车削中心编程与加工

.项目24车削中心的编程和加工24.1任务的说明加工如图24-1所示的零件，空白为52mm棒材，材料为45钢，单品生产。图24-1车削中心的加工例24.2知识链接24.2.1车削中心介绍1 .车削中心的概念车削中心是一种车-铣削一体化切削机床，以车削加工模式为中心，添加铣削动力头后，便可执行铣削加工模式。2 .车削中心的特征有自动工具更换装置，实现多工序连续加工，实现1台加工中心能实现原几台数控机床的加工功能。有附加动力刀架和主轴分度机构，除了车削外，还能在零件的内外表面和端面上加工平面、凸轮、各种键槽、螺旋槽和钻头、铰链、攻丝等。3 .车削中心的流程范围车削中心比数控车床的工艺范围大，工件可以一次安装，几乎可以完成所有表面的加工。 在车削中心加工工件通常分为三种情况：一个是在主轴的分度定位后固定，对工件实施钻头、铣削、攻丝等加工。一个是将主轴运动作为一个控制轴(c轴)，将c轴运动和x、z轴运动合成进给运动，即三坐标联动，立铣刀在工件表面铣削各种形状的槽、凸台、平面等。另一个是利用y轴功能，通过x、y轴协调运动，控制刀具沿工件的半径方向移动，相当于铣削加工。4 .车削中心的c轴功能机床主轴旋转除了车削的主运动外，还可以进行分度运动，即定向停车和圆周进给，在数控装置的伺服控制下，c轴和z轴，或c轴和x轴联动，对圆柱面上或端面上的任意部位进行切削、铣削、攻丝和平面或曲面铣削加工。 图24-2是车削中心的c轴功能图。348； a)b )c) d )图24-2 C轴功能a )在c轴方向时，在圆柱面或端面上铣削槽b)C轴、z轴进给插值，在圆柱面上铣削槽c)C轴，x轴进给插值，端面上螺旋槽d)C轴，x轴进给插值，铣削直线和平面24.2.2车削中心编程指令1 .极坐标插值功能极坐标插值功能将轮廓控制从在直角坐标系中编程的指令转换为直线轴运动(刀具的运动)和旋转轴运动(工件的旋转)。 此方法适用于在垂直于z轴的切削平面上加工。1 )指令格式指令格式：启动G12.1极坐标插值方式(使极坐标插值功能有效)指令直角坐标系中的直线和圆弧插值，直角坐标系由直线轴和旋转轴构成。G13.1； 极坐标插值方式取消注：可以用G112和G113的命令代替G12.1和G13.1。2 )极坐标插值平面启动G12.1极坐标插值方式，选择极坐标插值平面。 极坐标插值在这个平面上完成。 极坐标插值平面通常如图24-3所示，x轴是直线轴(直径量)，c轴是旋转轴(半径量)。 在编程中，x轴增量值用u地址表示，c轴增量值用h地址表示。图24-3极坐标插值平面3 )极坐标插值的移动距离和进给速度在极坐标插值方式中，程序命令在极坐标平面上以直角坐标来指令。 旋转轴的轴地址用作平面内第二轴(虚拟轴)的地址。 指令G12.1后，极坐标插值的刀具位置从角度0开始。虚拟轴和直线轴的坐标单位相同的mm； 进给速度的单位是毫米/分钟。4 )使用时的注意事项极坐标插值方式中可使用的g代码为G01、G02、G03、G04、G40、G41、G42、G65、G66、G67、G98、G99。极坐标插值方式使用G02、G03时，圆弧半径用r指令指定圆弧的中心时，使用I、j指令。F指令的进给速度是零件和刀具间的相对速度。极坐标插值单独使用。使用机床进行电气复位时，用极坐标插值方式取消模式。图24-1是在车削中心将圆棒材铣削成如图所示的正方形，铣削深度为5mm (通路路径参照图24-4 )。图24-4极坐标内插铣削正方形参考程序(以工件的右端面和轴线的交点作为程序原点创建工件坐标系):O2401程序编号N10 T0101选择1号刀，创建刀补偿N20 M70 C轴功能有效n30型g28c0c轴归零N40 M93 S300功率头正转将N50 G98 G00 X70 Z5快速定位在1点上N60 G12.1极坐标插值开始N70 G42 G01 X30 C0 F100创建刀具半径补偿、1点2点N80 G01 C15 2分3分N90 X-30 3点4点N100 C-15 4点5点N110 X30 5点6点N120 C0 6点2点取消N130 G40 X70刀具半径补偿，2点1点向N140 G00 Z50 Z方向退刀取消N150 G13.1极坐标插值N160 M95停止动力头N170 M12动力恢复零头N180 M71取消c轴功能N190 T0100取消一号刀的补充2 .孔加工固定循环指令1 )常用孔加工固定循环指令车削中心常用的钻孔加工固定周期的指令如表24-1所示。表24-1孔加工固定循环指令电脑编码钻头轴切入动作穴底动作返回动作(正向)应用。