模块四数控车床零件加工-模块四数控车床的加工.ppt

回答问题：数控机床工序和工步的要素是什么？(人地点时间工件刀具加工轮廓表面)数控刀具的刀位点概念？数控加工方法和路线设计原则？(精度空运行时间加工时间加工路线切入切出反向间隙经济)数控加工中切削用量有哪些,分别是什么?切削速度与主轴转速的有什么关系?为什么数控机床开机后要回参考点,为什么对刀?,模块四数控车床加工操作,4.1数控车床结构与技术参数4.2数控车床操作,4.1数控车床结构与技术参数,4.1.1数控车床结构与技术参数1数控车床结构数控车床主要由床身、主轴箱、刀架、刀架滑板、尾座、防护罩、液压系统、冷却系统、润滑系统、电气控制系统等组成。电气控制系统中的数控系统能控制伺服电动机驱动刀具作连续的横向和纵向进给运动，以加工出符合要求的各种工件。数控车床的床身结构和导轨有多种形式，大体可分为水平床身、水平床身斜滑板、倾斜床身和立式床身等四类布局形式，如图4-1所示。,图4-1数控车床布局(a)水平床身前置刀架；(b)水平床身斜滑板;(c)倾斜床身;(d)立式床身,一般中小型数控机床多采用倾斜床身或者水平床身斜滑板结构，这两种布局结构具有机床外形美观、占地面积小、宜于排屑、便于冷却液的排流、便于操作者操作与观察、宜于安装上下料机械手、宜于全面实现自动化等优点。图4-2所示为沈阳第一机床厂生产的SSCK20A型数控卧式车床。,图4-2SSCK20A型数控车床,该机床是二坐标连续控制CNC车床，采用BEIJING-FANUC0i数控系统，主轴无级转速范围为452400r/min，采用整体铸造床身，内部结构为拱形筋，脊与导轨面垂直，下部包砂铸造，这种结构可大大提高床身的刚性，增加机床的稳定性和抗震性，从而提高机床精度。向后倾斜45，具有倾斜床身排屑流畅的优点，同时也具有水平床身刀架受切削力较好的优点。该机床采用全封闭防护，操作调整方便、安全；配有湿式链板式排屑器，铁屑能及时排出。床身导轨和滑鞍导轨采用一体的铸造导轨，经精密磨削加工，进一步提高了机床的强度、刚性和精度；滑鞍、滑板导轨摩擦面均粘贴聚四氟乙烯抗磨软带，大大降低了与导轨间的摩擦系数，从而增加了导轨的耐磨性和精度保持性，还可提高刀架的快速移动速度及延长机床的使用寿命。,该机床的X轴滚珠丝杠与伺服电动机用单向弹性膜片联轴器联接，传动无间隙。Z轴滚珠丝杠是伺服电动机通过同步齿形带传动的。为了使编码器发出的脉冲信号与滚珠丝杠同步，采用滚珠丝杠与编码器直接用弹性联轴器联接，这样编码器可直接反馈滚珠丝杠的传动信号，避免齿形带传动造成的误差。该机床适合加工轴类和盘形零件。可加工内外圆柱、圆锥、圆弧和各种螺纹，机床还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、车端面、切槽、倒角等加工；采用液压卡盘、中空卡盘、液压尾架等附件，适合加工中型复杂零件。,2SSCK20A型数控卧式车床的主要技术参数卡盘直径：210mm床身最大回转直径：450mm最大加工直径：200mm轴类最大加工长度：500mm滑鞍最大纵向行程：660mm滑板最大横向行程：170mm主轴孔径：55mm主轴转速(无级)：单轴主轴箱(交流主驱动)452400r/min车刀刀方：20mm20mm,最小输入当量：纵向(Z轴)0.001mm，横向(X轴)0.001mm(直径上)快移速度：纵向(Z轴)10m/min，横向(X轴)8m/min(直径上)尾座套筒直径：70mm套筒最大行程：80mm顶尖锥孔：莫氏4号主电机功率(AC)：11kW伺服电动机：1.2kW液压站电动机：1.5kW运屑器电动机：0.2kW切削液电动机：0.55kW机床外形尺寸(LBH)：3730mm1730mm1710mm机床净重量：5000kg,4.1.2数控车床控制面板SSCK20A型数控卧式车床的控制面板如图4-4所示。