数控技术数控车削编程PPT课件

1 第4章数控车削编程 大连交通大学 2 4 1数控车削编程的特点4 2车削加工的编程基础4 3车削编程指令一 基本指令二 刀具半径补偿三 车削固定循环四 螺纹车削加工指令 第4章数控车削编程 3 4 1数控车削编程的特点 1 普通数控车床的车削加工 普通数据控车床能完成端面 内外圆 倒角 锥面 球面及成形面 螺纹等的车削加工 主切削运动是工件的旋转 工件的成形则由刀具在ZX平面内的插补运动保证 第4章数控车削编程 4 在一个程序段 可以是绝对值 增量值或者混合编程 当直径方向用绝对值编程时 x以直径值表示 用增量值编程时 以径向实际位移量的二倍编程 并附上方向符号 正号省略 为提高径向尺寸精度 X向脉冲当量取Z向的一半 数控装置多具备不同形式的固定循环 2 数控车床车削加工编程特点 第4章数控车削编程 5 第4章数控车削编程 3 数控车削刀具 车刀实物图 6 第4章数控车削编程 常用车刀刀具的主偏角 7 第4章数控车削编程 常用车刀刀具的主偏角示意图 8 第4章数控车削编程 外圆车刀主偏角的选择 1 Kr 95 用于外圆及端面的半精加工及精加工 其刀片为菱形 通用性好 2 Kr 45 用于外圆及端面车削 主要用于粗车 其刀片为方形 经济性好 3 Kr 75 只能用于外圆粗车 其刀片为方形 经济性好 4 Kr 93 其刀片为D形刀片 刀尖角为55 刀尖强度相对较弱 主要用于仿形精加工 5 Kr 90 只能用于外圆粗 精车 其刀片为三角形 切削刃较长 经济性好 9 第4章数控车削编程 车断刀及螺纹刀 10 数控车床以径向 横向 为X轴 纵向为Z轴方向 朝尾架位置方向为 Z 指向主轴位置为 Z 有直径编程和半径编程两种方法 一般采用直径编程 即X坐标值表示回转零件的直径值 X和Z坐标指令按绝对坐标编程时使用X Z 按增量坐标编程时使用代码U W 4 2数控车削编程基础 第4章数控车削编程 11 机床坐标系的设定 机床原点 机床原点为机床上的一个固定点 数控车床一般将其定义为主轴前端面卡盘中心 机床坐标系 以机床原点为坐标原点建立的坐标系 机床参考点 是指刀架中心退离距机床原点最远的一个固定点 机床出厂时已调好 并将数据已输入到数控系统中 第4章数控车削编程 12 第4章数控车削编程 机床坐标系 以机床原点为坐标系原点建立起来的X Z轴直角坐标系 X轴对应径向 Z轴对应轴向 数控车床的机床原点在主轴前端面卡盘中心 主轴旋转中心与卡盘后端面的交点 它是制造和调整机床的基础 一般不允许改变 数控车床坐标系 13 工件坐标系的设定 采用绝对坐标编程时 首先必须建立工件坐标系 该坐标系与机床坐标系是不重合的 工件坐标系的原点就是工件原点 工件原点是人为设定的 数控车床工件原点一般设在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处 设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点 确定刀具起始点的坐标值 第4章数控车削编程 14 工件坐标系原点设定在工件左端面位置的指令 G50X200Z210 工件坐标系原点设定在工件右端面位置的指令 G50X200Z100 工件坐标系原点设定在工件卡爪前端面位置的指令 G50X200Z190 第4章数控车削编程 15 指令格式 G00X U Z W 命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移到目标位置 无运动轨迹要求 无需特别规定进给速度 第4章数控编程基础 4 3数控车削编程指令一 基本指令 1 定位指令G00 2 直线插补指令G01 指令格式 G01X U W F 16 第4章数控车削编程 指令格式 G97S 恒转速控制 常用于数控车削的粗加工 单位r min如 G97S1200 表示主轴转速度为1200r min 1 主轴转速控制 3 圆弧插补指令G02 03 4 主轴速度功能指令S 指令格式 G02 G03 X U W I K F 或G02 G03 X U W R F 17 用指令G96来设定恒线速度 