项目四数控车削加工技术.ppt

项目四数控车削加工技术,任务一认识数控车床任务二加工简单阶梯轴任务三加工螺纹轴类零件任务四加工简单套类零件任务五加工复合轴类零件任务六用户宏程序加工非圆曲线拓展实训,项目要点：1.掌握数控车床的种类、加工对象及特点；2.掌握数控车床编程规则、常用符号及指令代码；3.掌握典型零件的加工工艺制定与加工程序编制；4.掌握FANUC0i系统变量应用与宏程序编制方法。,任务一认识数控车床,一、任务引入二、任务分析三、知识准备四、任务实施五、任务评价,一、任务引入1.任务描述：数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床的种类很多，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。本任务重点介绍数控车床的用途及种类，分析数控车床的特点。,2.知识目标：（1）了解数控车床的用途和种类；（2）掌握数控机床车床的特点。,二、任务分析本任务学习时先通过观看多媒体图片和现场参观了解数控机床的用途及分类；掌握数控车床的特点。,三、知识准备（一）数控车床的主要加工内容精度要求高的零件1.要求高的回转体零件表面粗糙度好的回转体零件精密、超低表面粗糙度的零件2.表面形状复杂的回转体零件3.带横向加工的回转体零件4.带一些特殊类型螺纹的零件,（二）数控车床的分类1.按主轴的配置形式分类,卧式数控车床,立式数控车床,2.按刀架数量分类,单刀架数控车床,双刀架数控车床,3.按功能分类经济型数控车床普通数控车床车削加工中心,（三）数控车床的特点1适应性强2适合加工复杂型面的零件3加工精度高，质量稳定4生产效率高5工序集中，一机多用6减轻劳动强度，改善劳动条件7价格较高且调试和维修较复杂,四、任务实施,实训车间参观记录表,五、任务评价根据学生参观时的纪律表现（20%）、记录表的填写（60%）及安全文明生产（20%）执行情况,通过自评、互评和教师评分等方式，对完成任务情况进行综合评价。,任务二加工简单阶梯轴,一、任务引入二、任务分析三、知识准备四、任务实施五、任务评价,一、任务引入1.任务描述如图所示的为一简单阶梯轴零件，已知材料为45钢，毛坯尺寸为28100mm（零件不需切断）。该零件在FANUC数控车窗上加请确定其编程指令。2知识目标（1）熟悉数控车床加工的基本工艺方法；（2）掌握FANUC0i系统数控车床的常用指令的格式及使用方法；（3）掌握阶梯轴零件的编程与加工方法。,二、任务分析本任务的重点和难点在于正确运用FANUC0i系统中关于外圆加工的指令格式，通过分析各功能的格式，编制出阶梯轴加工程序。,三、知识准备(一)数控车床的编程特点1.编程坐标系2.直径编程和半径编程3.小数点编程4.绝对编程与增量编程,（二）手工编程中的数学处理在数控编程加工的过程中，首先要计算出刀具运动轨迹点的坐标。这种根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需输入的数据，称为数控加工的数值计算。1.节点、基点的概念与计算基点：构成零件轮廓的这些不同几何元素的链接点称为基点。如图中的A、B、C、D、E、F和G都是该零件轮廓上的基点，显然，相邻基点间只能是一个几何元素。,节点：当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制工作中，常常需要用直线或圆弧去近似代替非圆曲线，称为拟合处理。拟合线段的交点或切点就称为节点。如图所示：P1、P2、P3、P4、P5等。,2、数值计算举例如图所示，在进行编制程序时，R10与R18相切，切点坐标未知，R1与73外圆相切，切点坐标未知，需要进行计算得出，否则程序无法编制。,分析图纸所表达的信息，此零件有半径为R3、R29、R45三个圆弧光滑连接而成。对圆弧工件编程时，必须求出以下三个点的坐标值（X轴方向Z轴方向高一个级别）：圆弧的起始点坐标值；圆弧的结束点(目标点)坐标；圆弧中心点的坐标。（添加辅助线，创建数学模型如图。计算过程略）,（三）数控车床制定加工方案的要求1.程序段最少。2.进给路线最短。,进给路线对比,起刀点和对刀点重合,起刀点和对刀点分离,削进给路线对比,3.灵活选用不同形式的切削路线。,（四）FANUC0i系统数控车床的编程指令1.辅助功能辅助功能也称M功能，它用于控制零件程序的走向，并用来指定机床辅助动作及状态。它是由字母M及其后面的数字组成。,2.其他功能（1）主轴功能（S功能）主轴功能控制主轴转速，其后的数值表示主轴转速数值，单位为r/min。（2）刀具功能（T功能）刀具功能也称T功能，T代码主要用来选择刀具。它也是由地址符T和后续数字组成。例如：T0101表示选择01号刀并调用01号刀具补偿值。