它由系统操作面板(CRT/MDI操作面板)和机床操作面板(也称为用户操作面板)组成。图中上方是系统操作面板，下方是机床操作面板。另外，在控制面板的左侧面还有一个手摇控制面板，如图4-5所示。面板上的功能开关和按键均有特定的含义。对于系统操作面板来说，只要采用的是BEIJING-FANUC0iMate-TB数控系统，则面板都是相同的；但对于机床操作面板而言，由于生产厂家的不同而有所不同。,图4-4SSCK20A型数控车床操作面板,程序编辑系统操作,机床操作功能区域,显示输出软键控制,安全保护倍率修调,1机床操作面板SSCK20A型数控卧式车床的机床操作面板如图4-6所示。,图4-6SSCK20A型数控车床机床操作面板,1)急停按钮【急停】按钮为图4-6左上角的第一个按钮。机床在运行过程中，当将要出现碰撞或者程序有错误等紧急情况下，应立即压下【急停】按钮，这时机床紧急停止，进给和主轴旋转也立刻紧急刹车。当消除故障以后，顺时针旋转急停按钮进行复位，机床可继续操作。2)程序保护开关紧靠着【急停】按钮的右方为【程序保护】开关，它是一钥匙开关，用以防止破坏内存程序。当该开关在“1”位置时，内存程序将受到保护，即不能进行程序编辑；在“0”位置时，内存程序不受到保护。3)进给倍率修调开关【急停】按钮正下方为【进给倍率修调】开关，用此开关可以改变在自动方式下运行的程序中刀架的进给速度，修调率为0%120%。手动方式下该开关直接指示刀架的进给速度。4)主轴倍率修调开关【进给倍率修调】开关右方为【主轴倍率修调】开关，用此开关可以改变主轴的转速。可以改变程序中给定的S代码速度，使之按照50%120%的倍率变化。,图4-7相关按钮名称,2系统操作面板系统操作面板如图4-4上方所示，主要包括三部分：CRT显示器、软键和MDI键盘。,4.2数控车床操作,4.2.1启动与回参考点1启动将数控车床电气柜总开关转到ON位置，机床将进入等待状态，报警提示1003外部报警(未准备)，按下机床操作面板上的【准备】键，机床启动完成。,2回参考点机床打开以后首先必须进行回参考点的操作，因为机床在断电后就失去了对各坐标位置的记忆，所以在接通电源后，必须让各坐标值回参考点。其具体操作步骤如下：(1)在机床操作面板上按下【回零】键。(2)按下快速移动倍率开关(在【25%】、【50%】、【100%】三个按钮中任选一个)。,(3)首先，使X轴回参考点。按下【X】按钮，使滑板沿X轴正向移向参考点，在移动过程中，操作者应按住【X】按钮，直到回零参考点指示灯闪亮，再松开按钮，X轴已返回参考点。(4)再使Z轴回参考点。按下【Z】按钮，使滑板沿Z轴正向移向参考点，在移动过程中，操作者应按住【Z】按钮，直到回零参考点指示灯闪亮，再松开按钮，Z轴返回参考点。注意：若开机后机床已经在参考点位置，应该先按下【点动】按钮，用移动按钮【X】和【Z】先使刀架移开参考点约100mm左右，然后再回零。,4.2.2对刀与建立工件坐标系对刀与建立工件坐标系采用试切法。其具体操作步骤如下：(1)在执行完回零操作后，按下机床操作面板上的【手动输入】键。(2)按下系统操作面板上的【PROG】键，使显示屏幕画面出现MDI。(3)输入M03S600。(4)按下系统操作面板上的【EOB】键。(5)按下【INSERT】键。(6)按下【循环启动】键。(7)按下【点动】按钮。,(8)按下【转塔转位】按钮，找基准刀。(9)依次按下【X】和【Z】按钮，使刀盘接近工件。(10)按下【手摇】按钮。(11)将手摇操作面板上的轴选开关打在X位置。(12)在【X1】、【X10】、【X100】、【X1000】四个按钮中选定其中一个，并将所选按钮按下(注意：尽量不选【X1000】按钮)。(13)按下【主轴正转】按钮，旋转手轮，沿X向进刀，在端面车一刀。