ew第三章数控加工程序的编制.ppt

1,数控技术教学课件,长春理工大学2011.02,数控技术教学课件,2,第3章数控加工程序的编制3.1数控车床的程序编制,3.1.1数控车床及其组成3.1.2数据车床的位置调整与坐标系的设定3.1.3基本编程指令与程序调试3.1.4车削循环程序编写与调试3.1.5螺纹车削程序的编写与调试3.1.6刀具补偿与换刀程序的处理3.1.7综合车削技术,3,3.1数控车床的程序编制,3.1.1数控车床的类型及基本组成,1数控车床的类型,1)水平床身(即卧式车床)它有单轴卧式和双轴卧式之分。由于刀架拖板运动很少需要手摇操作，所以刀架一般安放于轴心线后部，其主要运动范围亦在轴心线后半部，可使操作者易接近工件。采用短床身占地小，宜于加工盘类零件。双轴型便于加工零件正反面。,4,2)倾斜式床身,它在水平导轨床身上布置三角形截面的床鞍。其布局兼有水平床身造价低、横滑板导轨倾斜便于排屑和易接近操作的优点。它有小规格、中规格和大规格三种。,3)立式数控车床,它分单柱立式和双柱立式数控车床。采用主轴立置方式，适用于加工中等尺寸盘类和壳体类零件。便于装卸工件。,3.1.1数控车床的类型及基本组成,5,4)高精度数控车床,它分中、小规格两种。适于精密仪器、航天及电子行业的精密零件。,5)四坐标数控车床,四坐标数控车床设有两个X、Z坐标或多坐标复式刀架。可提高加工效率，扩大工艺能力。,3.1.1数控车床的类型及基本组成,6,6)车削加工中心,车削中心可在一台车床上完成多道工序的加工，从而缩短了加工周期，提高了机床的生产效率和加工精度。若配上机械手，刀库料台和自动测量监控装置构成车加工单元，用于中小批量的柔性加工。,7)各种专用数控车床,专用数控车床有数控卡盘车床、数控管子车床等。,3.1.1数控车床的类型及基本组成,7,2数控车床的基本组成,相同：同样具有床身、主轴、刀架及其拖板和尾座等基本部件，但数控柜、操作面板和显示监控器却是数控机床特有的部件。,区别：主轴箱内部省掉了齿轮变速部件；车螺纹也不再需要另配丝杆和挂轮了；刻度盘式的手摇移动调节机构也已被脉冲触发计数装置所取代。,3.1.1数控车床的类型及基本组成,8,图CK7815数控车床,CK7815型数控车床是长城机床厂的产品，可选配FANUC6T或FANUC5T系统，为两坐标联动半闭环控制的CNC车床。,能车削直线(圆柱面)、斜线(锥面)、圆弧(成形面)、公制和英制螺纹(圆柱螺纹、锥螺纹及多头螺纹)，能对盘形零件进行钻、扩、铰和镗孔加工。,9,CK7815数控车床传动系统,10,CK9300数控车床的组成,CK9330型数控车床配有由华中数控研制开发的HCNC1T数控系统，直接由PC电脑通过数控软件进行加工控制的新型CNC系统。,该机床是一开环控制的台式车床，其机械部分由床身、床头箱、工作台、大小拖板、普通刀架、尾座、主轴电机和XZ轴步进电机(4NM,1NM各一个)等组成，控制部分由机床强电控制柜、机械操作面板、PC电脑和它的数控软件等组成。,11,图2-5CK9330数控车床的操作面板,12,4.控制软件界面和菜单结构,控制软件的环境界面,13,3.1.2数控车床的位置调整与坐标系的设定,1.手动位置调整及MDI操作1）回参考点操作,当系统接通电源、复位后，首先应进行机床各轴回参考点的操作，以建立机床坐标系。,(1)先检查一下各轴是否在参考点的内侧。如不在，则应手动回到参考点的内侧，以避免回参考点时产生超程。,14,(2)在主菜单下按F3功能键，选择“回零功能”。,返回参考点后，屏幕上即显示此时刀具(或刀架)上某一参照点在机床坐标系中的坐标值。,(3)分别按+X、+Z轴移动方向按键，使各轴返回参考点。返回参考点后，相应的指示灯将点亮。,系统将凭这一固定距离关系而建立起机床坐标系，机床原点通常就设在车床主轴端头(或卡盘)的回转中心处。,15,2.数控车床坐标系统的设定,1）车床坐标系统的组成,机床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的一固定的坐标系统。对带参考点设定功能的车床而言，其机床坐标原点就在车床主轴端头(或卡盘)的中心，沿轴心方向作为Z轴，其正向指向尾座顶尖。以刀架横向拖板运动方向作为X轴，其正向由主轴回转中心指向工件外部。,16,对于后置式车床来说，X轴正向是由轴心指向后方，如图(a)所示；而对于前置式，X轴的正向应是由轴心指向前方，如图(b)所示。,由于车削加工是围绕主轴中心前后对称的，因此无论是前置还是后置式的，X轴指向前后对编程来说并无多大差别。为适应笛卡尔坐标习惯，编程绘图时都按后置式的方式表示。,机床坐标系在进行回参考点操作后便开始在数控系统内部自动建立了。,17,图2-10车床坐标系(a)刀架后置式；(b)刀架前置式,18,2）G92指令工件坐标系的建立,程序中所有的数据都是在编程坐标系中确立的，而编程坐标系并不和机床坐标系重合，所以在工件装夹到机床上后，必须告诉机床，程序数据所依赖的坐标系统，这就是工件坐标系。,通过对刀取得刀位点数据后，便可由程序中的G92设定,即建立了一工件坐标系。其指令格式为：,G92(G50)X.Z.;,19,该指令是声明刀具起刀点(或换刀点)在工件坐标系中的坐标，通过声明这一参照点的坐标而创建工件坐标系。