（3）进给功能（F功能）进给功能也称F功能，F指令表示坐标轴的进给速度，它的单位取决于G98或G99指令。G98表示每分钟进给量，单位为mm/min。G99表示每转进给量，单位为mm/r。,3.准备功能准备功能又称“G功能”或“G代码”，是由地址字G和后面的两位数来表示的，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。,（1）G50指令：设定数控车床编程坐标系指令格式：G50XZ；说明：G50表示设定坐标系，X、Z表示原点的位置；应在刀具运动指令之前设定；执行该指令后，刀具并不运动；不允许有其他功能指令，但S指令除外。,（2）基本指令（G00、G01、G02、G03）快速点定位指令G00G00指令是使刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求，且无切削加工过程。指令格式：G00X（U）_Z（W）_X（U）、Z（W）：刀具以各轴的快速进给速度移动时的绝对（增量）坐标值；例：刀尖从A点快进到B点，用绝对和增量方式写出G00程序。绝对坐标方式：G00X40Z58；增量坐标方式：G00U-60W-28.5；,直线插补G01格式：G01X（U）Z（W）F；说明：1）G01指令使刀具以F指定的进给速度直线移动到目标点，一般作为切削加工运动指令，既可以单坐标移动，又可以两坐标同时插补运动。X（U）、Z（W）为目标点坐标。（2）程序中只有一个坐标值X或Z时，刀具将沿该坐标方向移动；有两个坐标值X和Z时，刀具将按所给的终点直线插补运动。例：如图刀具从P0P1P2P3P0点运动（图中为G00方式；为G01方式）。G00X50Z2；（P0P1）G01Z-40F0.1；（P1P2）X80Z-60；（P2P3）G00X200Z100；（P3P0）,G02/03顺逆时针圆弧插补格式：G02/03X_Z_R_(I_K_)或G02/03U_W_R_(I_K_)其中：X，Z(U,W)为圆弧终点坐标；R圆弧半径；I圆心相对于圆弧起点的径向增量坐标值;K圆心相对于圆弧起点的轴向增量坐标值。,例（R）指令：G02X50.0Z10.0R27F0.1；或G02U30.0W10.0R27F0.1；（I，K）指令：G02X50.0Z10.0I20.0K17.0F0.1；或G02U30.0W10.0I20.0K17.0F0.1；,（3）车削简单阶梯轴常用指令内外圆切削循环指令：G90指令格式：G90X(U)_Z(W)_RF_；X,Z：切削终点的绝对坐标值；U,W：切削终点的增量坐标值；F：进给速度。R:切削始点与圆锥面切削终点的半径差。注：当为圆柱面时R为零，可省略。,例：应用圆柱面切削循环功能加工下图所示零件。O0001；G50X200Z200T0101；M03S1000；G00X55Z2M08；G90X45Z-25F0.2；X40；X35；G00X200Z200T0101；M30；,四、任务实施（一）任务工艺分析1零件图分析图示零件由阶梯状的圆柱面组成，零件的尺寸精度要求一般。从右至左，零件的外径尺寸依次增大。2确定装夹方案该零件为轴类零件，轴心线为工艺基准，加工外表面用三爪自定心卡盘夹持28mm外圆一次装夹完成加工。3加工工艺路线设计车端面；粗车25、20、15外圆，留余量0.5mm；从右至左精加工各面；4刀具选择90外圆车刀T0101：用于车端面和粗、精车外圆。,（二）参考程序：,五、任务评价,任务三加工螺纹轴类零件,一、任务引入二、任务分析三、知识准备四、任务实施五、任务评价,一、任务引入编制如图所示工件的加工程序，毛坯为2565棒材，材料为45钢。任务要求：1.掌握螺纹相关计算。2.掌握螺纹程序的编制。3.掌握切槽加工方法。4.加工时间120min。,二、任务分析本任务通过螺纹轴及槽的加工工艺、加工特点、方法及编程指令以及加工误差的分析及操作训练，重点掌握螺纹的编程、加工、刀具选择及测量等。,三、知识准备（一）螺纹术语与计算,普通三角螺纹计算,（二）三角螺纹车刀,（三）三角螺纹车刀螺纹常用指令1等螺距螺纹切削指令G32（1）指令格式：G32X(U)_Z(W)_F（I）_；X、Z螺纹终点的绝对坐标值；U、W螺纹终点相对于起点的增量坐标值；F长轴方向的导程；I每英寸牙数。（用于加工英制螺纹）,2螺纹切削固定循环指令G92（1）指令格式：G92X(U)_Z(W)_R_F（I）_；X、Z螺纹终点的绝对坐标值；U、W螺纹终点相对于起点的增量坐标值；R切削螺纹起点和终点的半径差（有符号）；F螺纹导程（单线螺纹的螺距等于导程）；I每英寸的牙数（用于加工英制螺纹）。,3螺纹切削复合循环指令G76（1）G76指令格式：G76P(m)(r)(a)Q(dmin)Rd；G76X(u)Z(w)R(i)P(k)Q(d)F(p)(I)；M精加工重复次数；R倒角量。