数控车削精加工表面质量高 如 G96S150 表示切削点切削速度控制在150m min转速与线速度的转换关系为 第4章数控车削编程 2 线速度控制 恒线速度 恒线速切削 例 对图中所示的零件 为保持A B C各点的线速度在150m min 则各点在加工时的主轴转速分别为 A n 1000 150 40 1193r minB n 1000 150 60 795r minC n 1000 150 70 682r min 18 第4章数控车削编程 用于控制切削进给量 单位mm r或mm min 数控车削中常用mm rG98表示进给量单位是mm min F后面的数字表示的是每分钟进给量 如 G98F120 0表示进给量为120mm minG99表示进给量单位是mm r F后面的数字表示的是主轴每转进给量 如 G99F0 12表示进给量为0 12mm r 5 进给功能指令F 19 第4章数控车削编程 指令格式 TXXXX说明 用T代码指定了刀具号 就选择了与刀具号相对应的刀具 所选刀具换到当前加工位置 刀具偏置号有两个含义 即用来开始偏置功能 又指定与该号对应的偏置距离 刀偏为00则表示偏置量为0 即取消偏置 例 T0102表示选择1号位刀具 2号偏置量 T0100表示取消刀偏 6 刀具位置补偿 T 刀具选择 形状 磨损补偿 20 第4章数控车削编程 例1 刀具按如图所示的走刀路线进行精加工 设置进给量为0 05mm r 切削线速度为180m min 主轴的最高转速为2000r min 刀具为T01 不考虑刀尖半径补偿 试编程 例1图 21 第4章数控车削编程 O6001 程序名G21 初始化相关G功能G50X150 0Z200 0 定义坐标T0101 换1号车刀 调用1号刀偏G96S180 恒线速度设定G50S2000 主轴最高转速限制G00X21 0Z5 0M03 a 刀具靠近工件 启动主轴G01W 5 0G99F0 05M08 b 切削靠近工件 切削液开X56 0 c 车端面X60 0W 2 0 d 倒角Z 12 0 eX72 0Z 32 0 fZ 47 0 gG02X82 0Z 52 0R5 0 hG01X92 0 iU6 0W 3 0 jG00X150 0Z200 0T0100 k 定位到换刀点 取消刀具补偿M30 程序结束 22 第4章数控车削编程 编程时 将车刀刀尖作为一点来考虑 但实际上刀尖处存在圆角 如图所示 要克服因此来带来的误差 需要进行刀具半径补偿 刀尖圆角R 6 刀具半径补偿 23 第4章数控车削编程 如图所示 由于存在刀尖半径 对刀时实际利用的是端面切削点和外径切削点在进行端面 外径 内径等与轴线平行或垂直的表面加工时 刀尖圆弧是不会产生误差的 在切削锥面或圆弧时 会造成过切或少切现象 刀尖圆角R造成的少切与过切 24 第4章数控车削编程 具有刀具半径补偿功能的数控车床 按零件轮廓编程 在程序中使用刀具半径补偿指令G41 G42 格式 G41 G42 G40 G01 G00 X U Z W G41半径左补偿 刀具在编程轨迹左侧运动G42半径左补偿 刀具在编程轨迹左侧运动并在控制面板上输入刀具参数值 包括刀具长度补偿量X和Z 刀具半径补偿量R和刀尖方位代号 G40 G41 G42为模态指令 不要重复使用 25 第4章数控车削编程 刀尖位置代号 刀尖方位代号按实际位置选择 如图所示 刀尖位置代号的确定 后置刀架 前置刀架 26 第4章数控车削编程 例2 刀具按如图所示的走刀路线进行精加工 设置进给量为0 05mm r 切削线速度为150m min 主轴的例2图最高转速为2000r min 刀具为T01 试编程 例2图 27 第4章数控车削编程 O6002 程序名G21 初始化相关G功能G50X150 0Z200 0 定义坐标G96S150 恒线速度设定G50S2000 主轴最高转速限制G00X14 0Z6 0T0101M03 a 刀具靠近工件 调用1号刀偏 启动主轴G42G01Z0 G99F0 05 b 切削靠近工件 刀具半径右补偿X30 0 c 车端面G03X40 0Z 5 0R5 0 d G01Z 20 0 eX60 0Z 