,X、Z后的数值即为当前刀位点(如刀尖)在工件坐标系中的坐标，一般地，在整个程序中有坐标移动的程序段前，应由此指令来建立工件坐标系。,整个程序中全用G91方式编程时可不用G92指令。,20,说明：,(1)在执行此指令之前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的起刀点位置上。,(2)此指令并不会产生机械移动，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值，从而建立新的坐标系。,21,3）预置工件坐标系G54G59,还可用工件零点预置G54G59指令来代替G92建立工件坐标系。它是先测定出欲预置的工件原点相对于机床原点的偏置值，并把该偏置值通过参数设定的方式预置在机床参数数据库中。,当工件原点预置好以后，便可用“G54G00X_Z_；”指令让刀具移到该预置工件坐标系中的任意指定位置。,还提供G54G59指令，完成共预置六个工件原点的功能。,22,G54G59与G92之间的区别是：,用G92时，后面一定要跟坐标地址字；而用G54G59时，则不需要后跟坐标地址字，且可单独作一行书写。,若其后紧跟有地址坐标字，则该地址坐标字是附属于前次移动所用的模态G指令的，如G00，G01等。用G54等设立工件原点可由“数据设定”“零点偏置”层次菜单项中进行，如图2-11所示。,23,在运行时若遇到G54指令，则自此以后的程序中所有用绝对编程方式定义的坐标值均是以G54指令的零点作为原点的。直到再遇到新的坐标系设定指令，如G92、G55G59等后，新的坐标系设定将取代旧的。,G54建立的工件原点是相对于机床原点而言的，在程序运行前就已设定好而在程序运行中是无法重置的，G92建立的工件原点是相对于程序执行过程中当前刀具刀位点的。可通过编程来多次使用G92而重新建立新的工件坐标系。,24,图2-11预置工件坐标系的设定,25,3.刀具装夹与对刀调整,1刀具类型与装夹,常用车刀类型如图2-13所示，刀具装夹结构如图2-14所示。,对于数控车床，较适合的应该是可转位刀片式车刀。所用刀架可用如图2-14(a)所示的普通转塔刀架。也有很多机床采用如图2-14(b)所示的刀架形式，为12位自动回转刀架，最多可安装12把车刀，其中可装外圆车刀6把，内孔刀具6把，此类系统可由程序控制实现自动换刀。,26,图2-13常用车刀类型,27,图2-14刀具在刀架上的安装(a)普通转塔刀架；(b)12位自动回转刀架,28,2对刀调整,对刀可分为基准车刀的对刀和各个刀具相对位置偏差的测定两部分。,选定一把作为基准刀具，进行对刀操作，再分别测出其他各刀具与基准刀具刀位点的位置偏差值(这可通过分别测量各刀具相对于刀架中心或相对于刀座装刀基准点在X、Z方向的偏置值来得到)，不必对每把刀具都进行对刀操作。,29,1)基准车刀的对刀,基准车刀的对刀就是在加工前测定出加工起始点(起刀点)处，刀具刀位点(如刀尖)在预想的工件坐标系(编程坐标系)中的相对坐标位置。,对刀操作通常是在建立工件坐标系以前进行的，只有通过对刀才可确保建立一个和编程坐标系一致的工件坐标系。,30,试切外圆。外圆表面试切一刀，然后保持刀具在X轴方向上的位置不变，沿Z轴方向退刀，记下此时显示器上显示的刀架中心在机床坐标系中的X坐标值Xt，并测量工件试切后的直径D，此即当前位置上刀尖在工件坐标系中的X值。(通常X零点都选在回转轴心上。),试切端面。将工件右端面试切一刀，保持刀具Z坐标不变，沿X方向退刀，记下此时Z坐标值Zt，且测出试切端面至预定的工件原点的距离L，此即当前位置处刀尖在工件坐标系中的Z值，如图所示。,其试切对刀的过程大致如下：先进行手动返回参考点的操作。,31,图2-15利用机床坐标数据试切对刀,32,图2-16无参考点机床的对刀,33,2)其他各刀具的对刀,其他各刀具的对刀就是测定出每一把刀具转位到加工方位时，其刀位点相对于基准车刀刀位点在X、Z两方向上的位置偏差；然后，将偏差值存入对应的刀具数据库即可。,只需要在加工程序中用指令标明所用的刀具，则执行到刀具指令时，机床会自动移动调整刀架，直到新刀具刀位点与前一把刀具刀位点重合。,34,精车轮廓编程图例,3.1.3基本编程指令与程序调试,35,36,3.1.4车削循环程序编写与调试,3.1.4.1简单车削循环,1G80-外圆车削循环,格式：G90(G91)G80X.Z.I.F.,算法：G90G80XxbZzbI(xc/2xb/2)Ff或G91G80X(xbxa)Z(zbza)I(xc/2xb/2)Ff,37,外圆车削循环,38,如图所示，刀具从循环起点A开始，按着箭头所指的路线行走，先走X轴快进(G00速度，用R表示)，到外圆锥面切削起点C后，再工进切削(F指令速度，用F表示)，到外圆锥面的切削终点B；然后，轴向退刀；最后，又回到循环起点A。,39,当用绝对编程方式时，X、Z后的值为外圆锥面切削终点的绝对坐标值；当用增量编程方式时，X、Z后的值为外圆锥面切削终点相对于循环起点的坐标增量。,而无论用何种编程方式，I后的值总是外圆锥面切削起点(并非循环起点)与外圆锥面切削终点的半径差。当I值为零省略时，即为圆柱面车削循环。,X、Z、I后的值都可正可负。本固定循环指令既可用于轴的车削，也可用于内孔的车削，如图所示。