当螺距由P表示时，可以从0.01P到9.9P设定，单位为0.1L（两位数0099）；a螺纹刀尖角度（螺纹牙形角）。可以选择80、60、55、30、29和0，由2位数指定；dmin最小切削深度（半径值指定），单位为m；d精加工余量；i螺纹切削起点与终点的半径差（有符号），如果i=0,可作一般直线螺纹切削；k螺纹高度，X轴方向用半径值指定，单位为m；d第一刀的切削深度，半径值，单位为m；P螺纹导程；I每英寸的牙数（用于加工英制螺纹）。,G76切削路线及进刀方式,车削螺纹的走刀次数和背吃刀量参考数据,四、任务实施1.螺纹轴的工艺设计（1）零件图工艺分析该零件表面由退刀槽、三角螺纹和一段圆弧组成，尺寸精度和表面粗糙度要求不高。已知毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为2565的圆棒料。可用G32、G92、G76进行加工。（2）选择设备根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CK6140数控车床。（3）确定零件的定位基准和装夹方式对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持25外圆，一次装夹完成粗精加工。（4）确定加工顺序及进给路线首先完成外形加工，然后车退刀槽，最后车螺纹。,（5）选择刀具因表面粗糙度要求不高，该螺纹轴轮廓和螺纹粗精车均用一把刀完成将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中，以便编程和操作管理。,（6）选择切削用量1）背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时ap=0.5mm。螺纹车削时参照表1-21。2）主轴转速的选择粗车时n=600r/min，精车n=1200r/min，车螺纹时选用600600r/min。3）进给速度的选择根据相关手册选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.2mm/r，精车每转进给量0.1mm/r。综合前面分析的各项内容，并将其填入数控加工工艺卡片，,2.编制加工程序设定工件右端面中心为编程零点，加工参考程序如下（仅螺纹部分）：,五、任务评价,任务四加工简单套类零件一、任务引入二、任务分析三、知识准备四、任务实施五、任务评价,（一）任务引入在数控车床上加工工件时往往会遇到各种各样的孔，通过钻、铰、镗、扩等可以加工出不同精度的工件，其加工方法简单，加工精度也比普通车床要高，因此，孔加工是数控车床上最常见的加工之一。编制如图所示的简单套类零件的加工程序，毛坯为140mm50mm（锻件底孔60mm）。任务要求：1.掌握孔加工的特点与工艺。2.编制主要轮廓加工程序。3.完成工件实际加工并进行检测。,（二）任务分析本任务通过轴套的加工工艺、加工特点、方法及编程指令以及加工误差的分析及操作训练，掌握轴套的编程、加工、刀具选择及测量等。,（三）知识准备1孔加工刀具的种类及用途孔加工刀具按其用途可分为两大类：一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔（有时也用于扩孔）。根据钻头构造及用途不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。,各种钻头,扩孔类刀具,2线性轮廓加工循环指令（G71、G72、G70）(1)内外径粗车循环（G71）内外径粗车循环G71指令适用于切除棒料毛坯的大部分加工余量，其指令格式为：G71U(d)R(e)；G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)；其中：d:切削深度(半径值)，单位mm，不指定正负符号；e:X向退刀行程，无正负号，半径指定，模态指定，在下次指定前均有效；ns：精加工程序中的第一个程序段号，该程序段不能有Z轴指令；nf：精加工程序中最后一个程序段号；u：X轴方向精加工余量（直径值）；w：Z轴方向精加工余量；F：粗车时的进给量，单位mm/r；S：粗车时的主轴功能（一般在G71之前已设定，故大都省略）；T：粗车时的刀具（一般在G71之前已设定，故大都省略）。,G71路径,（2）端面粗车循环（G72）它适用于粗车圆柱棒料毛坯的端面，其指令格式为：G72W（d）R(e)；G72P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)；说明：G72程序段中各参数的含义与G71相同。