30 0 fG02X81 214Z 34 393R15 0 gG01X110 0 hG40G00X150 0Z200 0T0100 i 定位到换刀点 取消刀具补偿M30 程序结束 28 第4章数控车削编程 三 车削固定循环 1 单一固定循环 单一固定循环用一个指令完成四个移动 即 切入 切削 切削退出 返回 第 移动为切削 移动为快移 从而简化程序 当工件毛坯的轴向余量比径向多时 轴类 使用G90轴向切削循环指令 书P87 当材料的径向余量比轴向多时 盘类 使用G94循环指令 书P88 G92用于切削螺纹的循环指令 书P88 一个指令完成若干个加工移动功能 它可以使编程更加方便 29 第4章数控车削编程 格式 G90X U Z W R F 式中X Z为移动段四边形的对角点绝对坐标 U W则为相对坐标 R为切削圆锥段的起点与终点半径值的差值 1 外径 内径切削循环指令G90 圆锥面切削循环G90 轴向切削循环G90 模态指令 30 第4章数控车削编程 例3 使用1号粗车刀 2号精车刀车削如图4所示的外圆 试用G90指令编程 例3图 O6003 G21G97G98 G50X150 0Z200 0 T0101 G97S600M03 G00X55 0Z3 0 G90X46 0Z 44 95G99F0 15 X42 0 X40 2 G00X150 0Z200 0T0100 T0202 G96S150 G50S2000 G00X40 0Z3 0 G42G01Z 45 0F0 07 G00X150 0Z200 0T0200 M30 31 第4章数控车削编程 2 端面切削循环指令G94 与轴向切削循环指令G90类似 要注意刀具的主切削刃的方向不同 格式 G94X U Z W F 径向切削循环G94 模态指令 32 第4章数控车削编程 2 复合固定循环 适用情况与G90相似 相当于自动完成多次G90功能的粗加工和一次半精加工 1 外圆粗车复合循环G71 在复合固定循环中 对零件的轮廓定义之后 即可完成从粗加工到精加工的全过程 使用粗加工固定循环G71 G72 G73指令后 使用G70指令进行精车 使工件达到所要求的尺寸精度和表面粗糙度 轴向粗车复合循环G71 33 第4章数控车削编程 格式 G71U d R e G71P ns Q nf U u W w F f S s T t N ns F f S s N nf 式中 dX方向的每次切削深度 半径正值 e退刀量 ns精加工形状开始程序段的顺序号 nf精加工形状结束程序段的顺序号 u在X方向精加工余量 直径值 w在Z方向精加工余量 f s t粗车时切削用量和刀具 f s t精车时的切削用量 不能在循环内设置恒线速度 34 第4章数控车削编程 车削的路径A B必须是单调增大或减少 即不可有内凹的轮廓外形 35 第4章数控车削编程 G71指令举例 要求循环起点在A 46 3 切削深度为1 5mm 半径量 退刀量为1mm X Z方向精加工余量为0 2mm 点划线为毛坯 36 第4章数控车削编程 例4 以FANUC 0T系统的数控车床车削如图所示工件 粗车刀1号 精车刀2号 精车余量X轴为0 2mm Z轴为0 05mm 粗车的切削速度为120m min 精车为150m min 粗车进给量为0 2mm r 精车为0 07mm r 粗车时每次背吃刀量为2mm 退刀量为1mm 例4图 37 O6004 程序名G21G97G98 初始化相关G功能G50X150 0Z200 0 定义坐标T0100 换1号车刀G50S2000 主轴最高转速限制G96S120M03 恒线速设定 启动主轴T0101M08 切削液开 调用1号刀偏G00X84 0Z3 0 快速定位至循环起点G71U2 0R1 0 粗车每次背吃刀量为2mm 退刀量1mmG71P10Q20U0 2W0 05G99F0 2 粗车进给量为0 2mm rN10G00X20 0 快速定位 开始精车程序 不能有Z轴移动G01G42Z0G99F0 07 建立刀尖半径右补偿 设定精车进给量Z 20 0 X40 0W 20 0 G03X60 W 10 0R10 0 G01W 20 0 X80 0 