,(14)沿X向退刀，使刀具离开工件，Z向尺寸不动。(15)按下【主轴停】按钮。(16)按下系统操作面板上的【W】键。(17)按下【起源】软键，使相对坐标W清零。(18)按下【OFFSETSETTING】键。(19)按下软键【坐标系】。(20)选择G54G59其中之一，此处选择G54，用光标移动键将光标移动至Z位置。(21)输入Z0。,(22)按下软键【测量】。(23)将手摇操作面板上的轴选开关打在Z位置。(24)按下【主轴正转】按钮，旋转手轮，沿Z向进刀，在外圆试切一刀。(25)沿Z向退刀，使刀具离开工件，X向尺寸不动。(26)按下【主轴停】按钮，测量外圆尺寸。(27)按下系统操作面板上的【U】键。(28)按下【起源】软键，使相对坐标U清零。(29)按下【OFFSETSETTING】键。,(30)按下软键【坐标系】。(31)输入X和所测量外圆尺寸。(32)点击软件”测量”。此时，坐标系G54设定完成，工件坐标系坐标原点就处于零件右端面中心处，在程序中直接调用G54，所有编程尺寸就是该坐标系下的尺寸。如果刀盘上还安装有其他刀具，则针对每一把刀具都用上述方法试切，然后按下【OFFSETSETTING】键，再按下【形状】软键，调出刀具位置偏置画面，分别将其U、W值送入所对应的补偿号中，对刀结束。,4.2.3自动运行1存储器运行程序预先存在存储器中，当在自动状态下选定了一个程序并按下机床操作面板上的【循环启动】按钮时，开始自动运行，而且循环启动灯(LED)点亮。在自动运行期间当按下机床操作面板上的【进给保持】按钮时，自动运行暂停。再按一次【循环启动】按钮，自动运行恢复。按下MDI面板上的【RESET】键，自动运行结束并进入复位状态。,存储器运行过程如下：(1)按【编辑】键。(2)按【PROG】键显示程序画面。(3)按地址键【O】。(4)用数字键输入程序号。(5)按【OSRH】软键。(6)按【自动】键。(7)按机床操作面板上的【循环启动】按钮，启动机床进入自动运行状态，而且循环启动灯(LED)点亮。(8)按下机床操作面板上的【进给保持】按钮，自动运行暂停。若按下MDI面板上的【RESET】键，自动运行结束并进入复位状态，循环启动灯灭。,2MDI运行MDI运行用于简单的测试操作，运行过程如下：(1)按机床操作面板上的【手动输入】按钮。(2)按系统操作面板上的【PROG】键，选择程序画面。(3)编制要执行的程序，并在最后一个程序段中指定M99或者M30。(4)用系统操作面板上的光标移位键将光标移动到程序头。(5)按下【循环启动】按钮，自动运行开始。(6)自动运行结束，返回到程序的开头。(7)按下【RESET】键，自动运行结束并返回到复位状态。,4.2.4简单零件加工举例例4-1图4-9所示是零件的图样，毛坯为50mm100mm棒料，材料为45钢，需要车削外圆和端面。1确定工艺方案采用三爪自定心卡盘夹持50外圆，一次装夹完成粗、精加工。,图4-9简单零件车削实例,2加工工序(1)粗车端面及45外圆，留0.5mm精车余量；(2)精车45外圆到尺寸。3刀具零件的粗、精加工均用90外圆车刀完成。4切削用量粗加工时进给量为0.3mm/r，主轴转速为300r/min；精加工时进给量为0.15mm/r，主轴转速为600r/min。粗加工一次完成；精加工也一次完成，单边切削量为0.5mm。,5工件坐标系以零件右端面与回转轴线交点为工件原点，坐标系如图4-9所示。