七数控车床编程PPT课件

1 第七章数控车编程 7 1数控车床编程基础 7 2数控车床编程实例练习与思考 2 7 1数控车床编程基础 一 数控车床编程特点二 数控车编程常用指令三 数控车刀具四 主要加工方式 3 一 数控车床编程特点 数控车床加工的是回转体类的零件 车床主轴上装夹的不是刀具 而是待加工的工件 高速旋转的是工件 刀具则安装在刀架上 只能在二维平面内移动 所以其数控加工程序在坐标系 输入方式 进给速度 刀具补偿等方面有其独特之处 4 一 坐标系 坐标系是程序编制前首先要搞清楚的重要概念 数控车床编程也分机床坐标系 或机械坐标系 和工件坐标系 或编程坐标系 两种 与前面所讲到的所有数控机床不同的是 数控车床的坐标系为左手坐标系 由于数控车床是回转体加工机床 一般只有两个坐标轴 X轴和Z轴 5 6 1 机床坐标系 机床坐标系的原点为主轴旋转中心线与工件卡盘后端面的交点处 其Z轴与车床导轨平行 是主轴的回转轴线 远离卡盘方向为Z轴的正方向 趋近卡盘方向为Z轴的负方向 X轴是与Z轴垂直的径向 刀架远离回转轴线方向为X的正向 趋近回转轴线方向为X的负向 7 2 工件坐标系 工件坐标系是同机床坐标系规定相同的左手坐标系 其原点是程序员根据零件图纸人为设定的一个基准点 一般工件坐标系原点常选在工件右端面的中心处 工件坐标系的建立指令因机床的控制系统不同而不同 一般有两种方式 一是指定刀尖起始位置距工件坐标系原点的方位 二是指定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置 即 8 1 设工件装夹以后 刀尖距工件坐标系原点的X向尺寸和Z向尺寸分别为a b 可用以下指令 G92XaZb或G50XaZb其中 a b一般应取正值 是加工过程刀尖的起始位置及加工过程中的换刀位置 G92或G50均是以绝对值方式输入 9 2 若机床坐标系指令为G59 CK0630数控车床的控制系统 工件右端面中心位于机床坐标系的 0 300 处 则工件坐标系的建立指令为 G59X0Z300 这样系统内部就建立了一个以工件右端面中心为原点的坐标系 即工件坐标系 工件坐标系一旦建立 就取代了原来的机床坐标系 进入自动加工状态后 屏幕上显示的是加工刀具的刀尖在工件坐标系中的绝对坐标值 10 3 工件坐标系与机床坐标系的转换 设X Z为机床坐标系下的坐标值 Xp Zp为工件坐标系下的坐标值 则机床坐标系与工件坐标系的关系如下 X XpZ Zp 工件外伸长度 卡盘厚度 CK0630车床的卡盘厚度为20mm 11 注意 1 在机床坐标系中 坐标值是刀架中心相对于机床原点的距离 2 在工件坐标系中 坐标值是刀尖相对于工件原点的距离 12 二 输入方式 与前面讲过的加工程序段不同的是 在数控车的加工程序中 同一程序段中刀位的输入方式可以是绝对输入方式也可以是增量输入方式 一般 用X Z 表示绝对输入方式 用U W 表示增量输入方式 在一条加工指令中 X U Z W 可以混合使用 其中 X 或U 都是径向上的直径值或直径增量 当然 也有的数控系统仍用G90 G91指令明确指定输入方式 在这种系统中 同一程序段中两种输入方式不能混合使用 13 三 F功能 进给量 在数控车床加工中 F指令有两种形式 1 若F后面用小数表示 如F0 3或F1 表示刀具切削进给量是mm r 毫米 转 2 若F后面用整数表示 如F100或F300表示刀具进给量是mm min 毫米 分 14 四 刀具指令 数控车程序中的刀具指令常见的有两种 1 TxxT后跟两位数字 第一位表示刀具号 第二位表示补偿号 0表示无补偿 2 TxxxxT后跟四位数字 头两位表示刀具号 后两位表示补偿号 00表示无补偿 换刀动作不同的系统所用的指令不尽相同 有的用M06与T结合表示换刀 有的直接用T表示换刀 本章采用后一种换刀方式 T10表示无刀具半径补偿 T11表示调用刀具半径补偿功能 15 二 数控车编程常用指令 不同的数控车床 其编程功能指令基本是相同的 但也有个别的功能指令定义有所不同 这里以CK0630数控车床为例介绍数控车床的基本编程指令 其控制系统为FANUCOTE A系统 常用的具有独特功能的准备功能指令有以下几个 16 1 G28使刀架沿X轴方向 即径向 快速返回程序起始点 或对刀点 的径向位置 2 G29使刀架沿Z轴方向快速返回程序起始点 或对刀点 的Z轴位置 3 G33是螺纹加工指令 可控制刀架按预定的方式加工螺纹 4 