第5章--SIEMENS系统数控车床编程与操作.ppt

第5章SIEMENS系统数控车床编程与操作 5 1数控车床概述5 2数控车床操作5 3编程指令5 4典型零件加工实例5 5实训练习题 5 1 1数控车床基本规格及功能5 1 2操作面板5 1 3屏幕说明5 1 4数控车床坐标系统 5 1数控车床概述 5 1 1数控车床基本规格及功能 本章以CK7525A数控车床为例 介绍数控车床的操作方法 CK7525A数控车床是两轴联动控制左手卧式车床 主轴水平放置 如图5 1所示 整体封闭防护罩具有较大的排屑空间 防冷却液外溅 噪声小 造型美观 水平床身 矩形淬火导轨与贴塑面匹配 摩擦系数小 主轴采用变频电机与变频器无级调速 具有恒线速切削功能 主电机经皮带轮直接驱动主轴 传动平稳 噪声小 配有高性能三爪自动定心卡盘 防高速旋转夹紧自松 工位回转刀架后置于倾斜滑板上 可实现自动换刀 尾座同普通车床一样 需手动操作 本机主要用于加工轴类和盘类零件的内外圆柱面 圆锥面 螺纹表面 成形回转体 图5 1CK7525A数控车床的外观 1 夹盘松夹脚踏开关 2 夹盘 3 主轴箱 4 防护门 5 导轨防护罩6 对刀仪 7 操作面板 8 刀架 9 尾座 10 滑板 11 床身 表5 1CK7525A型数控车床的主要技术规格 表面 还可以进行钻孔 扩孔 铰孔 镗孔和车端面切 倒角等加工 其主要技术规格见表5 1 5 1 2操作面板 1 操作面板布局形式 CK7525A数控车床把SINUMERIK802C S数控系统OP020超薄型液晶显示器操作面板 机床遥控面板和机床操作面板组合在一起 如图5 2所示 图5 2左上方 右上方 下方分别是系统操作面板 机床遥控面板和机床操作面板 系统操作面板和机床遥控面板由数控系统厂家生产 同一种数控机床主机一般不需要对机械部分做大的改动就可以选配不同的数控系统 同一生产厂家制造的同一系列数控系统的操作面板和机床遥控面板差别不大 机床厂生产的机床操作面板也差别不大 但不同厂家的操作面板差异较大 图5 2CK7525A数控车床操作面板 2 操作面板按键说明 1 数控系统操作面板图5 2左上方所示为数控系统操作面板 各键用途说明如图5 3所示 图5 3系统操作面板各键用途说明 图5 4机床遥控操作面板各键用途说明 2 机床遥控操作面板图5 2右上方所示为机床遥控操作面板 各键用途说明如图5 4所示 1 屏幕划分SINUMERIK802C S系统的显示屏幕分区如图5 5所示 各区域的功能见表5 2 图5 5屏幕分区 5 1 3屏幕说明 表5 2区域功能 续表 2 操作区域数控系统的基本功能可以划分为加工 参数 程序 通信和诊断5个操作区域 如图5 6所示 系统开机后首先进入 加工 操作区 使用 区域转换 键可从任何操作区域返回主菜单 图5 6操作区域软键功能 5 1 4数控车床坐标系统 与其他数控机床一样 数控车床坐标系也分为机床坐标系和工件坐标系两种 具体内容见第2章介绍 5 2数控车床操作 5 2 1启闭机床及注意事项5 2 2数控系统操作5 2 3机床操作5 2 4自动运行及其方式选择5 2 5对刀及刀具补偿的建立5 2 6输入 修改 计算工件零点偏置值5 2 7程序校验与试切 5 2 1启闭机床及注意事项 1 注意事项 1 开机前 检查电源电压 额定电源电压380V 允许在350V 410V之间波动 2 开机前 检查集中润滑装置 集中润滑装置给导轨和滚珠丝杠丝母副等提供润滑油 应使油箱的油位保持在规定高度内 尽管油箱油位低于其规定高度机床会报警停止运行 但如果正在切削时停止运行 可能会引起工件报废 打刀等 至少会有接刀痕迹出现 3 检查机床各部件 机床各部件应在规定初始位置 4 做好 三防 三防 是指防撞 防数据丢失 防锈 工作开始前 应清理机床可动部件上的异物 防撞防划伤等 操作加工期间 防撞防重要数据 包括机床参数和加工程序 丢失 加工结束后 应将机床上的铁屑 冷却液等清理干净 特别要注意防锈 5 停机位置合理 工作结束后关闭系统前 刀架应停在合适的位置 防止造成悬臂梁使机床变形 防止下次开机后回参考点超程 2 启闭机床 1 启动机床先启动强电后启动弱电即数控系统 具体如下 将机床后背电柜上的总电源开关拨至I位置 机床操作面板上的电源指示灯亮 按机床操作面板上的 机床开 键 按机床操作面板上的 系统开 键 等待系统启动后进入 加工 操作区 屏幕上出现 手动REF 窗口 如图5 7所示 表示机床启动就绪 2 关机关机前应将机床可动部件移动到不易使机床发生变形的位置 关机应先关弱电即数控系统 后关强电 按动开关次序正好与启动机床相反 具体如下 按机床操作面板上的 系统关 键 按机床操作面板上的 机床关 键 总电源开关拨至O位置 灯亮 图5 7开机画面 5 2 2数控系统操作 1 输入新程序 1 按 区域转换 键 直至出现 程序 操作区 2 按 新程序 软键出现 新程序 输入窗口 如图5 8所示 同时显示NC中已经存在的程序名单 图5 8 新程序 输入窗口 3 输入新主程序和子程序文件名 在文件名后输入扩展名 主程序扩展名 MPF自动输入 而子程序扩展名 SPF必须与文件名一起输入 程序文件名不能重复 4 按 回车 键生成新程序文件 出现零件程序编辑窗口 此时可以对新程序进行输入和编辑了 5 用 返回 键中断程序的编制 关闭此窗口 