数控加工工艺与编程.ppt

1 2数控编程基本知识 引例O0001 N10G50X74 0Z58 0S350 刀具调至P点 确定工件坐标系 起动主轴转速350r min N20G00X48 0Z40 0 刀具快速移动到A点 N30G01X0 0Z40 0F0 15 直线插补加工端面至B点 进给量为0 15mm r N40G00X0 0Z45 0 快速退刀至C点 N50GOOX74 0Z58 0 快速退刀到P点 N60M02 程序结束 刀具加工轨迹P A B C P 数控编程数控加工程序包括了加工零件和控制机床动作等各种意图的全部信息 是数控机床的指挥者 把零件的加工工艺路线 加工参数 刀具的运动轨迹 位移量 切削参数 主轴转速 进给量 背吃刀量 辅助功能 换刀 主轴正反转 切削液开与关等 按照数控系统规定的指令代码及程序格式编写成加工程序 再把这一程序中的内容输入到数控机床的数控系统中 从而指挥机床加工零件 这一过程叫数控编程 1 2数控编程基本知识 1 手工编程编程人员根据加工图样和工艺 采用数控程序指令和指定的格式进行程序编写 对于加工形状简单的零件 计算比较简单 程序不多 采用手工编程较容易完成 而且经济 及时 2 数控编程的方法 2 数控编程的方法 2 计算机辅助编程1 数控语言编程采用某种高级语言 APT 由计算机完成复杂的几何计算 在我国已被陶汰 2 人机交互图形编程UGPRO E MasterCAM3 数字化编程用测量机或扫描仪对零件或实物的形状和尺寸进行测量或扫描 然后经计算机处理后自动生成数控加工程序 这种方法十分方便 但成本较高 仅用于一些特殊场合 3 手工编程的内容和步骤 图纸工艺分析这一步与普通机床加工零件时的工艺分析相同 即在对图纸进行工艺分析的基础上 选定机床 刀具与夹具 确定零件加工的工艺线路 工步顺序及切削用量等工艺参数等 3 手工编程的内容和步骤 计算运动轨迹根据零件图纸上尺寸及工艺线路的要求 在选定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值 并且按NC机床的规定编程单位 脉冲当量 换算为相应的数字量 以这些坐标值作为编程尺寸 3 手工编程的内容和步骤 编制程序及初步校验根据制定的加工路线 切削用量 刀具号码 刀具补偿 辅助动作及刀具运动轨迹 按照数控系统规定指令代码及程序格式 编写零件加工程序 并进行校核 检查上述两个步骤的错误 3 手工编程的内容和步骤 制备控制介质将程序单上的内容 经转换记录在控制介质上 作为数控系统的输入信息 若程序较简单 也可直接通过键盘输入 3 手工编程的内容和步骤 程序的校验和试切所制备的控制介质 必须经过进一步的校验和试切削 证明是正确无误 才能用于正式加工 如有错误 应分析错误产生的原因 进行相应的修改 1 1 2数控机床的坐标系统 机床坐标系为了确定机床的运动方向和移动的距离 就要在机床上建立一个坐标系 这个坐标系就叫机床坐标系 1 刀具相对于静止的工件而运动的原则在机床上始终认为工件静止 而刀具是运动的 编程人员不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下 就可以依据零件图样 确定机床的加工过程 2 机床坐标系的规定为了确定机床上的成形运动和辅助运动 必须先确定机床上运动的方向和运动的距离 必须设定一个机床坐标系 1 机床坐标系 2 机床坐标系的规定1 标准机床坐标系中X Y Z坐标轴的关系与笛卡尔直角坐标系相同 X Y Z组成直角坐标 围绕X Y Z坐标旋转的旋转坐标轴由A B C表示 1 机床坐标系 2 机床坐标系的规定1 运动方向的确定 机床坐标轴的确定 数控机床某一部件运动的正方向规定为增大刀具与工件之间距离的方向 即刀具离开工件的方向便是机床某一运动的正方向 Z坐标的确定Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定 与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z轴 Z坐标的正方向是增加刀具与工件之间距离的方向 1 机床坐标系 Z坐标的确定 1 机床坐标系 2 机床坐标系的规定1 运动方向的确定 机床坐标轴的确定 X坐标的确定X坐标运动一般是水平的 它平行于工件的主装夹面 是刀具或工件运动的主要坐标 若Z轴是水平的 从主轴向工件看 X轴正向指向右边 若Z轴是垂直的 从主轴向立柱看 X轴正向指向右边 1 机床坐标系 X坐标的确定 1 机床坐标系 2 机床坐标系的规定1 运动方向的确定 机床坐标轴的确定 Y坐标的确定根据X Z坐标 按照右手笛卡尔坐标来确定 1 机床坐标系 Y坐标的确定 1 机床坐标系 确定该数控卧式铣床的坐标系 1 机床坐标系 X Z Z X Y 1 机床坐标系 1 运动方向的确定 机床坐标轴的确定 旋转运动坐标 A B C相应地表示其轴线平行于X Y Z的旋转运动 按照右手螺旋法 也X轴正方向一致 取 A 与X轴负方向一致取 A 附加坐标 如果在X Y Z主要直线运动之外还有另一组平行于它们的坐标运动 就称称为附加坐标 分别用U V W来表示 机床坐标原点 也称为机床零点 通过机床参考点间接确定 多数采用增量式位置检测装置的数控机床 每次机床上电后 都要进行回参考点 也称为回零 的操作 以建立机床坐标系 2 工件坐标系 工件坐标系 编程坐标系 如果直接使用机床坐标系进行编程会带来很多麻烦 零件图中尺寸的标注是不考虑机床加工空间中的位置 1 确定工件坐标系 编程坐标系 确定工件坐标轴 以及工件原点 2 机床坐标系 工件坐标系 编程坐标系 2 设置工件坐标系实际加时工 要把工件坐标系转化为机床坐标系中 通过对刀点和指令 G50 