G36是子程序调用指令 G36将程序运行从主程序转至子程序 5 G37是子程序的开始语句 6 G38是子程序的结束语句 它与G37成对使用 17 18 7 G80表示一个循环的结束 8 G81表示一个循环的开始 9 G96主轴恒线速度控制指令 即G96S50表示切削线速度为50m min 10 G97恒线速度控制取消指令 G97之后的S200则表示主轴转速为200r min 11 G98表示每分钟进给量 12 G99表示每转进给量 而G00 G01等准备功能指令及辅助功能指令M 与数控铣加工程序中的规定基本相同 这里不再赘述 19 三 数控车刀具 由于数控车床的主轴上安装的是加工工件而不是刀具 所以其车削加工成型主要取决于所用的刀具 了解数控车刀具的形状 可以更清楚地了解数控车的加工原理 数控车床常用的刀具有外圆左右向车刀 内孔左右向车刀 端面车刀 槽刀 内外螺纹刀 及中心钻等 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 四 主要加工方式 1 柱面加工2 圆弧加工3 锥面加工4 螺纹加工5 循环程序6 子程序 31 1 柱面加工 例用外圆刀T3 精车图7 2所示柱面 其中 60不加工 程序如下 32 2 圆弧加工 数控车中 圆弧面的加工指令格式为 G02 G03X Z I K F 其中 G02 G03的选取如图7 3所示 X Z 为圆弧终点坐标 I K 为圆心相对于圆弧起点的坐标增量 且I 为直径增量值 33 例精车图7 3所示零件 程序如下 34 3 锥面加工 锥面可以分为正锥面和倒锥面 正锥面的走刀路线如图7 4所示 对于图7 4 a 的走刀路线 需要计算终刀距L 假设锥的大端直径为D 小端直径为d 吃刀深度为L 锥长为A 则由相似三角形可得 D d 2A L L L 2AL D d 图7 4 b 的走刀路线不需要计算 倒锥面走刀路线如右图 35 例用外圆刀T5车图7 6所示正锥面 若采用图7 4 a 的走刀方式 每次进刀2mm 根据公式计算可知 每次切削锥面的长度分别为 6 12 18 24 30mm 程序可编制 36 3 螺纹加工 螺纹加工指令格式为 G33D I X L P Q 37 G33D I X L P Q D 螺纹顶径 外螺纹为大径 内螺纹为小径 I 螺纹底径 外螺纹为小径 内螺纹为大径 X 每次径向切深 直径值 L 螺纹有效段长度 不包括升降速段 数控系统自动将升降速段计入Z向实际行程 车右螺纹取负值 车左螺纹取正值 P 导程 单头螺纹即为螺距 Q 锥螺纹的锥角所对应的直径值或锥螺纹大小端直径之差 圆柱螺纹时Q值为0 38 螺纹加工指令使用 1 螺纹车削必须以增量方式进入 例如 G91G33D I X L P Q G902 螺纹加工必须设置2mm升速进刀段与2mm降速退刀段 如图7 7所示 螺纹加工前刀尖至图中A点 X方向位于螺纹顶径处 Z方向位于距螺纹有效段起点2mm的处 螺纹加工循环自动完成后 刀尖返回A点 然后以A点为起点编写后续程序段 39 例已知毛坯 72mm L 80mm 加工如图7 8所示内螺纹工件 选用外圆刀T1 中心钻T2 T3为宽3mm的割刀 T4为 36mm钻头 T6为内圆车刀 T8内螺纹刀 编程如下 40 N1G90T11G92X100 Z200 N2G00X74 Z0M03S800N3G01X 0 1F120N4G00Z2 N5X70 N6G01Z 55 F120N7G28N8G29T20N9G00X0Z2 N10G01Z 2 F100N11G29N12G28T40 41 N13G00X0Z2 N14G01Z 55 F60N15G29N16G28T61N17G00X37 13Z2 N18G01X 55 F110N19G00X0N20G29N21G28T81N22S200 42 N23G00X37 13Z2 N24G91G33D37 13I42 X0 2P2 5L 50 Q0N25G90G00X0N26G29N27G28T30N28G00X72 Z 52 N29G01X35 F100N30G28N31G29M05N32M02 43 4 循环程序 当车削加工的余量比较大时 如图7 6中的锥面加工 可采用循环方法编程 这样可以减少程序段的数量 减少程序所占内存 并使程序简短明了 因此 同一形状 非一刀能加工完成的部分均可用一个循环程序段来执行多次加工过程 格式与说明 44 循环编程的格式为 G81P 