2 程序的编辑 1 按 区域转换 键 直至出现 程序 操作区 2 按 程序 软键出现程序文件名单窗口 如图5 9所示 3 用 光标 键选择待编辑的程序名称 4 按 打开 软键 屏幕上出现 零件程序编辑 窗口 如图5 10所示 图5 9程序文件名单窗口 图5 10零件程序编辑窗口 5 按系统面板上的 菜单扩展 键 可进行程序编辑 用 标记 软键标记所要的程序段 按 删除 软键删除标记的程序段 用 标记 软键标记所要的程序段 按 拷贝 软键将标记的程序段复制到中间存储器中 按 粘贴 软键将中间存储器中的程序段粘贴到当前光标所在位置 按 搜索 软键 在输入行中输入程序段号 再按 确认 软键启动搜索过程 搜索结束后光标停在输入的程序段号前 按 返回 键关闭对话窗口 不启动搜索过程 按 继续搜索 软键 在程序中继续查找下一个目标 按 关闭 软键 存储被修改程序并关闭零件程序编辑窗口 3 辅助编辑使用垂直菜单可以在零件程序中非常方便地直接插入NC指令 操作步骤如下 1 在程序编辑状态下 按 垂直菜单 键 出现 垂直菜单 窗口 如图5 11所示 显示NC指令清单 2 用光标键在清单中定位 3 按 输入 键将所选的内容输入到程序中 后面带 的显示行含有一组NC指令 如图5 12所示 这些指令可用 输入 键输入或用相应的行号列出 4 R参数设置这里的参数主要指编程用R参数和操作人员可以修改的机床数据 1 R参数R参数不仅能在程序中赋值 也可以通过面板设定或修改 图5 11垂直菜单 图5 12下级垂直菜单 按 区域转换 键 直至出现 参数 操作区 按 R参数 软键 出现 R参数 窗口 如图5 13所示 用 光标 键选中要修改或输入的R参数 输入R参数值 按 输入 键或移动 光标 键确认 图5 13 R参数 窗口 2 机床数据 按 区域转换 键 直至出现 参数 操作区 按 参数 软键 按 设定数据 软键 出现数据设定窗口 如图5 14所示 有下列4种选择 图5 14数据设定窗口 按 JOG数据 软键 用 光标 键选中JOG进给率 输入新值后按 输入 键或 光标键 确认 按 主轴数据 软键 用 光标 键选中要修改的数据 主轴转速 主轴转向 主轴最低 G25 最高转速 G26 恒速切削时主轴最高转速 G96 输入新值后按 输入 键或 光标 键确认 按 空运行进给率 软键 输入新的数值后 再按 输入 键或 光标键确认 按 开始角 软键 输入车削多头螺纹的开始角后 再按 输入 键或 光标 键确认 5 2 3机床操作 1 回参考点对于增量式的位置反馈系统 机床通电后 各坐标必须回参考点后 才能建立机床坐标系 回参考点的具体步骤如下 1 按JOG键 再按 回参考点 键选择回参考点方式 出现 手动REF 回参考点窗口 同前开机画面 如图5 7所示 2 一直按坐标轴方向键 X到窗口上 X 变成 X 为止 表示X轴已到达其参考点位置 如图5 15所示 X轴先回参考点可以防撞 3 操作方法同上 Y轴返回参考点 若有其他轴同样 图5 15参考点返回后画面 2 JOG点动 1 按JOG键 选择JOG点动方式 出现 JOG点动 窗口 如图5 16所示 2 按一下坐标轴地址键 X X Z或 Z 机床相应的坐标轴移动一下 松开地址键 坐标轴立即停止移动 按多长时间坐标轴地址键 机床就移动多长时间 移动速度由机床参数设定 进给倍率开关有效 可以两轴同时点动 3 同时按坐标轴地址键和 快速移动 键 坐标轴快速移动 快速移动速度由机床参数设定 进给倍率开关仍然有效 也可以两轴同时快速点动 3 INC增量移动 1 按INC键选择增量移动方式 窗口同前图5 16所示 每按1次INC键 增量值按1 m 10 m 100 m 1000 m的循环次序选其中之一 2 按一下坐标轴地址键 X X Z或 Z 机床相应的坐标轴移动一个输入的增量值 移动速度由机床参数设定 图5 16 JOG点动 窗口 4 MDA移动MDA移动方式实际上是一种半自动移动方式 每次能执行惟一的一个被输入的程序段 1 按MDA键选择MDA移动方式 出现MDA窗口 如图5 17所示 图5 17MDA窗口 2 按 加工 键 3 输入程序段 按 循环启动 键 自动执行输入的程序段 注意防撞 进给倍率开关和主轴倍率开关有效 程序段执行完毕后 输入区的内容仍保留 只要按一下 循环启动 键就重复执行 输入一个字符就删除程序段 5 2 4自动运行及其方式选择 1 自动 运行方式窗口介绍按 自动 键选择自动运行工作方式 出现 自动 运行方式窗口 如图5 18所示 图5 18 自动 运行方式窗口 1 X Z SP或 X Z SP 表示坐标和主轴运动方向 到位后不再显示正负号 2 实际 值表示在机床坐标系或工件坐标系中的当前位置 3 再定位 值表示在机床坐标系或工件坐标系中待运行的剩余行程 4 S值表示主轴转速的实际值和编程值 5 F值表示进给速度的实际值和编程值 6 T值表示当前的刀具号 7 D值表示当前刀具的刀补号 8 语句区 显示当前的程序段和下一条程序段 必要时可以省去 当前程序段用符号 标志 9 按 语句区 键 显示当前及下一条完整程序段 当前主程序和子程序名称 10 按 G功能区放大 键 出现 有效G功能 窗口 在固定位置上显示所有有效的G代码 11 按 M功能区放大 键 出现 有效M功能 窗口 显示所有有效的M代码 12 按 实际值放大 键 