G92 实现 2 机床坐标系 工件坐标系 编程坐标系 3 绝对坐标与增量 相对 坐标刀具 或机床 运动轨迹的坐标值是以相对于固定的坐标原点O给出的 即称为绝对坐标 刀具 或机床 运动轨迹的坐标值是相对于前一位置 起点 来计算的 即称为增量 或相对 坐标 2 机床坐标系 工件坐标系 编程坐标系 3 绝对坐标与增量 相对 坐标 绝对坐标 A 10 15 B 25 26 C 18 35 相对坐标 B 15 11 C 7 9 1 1 3数控加工程序与指令代码 程序结构与程序段格式 1 程序的结构 1 1 3数控加工程序与指令代码 程序结构与程序段格式 1 程序的结构加工程序的开头要有程序号 以便进行程序检索和子程序调用 常用字符 O 加4位十进制数表示 数字中前零可省略 有的系统也用字符 或 P 头成编号 程序结束是以辅助功能指令M02 M30或M99 子程序结束 作为整个程序的结束符号 来结束加工过程 由多个程序段组成加工程序的全部内容 用以表达数控机床要完成的全部动作 1 1 3数控加工程序与指令代码 程序结构与程序段格式 2 程序段格式零件加工程序是由多个程序段组成 每个程序段又由若干个字组成 每个字是控制系统的具体指令 1 1 3数控加工程序与指令代码 程序结构与程序段格式 2 程序段格式程序段各字形式如下 NGXYZFSTMLFN为语句字 G为准备功能字 XYZ为坐标字 F为进给功能字 S为主轴转速功能字 T为刀具功能字 M为辅助功能字 各字前有地址 各字的排列顺利一般如上 数据的位数可多可少 不需要的字以及上一程序段相同的续效字可以不写 LF为程序段结束符 一般用 代替 程序段各字形式如下 NGXYZFSTM 1 1 3数控加工程序与指令代码 程序结构与程序段格式国家标准JB T3208 1999中对G指令 M指令功能作了简单介绍 但与有些国家或数控机床生产集团所制定的G M代码的功能含义不完全相同 所以必须按照用户使用说明书中的规定进行编程 1 准备功能指令 G代码 该指令的作用是指定数控机床的加工方式 插补运算 刀补运算 固定循环等作用 简称G代码或G指令 准备功能指令 G代码 1 1 3数控加工程序与指令代码 1 准备功能指令 G代码 G代码有两种 非模态指令 模态指令1 非模态指令表中带 号的指令 这种指令仅在被指定的程序段执行 不能延续 2 模态指令表中 abcd 这种指令在同组其他的G指令出现并被执行以前一直有效 不同组的模态G指令在同一程序中可以指定多个 如果同一程序段中指定了两个或以上的同一组G指令 则最后指定的有效 1 1 3数控加工程序与指令代码 2 辅助功能指令 M代码 主要用作机床加工时的辅助性动作控制 如主轴的正反转 切削液开关等 下面是一段简单的零件加工程序 通过这段程序体会一下零件加工程序的编制方法 N01G92X 10Y 10 N02G90G17G00X10Y10 N03G01X30F100 N04G03X40Y20I0J10 N05G02X30Y30I0J10 N06G01X10Y20 N07Y10 N08G00X 10Y 10M02 1 1 3数控加工程序与指令代码 变量参数编程与用户宏程序程序段中各功能字 尺寸字 都有严格的地址和随后的数值 该数值可用一个可赋值的代号来代替 这个代号称为变量 含有变量的子程序叫用户宏程序 1 2数控车削加工工艺与编程 1 2 1概述数控机床可自动完成内外圆柱机 圆锥面 成形表面 螺纹和端面等工序的切削加工 并能进行车槽 钻孔 扩孔 铰孔等加工 数控机床主要用于加工轴类和盘类等回转体零件 特别适合复杂形状回转类零件 数控车床的类型 1 按主轴的配置形式分类 立式数控车床 用于直径大 轴向尺寸相对较小的大型复杂零件 卧式数控车床 2 按数控系统功能分类 经济型数控机床 普通数控机床 车削加工中心 3 按刀架数量分类 单刀架数控车床 双刀架数控车床 1 2数控车削加工工艺与编程 1 2 1概述数控车床的加工对象加工精度要求高的零件表面粗糙度要求小的零件轮廓形状复杂的零件带一些特殊类型螺纹的零件 1 2数控车削加工工艺与编程 1 2 1概述数控车削刀具及适用的工序内容数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具 机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准 刀片材料采用硬质合金 涂层硬质合金以及高速钢 1 2数控车削加工工艺与编程 1 2 1概述数控车削刀具及适用的工序内容数控车削可分为粗加工 半精加工和精加工 数控车削加工主要适用于以下加工工序车削外圆车削内孔车削端面车削螺纹 1 2 2数控车削加工工艺与编程 1 2 2数控车削加工工艺数控车削工艺制订得合理与否 对程序编制 数控车床的加工效率和零件的加工精度都有直接影响 对零件图样进行工艺分析仔细阅读图样 详细了解图样的技术要求 明确加工内容 了解零件的材料 毛坏类型 生产批量 尺寸精度 形位公差 表面粗糙度等技术要求分析图样上的几何条件是否充分分析图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点编程原点与工艺基准 定位基准 设计基准 测量基准尽量统一 1 2 2数控车削加工工艺 工序及装夹方式的确定 1 划分加工工序应按工序集中的原则划分工序 即工件在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工较为简单的零件以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序整个工件加工时间较长或程序复杂较长时 可取一个独立 完整的数控程序连续加工的内容为一道工序 