,40,不同I值时的情形,41,2G81端面车削循环,格式：G90(G91)G81X.Z.K.F.,算法：G90G81XxbZzbK(zczb)Ff或G91G81X(xbxa)Z(zbza)K(zczb)Ff,42,图2-24端面车削循环,43,如图所示，刀具从循环起点开始，按箭头所指的路线行走(先走Z轴)，最后又回到循环起点。,当用绝对编程方式时，X、Z后的值为锥端面切削终点的绝对坐标值；当用增量编程方式时，X、Z后的值为锥端面切削终点相对于循环起点的坐标增量。,无论用何种编程方式，K后的值总为锥面切削终点与锥面切削起点(并非循环起点)的Z坐标之差。当K值为零省略时，即为端平面车削循环。,X、Z、K后的值都可正可负。本固定循环指令既可用于外部轴端面的车削，也可用于孔内端面的车削，如图所示。,44,不同K值时的情形,45,例1如图a及图b所示零件。,切削路线：第一刀ABCDA第二刀AEFDA第三刀AGHDA,46,图a外圆车削图例,47,图b外圆车削图例,48,采用直径、绝对编程方式编程如下：,O0004G92X56.0Z70.0;S1000M03;G90G80X40.0Z20.0I-5.0F30.0;G80X30.0Z20.0I-5.0;G80X20.0Z20.0I-5.0;M05M02;,49,采用直径、绝对编程方式编程如下：,O0005G92X35.0Z41.48;S1000M03;G90G81X15.0Z33.48K-3.48F30.0;G81X15.0Z31.48K-3.48;G81X15.0Z28.48K-3.48;M05M02;,50,直径、增量编程方式：,O0006S400M03;G91G80X-16.0Z-50.0I-5.0F30.0;G80X-26.0Z-50.0I-5.0;G80X-36.0Z-50.0I-5.0;M05M02;,51,直径、增量编程方式：,O0007S400M03;G91G81X-20.0Z-8.0K-3.48F30.0;G81X-20.0Z-10.0K-3.48;G81X-20.0Z-13.0K-3.48;M05M02;,52,图2-28阶梯轴车削,53,例2如图所示阶梯轴零件，先用G80循环两次车至30的外圆柱面，再用G81循环四次车锥端面和前端15的圆柱面。,两次车削循环的起点分别为a和A，设其坐标位置分别为：A(75,35)、a(72,45)，两次的切削路线分别为：,矩形循环区aba;梯形循环区ABA。,54,用直径、绝对方式编程：O0008S400M03;G92X45.0Z72.0;G90G80X35.0Z20.0F30.0;G80X30.0Z20.0;G00X35.0Z75.0;M00;手工换刀G81X15.0Z65.0K13.33F30.0;G81X15.0Z60.0K13.33;G81X15.0Z55.0K13.33;G81X15.0Z50.0K13.33;M02,55,3.1.4.2粗车复合循环程序,1G71-外圆粗车复合循环,如图所示，工件成品形状为A1B，若留给精加工的余量为u/2和w，每次切削用量为d，则程序格式为：,G71U(d)R(e)P(ns)Q(nf)X(u)Z(w)F(f)S(s)T(t)其中：,56,e为退刀量；,ns和nf分别为按AA1B的走刀路线编写的精加工程序中的第一个程序行的顺序号N(ns)和最后一个程序行的顺序号N(nf)；,F、S、T为粗切时的进给速度、主轴转速和刀补设定。此时，这些值将不再按精加工的设定。,57,外圆车削复合循环,58,2G72端面粗车复合循环,如图所示，工件成品形状为A1B。若留给精加工的余量为u/2和w，每次切削用量为d，则程序格式为：,G72W(d)R(e)P(ns)Q(nf)X(u)Z(w)F(f)S(s)T(t)其中：,59,e为退刀量；,ns和nf分别为按AA1B的走刀路线编写的精加工程序中的第一个程序行的顺序号N(ns)和最后一个程序行的顺序号N(nf)；,F、S、T为粗切时的进给速度、主轴转速和刀补设定。若设定后，这些值将不再按精加工的设定值进行。,60,图2-30端面车削复合循环,61,3G73环状粗车复合循环,如图所示，工件成品形状为A1B。该切削方式是每次粗切的轨迹形状都和成品形状类似，只是在位置上由外向内环状地向最终形状靠近。其程序格式为：,G73U(i)W(k)R(m)P(ns)Q(nf)X(u)Z(w)F(f)S(s)T(t),62,其中：m为粗切的次数；,i、k分别为起始时X轴和Z轴方向上的缓冲距离；,u、w分别为X轴(直径值)和Z轴方向上的精加工余量；,ns和nf分别为按AA1B的走刀路线编写的精加工程序中的第一个程序行的顺序号N(ns)和最后一个程序行的顺序号N(nf)；,F、S、T为粗切时的进给速度、主轴转速和刀补设定。此时，这些值将不再按精加工的设定。