数控车床编程实例ppt课件.ppt

第3章数控车床的编程 3 4典型零件的数控车削编程举例练习与思考题 1 3 4 1数控车床刀具补偿 3 4典型零件的数控车削编程举例 数控机床中刀具补偿有两种 刀具位置尺寸补偿和刀具半径尺寸补偿 1 刀具位置补偿当采用不同尺寸的刀具加工同一轮廓尺寸的零件 或同一名义尺寸的刀具因换刀重调 磨损以及切削力使工件 刀具 机床变形引起工件尺寸变化时 为加工出合格的零件 必须进行刀具位置补偿 2 如图3 70所示 车床的刀架装有不同尺寸的刀具 设图示刀架的中心位置为各刀具的换刀点 并以l号刀具的刀尖B点为所有刀具的编程起点 当换2号刀具加工时 2号刀具的刀尖在C点位置 要想运用A B两点的坐标值来实现从C点到A点的运动 就必须知道B点和C点的坐标差值 利用这个差值对B到A的位移量进行修正 就能实现从C到A的运动 图3 70刀具位置补偿示意 3 从以上分析可以看出 数控系统进行刀具位置补偿 就是用刀补值对刀补建立程序段的增量值进行加修正 对刀补撤销段的增量值进行减修正 这里的1号刀是标准刀 我们只要在加工前输入与标准刀的差I K 就可以了 在这种情况下 标准刀磨损后 整个刀库中的刀补都要改变 为此 有的数控系统要求刀具位置补偿的基准点为刀具相关点 因此 每把刀具都要输入I K 其中I K 是刀尖相对刀具相关点的位置差 图3 71 图3 71刀具位置补偿 4 5 2 刀具半径补偿 1 不具备刀具半径补偿功能的系统补偿在通常的编程中 将刀尖看作是一个点 然而实际数控切削加工中为了提高刀尖的强度 降低加工表面粗糙度 刀尖处成圆弧过渡刃 在切削内孔 外圆及端面时 刀尖圆弧不影响其尺寸 形状 但在切削锥面和圆弧时 则会造成过切或少切现象 见图3 72 此时可以用刀尖半径补偿功能来消除误差 简易数控系统不具备半径补偿功能 因此 当零件精度要求较高且又有圆锥或圆弧表面时 要么按刀尖圆弧中心编程 要么在局部进行补偿计算 来消除刀尖半径引起的误差 3 4典型零件的数控车削编程举例 6 图3 72刀尖圆弧产生过切和少切的现象 7 1 按假想刀尖编程加工锥面数控车床总是按 假想刀尖 点来对刀 使刀尖位置与程序中的起刀点 或换刀点 重合 所谓假想刀尖如图3 73所示 b为圆头车刀 P点为圆头刀假想刀尖 相当于a图中尖头刀的刀尖点 图3 73圆头车刀刀尖半径和假象刀尖 3 4典型零件的数控车削编程举例 8 a 补偿前产生过切现象 b 加入补偿后的切削图3 74圆头车刀加工锥面补偿示意图 若假想刀尖加工如图3 74所示工件轮廓AB移动 即P1P2与AB重合 并按AB尺寸编程 则必然产生图a中欠切的区域ABCD 造成残留误差 因此按图b所示 使车刀的切削点移至AB 并沿AB移动 从而可避免残留误差 但这时假想刀尖轨迹P3P4与轮廓在X方向和Z方向分别产生误差 X和 Z 3 4典型零件的数控车削编程举例 9 2 按假想刀尖编程加工圆弧如果按假想刀尖编程车削半径为R的凸凹圆弧表面AB时 会出现如图3 75所示的情况 图中 a 为车削半径为R的凸圆弧 由于r的存在 则刀尖P点所走的圆弧轨迹并不是工件所要求的圆弧形状 其圆心为 O 半径为 R r 此时编程人员仍按假想刀尖P点进行编程 不考虑刀尖圆弧半径的影响 即粗实线轮廓应按图中虚实线参数进行编程 但要求加工前应在刀补拔码盘上给z向和x向分别加一个补偿量r 同理 在切削凹圆弧 如图3 75 b 时 则在x向和z向分别减一个补偿量r 3 4典型零件的数控车削编程举例 10 a 凸圆弧加工 b 凹圆弧加工图3 75圆头车刀加工凸凹圆弧刀补示意图 3 4典型零件的数控车削编程举例 11 3 按刀尖圆弧中心轨迹编程不具备刀具半径补偿功能的数控系统 除按假想刀尖轨迹数据编程外 还可以按刀心轨迹编程 如图4 76所示手柄零件是由3段凸圆弧和凹圆弧构成的 这时可用轮廓虚线轨迹所示的3段等距线迹进行编程 即O1圆半径为R1 r O2圆半径为R2 t O3圆半径为R3 r 三段圆弧的终点坐标由等距的切点关系求得 这种方法编程比较直观 常被使用 3 4典型零件的数控车削编程举例 12 图3 76按刀尖圆弧中心轨迹编程 3 4典型零件的数控车削编程举例 13 2 具有刀具半径补偿功能的系统补偿在现在高级的数控车床控制系统 