1 2 2数控车削加工工艺 工序及装夹方式的确定 1 划分加工工序以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序零件结构复杂 同一个装夹要换多把刀具以粗 精加工划分工序 1 2 2数控车削加工工艺 工序及装夹方式的确定 2 装夹工件力求在一次装夹中尽可能完成大部分或甚至全部表面的加工 通常选用外圆 端面或内孔端面装夹工件 并力求设计基准 工艺基准和编程原点统一 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定刀具从起刀点开始到加工结束相对于工件运动的路径 其中包括切削加工路径及刀具引入和返回等空行程程路径 1 最短的空行程路线设置循环起点 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定 1 最短的空行程路线巧设换 转 刀点为了考虑换刀的方便和安全 有时将刀点设置在离坯件转远位置处 当换第二把刀后 进行下一次加工时空行程路线必然较长 综合考虑换刀安全与空行程距离 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定 2 最短的切削进给路线切削进给路线短 可有效地提高生产率 降低刀具的损耗 图C进给长度总和最短 在同等条件下 所需时间最少 生产率最高 刀具损耗最少 但因其留给精车的余量不均匀 所以当精度要求较高时 应安排半精加工 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定 3 精加工最后一刀的切削进给路线要连续不要在连续的轮廓加工过程中安排切入 切出 换刀或停顿 以免因切削力突然发生改变而造成弹性变开 使光滑的轮廓上产生刀痕等缺陷 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定 4 车削螺纹的引入与超越车削螺纹时 Z向的进给与主轴转速保持严格的速比关系 才能保证所加工的螺距 两端设置足够的升速进刀段 1和降速退刀段 2 1一般取螺纹螺距的3 5倍 2一般取螺纹螺距的1 2倍 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定 5 车槽之后的退刀路线要合理车槽加工结束时 要注意合理地安排退刀路线 避免车刀与工件发生碰撞 1 2 2数控车削加工工艺 进给路线的确定 6 特殊的进给路线数控加工 一般情况下 Z轴方向的进给运动都是沿着负方向进给的 但有时负方向进给并不合理 甚至可能车坏工件 1 2 2数控车削加工工艺 刀具的选择与普通车床相比 数控车削对刀具的要求更高 不仅要求精度高 刚度好 耐用度高 而且要求尺寸稳定 安装调整方便 这要求采用新型优质材料刀具 粗车时 选强度高 耐用度好的刀具 以满足大背吃刀量 大进给量 精车时 选精度高 耐用度好的刀具 以保证加工精度 1 2 2数控车削加工工艺 刀具的选择数控车床用得最普遍的刀具材料有硬质合金和高速钢刀具 主要采用不重磨镶嵌式可转位刀片的刀具 常见的可转位刀片的夹紧方式有杠杆式 楔块上压式 螺栓上压式 1 2 2数控车削加工工艺 刀具的选择 1 2 2数控车削加工工艺 1 2 2数控车削加工工艺 切削用量的选择切削三要素 背吃刀量 主轴转速 进给速度 进给量 粗车时 采用尽可能大的背吃刀量ap 大的进给量f 提高效率 并容易断屑 较低的主轴转速n 精车时 采用较小的背吃刀量ap 较小的进给量f 尽可能高的主轴转速n 保证加工质量的同时 要兼顾生产率 1 2 2数控车削加工工艺 切削用量的选择 1 背吃刀量ap的确定在工艺刚性系统和机床功率充许的条件下 尽可能选取较大的背吃刀量 以减少进给次数提高效率 要适当留出半精加工或粗加工的余量 1 2 2数控车削加工工艺 切削用量的选择 2 主轴转速n的确定车内外圆时的主轴转速n查阅相关的数控加工切削用量资料 选取切削速度v m min 计算主轴转速n r min n 1000v d车螺纹时的主轴转速主轴转速与沿Z轴的进给量要保持同步关系 保证螺距 注意参照机床系统推荐的车削螺纹时的主轴转速范围 1 2 2数控车削加工工艺 切削用量的选择 3 进给速度 进给量 的确定确定进给量的原则 在保证质量的前提下 为提高生产效 采用较高的进给速度 切断 车深孔 精车时 选用较低的进给速度 刀具空行程 特别是远距离 回零 时 可以设定尽量高的进给速度 进给速度与主轴转速 背吃刀量相适应 进给速度的计算查阅相关表格 1 2 2数控车削加工工艺 切削用量的选择切削用量的具体数值应根据机床性能 相关的手册并结合实际经验 通过试切削的方法确定 使机床主轴转速 背吃刀量及进给量三都能相互适应 以形成最佳的切削效果 1 2 3数控车削编程 数控车床的编程特点 1 在一个程序段中 可采用绝对坐标编程 增量坐标编程或二者混合编程 大多数数控车床用X Z表示绝对坐标 用U W表示增量坐标 而不用G90或G91指令表示 2 数控车床的编程有直径 半径两种方法 直径编程是指X轴上的有关尺寸为直径值 3 为提高工件的径向尺寸精度 X向的脉冲当量取Z向的一半 4 数控车床的工件毛坯多为圆棒量 加工余量较大 一个表面要反复进行多次加工 所以 有车外圆 车端面和车螺纹等不同形式的循环加工指令 5 为了提高刀具的寿命和工件表面质量 车刀刀尖点常磨成一个半径不大的圆弧 需对刀具半径进行补偿 1 2 3数控车削编程 工件坐标系 1 机床坐标系机床坐标系是机床固有的坐标系 在出厂前已经调整好 一般情况下 不允许用户随意变动 机床原点是一个固定的点 车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面一个交点 