数控机床的手工编程与操作 PPT课件

数控机床的手工编程与操作 1 1数控车床的手工编程 1 熟悉数控车床的操作面板2 采用单段运行方式练习数控车床的常用加工指令操作 2 1数控车床的手工编程 3 手工编程如图所示工件 毛坯为 45 120 棒材 材料为45钢 数控车削端面 外圆 1 根据零件图样要求 毛坯情况 确定工艺方案及加工路线1 对短轴类零件 轴心线为工艺基准 用三爪自定心卡盘夹持 45外圆 使工件伸出卡盘80 一次装夹完成粗精加工 2 工步顺序 粗车端面及 40 外圆 留1 精车余量 精车 40 外圆到尺寸 3 1数控车床的手工编程 续 2 选择机床设备根据零件图样要求 选用经济型数控车床即可达到要求 故选用J1CK6132型数控卧式车床 3 选择刀具根据加工要求 选用两把刀具 T01为90 粗车刀 T03为90 精车刀 同时把两把刀在自动换刀刀架上安装好 且都对好刀 把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中 4 确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能 相关的手册并结合实际经验确定 详见加工程序 5 确定工件坐标系 对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点 建立XOZ工件坐标系 采用手动试切对刀方法 操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同 把点O作为对刀点 换刀点设置在工件坐标系下X100 Z100处 4 1数控车床的手工编程 续 6 编写程序 以J1CK6132车床为例 按该机床规定的指令代码和程序段格式 把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单 该工件的加工程序如下 N0030G50X100Z100 设置工件坐标系N0040M03S600 N0050T0101 取1号90 偏刀 粗车N0060G00X46Z0 N0070G01X0Z0F80 N0080G00X0Z1 N0090G00X41Z1 N0100G01X41Z 64F80 粗车 40 外圆 留1 精车余量N0110G28 N0120T0303 取3号90 偏刀 精车N0130G29 N0140G00X40Z1 N0150M03S1000 N0160G01X40Z 64F40 精车 40 外圆到尺寸N0170G00X100Z100 N0180M05 N0190M02 5 2数控车床的操作 1 安装1 工装夹具 2 工件毛坯 3 刀具2 程序的输入 手动输入或RS 232接口输入 3 对刀建立工件坐标系对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置 对刀点可以设在零件上 夹具上或机床上 对刀时应使对刀点与刀位点重合 1 外径刀的对刀方法Z向对刀如 a 所示 先用外径刀将工件端面 基准面 车削出来 车削端面后 刀具可以沿X方向移动远离工件 但不可Z方向移动 Z轴对刀输入 Z0测量 X向对刀如 b 所示 车削任一外径后 使刀具Z向移动远离工件 待主轴停止转动后 测量刚刚车削出来的外径尺寸 例如 测量值为 50 78mm 则X轴对刀输入 X50 78测量 6 2数控车床的操作 续 2 内孔刀的对刀方法类似外径刀的对刀方法 Z向对刀 内孔车刀轻微接触到己加工好的基准面 端面 后 就不可再作Z向移动 Z轴对刀输入 Z0测量 X向对刀 任意车削一内孔直径后 Z向移动刀具远离工件 停止主轴转动 然后测量已车削好的内径尺寸 例如 测量值为 45 56mm 则X轴对刀输入 X45 56测量 3 钻头 中心钻的对刀方法Z向对刀如 a 所示 钻头 或中心钻 轻微接触到基准面后 就不可再作Z向移动 Z轴对刀输入 Z0测量 X向对刀如 b 所示 主轴不必转动 以手动方式将钻头沿X轴移动到钻孔中心 即看屏幕显示的机械坐标到 X0 0 为止 X轴对刀输入 X0测量 7 2数控车床的操作 续 4 程序的试运行1 机床锁定图形模拟运行 锁定刀具 X Y轴移动 2 去掉毛坯空运行 利用空运行按钮完成 5 试切1 单段运行2 慢速连续切削6 程序的修改7 再次试切 如有问题返回6 8 正常切削加工 8 例1在CK6140型数控车床上对图3 19 a 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 a b 9 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外圆 10 3 车M48 1 5的螺纹 2 切3mm 45mm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 11 3 编制的程序 N0001G50X200 0Z350 0 设定起刀点 N0002T0101S630M03 主轴正转 转速630r min N0003G00X41 8Z292 0M08 快进至X 41 8mm Z 292mm 开切削液 12 N0004G01X47 