用G54设定工件坐标系.,程序如下：O0401；N010G54；调用G54坐标系N020S300M03；主轴正转，转速为300r/minN030M08；送切削液N040G00X55.0Z0；定位，快速到达端面的径向外N050G01X-0.5F0.3；车削端面N060G00Z2.0；退刀,N070X46.0；定位N080G01Z-60.0F0.3；粗车外圆N090X55.0；车端面N100G00Z2.0；退刀N110X45.0S600；45外圆定位，主轴转速为600r/minN120G01Z-60.0F0.15；精车45外圆N130X55.0；退刀N140G00Z100.0M09；关切削液N150M05；主轴停N160M30；程序结束,4.2.5综合举例1轴类零件例4-2图4-10所示是零件的图样，毛坯为40mm100mm棒料，材料为45钢。,图4-10轴类零件的车削实例,1)确定工艺方案采用三爪自定心卡盘夹持40外圆，棒料伸出卡盘外约85mm，找正后一次装夹完成粗、精加工。2)刀具分析零件图以后，确认该零件加工需要3把刀具。选定1号刀为硬质合金机夹车刀；2号刀为宽4mm的硬质合金切槽刀；3号刀为60硬质合金机夹螺纹车刀。3)工艺路线的设计(1)用1号刀进行轮廓的粗车和精车，采用粗车循环指令G71和精车循环指令G70进行编程；(2)用2号刀进行车槽加工；(3)用3号刀车螺纹，采用G76指令编程；(4)用2号刀切断工件。,4)切削用量粗车轮廓时车削深度为1.5mm，退刀量为2mm，进给量为1.3mm/r，主轴转速为800r/min；精车轮廓时进给量为0.15mm/r，主轴转速为1200r/min。粗车完毕后，X向单边精车余量为0.2mm，Z向单边精车余量为0.1mm；车槽时进给量为0.15mm/r，主轴转速为600r/min，车刀进入槽底部进给暂停2s。5)工件坐标系以零件右端面与回转轴线交点为工件原点，坐标系如图4-10所示。用G54设定工件坐标系，设定方法与前面所介绍的完全相同。,程序如下：O0402；N010G54；调用G54坐标系N020S800M03；主轴正转，转速为800r/minN030M08；送切削液N040T0101；换1号车刀，导入刀具补偿N050G00X50.0Z5.0；快速到达循环起刀点定位N060G94X0Z0F0.15；车削端面N070G90X40.0Z-80.0F1.3；外径车削固定循环刮毛坯外径N080G71U1.5R2.0；外圆粗车循环，N100N170为循环部分轮廓N090G71P100Q170U0.4W0.1；N100G00X20.0；下刀N110G01Z-20.0F0.15S1200；车削螺纹部分圆柱，主轴转速为1200r/min，进给量为0.15mm/r,N120X22.0；车削槽处的台阶端面N130Z-30.0；车削22外圆N140X24.0；车削台阶N150X28.494Z-53.469；车圆锥N160G02X38.0Z-65.0R15.0；车削R15的圆弧N170G01Z-80.0；车削38外圆N180G70P100Q170；从N100至N170精车轮廓N190G00X100.0；刀具沿径向快退N200Z200.0；刀具沿轴向快退N210T0202；换2号车刀，导入刀具补偿N220G00X24.0Z-20.0S600；2号车刀快速定位，主轴转速为600r/minN230G01X16.0F0.15；车槽N240G04X2.0；暂停2s，修光槽底,N250G00X24.0；径向退刀N260X100.0Z200.0；回到换刀点N270T0303；换3号车刀，导入刀具补偿N280G00X21.0Z3.0；快速到达螺纹加工起始位置，轴向有引入长度3mmN290G76X18.052Z-18.0I0K0.974D0.4F1.5A60P1；螺纹循环加工N300G00X100.0；刀具沿径向快退N310Z200.0；刀具沿轴向快退N320T0202；换2号车刀，导入刀具补偿N330X42.0Z-79.0；快速到达切断位置,N340G01X0F0.15；切断进给N350X42.0F1.3；切断完毕后沿径向退出N360G00X100.0；刀具沿径向快退N370Z200.0；刀具沿轴向快退N380T0101；1号刀，为下一个零件的加工做准备N390M09；关冷却液N400M05；主轴停止N410M30；程序结束,2套筒类零件例4-3如图4-11所示为一套类筒零件，所选毛坯为112mm143mm棒料，预留75mm内孔，图中长度为51mm的外径，以二次装夹来进行加工，本次编程不加工，材料为45钢。