参考点 回零点 也是机床一个固定点 该点是刀具退离到一个固定不变的极限点 1 2 3数控车削编程 工件坐标系 2 工件坐标系 编程坐标系 编程时 应该首先确定工件坐标系和工件原点 X轴的正向和刀具的布置有关 刀具位于操作者一侧时 即前置刀架 X轴正向如图a所示 刀具远离操作者一侧时 即后置刀架 X轴正向如图b所示 数控车床工件坐标系原点一般在工件的右端面或左端面以便于测量和对刀 工件坐标系与机床坐标系坐标方向要一致 即X轴对应为径向 Z轴对应轴向 1 2 3数控车削编程 工件坐标系 3 设定工件坐标系数控程序中所在的坐标数据都是在工件坐标系中确定的 当毛坯安装好后 通过G50 或G92 指令 建立起工件坐标系和机床坐标系的关系 1 G50指令编程格式G50XZ 指明当前刀具在工件坐标系中的坐标 2 G50指令说明 1 2 3数控车削编程 工件坐标系 3 设定工件坐标系2 G50指令说明在执行此指令之前必须先对刀 通过调整 将刀具刀尖放在加工程序所要求的起刀点位置上 此指令并不产生运动 此指令执行后 显示器显示的坐标值发生了变化 显示的坐标值从机床坐标系转到工件坐标中 具有参考点设定功能的机床还可用工件原点预设置指令G54 G59来代替G50建立工件坐标系 1 2 3数控车削编程 3 设定工件坐标系3 具有以机械原点为参考点设定功能的机床可用工件原点预置指令G54 B59 用G54 G59设立工件原点是通过MDI控制面板把工件坐标系相对于机床原点的偏移量提前输入数控系统 执行段程序后 均于G54 G59指定的零点作为原点 1 2 3数控车削编程 3 设定工件坐标系3 具有以机械原点为参考点设定功能的机床可用工件原点预置指令G54 B59 用G54 G59时 不需要后跟坐标字 坐标偏移理是通过MDI方式提前输入到系统中 可单独一行书写 后面跟坐标字是附属于前次移动所需的模态G指令 G90G55G00X80 0Y40 0 1 2 3数控车削编程 对刀常用的是试切法对刀先进行返回参考点的操作试切外圆确定对刀点的X位置 试切端面确定对刀点的Z位置 1 2 3数控车削编程 数控车削常用指令以FANUC系列数控装置为例 介绍数控车床常用编程指令 1 常用辅助功能指令M00 机床所有动作均被切断 以便进行某种手动操作 重新按程序启动按钮后 再继续执行后面的程序段 M01 与MOO相同 不同是只有按下机床控制面板上的 选择停止 开关时 该指令才有效 否则继续执行后面的程序 该指令常用于检查工件的关键尺寸 M02 程序结束 表示程序内所有指令均已完成 因而切断机床所有动作 机床复位 程序结束后 光标不返回到程序开头的位置 M30 程序结束 除完成MO2的内容外 光标返回程序开头 1 2 3数控车削编程 数控车削常用指令 2 F T S功能F功能指定进给速度 由地址F和其后面的数字组成 G95 每转进给mm r 该指令指定F的进给速度为mm r 开机默认为每转进给mm r 属于模态指令 G94 每分钟进给mm min 该指令指定F的进给速度为mm min 属于模态指令 1 2 3数控车削编程 数控车削常用指令 2 F T S功能T功能用于数控系统选刀 TXXXX 前两位是刀具号 后两位是刀具补偿号 例 T0102 1 2 3数控车削编程 数控车削常用指令 2 F T S功能S功能指定主轴转速或线速度 G96 恒线速度m min 刀具与工件接触点的主轴线速度 例 G96S100 模态指令 G97 转速r min 开机状态为圆周转速 例 G97S800 模态指令 G50 主轴最高速度限定 G50除了设定工件坐标系外 还用于主轴最高转速r min 例 G50S2000 1 2 3数控车削编程 数控车削常用指令 2 F T S功能F T S功能均为模态代码 1 2 3数控车削编程 数控车削常用指令 3 准备功能指令绝对坐标编程与增量坐标编程FANUC系统用尺寸字的地址符指定绝对坐标编程还是增量坐标编程 地址符X Y Z表示绝对坐标编程 地址符U V W表示增量坐标编程 FANUC系统可采用绝对坐标和增量坐标混合编程 例 G00X100 0W 20 0 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令G00 快速定位指令 指令格式G00X U Z W 刀具快速移动到目标点X U Z W 路线一般不是一条直线 而是两条线段的组合 要注意刀具在快速移动时是否会与工件碰撞 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令G01 直线插补指令 指令格式G01X U Z W F X U Z W 为目标点 F为进线速度 例 如图从对刀点P0快速移动到P1点 再由P1直线加工到P2点 绝对坐标编程G00X30 0Z0 G01X50 0Z 45 0F0 2 增量坐标编程G00U 50 0W 60 0 G01U20 0Z 45 0F0 2 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令G02 G03 圆弧插补指令 指令格式1G02X U Z W IKF G03X U Z W IKF G02顺时针圆弧插补 G03逆时针圆弧插补 顺逆方向的判断 从圆弧所在平面 如XZ平面 的垂直坐标轴 如Y轴 由正方向朝负方向看去 顺时针用GO2指令 逆时针用GO3指令 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令G02 G03 圆弧插补指令 指令格式1G02X U Z W IKF G03X U Z W IKF X U Z W 为圆弧终点坐标 