出现 实际值放大 窗口 实际值放大显示 13 按 工件坐标 键 显示 工件坐标系 坐标 按 机床坐标 键 显示 机床坐标系 坐标 两键在同一位置切换出现 14 按 各轴进给 键 出现 各轴进给 窗口 按 插补进给 键 出现 插补进给 窗口 两键在同一位置切换出现 2 程序自动运行状态选择自动运行方式下 还有多种自动运行状态可供选择 按 自动 运行方式窗口中的 程序控制 软键 出现 程序控制 窗口 如图5 19所示 方框是多选项 圆框是单选项 图5 19 程序控制 窗口 1 段跳越SKP选中时 不执行带有 的程序段 2 空运转DRY选中时 按空运转速度运行 不执行程编进给速度F 3 快速修调ROV选中时 进给速度修调 开关对进给速度和快速移动速度都有效 该项常处于选中状态 使得观察情况 调整速度方便 4 编程停止M01选中时 程序执行完M01就停止 若要再接着运行 得按 数控启动 键 该项用来人为安排一些手工安全操作 如钩屑 测量等 5 程序测试有效PRT选中时 仅执行程序 机床不动 该项用来检查程序格式正确与否 6 SLB1选中时 单段停于每个加工功能段后 7 SLB2选中时 单段停于每个程序段后 3 程序搜索 1 从头开始重新自动执行程序在程序自动运行过程中 如按 复位 键 则中断整个程序的运行 光标返回到程序开头 按 程序启动 键 程序从头开始重新自动执行 2 断点搜索试切或轮班作业时 经常需在程序自动运行途中按 复位 键 则中断整个程序的运行 机床的所有动作也全部停止 光标返回到程序开头 NC处于复位状态 当程序修改 故障排除后或下一班开始工作时 如果直接按下 程序启动 键 数控车床将从程序的开头重新开始加工 这样会造成许多空切 浪费加工时间 此时 可使用断点搜索功能 找出加工程序的中断点 即使刀具离开了中断的加工点 如在点动方式下将刀具退出未完成加工的工件轮廓排除铁屑 系统也能找到程序中断点 从断点的前一条程序恢复加工 其具体操作步骤如下 按机床遥控面板上的 自动方式选择 键 在CNC操作面板上按 区域转换 键进入主菜单 在主菜单中按 加工 软键 系统进入自动运行窗口 按 搜索 软键 进入如图5 20所示的程序段搜索窗口 图5 20程序段搜索窗口 按 搜索断点 键 系统自动装载中断坐标 光标到达中断点程序段 即找到了程序的中断点 如机床操作人员知道中断点的程序段 也可用CNC操作面板上的光标移动键 直接移动到程序中断处 按 启动B搜索 软键 机床将启动中断点搜索 按机床控制面板上的 程序启动 键 对窗口出现的报警不予理睬 再按一次 程序启动 键 机床会自动搜索到程序中断点 并从断点的前一条程序段恢复加工 在前一条程序段内或以后必须要有足够的加工信息 如刀具 主轴转速指令等 4 自动加工 1 按 自动 键进入 自动 运行方式 2 按 程序 软键 出现程序选择窗口 如图5 21所示 3 将 光标 定在要执行的程序上 4 按 选择 键选定要执行的程序 5 按 程序控制 键 选择需要的自动运行状态 6 按 数控启动 键 执行程序 机床自动运行加工 图5 21选择程序窗口 5 2 5对刀及刀具补偿的建立 1 刀位点刀位点是表示刀具尺寸的特征点 对于各类车刀 其刀位点如图5 22所示 数控车床刀架内有一个参考点 数控系统通过控制该点运动 间接地控制每把刀的刀位点的运动 而各种形式的刀具安装后 由于刀具的几何形状及安装位置的不同 其刀位点的位置是不一致的 即每把刀的刀位点在两个坐标方向的位置尺寸是不同的 所以 刀补设置的目的是测出每把刀的刀位点相对参考点的距离即刀补值 X Z L1 L2 并将其输入CNC的刀具补偿寄存器中 在加工程序调用刀具时 系统会自动补偿两个方向的刀补量 从而准确控制每把刀的刀尖轨迹 对刀的另一个目的是测量和设定工件坐标系原点 即零点偏置值 图5 22各类车刀刀位点 2 刀具补偿数据 窗口介绍 1 按 区域转换 键 直至出现 参数 操作区 2 按 刀具补偿 软键 出现 刀具补偿数据 窗口 如图5 23所示 3 按 软键 选择渐低或渐高的刀具补偿号D 刀沿是指同一把刀具T由于刀位点不同而设置的不同数据组 如切槽刀可以有两边刀尖和中间点3个刀沿 分别用3个不同的D号表示 而刀沿数指D号的总个数 并自动统计 对同一把刀具T的不同刀沿的刀具补偿号D 其内容包括刀具长度L1 刀具长度L2 刀尖半径及刀尖位置码 如图5 24所示 4项内容 刀具类型不同 有些项目不需要 也不会显示出来 刀尖位置码是数控车削系统特有的 铣削系统不需要 图5 23 刀具补偿数据 窗口 图5 24刀尖位置码 4 按 软键 选择渐低或渐高的刀具号T 5 按 搜索 软键 打开一个窗口 输入待搜索的刀具号 按 确认 软键开始搜索 6 按 复位刀沿 软键 当前刀具的刀具补偿数据 刀具长度L1 刀具长度L2及刀尖圆弧半径 复位为0 7 按 删除刀具 软键 删除当前刀具所有刀沿的刀具补偿值 8 按 新刀沿 软键 建立一个新刀沿 存储刀具补偿值 新的刀具补偿值建立到当前刀具上 并自动分配一个刀具补偿号 D1 D9 每一把刀具T可以有9个刀具补偿号 但总刀沿数量不得超过30个 窗口中显示的刀沿数指总刀沿数 3 建立新刀具号 1 在 刀具补偿数据 窗口 如图5 23所示 中 按 新刀具 软键 出现 已有刀具表和新刀具 窗口 如图5 25所示 图5 25 已有刀具表和新刀具 窗口 