,63,环状车削复合循环,64,编程实例,复合车削循环图例,65,1粗车外圆复合循环方式(AA1BA),O0009G92X0Z0;G90G00X40.0Z5.0M03;G71U1R2P100Q200X0.2Z0.2F50;N100G00X18.0Z5.0;G01X18.0Z15.0F30;X22.0Z25.0;X22.0Z31.0;G02X32.0Z36.0R5.0;G01X32.0Z40.0;N200G01X36.0Z50.0;G00X40.0Z5.0;M05M02;,66,2粗车端面复合循环方式(AA2B1A),O0010G92X0Z0;G90G00X40.0Z5.0;G72W3R2P100Q200X0.2Z0.2F50M03;N100G00X40.0Z60.0;G01X32.0Z40.0F30;X32.0Z36.0;G03X22.0Z31.0R5.0;G01X22.0Z25.0;G01X18.0Z15.0;N200G01X18.0Z1.0;G00X40.0Z5.0;M05M02;,67,3环状复合循环方式(AA1BA),O0011G92X0Z0;G90G00X40.0Z5.0;G73U12W5R10P100Q200X0.2Z0.2F50M03;N100G00X18.0Z0.0;G01X18.0Z15.0F30;X22.0Z25.0;X22.0Z31.0;G02X32.0Z36.0R5.0;G01X32.0Z40.0;N200G01X36.0Z50.0;G00X40.0Z5.0;M05M02;,68,3.1.5螺纹车削程序的编写与调试,3.1.5.1基本螺纹车削指令G32,格式：G90(G91)G32X.Z.F.,如图所示锥面螺纹段AB，其编程计算方法如下：绝对：G90G32XxbZzbFf增量：G91G32X(xbxa)Z(zbza)Ff,对于圆柱螺纹，格式为:G90(G91)Z.F.对于端面螺纹，格式为:G90(G91)X.F.,69,螺纹车削,70,说明：,(1)F为螺纹的螺距(即导程)，单位形式：mm/r(转),(2)螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段1和降速退刀段2，以剔除两端因变速而出现的非标准螺距的螺纹段。在螺纹切削过程中，进给速度修调功能和进给暂停功能无效；若此时按进给暂停键，刀具将在螺纹段加工完后才停止运动。,71,(3)有的机床具有主轴恒线速控制(G96)和恒转速控制(G97)的指令功能。,那么，对于端面螺纹和锥面螺纹的加工来说，若恒线速控制有效，则主轴转速将是变化的，这样加工出的螺纹螺距也将是变化的。,所以，在螺纹加工过程中，就不应该使用恒线速控制功能。从粗加工到精加工，主轴转速必须保持一常数；否则，螺距将发生变化。,72,(4)对锥螺纹的F指令值，当锥度角在45以下时，螺距以Z轴方向的值指令；4590时，以X轴方向的值指令。,(5)牙型较深，螺距较大时，可分数次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得之差按递减规律分配，常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量见表1、表2。,73,表1常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量(双边)(mm),74,表2-4英制螺纹切削的进给次数与背吃刀量(双边)(英寸),75,例1如图c所示圆柱螺纹切削，螺纹导程为1.0mm。其车削程序编写如下：,圆柱螺纹车削编程图例,76,O0012G92X70.0Z25.0;S160M03;G90G00X40.0Z2.0M08;X29.3;查表1得ap1=0.7mmG32Z46.0F1.0;G00X40.0;Z2.0;X28.9;ap2=0.4mmG32Z46.0;G00X40.0;,77,Z2.0;X28.7;ap3=0.2mmG32Z46.0;G00X40.0;Z2.0;X70.0Z25.0M09;M05M02;,78,例2如图d所示锥螺纹切削，螺距1.5mm,d1=2mm,d2=1mm。其车削加工程序如下：,锥螺纹编程图例,79,O0013G92X80.0Z150.0S160M03;G90G00X50.0Z122.0M08;X13.2;查表3-3,ap1=0.8mmG91G32X29.0Z43.0F1.5;车螺纹第1刀(增量方式)G00X7.0;退刀至X=50处Z43.0;退刀至Z=122.0处G90X12.6;吃刀ap2=0.6mmG32X41.6Z79.0;车螺纹第2刀G00X50.0;Z122.0;X12.2;,80,G32X41.2Z79.0;ap3=0.4mmG00X50.0;Z122.0;X12.04;ap4=0.16mmG32X41.04Z79.0;G00X50.0;Z122.0;X80.0Z150.0M09;M05M03;,81,3.1.5.2螺纹车削的简单固定循环G82,格式：G90(G91)G82X.Z.I.F.,算法：G90G82XxbZzbI(xc/2xb/2)FfG91G82X(xbxa)Z(zbza)I(xc/2xb/2)Ff,82,螺纹车削简单循环,83,如图所示，刀具从循环起点开始，沿着箭头所指的路线行走，最后又回到循环起点。当用绝对编程方式时，X、Z后的值为螺纹段切削终点的绝对坐标值；,当用增量编程方式时，X、Z后的值为螺纹段切削终点相对于循环起点的坐标增量。,但无论用何种编程方式，I后的值总为螺纹段切削起点(并非循环起点)与螺纹段切削终点的半径差。当I值为零省略时，即为圆柱螺纹车削循环。,84,和前面介绍的G80、G81等简单循环一样，螺纹车削循环也包括四段行走路线，其中只有一段是主要用于车螺纹的工进路线段，其余都是快速空程路线。