IK是圆弧起点和圆心连线的矢量在各个坐标轴的投影 具有方向性 F为进给速度 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令G02 G03 圆弧插补指令 指令格式2G02X U Z W RF G03X U Z W RF X U Z W 为圆弧终点坐标 R是圆弧半径 当圆心角 180 时 用 R 表示 当圆心角 180 时 用 R 表示 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令例 对如图所示的零件进行数控车削编程 用I K表示圆心 绝对坐标编程 NO3GOOX20 0Z2 0 N04GO1X20 0Z 30 0F80 N05G02X40 0Z 40 0I10 0K0F60 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令例 对如图所示的零件进行数控车削编程 用I K表示圆心 增量坐标编程 NO3GOOU 80 0W 98 0 N04GO1U0W 32 0F80 N05G02U20 0W 10 0I10 0K0F60 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令例 对如图所示的零件进行数控车削编程 用R表示圆心 绝对坐标编程 NO3GOOX20 0Z2 0 N04GO1X20 0Z 30 0F80 N05G02X40 0Z 40 0R10 0F60 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令 车圆弧时 不可能一刀就把圆弧车完 因为吃刀量太大 容易打刀 车锥法 先车成圆锥 再车圆弧 要注意起点和终点的确定 车圆法 用不同半径的圆来车削 最终将所需圆弧车出来 计算较麻烦 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令G04 暂停指令 指令格式G04X U P 刀具作短暂的无进给光整加工 一般用于切槽 镗平面 锪孔等场合 X或U或P后接暂停时间 其中 X或U后面可带小数点 单位为s 秒 P后面不可带小数点 单位为ms 毫秒 G04X5 0 光整暂停5秒G04P1000 光整暂停1000毫秒 1秒 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令锥的切削切削原理 分为车正锥 车倒锥 按图a进给路线车正锥 需要计算终刀距S S 2L ap D d 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令锥的切削切削原理 分为车正锥 车倒锥 按图b进给路线车正锥 不需要计算终刀距S 每次切削过程中 背吃刀量是变化的 4 数控车削常用指令 车锥编程实例已知毛坯为 30mm的棒料 3号刀为外圆车刀 解 分三次走刀 前两次背吃刀量ap 2mm 最后一次为蒙ap 1mm 终刀距s1 8mm s2 16mm N01G50X200 0Z100 0 N02S800T0303M03 N03G00X32 0Z0 N04G01X0Z0F0 3 N05G01X0Z2 0 N06G00X26 0Z2 0 N07G01X26 0Z0F0 4 4 数控车削常用指令 车锥编程实例已知毛坯为 30mm的棒料 3号刀为外圆车刀 解 分三次走刀 前两次背吃刀量ap 2mm 最后一次为蒙ap 1mm 终刀距s1 8mm s2 16mm N08G01X30 0Z 8 0 N09G00X30 0Z0 N10G01X22 0Z0F0 4 N11G01X30 0Z 16 0 N12G00X30 0Z0 N13G01X20 0Z0F0 4 N14G01X30 0Z 20 0 4 数控车削常用指令 车锥编程实例已知毛坯为 30mm的棒料 3号刀为外圆车刀 解 分三次走刀 前两次背吃刀量ap 2mm 最后一次为蒙ap 1mm 终刀距s1 8mm s2 16mm N15G00X200 0Z100 0T0300 N16M30 刀具先快速定位 然后直线插补走锥面 再快速退刀 接着重新快速定位 再直线插补走锥面 这一过程可通过固定循环功能进行 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令固定循环单一固定循环外圆切削循环指令格式G90X U Z W F X U Z W 是与循环起点对角的圆柱面切削终点 R表示快速进给 虚线表示 F表示工进进给 实线表示 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令固定循环单一固定循环外圆切削循环指令格式G90X U Z W F N05G90X35 0Z20 0FO 2 N06G90X30 0Z20 0 N07G90X25 0Z20 0 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令固定循环单一固定循环锥面切削循环指令格式G90X U Z W I R F X U Z W 是与循环起点对角的圆柱面切削终点 I R 为锥体大小端的半径差 正锥面 I值为正 反之为负 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令固定循环复合固定循环 G71内 外径粗车循环 车内径时 u为负值 4 数控车削常用指令 复合固定循环应用举例 毛坏为棒料 粗加工切削深度为7mm 进给量0 3mm r 主轴转速500r min 精加工余量X向4mm 直径上 Z向2mm 进给量为0 15mm r 主轴转速800r min 