Z 90 0 N20G40X84 0 完成精车程序段 取消刀尖半径补偿 第4章数控车削编程 38 G00X150 0Z200 0T0100 定位到换刀点 取消1号刀具补偿T0202 换2号车刀 调用2号刀偏X84 0Z3 0 快速定位至循环起点S180M03 切削速度G70P10Q20 精车循环G00X150 0Z200 0T0200 定位到换刀点 取消刀具补偿M30 第4章数控车削编程 此指令用于当直径方向的切除余量轴向余量大时 其格式与G71相似 只是走刀路线不同以及主切削刃的方向不同 2 径向粗车复合循环G72 径向粗车复合循环G72 39 第4章数控车削编程 可以按零件轮廓的形状重复车削 每次平移一个距离 直至要求的形状 用于零件毛坯已基本成型的铸件或锻件的加工 用来加工X方向尺寸非单调变化 有下凹 的工件 3 仿形粗车循环G73 仿形粗车循环G73 40 第4章数控车削编程 格式 G73U i W k R d G73P ns Q nf U u W w F f S s T t N ns F f S s N nf 式中 i X轴方向退刀距离和方向 以半径值表示 当向 X轴方向退刀时 该值为正 反之为负 k Z轴方向退刀距离和方向 当向 Z轴方向退刀时 该值为正 反之为负 d 粗切削次数 其余各项含义与G71相同 41 第4章数控车削编程 当用G71 G72 G73指令对工件进行粗加工之后 可以用G70指令按粗车循环指定的精加工路线去除粗加工留下的余量 格式 G70P ns Q nf ns车削开始程序的顺序号 nf车削结束程序的顺序号 G70循环结束后 刀具返回循环起点 4 精车加工循环G70 42 第4章数控车削编程 例5 以FANUC 0T系统的数控车床车削如图所示的铸件 X轴方向加工余量为6mm 半径值 Z轴方向为6mm 粗加工次数为三次 1号为粗车刀 2号为精车刀 刀尖半径为0 4mm X轴方向精车余量为0 2mm Z轴为0 05mm 切削速度为120m min 粗车进给量为0 2mm r 精车为0 07mm r 粗车时每次背吃刀量为2mm 例5图 43 第4章数控车削编程 O6005 程序名G21G97G98 初始化相关G功能G50X150 0Z200 0 定义坐标T0100 换1号车刀G50S2000 主轴最高转速限制G96S120M03 恒线速设定 启动主轴T0101M08 切削液开 调用1号刀偏G00X112 0Z6 0 快速定位至循环起点G73U4 0W4 0R3 X Z轴方向退刀距离为4mm 粗切削3次G73P10Q20U0 2W0 05G99F0 2 粗车进给量为0 2mm rN10G00X30 0Z1 0 快速定位 开始精车程序 可有Z轴移动G42G01Z 20 0G99F0 07 建立刀尖半径右补偿 设定精车进给量X60 0W 10 0 W 30 0 G02X80 0W 10 0R10 0 G01X100 0W 10 0 N20G40X106 0 完成精车程序段 取消刀尖半径补偿G00X150 0Z200 0T0100 定位到换刀点 取消1号刀具补偿T0202S150M03 换2号车刀 调用2号刀偏 设置精车切削速度X112 0Z6 0 快速定位至循环起点G70P10Q20 精车循环G00X150 0Z200 0T0100 定位到换刀点 取消刀具补偿M30 程序结束 44 第4章数控车削编程 1 用于切除棒料毛坯的大部分余量 如图 刀具起始点为A 假定在加工程序中指定了由A A B的精加工路线 应用此指令 就可以实现切削深度为 d 精加工余量为 u 2和 w的粗加工循环 2 其中 d为切削深度 半径值 刀具的切削方向取决于AA 方向 e为退刀量 由参数设定 ns指定精加工路线的第一个程序段的顺序号 nf指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号 u为X方向上的精加工余量 直径值 w为Z方向上的精加工余量 关于G71和G73 G71 45 第4章数控车削编程 关于G71和G73 G71 46 第4章数控车削编程 关于G71和G73 G73 1 