为使编程简单方便 数控车床一般都设置了刀尖圆弧半径补偿功能 而且可以根据刀尖的实际情况 选择刀位点轨迹 编程和补偿都十分方便 对于具有刀具半径补偿功能的数控系统 在编程时 只要按零件的实际轮廓编程即可 而不必按照刀具中心运动轨迹编程 使用刀具半径补偿指令 并在控制面板上手工输入刀具半径 数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹 并按刀具中心轨迹运动 即执行刀具半径补偿后 刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值 从而加工出所要求的工件轮廓 3 4典型零件的数控车削编程举例 14 利用机床自动进行刀尖半径补偿时 需要使用G40 G41 G42指令 当系统执行到含T代码的程序指令时 仅仅是从中取得了刀具补偿的寄存器地址号 其中包括刀具几何位置补偿和刀具半径大小 此时并不会开始实施刀尖半径补偿 只有在程序中遇到G41 G42 G40指令时 才开始从刀库中提取数据并实施相应的刀径补偿 3 4典型零件的数控车削编程举例 15 一 典型零件数控车削编程的步骤 1 零件图样分析2 加工工艺性分析 含基点 节点坐标的计算及编程原点的确定 3 确定工序和装夹方式4 选择刀具和确定走刀路线5 选择切削用量6 拟定工序卡片7 加工程序的编制 3 4 2典型零件的数控车削编程举例 3 4典型零件的数控车削编程举例 16 二 车床综合编程实例1如图3 77所示工件 需要进行精加工 其中 85mm外圆不加工 毛坯为 85mm 340mm棒材 材料为45钢 图3 77带中心孔轴 3 4典型零件的数控车削编程举例 17 3 4典型零件的数控车削编程举例 1 零件图样分析带中心孔的轴的加工表面主要是外圆柱面 圆锥面 螺纹等组成 零件图样描述清楚 尺寸标注完整 基本符合数控加工尺寸的标注要求 比较适合采用数控车床加工 2 加工工艺性分析编程原点选在装夹端的中心面 18 3 4典型零件的数控车削编程举例 3 确定工序和装夹方式以 85mm外圆及右中心孔为工艺基准 用三爪自定心卡盘夹持 85mm外圆 用机床尾座顶尖顶住右中心孔 工步顺序 1 自右向左进行外轮廓面加工 倒角 切削螺纹外圆 切削锥度 车 62mm外圆 倒角 车 80mm外圆 车R70mm圆弧 车 80mm外圆 2 切槽 3 车螺纹 19 3 4典型零件的数控车削编程举例 4 选择刀具 画出刀具布置图 图3 78 表3 7 根据要求 选用三把刀具 一号刀车外圆 二号刀切槽 三号刀车螺纹 图3 78刀具布置图 20 3 4典型零件的数控车削编程举例 表3 7数控加工刀具卡片 21 3 4典型零件的数控车削编程举例 5 确定切削用量切削用量根据被加工表面质量要求 工件材料和刀具材料 可参考切削用量手册来确定切削速度 进给量和背吃刀量 6 拟定工序卡片 见表3 8 将上述各项内容综合后 填写以下数控加工工序卡片 作为数控程序编制人员 操作人员的指导性文件 22 23 7 编制程序确定以三爪自定心卡爪前端面中心O点为工件原点 并将点A作为换刀点 该工件的加工程序说明见表3 9 表3 9加工程序及说明 24 续表3 9 25 例2 完成如图所示手柄的加工 毛坯尺寸 25mm 90mm的棒料 26 3 4典型零件的数控车削编程举例 1 图纸分析 1 加工内容 此零件加工包括车端面 外圆 圆弧 2 尺寸完整性 尺寸完整且符合数控车削的尺寸标注 2 加工工艺性分析 1 毛坯尺寸 25mm 90mm的棒料尺寸 尺寸余量适中 2 工件坐标系 左端面为尺寸的设计基准面 在相应工序前 先加工左端面 作为Z向编程的原点 故工件零点定于每次装夹后的右端面 精加工面 3 起刀点设在 80 50 4 数学处理 如图3 80所示 27 3 80手柄车削计算图解 28 联立方程组可计算三个光滑连接的圆弧的端点A B C的坐标 以工件右端为原点 3 4典型零件的数控车削编程举例 A点的坐标为 XA 4 616 直径值 ZA 1 083 B点的坐标为 XB 13 846 直径值 ZB 30 39 C点的坐标为 XC 10 直径值 ZC 58 29 3 4典型零件的数控车削编程举例 3 确定工序和装夹方式分两道工序 1 