程序起点见图 N01G50X200 0Z220 0 N02M04S800T0101 N03G00X160 0Z180 0 N04G71U7 0R0 5 N04G71P06Q12U4 0W2 0F0 3S500 N06G00X40 0S800 N07G01W 40 0F0 15 N08X60 0W 30 N09W 20 0 4 数控车削常用指令 复合固定循环应用举例 毛坏为棒料 粗加工切削深度为7mm 进给量0 3mm r 主轴转速500r min 精加工余量X向4mm 直径上 Z向2mm 进给量为0 15mm r 主轴转速800r min 程序起点见图 N10G01X100 0W 10 0 N11W 20 0 N12X140 0W 20 0 N13G70P06Q12 N14G00X200 0Z220 0 N15M05 N16M30 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令固定循环复合固定循环 G72端面粗车循环 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令固定循环复合固定循环 G70精车循环用G71 G72 G73粗车后 必须用G70来指定精车循环 切除粗加工留下的余量 在G70设定的F S T有效 当G70中没有设定时 粗车中的F S T有效 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令螺纹加工螺纹尺寸的计算小径 大径 1 3 螺距螺纹切削指令a G32单行程螺纹切削指令格式 G32X U Z W F 该指令一般很少使用 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令螺纹加工螺纹切削指令b G92螺纹循环指令指令格式 G92X U Z W IF X U Z W 为循环起点对角线顶点坐标值F为螺纹导程 单头螺距 I为锥螺纹大小半径之差 正锥为正 倒锥为负 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令螺纹加工螺纹切削指令b G92螺纹循环指令指令格式 G92X U Z W IF I为锥螺纹大小半径之差 正锥为正 倒锥为负 4 数控车削常用指令 b G92螺纹循环指令指令格式 G92X U Z W IF 如图所示 螺纹小径 底径 大径 公称直径 1 3 螺距 30 1 3 2 27 4 N01G50X270 0Z260 0 工件坐标系设定 N02M04S800T0101 用1号刀1号刀补 主轴反转 N03G00X35 0Z104 0 N04G92X28 9Z53 0F2 0 第一次循环 N05X28 2 N06X27 7 N07X27 3 N08G00X270 0Z260 0TO100 4 数控车削常用指令 3 准备功能指令螺纹加工螺纹切削指令C G76螺纹切削复合循环指令 4 数控车削常用指令 G76螺纹切削复合循环指令 5 刀具补偿功能与编程 1 刀具位置补偿 刀具长度补偿 刀具偏置 刀具偏移 当用多把刀具时 只需要对一把基准恨 其余刀具可利用补偿功能 刀具在加工过程中都会有不同程度的磨损 只需改变位置补偿参数就可以继续加工 刀具重磨后 安装位置发生改变 也可能过位置补偿功能修正安装位置误差 刀具位置补偿实施的关键是测出每把刀具的位置补偿量 并输入到系统中 目前常用的方法有手动试切对刀等 5 刀具补偿功能与编程 1 刀具位置补偿 刀具长度补偿 刀具偏置 刀具偏移 刀具位置补偿用T指令指令格式 Txxxx前两位是刀号 后两位是位置补偿号 当位置补偿号 后两位 为00时 表示取消刀具位置补偿 5 刀具补偿功能与编程 2 刀具半径补偿常将硬质合金车刀磨成圆弧 圆弧半径有0 2 0 4 0 8 1 2等 编程是以刀尖P进行 会产生加工误差 5 刀具补偿功能与编程 3 刀具半径补偿的指令与编程指令格式 GO1G41X U Z W F GO1G42X U Z W F 沿着刀具运动方向 假设工件不动 刀具位于工件左侧时用G41刀具半径左补偿 反之 刀具位于工件右侧时用G41刀具半径右补偿G42 G41 G42 G40程序段中 必须有GOO或GO1指令 G41或G42必须要用G40指令才能解除 非一般的模态指令 1 2 4典型零件的数控车削工艺与编程 1 轴类零件的数控车削工艺与编程对如图所示零件进行精加工 该零件是45钢 无热处理及硬度要求 图中 85不加工 仅为了夹紧 定位的方便 三瓜卡盘夹持 85外圆 另一端用顶尖顶持 工件的左端面作为编程原点 一次装夹完成所有精加工 先从右至左切削外轮廓面 倒角 车螺纹外圆 车锥度 车 62外圆 倒角 车 80外圆 车圆弧 车 80外圆 切3 45槽车M48x1 5螺纹 1 2 4典型零件的数控车削工艺与编程 1 轴类零件的数控车削工艺与编程三把车刀 1号刀 外圆车刀 2号刀 切槽 三号刀 车螺纹 换刀时要注意避免与工件 夹具等发生碰撞 本例换刀点为A 200 350 点 车外圆 主轴转速630r min 进给速度0 15mm r 切槽 主轴转速315r min 进给速度0 08mm r 车螺纹 主轴转速200r min 进给速度为1 5mm r 1 2 4典型零件的数控车削工艺与编程 O0006 程序名 N01G50X200 0Z350 0 工件坐标系设定 N02S630M03T0101M08 用1号刀1号刀补 主轴正转 M08 切削液开 N03G41G00X41 8Z292 0 刀具补偿有效 快速到达切削点 N04G01X47 8Z289 0F0 15 倒1 45 角 N05G01U0W 59 0 车螺纹 47 8外圆 