,采用简单固定循环编程虽然可简化程序，但要车出一个完整的螺纹还需要人工连续安排几个这样的循环。,比如前述例图c、图d的螺纹加工，若采用固定循环指令，则程序可编写如下：,85,图c圆柱螺纹车削编程图例,86,图d锥螺纹编程图例,87,88,89,3.1.5.3车螺纹复合循环G76格式：G76C(m)R(r)E(e)A(a)X(U)Z(W)I(i)K(k)U(d)V(dmin)Q(d)F(f),图2-37螺纹车削复合循环,90,其中：m精整次数(取值0199);r螺纹Z向退尾长度(0099);e螺纹X向退尾长度(0099);,a牙型角(取80，60，55，30，29，0)通常为60;U、W绝对编程时为螺纹终点的坐标值；相对编程时，为螺纹终点相对于循环起点A的有向距离；i锥螺纹的始点与终点的半径差;,91,k螺纹牙型高度(半径值)；d精加工余量；d第一次切削深度(半径值)；f螺纹导程(螺距)；dmin最小进给深度，当某相邻两次的切削深度差小于此值时，则以此值为准。,92,按照车螺纹的规律，每次吃刀时的切削面积应尽可能保持均衡的趋势，因此相邻两次的吃刀深度应按递减规律逐步减小。本循环方式下，第一次切深为d，第n次切深为d，相邻两次切削深度差为(dd)。若邻次切削深度差始终为定值的话，则必然是随着切削次数的增加切削面积逐步增大。有的车床为了计算简便而采用这种等深度螺纹车削方法，这样螺纹就不易车光，而且也会影响刀具寿命。前例图c的螺纹车削用复合循环编程如下：G76R03A60X28.7Z46.0K0.649U0.1V0.2Q0.7F1.0;,93,(1)车螺纹时Z轴的进给速度=螺距主轴转速，如果主轴转速调整在高速挡，则Z轴进给速度就有可能超出机床参数设定时对该轴最大进给速度的限定。所以，车螺纹时主轴转速一般应调整在低速挡。,(2)对HCNC1T系统而言，G82固定循环指令不是一个模态指令，应该在每一起作用的程序行中都必须书写；否则就要出错。这一点同样适用于G80、G81指令。,3.1.5.4程序调试说明,螺纹车削程序上机调试时，应注意如下问题：,94,(3)和G71、G72、G73等复合循环不一样的是，G76指令可在MDI方式下直接执行。,(4)由于车螺纹时进给速度依赖于主轴转速，所以，含车螺纹的程序在上机空行调试时，一定不能让主轴停转。若主轴处于停转状态而又执行到车螺纹程序段时，机床将处于等待状态，只有启动主轴才可持续运行。,(5)车螺纹时不要使用“进给保持”功能，也不要修调进给速度，以避免产生变螺距的可能。,95,3.1.6刀具补偿与换刀程序的处理,3.1.6.1刀具的几何补偿和磨损补偿,如图所示，刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移的；,刀具磨损补偿则是用于补偿当刀具使用磨损后刀具头部与原始尺寸的误差的。这些补偿数据通常是通过对刀后采集到的，而且必须将这些数据准确地储存到刀具数据库中，然后通过程序中的刀补代码来提取并执行。,96,刀具的几何补偿和磨损补偿,97,刀补指令用T代码表示。常用T代码格式为：Txxxx，即T后可跟4位数，其中前2位表示刀具号，后两位表示刀具补偿号。,当补偿号为0或00时，表示不进行补偿或取消刀具补偿。若设定刀具几何补偿和磨损补偿同时有效时，刀补量是两者的矢量和。,若使用基准刀具，则其几何补偿位置补偿为零，刀补只有磨损补偿。,98,在图示按基准刀尖编程的情况下，若还没有磨损补偿时，则只有几何位置补偿，X=Xj、Z=Zj；,批量加工过程中出现刀具磨损后，则：X=Xj+Xm、Z=Zj+Zm；,而当以刀架中心作参照点编程时，每把刀具的几何补偿便是其刀尖相对于刀架中心的偏置量。因而，第一把车刀：X=X1、Z=Z1；第二把车刀：X=X2、Z=Z3。,99,数控系统对刀具的补偿或取消刀补都是通过拖板的移动来实现的。,对带自动换刀的车床而言，执行T指令时，将先让刀架转位，按前2位数字指定的刀具号选择好刀具后，再按后2位数字对应的刀补地址中刀具位置补偿值的大小来调整刀架拖板位置，实施刀具几何位置补偿和磨损补偿。,100,在本机床系统中不允许将T代码指令写在坐标系设定指令G92X.Z.的后部。,当一个程序行中，同时含有刀补指令和刀具移动指令时，是先执行T代码指令，后执行刀具移动指令。,T代码指令可单独作一行书写，也可跟在移动程序指令的后部。,101,对于不能自动换刀的车床来说，在用T指令前应先用M00指令暂停程序的执行。此时，便可进行手动转位换刀，然后按循环启动，执行T指令，进行自动刀补移动，如图所示。,刀补移动的效果便是令转位后新刀具的刀尖移动到与上一基准刀具刀尖所在的位置上，新、老刀尖重合，它在工件坐标系中的坐标就不产生改变，这就是刀位补偿的实质。,102,图2-39换刀时的自动调整,103,3.1.6.2刀尖半径补偿,虽然采用尖角车刀对加工及编程都很方便，但由于刀头越尖就越容易磨损，并且也会影响到加工表面的粗糙度。,为此，精车时常将车刀刀尖磨成圆弧过渡刃。采用这样的车刀车内、外圆和端面时，刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状，但转角处的尖角肯定是无法车出的，并且在切削锥面或圆弧面时，会造成过切或少切，因此，有必要对此采用刀尖半径补偿来消除误差。