采用毛坯外圆定位 三爪卡盘装夹手柄右端 车削手柄左端外圆台阶到尺寸 对圆弧成形面则留下适当的余量先粗车成斜面 其中间工序尺寸参见图3 81 a 所示 台阶和锥面可使用G71复合循环先粗车 再精车台阶到尺寸 2 当一端车好后 将工件调头 用三爪卡盘夹住 8 14的外圆 先粗车右端锥面 再精车右端所有圆弧部分 其中间工序尺寸参见图3 81 b 所示 为了确定粗车时的中间工序尺寸 可将手柄画到坐标纸上 利用网格粗略决定 或者利用CAD绘图来确定 30 图3 81车削中间工序图 31 4 确定走刀路线 选择刀具和切削用量1 外圆粗车车刀T0101 进给速度0 05mm r 主轴转速300r min 背吃刀量0 8mm2 外圆精车车刀T0202 进给速度0 03mm r 主轴转速800r min5 拟定工序卡片6 编制加工程序 3 4典型零件的数控车削编程举例 32 9 25mm 90mm O0022 主程序号N010G50X80 0Z50 0T0100 建立工件坐标系N020T0101S300M03 主轴正转 调用1号刀刀补 转速300r minN030G00X25 0Z12 0 快进到X 25 Z 12的循环起点N040G94X0Z8F50 N050Z4 N060Z0 N070G71U0 8R1 2 N080G71P110Q160X0 2Z0 2F50 10 端面车削循环 外圆粗车循环 33 9 25mm 90mm N090G00X80 0Z50 0T0100 N100M06T0202S800 N110G00X8 0Z5 0 N120G01X6 0Z0 N130X8 0Z 1 0 N140Z 14 0F30 N150X10 0 N140Z 42 0 N160G01X20 0Z 55 0 N170G70P110Q160 N180G00X80 0Z50 0 快退至起刀点N190M02 10 外圆轮廓精车 34 25mm 90mm O0023N010G50X80 0Z50 0T0100 N020T0101S300M03 N030G00X25 0Z5 0 N040G71U0 8R1 2 N050G71P080Q120X0 2Z0 2F50 N060G00X80 0Z50 0T0100 N070M06T0202S800 N080G00X4 5Z5 0 N090G01X4 5Z0F30 N100X14 0Z 7 0 N110X18 5Z 13 0 N120Z 23 0 N130G70P080Q120 外圆粗车循环 快速移到精车起始处 2 35 25mm 90mm N140G00X0Z2 0 N150G01Z0F30 N160G03X4 616Z 1 083R3 0 N170X13 846Z 30 39R29 0 N180G02X10 0Z 58 0R45 0 N190G01X25 0 N200G00X80 0Z50 0M05 N210M02 36 例3 完成如图所示零件的加工 毛坯尺寸 50mm 120mm的铸件 37 1 图纸分析与加工工艺性分析 1 加工内容 此零件加工包括车端面 外圆 倒角 圆弧 螺纹 槽等 2 工件坐标系 该零件加工需调头 从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系 2个工件零点均定于装夹后的右端面 精加工面 三爪定心卡盘装夹 50外圆 平端面 对刀 设置第1个工件原点 此端面做精加工面 以后不再加工 调头 采用三爪卡盘装夹 48外圆 平端面 测量总长度 设置第2个工件原点 设在精加工端面上 3 换刀点 120 200 4 公差处理 尺寸公差取中值 3 4典型零件的数控车削编程举例 38 3 4典型零件的数控车削编程举例 2 工艺方案制订 1 工步和走刀路线的确定 装夹 50外圆表面 探出70mm 车左端面 粗加工零件左侧外轮廓 2 45 倒角 48外圆 R20 R16 R10圆弧 留X向精车余量0 5mm Z向精车余量0 1mm 精加工上述轮廓 手工钻孔 孔深至尺寸要求 粗加工孔内轮廓 留X向精车余量0 4mm Z向精车余量0 1mm 精加工孔内轮廓 调头装夹 48外圆 车端面 粗加工零件右侧外轮廓 2 45 倒角 螺纹外圆 36端面 锥面 48外圆到圆弧面 留X向精车余量0 