N06G01X50 W0 回至锥面加工的起始点 N07G01X62 0W 60 0 车锥面 1 2 4典型零件的数控车削工艺与编程 N08G01U0Z155 0 车 62mm外圆 N09G01X78 0W0 退回到倒角起始点 N10G01X80 0W 1 0 倒角 N11G01U0W 19 0 车 80mm外圆 N12G02U0 0W 60 0I63 25K 30 0 车削圆弧 N13G01U0Z65 0 车 80mm外圆 N14GO1X90 0W0 退刀 N15G00X200 0Z350 0T0100 退刀回到换刀点 停止刀补 N16G00X51 0Z230 0S315T0202 换切槽刀 并快速移动到切槽点 1 2 4典型零件的数控车削工艺与编程 N17G01X45 0W0F0 16M08 切槽 N18G04X0 2 延时 N19G00X51 0W0 退刀 N20X200 0Z350 0T0200 退刀 取消2号刀补 N21G00X52 0Z296 0S200T0303 换3号刀 快速趋近车螺纹起点 N22G92X47 2Z231 5F1 5 车螺纹循环第一次 N23G92X46 6Z231 5 N24G92X46 2Z231 5 N25G92X45 8Z231 5N26G00X200 0Z350 0T0300M09 退至起点 停切削液 N27M30 程序停止 1 3数控铣削加工工艺与编程 1 3概述数控铣床能进行外形轮廓铣削 平面或曲面型铣削及三维复杂铣削 如凸轮 模具 叶片 还能够进行孔加工功能 如钻孔 扩孔 铰孔 镗孔和攻螺纹 加工中心是在数控铣床上发展起来的 主要增加了刀库和自动换刀装置 1 3数控铣削加工工艺与编程 1 3 1数控铣削的加工对象和工艺特点数控铣削的加工对象 1 平面曲线轮廓类零件平面轮廓类零件的加工表面平行或垂直于水平面 或加工面与水平面的夹角为定角 目前大多数铣床上加工的属于该类零件一般只需用三坐标数控铣应床的两坐标联动 或两轴半联动 就可以加工出来 1 3数控铣削加工工艺与编程 平面曲线轮廓类零件 挖槽加工 平面轮廓加工 1 3数控铣削加工工艺与编程 1 3 1数控铣削的加工对象和工艺特点数控铣削的加工对象 2 曲面类 立体类 零件三维空间曲面的零件 曲面不能展成平面 曲面常用数学模型设计出 铣刀与加工面始终接触 空间曲面零件加工 1 3 1数控铣削的加工对象和工艺特点 数控铣削的加工对象 2 曲面类 立体类 零件常用曲面加工方法1 二轴半控制加工 只能是两个坐标轴联动 另一个坐标轴进行定行距周期性进给 只能加工不太复杂的空间曲面加工 2 三坐标联动加工 X Y Z轴必须联动 进行空间直线插补 这种方法主要用于发动机及模具较复杂的空间曲面 1 3 1数控铣削的加工对象和工艺特点 数控铣削的加工对象 3 其他在普通铣床难加工的零件形状复杂 尺寸繁多 划线与检测均困难的零件 高精度零件一致性要求好的零件变斜角类零件 1 3 2数控铣削加工工艺 进给路线的确定在保证所加工的零件获得良好的加工精度和表面质量的前提下 力求计算容易 走刀路线短 空工时间少 1 定位控制数控机床的进给路线包括XY平面上的进给路线和Z向进给路线 保证刀具在XY面上的进给路线最短 1 3 2数控铣削加工工艺 进给路线的确定 1 定位控制数控机床的进给路线对于也位置精度要求高的零件 在精镗时 镗孔路线定位方向要一致 主要原因是反向定位时 螺旋副有间隙 会产生误差 1 3 2数控铣削加工工艺 进给路线的确定 2 轮廓控制的进给路线考虑最短进给路线 须以保证零件加工精度和表面质量为前提 所以一般应保证零件的最终轮廓是连续加工获得的 1 3 2数控铣削加工工艺 进给路线的确定 3 为获得好的表面质量与较高的精度 应注意以下几点 合理设计切入 切出程序段 为了避免在轮廓的切入和切出处留下刀痕 应沿零件轮廓延长线切向切入 切出 1 3 2数控铣削加工工艺 进给路线的确定 3 为获得好的表面质量与较高的精度 应注意以下几点 避免在切削过程中进给停顿 否则会在轮廓表面留下刀痕 在被加工范围内垂直进刀和退刀也会划伤表面 故应避免在铣削表面范围内沿刀轴轴线进刀或退刀 精加工时采用顺铣表面粗糙度更小 表面质量更高 1 3 2数控铣削加工工艺 进给路线的确定 3 为获得好的表面质量与较高的精度 应注意以下几点 选择工件加工后变形小的进给路线 对于薄板零件 应采用多次走刀加工达到最后尺寸 或采用对称去余量法安排进给路线 对于边界敝开的曲面加工 采用行切法 且球头刀应由边界外开始加工 1 3 2数控铣削加工工艺 铣削刀具的选择 1 铣削刀具的基本要求 铣刀刚性要好 如果工件各处的加工余量相差悬殊时 采取分层铣削 铣刀耐用度要高 减少磨损及磨刀 换刀时间 1 3 2数控铣削加工工艺 铣削刀具的选择 2 常用铣刀的种类 1 面铣刀面铣刀的圆周表面和端面都有切削刃 主要用来加工零件外表面或外端面 1 3 2数控铣削加工工艺 铣削刀具的选择 2 常用铣刀的种类 2 立铣刀 数控铣床上用得最多一种铣刀 立铣刀的一般结构 圆柱表面和端面上都有切削刃 主要加工台阶面 凹槽 凸轮等 2 常用铣刀的种类 2 立铣刀 数控铣床上用得最多一种铣刀 特种立铣刀为了提高生产率 采用硬质合金螺旋铣刀 波形刀 硬质合金螺旋铣刀 要对工件的平面 除梯面 内侧面及沟槽进行粗 精铣削 生产率比高速钢提高2 5倍 波形铣刀比普通高速钢铣刀 振动小 排屑容易 加工余量大 2 常用铣刀的种类 3 模具铣刀由立铣刀变化发展而来 主要加工模具型腔或凸凹模成形表面 2 常用铣刀的种类 3 模具铣刀硬质合金模具铣刀 2 常用铣刀的种类 4 键槽铣刀圆柱面和端面都有切削刃 既象立铣刀 又象钻头 加工时先轴向进给达到槽深 然后沿键槽方向铣出键槽全长 2 