,104,刀尖半径补偿的情形,105,如图所示，有刀尖存在时，对刀尖按轮廓线A编程加工，即可以得到想要的轮廓A，不需要考虑刀补；,用圆弧头车刀时，若还按假想刀尖编程加工而又不考虑刀补，则实际切削得到的轮廓将是线B，只有考虑刀补编程加工后，方可保证切削得到要求的轮廓线A。,当然也可以还是按照轨迹A编程，再在程序中适当位置加上刀补代码，让机床自动进行刀补。刀补方式及其轨迹比较见表3。,106,表3刀补方式及其轨迹比较,107,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。,108,G42刀尖半径右补偿。沿着进给方向看，刀尖位置应在编程轨迹的右边，如图所示。,G41刀尖半径左补偿。沿着进给方向看，刀尖位置应在编程轨迹的左边。,G40取消刀尖半径补偿。刀尖运动轨迹与编程轨迹一致。,109,刀补方式的确定,110,1刀位点与刀尖方位,刀位点即是刀具上用于作为编程相对基准的参照点。,当执行没有刀补的程序时，刀位点正好走在编程轨迹上；而有刀补时，刀位点将可能行走在偏离于编程轨迹的位置上。,按照试切对刀的情况看，对刀所获得的坐标数据就是刀尖的坐标，采用对刀仪，也基本上是按刀尖对刀的。,111,而事实上，对于圆弧头车刀而言，这个刀尖是不存在的，是一个假想的刀尖点(如图(a)中A点)。,当然，也可通过测出刀尖圆弧半径值来推测出刀尖圆弧中心点(图(a)中B点)。,编程时，通常就是用这样两个参照点来作为刀位点的，刀尖半径补偿也就是围绕这两种情况进行的。,112,在表3中，我们已经对这两种情况下是否使用刀径补偿的结果进行了比较。,事实上，当采用A点编程补偿方式时，系统内部只对锥面及圆弧面计算刀补，而对车端面与车外圆则不进行刀补。,当采用B点编程刀补方式时，则无论什么样的轮廓线都需要进行刀补运算。,113,当然，对有刀补功能的车床来说，无论用哪种补偿方式，我们都只需要按零件最终得到的轮廓线进行编程，至于怎么具体地实施刀补，则是数控系统内部要做的事情。,但对于没有刀补功能的车床来说，考虑如何刀补则是编程者必须要考虑的问题，只有正确的刀补编程才能得到准确的轮廓轨迹。,114,刀位点与刀尖方位,115,虽然说只要采用刀径补偿，就可加工出准确的轨迹尺寸形状，但若使用了不合适的刀具，如左偏刀换成右偏刀，那么采用同样的刀补算法还能保证加工准确吗？,肯定不行。,为此，就引出了刀尖方位的概念。,116,图(b)所示为按假想刀尖方位以数字代码对应的各种刀具装夹放置的情况；,如果以刀尖圆弧中心作为刀位点进行编程，则应选用0或9作为刀尖方位号，其他号都是以假想刀尖编程时采用的。,只有在刀具数据库内按刀具实际放置情况设置相应的刀尖方位代码，才能保证对它进行正确的刀补；否则，将会出现不合要求的过切和少切现象。,117,2刀径补偿的引入(初次加载),由没有设定刀径补偿的运动轨迹到首次执行含G41、G42的程序段，即是刀尖半径补偿的引入过程。见图，编程时书写格式为：,G40；先取消以前可能加载的刀径补偿(如果以前未用过G41或G42，则可以不写这一行)G41(G42)G01(G00).Dxx；在要引入刀补的含坐标移动的程序行前加上G41或G42.,118,刀补的加载和卸载,119,3刀径补偿的取消(卸载),执行过刀径补偿G41或G42的指令后，刀补将持续对每一编程轨迹有效；若要取消刀补，则需要在某一编程轨迹的程序行前加上G40指令，或单独将G40作一程序行书写。,注意：(1)刀径补偿的引入和卸载不应在G02、G03圆弧轨迹程序行上实施。,120,(2)刀径补偿引入和卸载时，刀具位置的变化是一个渐变的过程。,(3)当输入刀补数据时给的是负值，则G41、G42互相转化。,(4)G41、G42指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。,121,4编程应用示例,图2-44刀补编程图例,122,如图2-44所示轮廓精车，考虑刀径补偿。其程序编写如下：O0017T0101；刀补数据库启动G92X100.0Z10.0；S600M03;G90G00X50.0Z5.0；G42G01X30.0Z0.0D01；刀补引入G01Z30.0；刀补实施中X50.0Z45.0；,123,G02X65.0Z55.0R12.0；G01X80.0；刀补实施中G40G00X100.0取消刀补Z10.0；返回T0100；关闭刀具数据库M05M02;,124,3.1.6.3换刀程序的编写与上机调试,车床换刀时需要让刀架转位，因此应在远离工件的位置上进行。此时，刀具的刀位点即称为换刀点。,对带参考点功能的机床来说，换刀位置通常就设在机床参考点上，此时换刀点和参考点事实上就是同一位置、同一物体上不同的参照点而已。,125,所以，对于有的带参考点功能的车床，对刀过程就是测量各个刀具刀位点(如刀尖)离刀架上的参照点(如刀架中心)的偏置值，将这些值作刀补数据存入刀具数据库，编程时就以刀架中心点作参照基准点，加入刀补代码，便可以实现从刀架中心到刀尖的位置补偿。,为此，让我们先来了解一些关于对参考点进行操作的指令。,126,1参考点操作,G28、G29.