该功能适合加工已基本铸造 锻造成形的一类工件 如图所示 2 其中I为X轴上的总退刀量 半径值 k为Z轴上的总退刀量 d为重复加工次数 ns为指定精加工路线中第一个程序段的顺序号 nf为指定精加工路线中最后一个程序段的顺序号 u为X轴上的精加工余量 直径值 w为Z轴上的精加工余量 47 第4章数控车削编程 关于G71和G73 G73 48 第4章数控车削编程 例6 要求 按图示加工 T01 90 车刀 V或D型 O6006G21G97G98G54G97S600M03T0101G01X35 0Z5 0G99F10 0G73U13 5W0R12G73P10Q20U0 6W0 05G99F0 12N10G00X 0 6Z3 0G42G01Z0G99F0 07X0G03X18 0Z 9 0R9 0G01W 1 0G03X24 0Z 28 0R14 0 G01Z 48 0G02X28 0W 4 0R5 0G01Z 58 0N20X34 0G40G50S2200G96S130G70P10Q20G00X150 0Z200 0G97S600M30 49 第4章数控车削编程 螺纹加工的要求 使用恒转速 切削加工次数以及每次的切削深度查表 车削螺纹时主轴的转速有一定的限制 需要设置引入距离 1和超越距离 2 1通常取2 5mm 大于螺距 2通常取 1 4 四 螺纹车削加工指令 G32X U Z W F 式中X Z是指车削到达的终点坐标 F为螺纹导程 1 单行循环切削指令G32 50 第4章数控车削编程 可完成圆柱螺纹和圆锥螺纹的循环切削 格式 G92X U Z W R F 式中X Z为螺纹切削终点的绝对值坐标 U W为相对坐标 R为锥螺纹起点相对螺纹终点的差值 F为螺纹导程有关的进给速度 螺纹切削循环G92 2 螺纹切削循环指令G92 51 G92指令举例 第4章数控车削编程 切削圆柱螺纹 O6004 N00T0101 N05G00X100 0Z50 0 N10M03S500 N20G00X40 0Z2 0 N25G92X29 2Z 52 0F1 5 N30X28 6 N31X28 2 N32X28 04 N35G00X100 0Z50 0 N40M05 N45T0100 N50M30 52 第4章数控车削编程 例7 如图所示 在数控车床加工普通螺纹M20 2 5 切削速度为50m min 试编程 例3图 编程前 应先作下列计算 主轴转速n 1000 50 3 14 20 800r min进刀段 1取5mm 退刀段 2取2mm 螺纹牙底直径 大径 2 牙深 20 0 6495 2 5 16 752mm 2 5螺距的螺纹分6次切削 每次切削深度分别为1 0 0 7 0 6 0 4 0 4 0 15mm 53 第4章数控车削编程 用G32编程如下 O6007 程序名G21G97G98 初始化相关G功能G50X150 0Z200 0 定义坐标T0101 换1号车刀 调用1号刀偏G97S800M03 恒转速设定 启动主轴G00X26 0Z5 0M08 快速定位 Z5 0为进刀段 切削液开X19 0 20 0 1 0 19 0G32Z 32 0F2 5 车螺纹第一次走刀G00X26 0 X方向快速退刀Z5 0 Z方向快速退刀X18 3 19 0 0 7 18 3G32Z 32 0 车螺纹第二次走刀G00X26 0 X方向快速退刀Z5 0 Z方向快速退刀X17 7 18 3 0 6 117 7 54 第4章数控车削编程 G32Z 32 0 车螺纹第三次走刀G00X26 0 X方向快速退刀Z5 0 Z方向快速退刀X17 3 17 7 0 4 17 3G32Z 32 0 车螺纹第四次走刀G00X26 0 X方向快速退刀Z5 0 Z方向快速退刀X16 9 17 3 0 4 16 9G32Z 32 0 车螺纹第五次走刀G00X26 0 X方向快速退刀Z5 0 Z方向快速退刀X16 75 刀具至螺纹牙底G32Z 32 0 螺纹最后精车G00X26 0 X方向快速退刀G00X150 0Z200 0T0101 定位到换刀点 取消刀具补偿M30 程序结束 55 第4章数控车削编程 用G92编程如下 O6013 