G80解除固定环G83型z轴切削进给/断续暂停快进端面钻孔循环G84z轴切削进给暂停主轴反转切削进给端面攻丝螺纹循环G85z轴切削进给暂停切削进给端面镗削循环G87x切削进给/断续暂停快进放射状钻孔循环G88型x切削进给暂停主轴反转切削进给径向自攻螺纹循环G89x切削进给暂停切削进给径向镗孔循环2 )孔加工固定循环动作固定循环通常由六个操作序列组成，如图24-5所示动作1(AB段):XY平面的高速定位动作2(BR段) :在z方向快进到r点动作3(RZ段) :进行z轴切削进给、孔加工动作4(Z点):孔底部的动作动作5(ZR段):z轴退刀动作6(RB段):z轴快速返回原始位置。图24-5固定循环动作3 )端面钻头循环指令G83指令形式： G83 X_C_Z_R_Q_P_F_式中： x，c-霍尔数据。z-孔底数据，从r到孔底的距离。r-r点数据，从初始平面到r点的距离。q-每个切削进给的深度，m。p-穴底暂停时间。f-进给速度(毫米/分钟)。4 )径向钻头循环指令G87指令形式： G87 Z_C_X_R_Q_P_F_式中： z，c霍尔数据。x-孔底数据，从r到孔底的距离。r-r点数据，从初始平面到r点的距离。q-每个切削进给的深度，m。p-孔底暂停时间。f-进给速度(毫米/分钟)。5 )钻头循环的注意事项(1)指定固定周期前，必须用辅助功能(m指令)旋转主轴。(2)在各固定环中，r (从初始平面到r点的距离)总是半径分量。 z或x (从r点到孔底的距离)是直径量还是半径量取决于NC机床的设定。(3)可以用01组g码来消除固定环路，如果01组g码(诸如GOO、G01、G02、G03 )出现在与固定环路命令相同的段上，则以稍后出现的命令执行。图24-2是在车削中心加工如图24-6所示在四个轴方向上均匀分布的孔。图24-6端面钻头参考程序(以工件的右端面和轴线的交点作为程序原点创建工件坐标系):O2402程序名称N10 T0101选择1号刀，创建刀补偿N20 M70 C轴功能有效n30型g28c0c轴归零N40 M93 S500功率头正转N50 G98 G00 X100 Z15快速定位在钻头的初始平面上N60 G83 X40 C0 Z-26 R-12 Q5000 F50钻第一个孔，r平面距初始平面12mmN70 C90 Q5000主轴旋转90周，挖第二个孔将N80 C180 Q5000主轴再旋转90度，开第三个孔再将N90 C270 Q5000主轴旋转90度，开第4个孔取消N100 G80 G00 Z50钻头循环N110 M95停止动力头N120 M12动力恢复零头N130 M71取消c轴功能N140 T0100取消一号刀的补充N150 M30程序结束24.3任务的实施24.3.1加工工艺的确定1 .分析零件的图案该部件如图24-1所示，是包含旋转体外轮廓、端面六方、端面脸加工的单轴系部件. 根据零件的形状，在车削中心加工零件。2 .过程分析1 )加工方案的确定基于部件表面粗糙度值Ra3.2m的加工要求，如下决定各表面的加工方案旋转体外轮廓：粗轮精轮端面六方：粗磨精磨脸部：钻头-扩张。2 )确定安装方案工件是棒材，为了旋转体，可以用三爪定制心卡盘。3 )确定加工工序加工工艺如表24-2所示。表24-2加工工序卡数控加工工艺卡产品名称零件名称材料零件图号45钢工序编号程序编号夹具名称夹具编号使用设备职场工序编号工程内容刀具编号主轴转速/(r/min )进给速度/(毫米/r )背着刀吃/毫米备注卡盘1 :夹住棒材端，长约70mm，车端面(手动操作)，对刀仪，呼叫程序1粗轮旋转体外轮廓T01015000.20.72精轮旋转体外轮廓T01018000.10.33粗铣削端面六方T02024000.1554立铣刀端面六方T02024000.155打个洞T03035000.153.86扩大窟窿T04046000.10.27切断T05056000.14卡盘2 :保持翻转、平面、全长。4 )输送路径的确定铣削端面六方走刀路径剩下的表面加工走刀路径很少，如图24-7所示。图24-7铣削端面六方通路路径图24-7中示出了各点的坐标，如表24-3所示。表24-3铣削端面六方基点坐标1(75.258，0 )2(65.258、-10 )3(45.358，0 )4(41.34、7.5 )5(33.66、14.151 )6(7.68、21.651 )7(-7.68，21.651 )8(-33.66，14.151 )9(-41.34，7.5 )10(-41.34，-7.5 )11(-33.66，-14.151 )12(-7.68，-21.651 )13(7.68，-21.651 )14(33