参考点控制,格式：G28X.Z.T0000;经指令中间点再自动返回参考点(见图2-46),G29X.Z.;从参考点经中间点返回指令点,127,图2-46回参考点的路线,128,算法：G90G28XxbZzbT0000；或G91G28X(xbxa)Z(zbza)T0000；,G90G29XxcZzc；或G91G29X(xcxb)Z(zczb)；,129,执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移到程序指令的中间点位置，然后自动返回参考点。到达参考点后，相应坐标方向的指示灯亮。,执行G29指令时，各轴先以G00的速度快移到由前段G28指令定义的中间点位置，然后再向程序指令的目标点快速定位。,130,说明：,(1)使用G28指令前，要求机床在通电后必须(手动)返回过一次参考点。,(2)使用G28指令时，必须预先取消刀补量(用T0000)；否则会发生不正确的动作。,(3)G28、G29指令均属非模态指令，只在本程序段内有效。,131,(4)G28、G29指令时，从中间点到参考点的移动量不需计算。,G29指令一般在G28后出现。其应用习惯通常为：在换刀程序前先执行G28指令回参考点(换刀点)，执行换刀程序后，再用G29指令往新的目标点移动。,132,图2-47参考点编程图例,133,例如程序为：绝对编程：G90G28X70.0Z130.0;ABRT0202;换刀G29X30.0Z180.0;RBC,增量(相对)编程：G91G28X40.0Z100.0;ABRT0202;换刀G29X-80.0Z50.0;RBC,134,对于没有参考点设定功能的机床，在需要换刀时，应先用G00快速移到远离工件的某一坐标处(注意不要超程)；,再在M00程序指令下，用手工旋动刀架进行换刀(旋动前应松动刀架锁紧手柄，转位后则应锁紧手柄)；,然后，按“循环启动”或F10功能键继续运行下一段带刀补功能T代码的程序实施刀补。,135,如果所用的车床不具备刀补功能，则应在为手工换刀准备的M00程序段后，紧接着写上一段建立新的工件坐标系的G92X_Z_程序指令。,X、Z后跟的值应按前后两把刀具的偏置来计算，只要保证由新的刀尖位置建立的新的坐标原点与换刀前的坐标原点重合即可。这样，换刀前后的程序都可在同一坐标系中编写，基本不受换刀的影响。,136,2编程调试实例,例:图所示零件需要三把车刀，分别用于粗、精车，切槽和车螺纹。刀具装夹布置如图e，将其刀偏数据输入刀库中，对应程序编写如下：(有参考点功能时，可用括号中程序行代替带下划线的程序行。),137,图2-48换刀车削零件,138,图e刀具安装位置关系图,139,O0018G92X0Z0;G90G00X40.0Z5.0M03;T0101;G71U1R2P100Q200X0.2Z0.2F50;,140,N100G00X18.0Z5.0;G01X18.0Z15.0F30;X22.0Z25.0;X22.0Z31.0;G02X32.0Z36.0R5.0;G01X32.0Z40.0;N200G01X36.0Z50.0;G00X70.0Z100.0T0100;(/G28X40.0Z5.0T0000;)M05M00;T0202;,141,G00X20.0Z15.0M03;(G29X20.0Z15.0M03;)G01X15.0F20;G04X2.0;G00X20.0;G00X70.0Z100.0T0200;(/G28X40.0Z5.0T0000;)M05M00;T0303;G00X20.0Z5.0M03;,142,(G29X20.0Z5.0M03;)G82X17.3Z16.0F1.0;G82X16.9Z16.0;G82X16.7Z16.0;G00X70.0Z100.0T0300;(/G28X40.0Z5.0T0000;)M05M02;,143,3.1.7综合车削技术,3.1.7.1子程序调用,数控车床程序的编写也可采用主、子程序的形式。CNC系统按主程序指令运行，但在主程序中遇见调用子程序的指令时，将开始按子程序的指令运行；在子程序中遇见调用结束指令时，自动返回并将控制权重新交给主程序。,144,对程序中有一些顺序固定或反复出现的加工图形，可将其写成子程序，然后由主程序来调用，这样可以大大简化整个程序的编写。,如图所示的工件，因工件较薄，在一次装夹中可车三只，这时可只编第一只工件的镗内孔，车内螺纹，车端面和切断等加工的程序作为子程序，整个车削过程为主程序。编程时，只需调用三次子程序，改变编程零点即可车削三只工件。,145,子程序调用图例,146,机床控制软件中，子程序调用指令为M98，格式为：M98PxxxxLxxx。其中，P后跟子程序号，L后可跟子程序调用次数(默认为1)。主、子程序的调用关系可表示在下图。,主、子程序调用关系示意图,147,在程序编写时，要求子程序和主程序必须写在同一个文件中，都是以字母“O”开头，以“Oxxxx”单独作为一程序行书写，子程序中还可以再调用其他子程序，即可多重嵌套调用。,一个子程序应以“M99;”作程序结束行，可被主程序多次调用，一次调用时最多可重复999次调用一个子程序。需要注意的是，在MDI方式下使用子程序调用指令是无效的。,148,3.1.7.2切槽和钻孔的处理,1G74端面钻孔复合循环,格式：G74X.Z.I(i)K(k)F.D(d),149,如图(a)所示，e为退刀量，由参数设定；i为X轴方向的移动量(无正负之分)；k为Z向断续进给的切削量(无正负)；d为每次切削到Z向终点后X轴方向的退刀量。