2 输入新的刀具号 T号如1 并定义刀具类型 T型 不同类型的刀具均用一个确定的参数表示 车刀500 钻头200 3 按 确认 软键完成新刀具号T的建立 同时又回到 刀具补偿数据 窗口 4 对刀及刀具补偿的建立 1 对刀注意事项 确认机床已返回参考点 用MDA方式转动主轴 主轴转向必须与刀具刃口一致 右手车床用M03 左手车床用M04 有的机床对此规定并不严格 必须根据实际情况选用M代码 本机采用试切法对刀 实际生产中大多数情况也采用试切法对刀 选择JOG方式试切 在接近工件外圆或端面的对刀面时 应将JOG倍率开关置于2 进给 防撞防打刀 外圆 端面太粗糙应加工一刀再对刀 便于准确测量尺寸 2 对刀及刀具补偿的建立 选择JOG方式 用刀尖在X轴方向接触或车一刀工件外圆或内孔 X轴方向保持不动 用JOG方式在Z轴方向上将刀具移离工件 测量工件直径并记住数值 按 区域转换 键 按 参数 键 按 刀具补偿 键 进入 刀具补偿数据 窗口 按 新刀具 键 输入新刀具号 按 确认 键完成新刀具号T的建立 按 新刀沿 软键 建立一个新刀沿 只有一个刀沿时 默认为D1 用 光标 键选中 刀尖位置码 输入刀尖位置码 用 光标 键选中 半径 输入刀尖半径 用 光标 键选中 长度1 准备X向对刀 按 对刀 软键 出现X轴对刀窗口 如图5 26所示 图5 26X轴对刀窗口 在 零偏 后输入测量的工件直径 轴X 后自动显示参考点在机床坐标系中的坐标值 按 输入 键 按 计算 软键 自动计算并显示出L1的值 按 确认 软键 存储L1的值 按 轴 软键 出现Z轴对刀窗口 如图5 27所示 轴Z 后自动显示参考点在机床坐标系中的坐标值 零偏 后输入Z轴对刀端面离开工件原点的距离0 需实测或工件尺寸 将G500改写成一个与加工程序一致的工件坐标系代码G54 G57中之一 在原G500后的位置上输入工件零点偏置值G 需实测 这样NC内部计算L2的公式是L2 轴Z 工件零点偏置值G 零偏O 按 输入 键 按 计算 软键 自动计算并显示出L2的值 按 确认 软键 存储L2的值 上述对刀方法的优点是直接确定了刀具长度L1和L2 这样对于不同的工件 只要测出Z向工件零点偏置值和 零偏 O X向工件零点当然在主轴中心线上 所有有用的刀具就可以通用了 不需要重新对刀 特别适合于多刀加工 缺点是实测 零偏 O和工件零点偏置值G很麻烦 有时甚至无法测量 下面介绍一种Z向实用对刀方法 也是常用对刀方法 如图5 28所示 把工件长度等一并记入刀具长度L2内 让工件原点与机床原点重合 即把工件原点的Z向偏置值设为0 而编程时把Z向工件原点建立在工件的右端面 必要时还应考虑右端面加工余量 在 零偏 后输入 0 在G500处输入一个与加工程序一致的工件坐标系代码G54 G57中之一 在 轴Z 后自动显示参考点在机床坐标系中的坐标值 不要做任何修改 按 计算 软键 自动计算并显示出L2的值 按 确认 软键 存储L2的值 在图5 23所示的刀具补偿数据窗口中能看到此值 对于不同的刀具 把L2的差值输入到不同的工件坐标系代码G54 G57中 要调用不同的刀具 同时要用相应的工件坐标系代码 但编程时都把工件右端面作为Z向工件原点 可见这种建立刀补的办法 刀具数量不能超过工件坐标系G代码的数量 图5 27Z轴对刀窗口 图5 28Z轴常用对刀法 5 2 6输入 修改 计算工件零点偏置值 工件零点偏置值是指工件零点在机床坐标系中的坐标值 经测量或设定后存入NC内 编程时用工件零点偏置代码G54 G57调用 如果工件坐标系原点 工件零点 与机床坐标系原点重合 则工件零点偏置值设为0 如果工件坐标系原点与机床坐标系原点不重合 则必须测量计算输入工件零点偏置值 方法如下 1 按 区域转换 键 直至出现 参数 操作区 2 按 零点偏置 软键 出现 可设置零点偏置 窗口 如图5 29所示 图5 29 可设置零点偏置 窗口 3 用 页面 键翻阅可设置零点偏置G代码 把 光标 键定位在要输入 修改的地方 4 用 数字 键输入数值 X输入0 Z后输入的数值见L2的确定方法 5 按 输入 键确认 按 返回 键不确认零点偏置值 但可以直接返回到上一级窗口 5 2 7程序校验与试切 1 程序校验让程序自动运行来检验其格式是否正确 程序校验一般在空运转DRY或程序测试方式下进行 这里介绍空运转DRY方式 1 在 自动 运行方式下选定要校验的程序 2 在 程序控制 窗口中选定空运转DRY方式和其他需要的自动运行状态 3 将工件零点设到适当的位置 防工件与刀架相互干涉 4 按 数控启动 键程序从头开始执行 5 如果程序能顺利通过 说明程序格式正确 如果程序在自动运行当中报警停止运行 说明程序格式有错误 6 按 诊断 报警 软键 明确报警错误 排除错误 7 搜索找到所需要的目标程序段 8 按 数控启动 键从目标程序段继续运行 9 如又出现报警停止 重复上述 5 8 步 直至程序运行完毕 2 试切试切是稳定可靠高效地自动加工出合格零件的前提及保证 试切是专业技能及专业理论的综合应用 试切要核对编程尺寸是否正确 切削用量是否合适 刀具选用是否合理 精加工刀具和定尺寸刀具的尺寸是否准确 加工工艺是否合理 工装量具是否实用 机上测量工件的所有能测量的几何尺寸是否合格 并是否有一定的储备精度等 操作方法如下 1 单段 键选择单程序段运行方式 2 将 