G72指令的走刀路线与G71类似，不同之处在于该循环是沿Z向进行分层车削的。提示：顺序号ns程序段中，只能使用G01、G00指令，且不能有X轴指令。,G72路线,（3）精车循环指令（G70）当用G71、G72指令粗车工件后，用G70来指定精车循环，切除精加工余量，其指令格式为：G70P(ns)Q(nf)；其中：ns：精加工程序的第一个程序段号；nf：精加工程序的最后一个程序段号。,（四）任务实施1.轴套的工艺设计（1）零件图工艺分析该零件毛坯是140mm50mm的锻件，主要表面为端面、外圆、台阶孔、33的槽，尺寸精度不高，形位公差没做要求，表面粗糙度全部Ra值为3.2m。（2）选择设备根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CK6140数控车床。（3）确定零件的定位基准和装夹方式该毛坯有60mm底孔可选择反爪卡盘进行安装。（4）确定加工顺序及进给路线该零件毛坯为锻件，已有60mm的孔，因此只选择镗孔。该零件首先在普通车床粗车127mm为128mm。在数控车床分两次装夹，先用反爪夹持128mm，粗车右端外圆及粗精加工内孔、内槽；然后反爪撑着内孔，粗精车左端外圆及内孔。,（5）选择刀具,（6）工序卡,参考程序,（五）任务评价,任务五加工复合轴类零件一、任务引入二、任务分析三、知识准备四、任务实施五、任务评价,（一）任务引入1.任务描述加工图示的特型螺纹轴零件，材料为45号钢，其中56圆柱面不加工。在数控车床上需要进行加工的内容为弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角。,2.任务要求（1）分析工艺过程与工艺路线；（2）编写加工程序；（3）完成零件加工；,（二）任务分析本任务通过对复杂轮廓零件的工艺分析，程序编制和实际加工进一步巩固和掌握数控工艺相关知识，各编程指令特别是G73的运用，复杂零件的编程方法。,（三）知识准备1.数控车床典型夹具,三爪卡盘,四爪单动卡盘,油压软爪,圆周定位类,活顶尖,死顶尖,拨动顶尖,中心定位类,2.固定形状粗车循环（G73）它适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的铸、锻毛坯件。其指令格式为：G73U(i)W(k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)其中：i:X轴方向退刀距离(半径指定)；k:Z轴方向退刀距离及方向；d:粗车切削次数；ns：精加工程序中的第一个程序段号，该程序段不能有Z轴指令；nf：精加工程序中最后一个程序段号；u：X轴方向精加工余量（直径值）；w：Z轴方向精加工余量；F：粗车时的进给量，单位mm/r；S：粗车时的主轴功能（一般在G73之前已设定，故大都省略）；T：粗车时的刀具（一般在G73之前已设定，故大都省略）。,（四）任务实施1根据工艺分析确定加工顺序及进给路线,2.刀具的选择,3.工序卡片与切削用量,4.参考程序,（五）任务评价,任务五用户宏程序加工非圆曲线一、任务引入二、任务分析三、知识准备四、任务实施五、任务评价,一、任务引入学习用变量编制宏程序，完成非圆曲线程序的编制和加工。编制下图中椭圆曲线的加工程序，毛坯为36110mm，36mm外圆面已完成加工，工件不需切断。任务要求：（1）了解宏程序的基本概念；（2）掌握宏变量的使用方法；（3）会用宏程序进行程序编制。,二、任务分析通过介绍宏程序的基本概念，宏变量的使用方法及种类，以及有关命令的格式等，掌握宏指令的程序编制。,三、知识准备（一）用户宏程序的定义一组以子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序；调用宏程序的指令称为“用户宏程序命令”，或宏程序调用指令。用户宏程序分为A、B两种。在一些较老的FANUC系统（如FANUC0MD）中采用A类宏程序，而在较为先进的系统（如FANUC0i）中则采用B类宏程序。,（二）用户宏程序的变量1.变量的表示在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址，为了使程序更具有通用性，更加灵活，在宏程序中设置了变量，一个变量由符号和变量组成，如：i(i=1,2,3,)。例100，500，5等。2.变量的引用将跟随在地址后的数值用变量来代替，即引入变量。例G01X100Y-101F102；当100=100.0、101=50.0、103=80时，上式即表示为G01X100.0Y-50.0F80。3.B类型宏程序变量的赋值变量可以在操作面板上用MDI方式直接赋值，也可在程序中以等式方式赋值，但等号左边不能用表达式。例如，100=100.