.X23.X24.Z-45.5车C0.5倒角Z-55.车24柱面,2019年12月18日,N24G00X100.Z200.快退至换刀点N25M06T02换切槽刀T02,2019年12月18日,N26G00X25.Z-45.快进至切槽进刀点N27G01X16.F60切槽N28G04P1000切槽暂停1秒N29G01X25.F150径向进刀N30G00Z-54.切断进刀点N31G01X-0.5F60切断N32G00X200.Z100.M05快速退至起始位置N33M02,返回,2019年12月18日,例6在CK7815型数控车床上对图所示的零件进行精加工，图中85mm不加工。要求编制，精加工程序。,2019年12月18日,1首先根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定工艺路线。,(1)先从左至右切削外轮廓面。,其路线为：倒角切削螺纹的实际外圆切削锥度部分车削62mm外圆倒角车80mm外圆切削圆弧部分车削80mm外围。,2019年12月18日,(3)车M481.5的螺纹。,(2)切3mm45mm的槽。,2选择刀具并绘制刀具布置图,根据加工要求需选用三把刀具，如图3-19(b)所示。T01号外圆车刀，T02号切槽刀，T03号螺纹车刀。,2019年12月18日,3.编制的程序,N0001G50X200.0Z350.0T01设定起刀点,N0002S630M03主轴正转，转速630r/min,N0003G00X41.8Z292.0M08快进至X=41.8mm，Z=292mm，开切削液,2019年12月18日,N0004G01X47.8Z289.0F0.15工进至X=47.8mm，Z=289mm，速度0.15mm/r（倒角）Z227.0Z向工进至Z=227mm(精车47.8mm螺纹外径)X50.0X向工进至X=50mm(退刀),2019年12月18日,X62.0W-60.0X向工进至X=62mm(退刀)，-Z向工进60mm(精车锥面)Z155.0Z向工进至Z=155mm(精车62mm外圆)X78.0X向工进至X=78mm(退刀),2019年12月18日,X80.0W-1.0X向工进至X=80mm(退刀)，-Z向工进1mm(倒角)W-19.0-Z向工进19mm(精车80mm外圆),2019年12月18日,N0005G02W-60.0I63.25K-30.0顺圆-Z向工进60mm(精车圆弧)N0006G01Z65.0Z向工进至Z=65mm(精车80mm外圆)X90.0X向工进至X=90mm,2019年12月18日,N0007G00X200.0Z350.0T01M05M09返回起刀点，取消刀具补偿，同时关切削液,N0008M06T02换刀，并进行刀具补偿,N0009S315M03主轴正转，转速315r/min,2019年12月18日,2019年12月18日,N0013G00X51.0X向快退至X=51mm(退刀)X200.0Z350.0T02M05M09返回起刀点，取消刀具补偿，同时关切削液,N0014M06T03换刀，并进行刀具补偿,2019年12月18日,N0015S200M03主轴正转，转速200r/min,N0016G00X62.0Z292.0M08快进至X=62mm，Z=292mm，开切削液,2019年12月18日,N0017G92X47.54Z228.5F1.5X46.94螺纹切削循环，螺距1.5mmX46.38,2019年12月18日,N0018G00X200.0Z350.0T03M09返回起刀点，取消刀具补偿，同时关切削液,N0019M05主轴停,N0020M30程序结束,2019年12月18日,2.5数控铣床的程序编制第一节数控铣削加工工艺第二节数控铣削加工的编程,数控加工工艺路线设计,加工线路的确定加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减少空行程：,n个,),)(,1,),1,(,2,b,a,n,a,n,b,+,-,=,-,+,=,（,黄线长,红线长,b,a,+切入/出段,+切入/出段,车削或铣削：铣削轮廓时刀具的切入与切出原则：尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。,铣削轮廓加工路线示例轮廓的加工路线,2-2数控机床加工的工艺分析,加工线路的选择应遵从的原则：尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。保证零件的工艺要求。利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。,7-4数控加工工艺设计,实例,铣削如图所示的零件。来料是45号钢、707020的半成品，上下表面已磨平，4侧面两两平行且与上下表面垂直，这些面可以做定位基准。该零件材料切削性能较好。,1.确定装夹方案(1)定位基准从来料情况知道，7070两侧面平行且与上下表面垂直，上下表面平行且下表面在上道工序已加工就绪，定位基准选下表面、一侧面及另一侧面。下表面限制3个自由度，一侧面简化为1条线限制2个自由度，另一侧面简化为1点限制1个自由度，工件处于完全定位状态。该零件整个加工过程只需1次装夹。(2)夹具单件生产，零件小、外形规整，盘形型腔到毛坯边侧没有精度要求。选用机用平口钳16.确定加工方案根据零件形状及加工精度要求，型腔及孤岛用立铣刀分粗、精铣两工步完成加工。7.选择刀具及切削用量(1)粗铣选用14mm高速钢环形立铣刀1深度分4次铣削，先铣4.9mm，再铣5mm，剩下的0.1mm随同精铣一起完成，孤岛外轮廓及型腔周边均留0.3mm精铣