常用铣刀的种类 5 鼓形铣刀加工如飞机上变斜角的零件 1 3 2数控铣削加工工艺 数控铣削加工的对刀与换刀 1 数控铣削对刀点的确定对刀有两种方式 一种是编程原点 工件原点 就是对刀点 找出编程原点 工件原点 与机床原点的偏置量 输入系统中 通过G54 G59调用 另一种是加工的刀具起始点作为对刀点 通过刀具起始点来设定加工坐标系与机床坐标系之间的关系 用G92指令 数控车床用G50 1 3 2数控铣削加工工艺 数控铣削加工的对刀与换刀 1 数控铣削对刀点的确定对刀的概念 一是确定工件坐标 编程坐标系 在机床坐标系中的位置 另一方面 不同刀具之间的对刀 目的是为了找出与标准刀之间的偏置量 换刀时不用再进行编程原点与机床原点之间的关系 只需把刀具之间的偏置量输入即可 1 3 2数控铣削加工工艺 数控铣削加工的对刀与换刀 2 对刀工具1 寻边器光电式寻边器 可测得被测表面在机床坐标系中的X Y坐标位置 主要用于确定工件坐标原点 编程原点 在机床坐标系中X Y的值 1 3 2数控铣削加工工艺 数控铣削加工的对刀与换刀 2 对刀工具3 Z轴设定器可测得被测表面在机床坐标系中的Z坐标位置 主要用于确定工件坐标原点 编程原点 在机床坐标系中Z坐标值 数控铣削加工的对刀与换刀 3 对刀实例原理 找出编程原点与机床原点之间的偏置量 然后调用G54 G59指令 1 X Y向对刀2 Z向对刀3 将得到的编程原点的X Y Z坐标值输入到系统中 数控铣削加工的对刀与换刀 4 加工中心的对刀 多把刀具之间长短不一样 要把与标准刀具的长度补偿值计算出来 进行长度补偿 长度不相同 也就是每把刀在机床坐标系中Z坐标值不一样1 机上对刀 数控铣削加工的对刀与换刀 4 加工中心的对刀2 机外对刀预调 机上对刀利用刀具预调仪精确测量每把刀具的轴向和径向尺寸 确定每把刀具的长度补偿值 标准刀具 进行机上对刀 确定Z坐标 数控铣削加工的对刀与换刀 5 数控铣削换刀点换刀点以换刀时不发生相关动作部件的干涉为原则 加工中心的换刀点一般是固定的 1 3 2数控铣削加工工艺 切削用量的选择 1 吃刀量的选择1 背吃刀量ap平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸 2 侧吃刀量ae垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸 1 3 2数控铣削加工工艺 切削用量的选择 1 吃刀量的选择3 背吃刀量或侧吃刀量与生产率 表面质量的关系粗铣时 加工余量小于5 6mm的 尽可能做到一次性铣去全部余量 加工要求的表面 要留有余量 进行半精铣 精铣 4 每齿进给量 总进给量 F fz z n5 切削线速度切削速度越高 则每齿进给量越大 生产率越高 刀具耐用度越低 1 3 3数控铣削编程 数控铣床的编程特点使用固定循环指令 进行钻孔 扩孔 锪孔 铰孔和镗孔等加工 提高编程工作效率 使用刀具半径补偿指令 可按零件的实际轮廓编程 简化编程和数值计算 使用刀具长度补偿指令 可补偿刀具磨损 更换新刀或刀具安装误差引起的误差 而不需重新编程 1 3 3数控铣削编程 坐标系机床坐标系和工件坐标系 编程坐标系 机床坐标系 机床原点以机床原点建立起来的X Y Z轴直角坐标系称为机床坐标系 机床原点 机床坐标系的原点 是机床上一个固定点 由生产厂家设定 不允许更改 参考点参考点是机床上一个固定的极限位置的点 机床开机后要回参考点 碰到行程开关 工作台的坐标值才有效 数控铣床一般情况下 机床原点和参考点是同一个点 回参考点后 X Y Z坐标值都变为零 所以也称回零操作 1 3 3数控铣削编程 坐标系工件坐标系 编程坐标系 工件原点 编程原点 编程坐标系与机床坐标系的X Y Z轴方向要一致 编程原点的设置要注意几点编程原点应选在零件的尺寸基准上 与设计基准一致 编程原点尽量选在精度较高的加工表面上 设计基准 加工基准一致 如果是对称的零件 编程原点应设在对称中心上 对于一般编程原点 通常设在工件外轮廓的某一个角上 Z方向上的原点 一般设工件表面上 1 3 3数控铣削编程 坐标系工件坐标系与机床坐标系的相互关系的建立 1 3 3数控铣削编程 工件坐标系设定指令 1 工件坐标系建立指令指令格式 G92XYZ X Y Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置 例如N01G92X100 Y30 Z50 不管工件怎么安装 把刀位点的初始位置 调整到工件坐标系中的 100 30 50 再通过G92这条指令 实现机械坐标系转入工件坐标系 1 3 3数控铣削编程 工件坐标系设定指令 2 坐标系偏置指令 工件坐标系建立指令 指令格式 G54 G54 G59 工件安装后 机床原点与编程原点的偏置量事先输入数控系统中 再通过G54 G59指令调用 从而机械坐标系转入到编程坐标系 1 3 3数控铣削编程 工件坐标系设定指令工件坐标系确定指令 G92与G54 G59只能用其中的一个 否则会乱 无论哪个指令指定坐标系 程序中刀具最后都应回到起刀点上 1 3 3数控铣削编程 坐标平面选择指令 G17 G18 G19 用来指定圆弧插补平面 刀具半径补偿平面G17表示XY平面 G18表示XZ平面 G19表示YZ平面立式数控铣床大都在XY平面上加工 所以G17为默认值 可以不写 1 3 3数控铣削编程 数控铣床常用指令随系统的不同而不同 1 常用辅助功能 M代码 M00程序暂停指令 程序执行到此进给停止 主轴停转 主要用于在加工过程中进行检验 调整 排屑等 重新按启动按钮后 再继续执行下面的程序 M01程序选择性暂停指令 控制面版上的 选择停止 键处于 开 的位置才有效 否则视为无效指令 其他与M