8Z289 0F0 15 工进至X 47 8mm Z 289mm 速度0 15mm r 倒角 N0005Z227 0 Z向工进至Z 227mm 精车 47 8mm螺纹外径 N0006X50 0 X向工进至X 50mm 退刀 13 N0007X62 0W 60 0 X向工进至X 62mm 退刀 Z向工进60mm 精车锥面 N0008Z155 0 Z向工进至Z 155mm 精车 62mm外圆 N0009X78 0 X向工进至X 78mm 退刀 14 N0010X80 0W 1 0 X向工进至X 80mm 退刀 Z向工进1mm 倒角 N0011W 19 0 Z向工进19mm 精车 80mm外圆 15 N0012G02W 60 0I63 25K 30 0 顺圆 Z向工进60mm 精车圆弧 N0013G01Z65 0 Z向工进至Z 65mm 精车 80mm外圆 N0014X90 0 X向工进至X 90mm 16 N0015G00X200 0Z350 0T0100M09 返回起刀点 取消刀具补偿 同时关切削液 N0016T0202 换刀 并进行刀具补偿 N0017S315M03 主轴正转 转速315r min 17 18 N0021G00X51 0 X向快退至X 51mm 退刀 N0022X200 0Z350 0T0200M09 返回起刀点 取消刀具补偿 同时关切削液 N0023T0303 换刀 并进行刀具补偿 19 N0024S200M03 主轴正转 转速200r min N0025G00X62 0Z292 0M08 快进至X 62mm Z 292mm 开切削液 20 N0026G92X47 54Z228 5F1 5 N0027X46 94 螺纹切削循环 螺距1 5mmN0028X46 38 21 N0029G00X200 0Z350 0T0300M09 返回起刀点 取消刀具补偿 同时关切削液 N0030M05 主轴停 N0031M30 程序结束 22 例2图4 20所示加工路线为实际零件轮廓 刀具初始位置为 0 0 200 工件坐标系原点在工件上表面处 用 10的立铣刀精铣厚为4mm的工件 23 编程如下 N01G90G92X0Y0Z200设置刀具起始位置 N02G00X50 Y 40 刀具快速平移到下刀位置 N03Z2 快速降至安全平面 N04S800M03M08打开冷却 起动主轴 N05G01Z 5 F50慢速下至切削深度 24 N06G41D01X40 F150至此切削点进入刀具半径补偿状态N07X 80 直线进给N08Y 20 直线进给N09G02X 40 Y20 R40 F100顺时针圆弧减速进给N010G03X20 Y80 R60 逆时针圆弧减速进给N011G01X40 F150直线加速进给N012Y 45 直线进给 25 N013M09M05关闭冷却 主轴停转N014G00Z200 快速抬刀N015G40X0Y0取消刀补 刀具归位N016M02程序结束 26 3 3数控机床用刀具 下页 上页 返回 图库 要实现高速度 高精度与高效率的数控加工 除数控机床要具有高速 主轴转速和进给速度 高精能力和高自动化程度外 刀具的性能及如何根据加工对象选用合适的刀具有着极为重要的影响 在刀具性能方面 随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善 数控加工用刀具在耐用度 刚度 抗脆性 断屑和调整更换等方面的性能己大大改善 然而 从如何加工的角度看 加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要 数控刀具的类型数控车床刀具数控铣床 加工中心用刀具 27 3 3 1数控刀具的类型 下页 上页 返回 图库 机夹可转位刀具机夹可转位数控刀具常见的品种 规格有2000种以上 并要求有各种各样的可转位硬质合金刀片 陶瓷刀片等其他材质刀片与之配套 常见的有各种铣刀 孔加工刀具 车刀及 钻 扩 镗 复合刀具等类型 机夹可转位刀具得到广泛应用 数量上已达到整个数控刀具的30 40 金属切除率占总数的80 90 高速钢刀具 整体高速钢刀具外径多小于25mm 常见的有钻头 立铣刀 一般要求PVD涂层 丝锥及 钻 扩 铰 复合刀具等类型 整体硬质合金刀具 整体硬质合金刀具外径多小于1Omm 硬质合金焊接刀具外径为16 63mm 常见的有钻头 立铣刀 铰刀等类型 超硬材料刀具氮化硼刀具 CBN 用于加工淬火钢 可进行铣削 车削的精加工金刚石刀具 PCD 用于加工有色金属 多用于铣 车 钻 铰削的精加工和超精加工陶瓷刀具可用于车削及铣削加工 28 3 3 2数控车床刀具 下页 上页 返回 图库 数控车刀从使用特征来看 它们与普通车刀类似 外表面车刀内表面车刀工 按用途分类 数控车床刀具种类繁多 功能互不相同 数控车床刀具的分类方法通常按以下方式进行 刀具从结构上来看整体式车刀焊接装配式车刀机械紧固刀片的车刀根据刀体结构的不同 又可分为 不转位刀片车刀可转位刀片车刀 目前数控机床用刀具的主流 常见紧固方式 按车刀的结构分类 常用车刀 29 3 3 3数控铣床 加工中心用刀具 下页 上页 返回 图库 工具柄部 数控铣床 加工中心类机床所用的刀具由与机床主轴孔相适应的工具柄部 