进给倍率 旋钮调至零位 3 按 自动运行 方式键 4 按 数控启动 键 5 观察窗口显示内容 特别是坐标轴移动方向及距离 工件坐标系下看得清楚 基本符合刀架 刀具 移动情况 6 将 进给倍率 旋钮调大 让刀具移动接进工件 临近时 把倍率调小或调成0 观察窗口显示坐标轴距离不会引起撞车时方可加工 7 刀架单段停于每个加工功能段后 SLB1选中时 或停于每个程序段后 SLB2选中时 重复 2 6 步加工出合格零件 8 必要时 停止 中断零件程序 测量工件尺寸 调整刀具或修改程序 9 用搜索方式从停止位置或合适位置开始 重复 2 7 步直到加工出合格零件 5 3编程指令 5 3 1准备功能5 3 2M S F T功能5 3 3R参数及程序跳转5 3 4固定循环5 3 5其他功能 5 3 1准备功能 准备功能就是G功能 也叫G代码 是数控系统的功能指令 数控机床的G代码必须在所配数控系统的范围内订购 1 G代码分类 1 按速效性分类G代码分为模态和非模态两大类 模态G代码一经指定 直到同组G代码出现为止一直有效 也就是说 只有同组别的G代码出现才能取代它 此功能可以简化编程 若在一个程序段中有几个同组模态G代码出现 则在书写位置上仅排在最后一个的起作用 非模态G代码仅在所在的程序段内有效 故又称为一次性G代码 2 按初始性能分类G代码分为初始G代码 又称原始G代码 和后置G代码两种 初始G代码是机床通电后就生效的G代码 此功能能防止某些必不可少的G代码遗漏 表5 3中G代码右上角带 符号者表示初始G代码 后置G代码是指程序中必须书写的G代码 3 按程序段格式分类G代码分为单段和共容G代码两种 单段G代码自成一程序段 不能写入其他任何功能指令 共容G代码指该G代码所在的程序段中可以写入需要的其他G代码 某些G代码的性能与机床数据设定有关 建议用户不要随便改变 以保证其具有一定的通用性 表5 3SINUMERIK802C S系统CK7525A型数控车床G代码的含义 M功能是辅助功能 是机床的开关功能 S功能是主轴功能 单位是每分钟转 rpm F是进给功能 有mm min和mm r进给两种 工艺设计手册上给的车削进给速度多数是mm r T功能是刀具功能 表示刀具号 SINUMERIK802C系统CK7525A数控车床所具有的M S F T功能见表5 4 2 几个G代码的特别说明 说明栏中的序号表示G代码组别 一条程序段内如果有几个同组G代码 次序排在最后一个的有效 G17 G18 G19的定义 G17是XY平面 平面的正法向是 Z方向 G18是ZX平面 平面的正法向是 Y方向 G19是YZ平面 平面的正法向是 X方向 G2 G3的方向 顺着插补平面 G17 G18 G19 的负法向 Z Y Z 看 面对 插补平面 刀具顺时针圆弧插补是G2 逆时针圆弧插补是G3 G41 G42的方向 顺着刀具运动方向看 刀具在工件的左侧就是刀具半径左偏置G41 刀具在工件的右侧就是刀具半径右偏置G42 圆弧插补参数I J K 圆弧插补参数I J K分别是圆弧起点到圆弧圆心矢量的X Y Z分量 其数值的大小方向等于圆弧圆心坐标值减去圆弧起点坐标值 与用G90还是G91编程无关 编程时G代码数字部分的前导0可省略 如G01写成G1等 5 3 2M S F T功能 1 功能介绍M功能是辅助功能 是机床的开关功能 S功能是主轴功能 单位是每分钟转 rpm F是进给功能 有mm min和mm r进给两种 工艺设计手册上给的车削进给速度多数是mm r T功能是刀具功能 表示刀具号 SINUMERIK802C系统CK7525A数控车床所具有的M S F T功能见表5 4 表5 4SINUMERIK802C系统CK7525A数控车床的M S T功能 F 2 M3 M4方向判定 规定主轴顺时针方向旋转为M3 是右旋螺纹旋入工件的主轴旋转方向 主轴逆时针旋转方向为M4 是右旋螺纹旋离工件的方向 这样车床主轴的旋转方向是 从主轴尾部向主轴头部 三爪卡盘 看即顺着 Z方向看 主轴顺时针旋转是M3 主轴正转 CW 主轴逆时针旋转是M4 主轴反转 CCW 如图5 30所示 图5 30主轴正反转方向的判别 5 3 3R参数及程序跳转 SINUMERIK802C S数控系统的R参数不仅具有给地址赋值 存储 运算功能等 还能与程序段跳转功能结合编程 这样就可以获得宏程序 SINUMERIK802C S系统CK7525A数控车床也具有R参数及程序段跳转功能 见表5 5 5 3 4固定循环 固定循环 见表5 6 实际上是一些专门用途的宏程序 其中用到的R参数必须提前赋值 表5 6SINUMERIK802C S数控系统固定循环 地址含义需要的R参数及意义时序简图编程LCYC97车螺纹R100 螺纹起始点直径R101 Z向螺纹起点R102 螺纹终点直径R103 Z向螺纹终点R104 螺纹导程 无符号 以下同 R105 加工类型 1 外螺纹 2 内螺纹 R106 精加工余量R109 切入空刀距离R110 切出空刀距离R111 螺纹深度R112 起点偏移R113 粗切次数R114 螺纹头数N10R100 R101 N20LCYC97 5 3 5其他功能 SINUMERIK802C系统CK7525A数控车床的其他功能见表5 7 表5 7SINUMERIK802C系统CK7525A数控车床的其他功能 5 4典型零件加工实例 