,图4-11套筒类零件加工实例,1)确定工艺方案该工件壁厚较大，从零件图上可以看出设计基准在左端面，因此选择左端面和外圆作为定位基准，采用三爪自定心卡盘夹持，取工件左端面中心为工件坐标系坐标原点，换刀点选择在(200，400)处，找正后一次装夹完成粗、精加工。2)刀具分析零件图以后，确认该零件加工需要6把刀具。选定1号刀为90硬质合金机夹粗车外圆偏刀，刀尖半径为R0.5mm；2号刀为内圆粗车刀，刀尖半径为R0.5mm；3号刀为90硬质合金机夹精车外圆偏刀，刀尖半径为R0.2mm；4号刀为车槽刀，刀宽4mm；5号刀为内圆精车刀，刀尖半径为R0.2mm；6号刀为车槽刀，刀宽4.1mm。,3)工艺路线的设计(1)下料为112mm141mm棒料，预留75mm内孔，调质处理HB220250；(2)用1号刀粗车端面、外圆锥面和110mm外圆，单边留0.25mm精车余量；(3)用2号刀粗车内阶梯孔，X向单边留0.25mm精车余量，Z向单边留0.5mm精车余量；(4)用3号刀精车端面、外圆锥面和110mm外圆；(5)用4号刀切493.8mm的槽；(6)用5号刀精车内阶梯孔和倒角；(7)用6号刀切4.1mm2.5mm的槽。,4)切削用量(1)粗车外轮廓时径向车削深度为0.75mm，进给量为0.2mm/r，主轴转速为300r/min；(2)粗车内阶梯孔时径向最大车削深度为4mm，进给量为0.3mm/r，主轴转速为300r/min；(3)精车端面、外圆锥面和110mm外圆时，进给量为0.08mm/r，主轴转速为600r/min；(4)切493.8mm的槽时，进给量为0.2mm/r，主轴转速为200r/min，车刀进入槽底部进给暂停2s；(5)精车内阶梯孔时，进给量为0.08mm/r，主轴转速为600r/min；(6)切4.1mm2.5mm的槽时，进给量为0.1mm/r，主轴转速为240r/min，车刀进入槽底部进给暂停2s。,5)工件坐标系取工件左端面中心为工件坐标系坐标原点，对刀点选择在(200，400)处，坐标系如图4-11所示。用G54设定工件坐标系，设定时只是将4.2.2节所介绍方法中的第(14)步“沿X向退刀，使刀具离开工件，Z向尺寸不动”改为“沿X向退刀，使刀具离开工件，Z向尺寸不动，测量刀尖距卡盘端面距离”，第(21)步“输入Z0”中的“0”改为“所测量刀尖距卡盘端面距离”，其余设定方法与前面所介绍的完全相同。,程序如下：O0403；N010G54；调用G54坐标系N020S300M03；主轴正转，转速为300r/minN030M08；送切削液N040T0101；换1号车刀，导入刀具补偿N050G00X118.0Z141.5；快速到达粗车端面点定位N060G01X32.0F0.2；粗车端面N070G00X103.0；短锥面定位N080G01X110.5Z117.678F0.2；粗车短锥面,N090Z48.0；粗车110mm外圆N100G00X200.0Z400.0；返回换刀点N110T0202；换2号车刀，导入刀具补偿N120G00X89.5Z145.0；快速到达粗车内孔点定位N130G01Z61.5F0.3；粗车90mm内孔N140X79.5；粗车内孔阶梯面N150Z-5.0；粗车80mm内孔N160G00X75.0；径向退刀N170Z180.0；轴向退刀N180G00X200.0Z400.0；返回换刀点N190T0303；换3号车刀，导入刀具