程序名G21G97G98 初始化相关G功能G50X150 0Z200 0 定义坐标T0101 换1号车刀 调用1号刀偏G97S800M03 恒转速设定 启动主轴G00X26 0Z5 0M08 快速定位 Z5 0为进刀段 切削液开G92X19 0Z 32 0F2 5 车螺纹第一次走刀X18 3 车螺纹第二次走刀X17 7 车螺纹第三次走刀X17 3 车螺纹第四次走刀X16 9 车螺纹第五次走刀X16 75 螺纹最后精车G00X150 0Z200 0T0101 定位到换刀点 取消刀具补偿M30 程序结束 56 第4章数控车削编程 例8 综合要求 按图示加工 T01 90 粗车刀T02 90 精车刀T03 4MM切槽刀T04 螺纹车刀 57 参考程序 第4章数控车削编程 G01X17 0X19 8W 1 4Z 32 0X20 0X25 0Z 52 0W 5 0X30 0Z 67 0N150X32 0G40G00X150 0Z200 0T0100T0202G00Z2 0X32 0G96S130G50S2500G70P90Q150G00X150 0Z200 0T0200T0303G97S400M03 G00Z 32 0X25 0G01X16 0G99F0 06G04X1 0G00X30 0X150 0Z200 0T0300T0404S700M03G00X25 0Z 3 0G92X19 2Z 30 0F1 5X18 6X18 2X18 1X18 04X18 04G00X150 0Z200 0T0400G28U0G28W0T0101M30 O6008G21G97G98G97S600M03T0101G01Z2 0G99F10 0X32 0G71U1 2R1 0G71P90Q150U0 6W0 15G99F0 12N90G00X 0 6G42G01Z0G99F0 07X0G03X16 0Z 8 0R8 0 58 第4章数控车削编程 例9 盘类零件数控车削加工及其手工编程 例9图 59 第4章数控车削编程 分析已知某调节盘的待加工零件如上图所示 其中两端面和中心孔已加工好 要求精车其它外形 一次成形 不留加工余量 A 选择刀具 采用圆弧车刀和切槽刀 B 零件安装方式 零件装夹于机床主轴与尾架顶尖间 采用专有心轴方式定位 C 工艺路线 此工序为精车加工 其走刀过程是 首先车外形 后切槽 程序原点为W点 确定其走刀路线和工艺尺寸如下图所示 60 第4章数控车削编程 例9工艺路线图 61 第4章数控车削编程 程序 O0003 第0003号程序 精车调节盘N10G92X200 Z56 建立工件坐标系 给出起始点一刀具中心A的坐标N20S300M03TIM08 启动主轴承开切削液N30G00X34 刀具快速进给至点1N40G42D01 启动刀具半径右补偿N50G01X36Z48 F100 进给至点2N60G03X60 Z24 I 18 K 24 车球面 进给至点3 即退刀槽轴向中间位置N70G01X72 回退至点4N80G01Z15 进给至点5N90G02X82 Z10 I5 K0 车圆弧过渡面 进给至点6N100G01X185 车端面 回退至点7 62 第4章数控车削编程 程序 续 N110G01X187 Z9 倒角至点8N120G01Z1 进给至点9N130G01X185 Z0 倒角至点10N140G01X190 退刀N150G40G00X200 取消刀尖半径补偿 快速退刀N160G00Z56 快速行至起始点AN170T2M06 换2 切槽刀N180G00X76 Z23 快速接近工件N190G01X58 F10 切槽N200G01X76 退刀N210G00X200 Z56 快速行至起始点AN220M30 程序结束并返回 63 第4章数控车削编程 例10 带螺纹的轴类零件数控车削加工及其手工编程 例10图 64 第4章数控车削编程 分析A 工艺路线 先倒角 切削螺纹的实际外圆 47 8mm 切削锥度部分 车削 62mm外圆 倒角 车削 80mm外圆 切削圆弧部分 车削 85mm外圆 切槽 车螺纹 B 选择刀具及画出刀具布置图根据加工要求 选用三把刀具 I号刀车外圆 号刀切