5 4 1实例15 4 2实例2 5 4 1实例1 在数控车床上加工如图5 31所示的零件 图5 31实例1 1 数控车削工艺 1 分析零件工艺性能从图5 32可以看出 该零件表面由圆柱 内外圆弧表面组成 所有精度都是自由尺寸精度 表面粗糙度要求均是Ra3 2 零件图尺寸标注完整 轮廓描述清楚 2 选定数控车削内容内外圆弧表面适合在数控车床上加工 其他一些表面与圆弧面相切 光滑过渡 难以分配在不同机床上加工 决定所有加工内容在同一台数控车床上完成 3 选用毛坯或明确来料状况回转体类零件的最大外形尺寸是45 60 考虑到车左 右两端面和留装夹长度30mm 给车轮廓留够加工余量 选用毛坯尺寸50 90 4 选用数控机床该零件是典型的轴类零件 带有较大的圆弧 需要两轴联动数控车床成形 零件不大 加工所需刀具不多 综合上述原因 利用现有生产设备 选用常州机电职业技术学院数控实训中心的CK7525A型卧式左手数控车床加工 5 确定装夹方案零件毛坯外形规整 用三爪自动定心卡盘夹紧毛坯外圆50 轴向外露70mm长 毛坯外圆作为定位基面 其轴心线作为定位基准 所有加工部位都充分裸露 采用工序高度集中原则 粗定位基准一直用到底 定位误差完全与加工精度剥离 6 确定加工方案零件经一次装夹加工 就能完成全部加工工序 根据零件形状及加工精度要求 本零件以一次装夹所能进行的加工作为一道工序 分粗 精两个工步完成全部轮廓加工 精车采用恒线速功能 7 确定加工顺序及进给路线车端面 手动 从右端到左端 从大圆到小圆粗车外圆 从右端到左端 从小圆到大圆精车外圆 8 选择刀具粗车选用 装CN型刀片的93 偏头仿形车刀CJNL2520 16 刀尖圆弧半径r 0 8 精车选用 装DN型刀片的93 偏头仿形车刀DJNL2520 1506 刀尖圆弧半径r 0 4 这样主 副偏角都不会发生碰工件的现象 9 确定切削用量粗车 背吃刀量ap 1 进给量F 0 15 切削速度vc 100 主轴转速S平均 680 精车 背吃刀量ap 0 1 进给量F 0 1 切削速度vc 120 主轴转速S平均 810 2 编程 1 建立工件坐标系对于卧式车床 工件原点通常设在工件的右端面中心 这样编程 对刀比较方便 如图5 32所示 2 确定编程方案外轮廓用G91编写成子程序 在粗车的下刀点处给出径向精车余量为0 2mm 轴向精车余量为0 1mm X方向的最大加工余量是 50 20 2 15 现决定每循环1次子程序 X方向切除掉1mm厚的粗加工余量 这样循环15次 如图5 33所示 完成粗加工 精车最后1刀完成 图5 32工件坐标系建立在O点 图5 33阶梯轴15次偏置加工 用G90 G23编程 各基点坐标计算如下 3 计算编程尺寸 4 编制程序 先编子程序BJD001 SPF子程序名N10G91G01X 2 N20Z 17 B点N30G01X5CHF 1 414 C点 1 45 倒角N40Z 15RND 4 E点 倒R4圆弧N50X11 F点N60Z 8 N70X4Z 2 G点N80Z 10 H点N90X1 N100G03X4Z 2CR 2 I点 倒R2圆弧N100G01Z 8 J点N110X10 抬刀N120G00Z62 Z方向返回起始点 子程序一次循环封闭N130X 35 X方向返回起始点 子程序一次循环封闭N140M17 子程序结束并返回主程序 后编主程序BJD01 MPF主程序N10G54G90G23G18G17G95 初始状态 N20G75X0Z0 换刀点N30M06T1 换T1刀N40S680M04F0 15 主轴转速 进给量N50G00X50 2Z2 1 A点 0 2 0 1 50 2 2 1 X方向留精加工余量0 2 Z方向留精加工余量0 1N90BJD001P15 调15次BJD001子程序加工外轮廓N100G75X0Z0 返回换刀点N120G00X22Z2 精车下刀点 22 2 N130G96S120LIMS 1500F0 1 用恒线速功能N110M06T2M04 换精车刀T1N140BJD001 调用1次子程序完成轮廓精加工N150G97S810 撤消恒线速功能N160G75X0Z0 返回换刀点N170M30 程序结束3 操作加工操作加工流程 开机 机床返回参考点 输入或调用程序 装夹找正工件 对刀 程序校验 试切加工 5 4 2实例2 数控车削如图5 34所示的曲面轴零件 图5 34实例2图 1 数控车削工艺 1 分析零件工艺性能从图5 34可以看出 该零件表面由圆柱 圆锥 顺圆弧 逆圆弧及双头螺纹等表面组成 具体有三圆弧相切 直线与圆弧相切等光滑连接部位 其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求 球面Smm的尺寸公差还兼有控制该球面形状 线轮廓 误差的作用 零件图尺寸标注完整 轮廓描述清楚 2 明确加工内容从图纸上看 该零件无热处理和硬度要求 除两端面不加工外 其余部位都要加工 从加工工艺角度出发 考虑到零件右端面对刀 左端面切断 决定小端面加工大端面切开 这样零件所有表面都要加工 3 选定毛坯考虑零件材料 最大直径 原材料供应情况及留足加工余量等 选用的45圆钢长200mm 4 选用数控机床1 6kg重的小零件 单件生产50件 用不着专机生产 零件表面基本由绕定轴回转的曲线组成 刀具数量不多 