5mm Z向精车余量0 1mm 精加工上述轮廓 切槽 螺纹加工 39 3 4典型零件的数控车削编程举例 2 刀具的选择和切削用量的确定T0101 粗车刀 外轮廓粗加工 刀尖圆弧半径0 8mm 切深2mm 主轴转速800r min 进给速度150mm min T0202 外轮廓精加工 刀尖圆弧半径0 8mm 切深0 5mm 主轴转速1500r min 进给速度80mm min T0303 切槽 刀宽4mm 主轴转速450r min 进给速度20mm min T0404 加工螺纹 刀尖角60 主轴转速400r min 进给速度2mm r 螺距 T0505 钻孔 钻头直径16mm 主轴转速450r min T0606 内轮廓粗加工 刀尖圆弧半径0 8mm 切深1mm 主轴转速500r min 进给速度100mm min T0707 内轮廓精加工 刀尖圆弧半径0 8mm 切深0 4mm 主轴转速800r min 进给速度60mm min T0808 车端面 主轴转速500r min 进给速度60mm min 40 41 3 绘制数控加工走刀路线图在设计每一道工序的走刀路线图时 特别要注意设计好进退刀路线 防止刀具在运动中与工件 夹具等发生意外碰撞 4 数值计算未知点坐标计算 P1 40 7 33 52 P2 42 95 53 36 5 编程设经对刀后刀尖点位于 120 200 加工前各把刀已经完成对刀 装夹 50外圆 探出65mm 手动平端面 3 4典型零件的数控车削编程举例 42 O0001N010G50X120Z200T0800N020T0808M03S500N030G00G41X60Z30M08N040G01Z7N050G94X0Z4F60N060Z2N070Z0N080G00G40X120Z200 N090T0101M03S800N100G00X60Z30N110G01X51Z5F150N120G71U2 0R1 0N130G71P160Q210X0 5Z0 1F150 夹持右端 粗 精加工左端外轮廓 车端面 粗车外轮廓 43 N140G00G40X120Z200N150T0202M03S1500N160G00G41X51Z5N170G01X47 985F80N180Z 22N190G03X40 7Z 33 52R20F60N220G02X42 95Z 53 36R16N210G03X48Z 60R10N220G70P160Q210N230G00G40X120Z200M05N240M02 夹持右端 粗 精加工左端外轮廓 精车外轮廓 44 O0002N010T0606M03S500N020G00G41X15Z2N030G71U1R1N040G71P050Q090X 0 4Z0 1F100N050G00X36 015Z2N060G01Z 10F60N070X20 015Z 28N080Z 45N090X15N100G00Z200N110G40X120N120M06T0707M03S800N130G00G41X15Z2N140G70P050Q090 夹持右端 粗 精加工左端内轮廓 粗精车内轮廓 45 N140G00Z200N150G40X120N160M06T0505M03S450N170G00X0Z10N180G01Z 50N190G04P3N200G01Z10N210G00X200Z120N220M05N230M02 夹持右端 粗 精加工左端内轮廓 钻孔 46 O0003N010T0808M03S500N020G00G41X60Z30M08N030G01Z5N040G94X0Z2F60N050Z1N060Z0N070T0101M03S800N080G00G41X60Z30N090G01X51Z5F150N100G71U2R2N110G71P120Q160X0 5Z0 1F150 掉头夹持左端 粗 精加工右端外轮廓 车端面 粗车外轮廓 47 N120G00G41X23 8Z5N130G01X32Z 2F80N140Z 30N150X47 985Z 42N160Z 53N170G00G40X120Z200N180T0202M03S1500N190G70P120Q160N200G00G40X120Z200N210T0303M03S450N2