与工具柄部相联接的工具装夹部分和各种刀具部分组成 在数控铣床 加工中心类机床上一般都采用7 24圆锥柄工具 不自锁 换刀比较方便 并且与直柄相比有较高的定心精度和较高的刚性 对于有自动换刀装置的加工中心类机床 在加工工件时主轴上的工具要频繁地更换 为了达到较高的换刀精度 工具柄部必须有较高的制造精度 由于加工中心类机床要适应多种形式零件的不同部位加工 故工具装夹部分的结构 形式 尺寸也是多种多样的 按工具系统的结构形式可分为 整体式结构 刀具的刀刃和刀体是一个整体 刀具磨损后需要重新刃磨模块式结构 刀刃采用硬质合金刀片 并通过一定的方式固定在导体上 刀具磨损后只需更换同规格的刀片即可刀具按工艺用途可分为铣削类 镗削类 钻削类等 按刀具刃部形状可分为平底立铣刀 端铣刀 球头刀 环形刀 鼓形刀和锥形刀等 工具装夹部分和刀具部分 30 下页 上页 返回 图库 应用于数控铣削加工的刀具主要有平底立铣刀 主要以周边切削刃进行切削 用于平面铣削和二维零件的周边轮廓铣削外 同时也是立体轮廓相加工和多坐标相加工的主要刀具 而且也可应用于立体轮廓的三坐标精加工 在多坐标加工情况下 平底立铣刀的应用有侧铣和端铣两种方式 侧铣用于以直线为母线进行旋转 平移或其合成所形成的一类型面的加工端铣用于不适合侧铣加工的其他情况 采用一行一行的行切方式加工端铣刀 用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标铣削球头刀 三维立体轮廓加工特别是三坐标加工环形刀 用于凹槽 平底型腔等平面铣削和立体轮廓的加工鼓形刀 多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三坐标加工锥形刀 应用目的与鼓形刀有些相似 在二坐标机床上 数控铣床 加工中心上常用刀具 3 3 3数控铣床 加工中心用刀具 31 3 4数控机床的夹具 下页 上页 返回 图库 对数控机床用夹具的要求数控机床夹具的选用方法数控夹具的典型结构 32 3 4 1对数控机床用夹具的要求 下页 上页 返回 图库 精度要求 对数控机床夹具也就要求比一般机床夹具精度与刚度都高定位 装夹要求 定位与在普通机床上定位原理相同 一般都按六点定位原则消除自由度空间要求 零件定位 夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工 更换刀具以及重要部位的测量夹紧力要求 夹紧力大小适当 应力求通过主要支承点上或在支承点所组成的三角形内 尽量靠近切削部位 并作用在刚性较好的地方快速夹紧调整要求 零件在夹具中装夹要迅速 调整要方便可靠 减少非加工时间 提高加工效率 33 3 4 2数控机床夹具的选用方法 下页 上页 返回 图库 数控机床夹具的选用一般应以通用夹具 组合夹具为主 不建议采用专用夹具 特殊情况除外在数控车床 车削中心和磨床上加工回转体工件 一般采用能适应一定直径范围的通用快速自动夹紧卡盘在数控铣床 加工中心上加工以底面作定位的箱体零件时 则可选用当前较新颖的以槽系或孔系为基座的组合夹具 再配以一定量的定位 夹紧元件组合即可在加工中心上加工不规则形状工件 或同时在托板上需加工多个相同或不相同的工件时 则需设计与配备专用夹具 34 3 4 3数控机床夹具的典型结构 下页 上页 返回 图库 数控车床类夹具 数控铣床和加工中心用夹具 三爪卡盘 加工盘 套类零件的自动定心自定心中心架 通过安装架与机床导轨相连 工作时由主机发信号 通过液压或气动装置夹紧或松开工件 润滑则采用中心润滑系统 通用夹具 不可调通用夹具 小批生产可供多次重复使用可调通用夹具 成组加工由基础组合件组装 仅制造少量专用调整安装件通用性强的机床标准附件 成批生产组合夹具类 槽系 传统组合夹具的基本形式 生产与装配积累的经验多 沿槽可调性好孔系 元件结构简单 以孔定位 螺栓连接 定位精度高 刚性好专用夹具 指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具 结构紧凑 操作方便 主要用于固定产品的大批大量生产 35 3 5数控机床的使用与维护 下页 上页 返回 图库 数控机床的使用预防性维护方法 36 3 5 1数控机床的使用 下页 上页 返回 图库 确定被加工工件 确定选购对象之前 首先要明确准备加工的对象机床规格的选择 应根据被加工典型工件大小尺寸选用相应规格的数控机床 数控机床的主要规格包括工作台尺寸 各个数控坐标的行程范围和主轴电动机功率 机床精度的选择 选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位加工精度的要求来确定 批量生产的零件实际加工出的精度数值一般为机床定位精度的1 5 2倍 数控机床的直线定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动元部件的综合精度 铣圆精度是综合评价数控机床有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指标 自动换刀装置和刀库容量的选择ATC的工作质量直接影响到整个数控机床尤其是加工中心的质量 ATC的工作质量