选用两轴联动且刀架工位数不需要太多的数控车床即可成形 由于在轮廓曲线上 有三处为过象限圆弧 其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线 因此在加工时要防止产生扎刀现象而引起零件报废 要求选用反向间隙小 定位精度较高的普通精度级机床 综上所述并考虑现有生产设备 选用常州机电职业技术学院的CK7525A型数控车床 这台车床刀架后置 是左手车 选用刀具时必须考虑匹配事宜 5 确定装夹方案圆柱毛坯外形规整 用三爪自动定心卡盘夹紧毛坯外圆 限制4个自由度 零件处于不完全定位状态 其轴向移动和绕自身轴心线转动2个自由度未被限制 但不影响加工要求 为使加工 切断零件不受干涉 零件外露200mm长 手动平右端面后打中心孔 采用活动顶尖支承 车工件轮廓 活动顶尖属于辅助支撑 用来增加支撑刚度 毛坯外圆作为定位基面 其轴心线作为定位基准 所有加工部位都充分裸露 采用工序高度集中原则 粗定位基准一直用到底 定位误差完全与加工精度剥离 零件经一次装夹后完成全部加工工序 6 划分加工工序根据零件形状及加工精度要求 以一次装夹所能进行的加工作为一道工序 分粗 精两个工步完成主要轮廓加工 确定加工顺序及进给路线 加工顺序按由粗到精 由近到远 由右到左 的原则确定 即先从右到左进行粗车 然后从右到左进行精车 最后车削螺纹 做工艺时 用图示进给 走刀 路线更直观 见表5 8 7 选择刀具 粗车选用YT30硬质合金90 外圆车刀刀片 主 副偏角不能太小 以防与工件轮廓发生干涉 必要时应作图检验 本例取45 精车和车螺纹选用YT15硬质合金60 外螺纹车刀 取刀尖角 59 30 取刀尖圆弧半径 0 15mm 0 2mm 8 选择切削用量 选择背吃刀量 粗车循环时选背吃刀量ap 1 5mm 精车时ap 0 1mm 确定主轴转速确定车直线和圆弧轮廓时的主轴转速 查工艺手册取粗车的切削速度vc 90m min 精车的切削速度vc 120m min 根据坯件直径 精车时取平均直径 利用公式vc 计算 并结合机床说明书选取 粗车时 主轴转速n 500r min 精车时 主轴转速n 1200r min 表5 8轮廓精车进给路线 选取进给量查表取粗车进给量f 0 4mm r 精车进给量f 0 08mm r 车螺纹的进给量等于螺纹导程 即f 3mm r 车削螺纹数据空刀导入量Ll 2P 空刀退出量L2 0 5P P是导程 普通外螺纹牙型理论高度为0 65P 实践中常取0 62P 内螺纹牙型高度为0 54P P是螺距而不是导程 螺纹牙型高度是螺纹车刀切入工件的总深度 外螺纹大径d在 螺纹公称直径 大径基本偏差 螺纹公称直径 大径基本偏差 大径公差 的范围内选择 实践中常取d 螺纹公称直径 0 12P 内螺纹小径常取D 螺纹公称直径 P P是螺距而不是导程 9 分配尺寸误差从图5 34中可经看到 该零件中 和4个直径的基本尺寸都为最大尺寸 球径的基本尺寸是其误差对称分布的基本尺寸 若按这些基本尺寸编程 考虑到车削外轮廓尺寸时刀具的磨损及让刀变形 实际加工尺寸肯定统一偏大 在加工时通过修改零点偏置或刀补等让轮廓直径统一缩小到加工要求 实际生产中经常走这种捷径 但这样做难以加工出中差零件 若要加工出中差优质零件 必须将精度要求高的尺寸的误差转换成对称公差 见表5 9 改为 改为 改为及改为 然后用误差对称分布的基本尺寸编程 但这些尺寸一改 若其他尺寸保持不变 则左边R15圆弧与球面 球面与R25圆弧和R25圆弧与右边R15圆弧相切的几何关系就不能保持 所以必须修改其他精度低的尺寸 以保持原来有关圆弧间相切的几何关系 A点为左边R15圆弧的圆心 B点为左边R15圆弧与R25球面圆弧的切 点 C点为R25球面圆弧与右边R25圆弧的切点 D点为R25圆弧与右边R15圆弧的切点 E点为R25圆弧的圆心 要保证E点到轴线的距离为40 由于D点到轴线的距离为14 99175 编程尺寸决定 所以该处圆弧的半径调整为R25 00825 保持OE间距离50不变 则球面圆弧的半径调整为R24 99175 保持左边R15圆弧的半径不变并与外圆和R24 99175球面圆弧相切 则左边R15圆弧的中心按此要求计算确定 编程时要按调整后的尺寸计算有关未知基点坐标 需要说明的是 球面圆弧调整后的直径并不是其平均尺寸 但在其尺寸公差范围内 表5 9阀芯部分编程尺寸 2 编程 1 建立工件坐标系工件坐标系的原点就选在工件的右端面中心上 如图5 35所示 图5 35轮廓各基点 2 确定编程方案将工件外轮廓编写成子程序 利用可编程零点偏置功能 调用外轮廓子程序分层车削加工 如图5 36所示 每调用1次子程序 根据前面加工工艺规定的切削用量 X方向粗加工切除1 5mm厚的背吃刀量 留0 1mm的精车背吃刀量 这样一共需调用 60 30 2 1 5 10次子程序 即可把零件轮廓加工好 然后换螺纹刀加工螺纹 最后换切断刀切断 3 计算编程尺寸用G90G23编程 各基点坐标计算如下 图5 36曲面轴10次偏置加工 10次G158的X值见下表 4 编制程序BJD002 SPF子程序N5G90G00X22Z2 到 X Z 22 2 点N10G90G01X26Z0 A点N30X29 82Z 2 B点 螺纹大径29 82 N40Z 18 C点N45X26Z 20 D点N50Z 25 E点N60X35 