循环开始指令 循环体 G80循环结束指令 45 说明 1 P为循环次数 最多为99次 2 循环必须以增量方式进入 即在循环指令开始前 必须先调用G91指令 3 循环体必须建立在G81和G80之间 G80必须位于G81之后 4 循环不能嵌套 也不能调用子程序 根据重复车削的刀具轨迹 分矩形循环 梯形循环及组合循环三种 车外圆和内圆时是矩形循环 车锥面时为梯形循环 当车削面有多种几何元素组成时为组合循环 46 矩形循环 如图7 9所示 设待车外圆 内加工时为内孔 直径为d 加工目标直径为D 每次切深为s 则单边径向加工余量T d D 2 循环次数P T s 若车削长度为L 则循环程序结构为 47 车外圆车内孔G00X d 2s ZBG00X d 2s ZB循环起始位置BG91G81P T s G91G81P T s 增量方式进入循环G00X 4sG00X4s径向进刀B至CG01Z LF G01Z LF 轴向切削C至DG01X2sG01X 2s径向退刀D至EG00ZLG00ZL轴向快退E至FG80G80循环程序结束标志 48 例如图7 10所示 用循环方式编制一个粗车外圆的加工程序 每次切深2mm 由图可知 单边径向切削余量T 40 20 2 10mm s 2mm 循环次数P T s 5 则加工程序可编制如下 49 例如图7 11所示 在已有 20内孔的棒内扩 30 深40mm的孔 粗车内孔的加工程序 每次切深1mm 由图可知 单边径向切削余量T 30 20 2 5mm s 1mm 循环次数P T s 5 则加工程序可编制如下 50 梯形组合循环 车削面由多种几何元素组成 如图7 12所示 若待加工外圆直径为d 径向单边总余量为T 每次切深为s 车削长度分别为L1 L2 循环次数P T s 则这种梯形组合循环程序的结构为 51 G00X d 2T ZB刀尖快速移至循环起点G91G81P T s 增量方式进入循环G00X 2T 2s 径向进刀G01Z L1F 轴向车柱面G01X 2T Z L2F 轴向车锥面G00Z L1 L2 轴向快退G80循环体结束 52 例如图7 13所示 编制粗车所示零件的加工程序 每次切深0 2mm 由图可知 径向单边总余量T 60 40 2 10mm 每次切深a 0 2mm 循环次数P T a 50 利用循环方式加工的程序可编制如下 53 例零件如图7 14所示 螺纹螺距为1 5 已知坯件为 100mm 长175mm的棒料 这是一个由多种几何元素组成的轴类零件 采用循环方式编程 设每次切深2mm 径向单边余量T 100 2 50mm 循环次数P 25 加工工序为 用1号外圆刀T1车工件外形 再用3号宽为5mm的槽刀T3车螺纹与锥面之间的槽 最后用5号螺纹刀T5车端部螺纹 加工程序可编制如下 54 6 子程序 在一个零件上 凡是有两处或两处以上形状和大小都相同的部分 均可以用子程序调用来加工 例如车槽 若槽为等距的 则用循环比较简单 若为不等距的 则用子程序比较简单 格式 说明与调用方式 55 子程序格式 G37A 子程序体 G38 56 说明 1 A为子程序标示符 可从01 99 2 子程序中不得有循环体 3 子程序必须在M02以后建立 其作用如同一个固定循环 供主程序调用 4 G38必须位于子程序的最后 表示该子程序结束 返回主程序 57 子程序调用方式 G36A 本指令的功能是调用A所指定编号的子程序 需要注意的是 子程序必须以增量方式进入 58 例加工零件如图7 15所示 已知毛坯 32mm 长77mm 由图可知 工件上四个槽的尺寸相同 但间距不同 采用子程序比较适宜 加工工序为 先用1号外圆刀T1车端面及柱面 再用宽为2mm的3号槽刀T3车槽及割断 零件加工程序可编制如下 59 7 2数控车床编程实例 例图7 16中实线为零件外形 双点划线为 25 70的坯料 粗车每次切深约1mm 精车余量为0 5 试编写加工程序 60 思考与练习 1 有棒类零件如图7 17所示 C1 0表示1 45 倒角 试编写精加工程序 其中 58mm柱面不加工 61 2 试用循环程序编写图7 18所示零件的加工程序单 62 3 精车图7 19所示带螺纹的工件 试编程 63 精车图7 19所示带螺纹的工件 试编程 64 精车图7 19所示带螺纹的工件 试编程 65 4 试用子程序编写图7 20所示零件的槽加工程序 66 G90G92X200 Z200 S800 M03M08G00X102 Z 45 G9