,在G90方式时，Z为Z向切削终点(如孔底)B的绝对Z坐标；在G91方式时，Z为从循环起点A开始至Z向终点B的Z坐标增量。,此循环功能可用于内外圆的断续切削或端面圆环槽的断续切削；若省略X和I、D的指令，则可用于钻孔加工。,150,端面钻孔复合循环,151,如图2-52(b)所示的钻孔，其程序编写如下：,O0019G92X50.0Z100.0；G00X0Z68.0；G74Z8.0K5.0F0.08S800M03；G00X50.0Z100.0；M05M02；,152,2G75外圆切槽复合循环,格式：G75X.Z.I(i)K(k)F.D(d),此功能可用于端面的断续切削，也可用于外圆槽的断续切削。如图(a)所示，各符号的意义与G74相同。当省略Z、K、D，则可用于切断或切窄槽。,153,外圆切槽复合循环,154,如图(b)所示宽外圆槽的加工，其程序编写如下：,O0020G92X90.0Z125.0；G00X42.0Z41.0S600M03；G75X20.0Z25.0I3.0K3.9F0.25；G00X90.0Z125.0M05；M02；,155,HCNC1T数控车削系统没有提供上述G74、G75的复合循环功能。,如果需要进行类似的端面钻孔及切槽加工，可参照上述循环动作分解为G00、G01基本动作来编写程序。,156,实例1:手工编写图所示零件的车削加工程序。该零件需要精加工，图中85表面不加工。选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工该零件。,3.1.7.4综合加工应用实例,157,35553553515图2-27刀具布置图,158,N01G92X200.0Z350.0；起点坐标设定N02G00X41.8Z292.0S31M03T11M08；移到刀路起点N03G01X47.8Z289.0F15；倒角N04U0W-59.0；切47.8圆N05X50.0W0；切圆锥小头N06X62.0W-60.0；切锥度N07U0Z155.0；切62.0圆N08X78.0W0；N09X80.0W-1.0；倒角N10U0W-19.0；切80.0圆N11G02U0W-60.0I63.25K-30.0切圆弧N12G01U0Z65.0；切80.0圆N13X90.0W0；退刀,159,N14G00X200.0Z350.0M05T10M09；退回换刀点，主轴停N15X51.0Z230.0S23M03T22M08；换刀，开主轴N16G01X45.0W0F10；切退刀槽N17G04U0.5；延迟N18G01X51.0W0；退刀N19G00X200.0Z350.0M05T20M09；到换刀位置，关主轴，换刀N20X52.0Z296.0S22M03T33M08；换刀，开主轴N21G78X47.2Z231.5F330.0；切螺纹，粗切N22X46.6W-64.5；切螺纹，半精切1N23X46.1W-64.5；切螺纹，半精切2N24X45.8W-64.5；切螺纹，精切N25G00X200.0Z350.0T30M02；退至起刀点,160,上面这段程序是精车程序，没有考虑到全部余量的去除过程。本例中毛坯直径为85mm，单边最大余量约为15mm。这么大的余量是不可能一次切除的。下面是一个考虑了余量切除过程的车削加工程序。例2上图所示零件的车削程序。N01T0100；设定刀具号N02G97G40S200M08；定主轴转速表示方法，开冷却N03G00G41X150.0Z110.0T0101M03；取1号刀具1号刀补，开主轴,161,N04G96S120；恒切削速度控制N05G73U9.0W3.0D3；闭环切削循环，粗切N06G73P7Q13U0.2W0.2F0.3；闭环切削循环，精切N07G00X20.0Z110；移动到起刀点N08G01X20.0Z80.0F0.15S150；切20圆N09X40.0Z70.0；切小锥面N10Z50.0；切40圆N11G02X80.0Z30.0R40.0；切圆弧N12G01X120.0Z10.0；切大锥面N13X150.0Z110.0；退刀,162,1001020201020100o804020120车削程序例2,163,实例3车削如图2-55所示的手柄。试计算并编程。,图2-55手柄零件图,164,取工件右端顶点处为工件原点W，如图所示，则三个光滑连接的圆弧的端点(A、B、C)坐标计算如下：O2E=299=20O1O2=293=26,165,图2-56手柄车削计算图解,166,则A点的坐标为：XA=22.308=4.616(直径值)，ZA=(O1WO1D)=(31.817)=1.083。又算得:,BF=O2HBG=10.777W1O1+O1E+BF=3+16.613+10.777=30.39,EF=O2FO2E=6.923,167,则B点的坐标为：XB=26.923=13.846，ZB=30.39；,C点的坐标可直接从图中得到为：Xc=10.0，Zc=58.0。,168,车削该手柄时，需要编两个程序。,另一个程序是用于当一端车好后，将工件调头，夹住814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(b)所示。(为了确定粗车时的中间工序尺寸，可将手柄画到坐