988Z 35 F点N70Z 45 G点 N80G02X29 984Z 54CR15 H点N90G02X39 988Z 69 005CR 25 008 I点N100G03X39 988Z 98 995CR 24 992 J点N110G02X33 988Z 107 995CR 15 K点N120G01Z 112 995 L点N130X55 985Z 154 043 M点N140Z 165 N点N150X62 抬刀N160G00Z5 返回N170M17 子程序结束BJD003 SPF子程序N10G00X30 N20Z10 N30M17 BJD01 MPF主程序N10G54G90G18G71G23G95 编程初始状态N20G75X0Z0 返回换刀点 为了安全 N30M06T2 选粗车刀N40M04S500F0 4 确定主轴转速和切削进给量N50G00X62Z2 加工轮廓起刀点N60G158X13 6Z0 第1次G158N70BJD002 N80G158X12 1Z0 第2次G158N90BJD002 N100G158X10 6Z0 第3次G158N110BJD002 N120G158X9 1Z0 第4次G158N130BJD002 N140G158X7 6Z0 第5次G158N150BJD002 N160G158X6 1Z0 第6次G158N170BJD002 N180G158X4 6Z0 第7次G158N190BJD002 N200G158X3 1Z0 第8次G158N210BJD002 N220G158X1 6Z0 第9次G158N230BJD002 N240G158X0 1Z0 第10次G158N250BJD002 N255G158X0Z0 取消G158N300G75X0Z0 返回换刀点N310M06T3 换螺纹刀N320M03G90G00G54G18G71G23G95X62Z5S1200M03F0 08 确定主轴转速 进给量 到 X Z 62 5 点 N330G00G42D03X22Z2 启用刀具半径右补偿 到 X Z 22 2 点N340BJD002 精加工后刀停在 X Z 62 5 点N350G00G40D03X29 82Z10 撤消补偿后刀停在螺纹切入点 X Z 29 82 10 点N360D03S320M03F3 重新确定主轴转速和切削进给速度N370G00X29 4 第1次走刀加工螺纹N380G33Z 21K3SF 0 N390BJD003 N410X29 第2次走刀加工螺纹N420G33Z 21K3SF 0 N430BJD003 N450X28 7 第3次走刀加工螺纹N460G33Z 21K3SF 0 N470BJD003 N490X28 5 第4次走刀加工螺纹N500G33Z 21K3SF 0N510BJD003 N530X28 25 第5次走刀加工螺纹N540G33Z 21K3SF 0 N550BJD003 N570X28 14 第6次走刀加工螺纹N580G33Z 21K3SF 0 N590BJD003 N610G00X29 4 以下走6刀加工第2条螺纹N620G33Z 21K3SF 180 N630BJD003 N650X29 第2次走刀加工螺纹N660G33Z 21K3SF 180 N670BJD003 N690X28 7 第3次走刀加工螺纹N700G33Z 21K3SF 180 N710BJD003 N730X28 5 第4次走刀加工螺纹N740G33Z 21K3SF 180 N750BJD003 N770X28 25 第5次走刀加工螺纹N780G33Z 21K3SF 180N790BJD003 N810X28 12 第6次走刀加工螺纹N820G33Z 21K3SF 180 N830G00X30 N840G75X0Z0 返回换刀点N850M06T4 换切断刀N860S450M03F0 1 确定主轴转速和切削进给量N870G00X65Z 170 工件长165mm 加5mm刀宽N880G01X 2 切断工件 N890G00Z 165 离开工件端面N900M01 看切离的工件是否在安全位置N900G75X0Z0 返回换刀点N910M30 程序结束3 操作加工操作加工流程 开机 机床返回参考点 输入或调用程序 装夹找正工件 对刀 程序校验 试切加工 5 4 3实例3 数控车削如图5 37所示的轴套零件 图5 37实例3 1 数控车削工艺 1 分析零件加工工艺从图5 37可以看出 该零件表面由内外圆柱面 内圆锥面 顺圆弧 逆圆弧及外螺纹等表面组成 其中1 20的内圆锥孔深78 大头 计算得小头直径 大小头半径相差1 95 计算得15 大头 大小头半径相差2 679 对的同轴精度要求较高为 它们的直径尺寸和轴向尺寸也有较高的尺寸精度要求和表面粗糙度Ra1 6的要求 零件图尺寸标注完整 轮廓描述清楚 零件材料为45钢 切削加工性能较好 2 明确加工内容从图纸上看 零件无热处理和硬度要求 所有部位都要加工 3 选定毛坯考虑零件材料 最大直径 原材料供应情况及留足加工余量等 选用的45圆钢 4 选用数控机床小零件小批量生产300件 用不着专机生产 零件表面有内圆锥面 圆弧及外螺纹等 刀具数量不多 选用两轴联动 刀架工位数不需要太多 普通精度级别的CK7525A型数控车床 同前 加工 5 装夹方案若夹外圆 从1 20的内圆锥孔侧进刀