数控车床加工编程典型实例分析

1、目录 NC机床的构成及基本工作原理 数控机床的适用范围 数控机床的适用范围 （一）定位基准的选择 （二）合理选择进给路线 （三）准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合 理选用。 四例题分析加工下图所示零件 （ 1）定位基准的选择 （2）装夹方法和对刀点的选择 （3）确定加工路线 （4）选择刀具 （5）切削用量的选择 五编写加工程序 六 程序校检 数控车床加工编程典型实例分析 数控机床是一种用数字和符号构成的数值信息控制的自动化机床，简称NC机床（Numerical Control Machine Tools） 。数控机床是一个装有数字式程序控制系统的机床，该

2、数控系统能 够逻辑的处理好吗或其他符号编码指令所规定的程序， 这种程序控制系统 （即数控系统） 能 自动的阅读输入载体上事先给定的数字指令， 并将其译码和数据局进行处理， 从而使机床完 成规定的动作。该指令是以数码和文字吗的形式记录在控制介质（如程序纸带上），控制介 质上的信息代码输入数控装置后， 经运算处理由数控装置发出一系列的数字控制指令现对机 床的自动控制。他是一种典型的机电一体化产品。 一. NC机床的构成及基本工作原理 数控编程方法有手工编程和自动编程两种。 手工编程是指从零件图样分析工艺处理、 数据计 算、编写程序单、 输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。 它适用于

3、点位 加工或几何形状不太复杂的零件的加工， 以及计算较简单， 程序段不多， 编程易于实现的场 合等。但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件） ，以及几何元素不复杂但 需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程 序校验也较困难， 用手工编程难以完成， 因此要采用自动编程。 所谓自动编程即程序编制工 作的大部分或全部有计算机完成， 可以有效解决复杂零件的加工问题， 也是数控编程未来的 发展趋势。 同时， 也要看到手工编程是自动编程的基础， 自动编程中许多核心经验都来源于 手工编程，二者相辅相成。 二. 数控机床的适用范围 现代大工业生产中已广泛采用

4、刚性自动化装置，如汽车工业中大量采用的组合机床自动线。 这类专用化的自动机床、 自动化生产线及自动车间等所谓 “刚性制造系统” 适用于大批量零 件的生产。其生产效率高， 经济效益好。 但是，这种刚性制造系统很难改变已定的加工对象， 适应产品变化的范围很小。 数控机床是一种可编程的通用加工设备， 但是因设备投资费用较高， 还不能由数控机床完全 替代其他类型的设备， 因此， 数控机床的选用有其一定的适用范围。 数控机床最适宜加工结 构比较复杂、 精度要求较高的零件， 以及产品更新频繁、 生产周期要求短的多品种小批量零 件的生产。 三. 总结编程技巧 随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性

5、能、精度、效率和品种的要求越来越 高，单件与中小批量产品的比重越来越大。 传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好 地适应高质量、 高效率、 多样化加工的要求。 而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工 技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体， 有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小 批量的柔性生产方式的要求， 适应各种机械产品迅速更新换代的需要， 代表着当今机械加工 技术的趋势与潮流。 其中数控车床由于具有高效率、 高精度和高柔性的特点， 在机械制造业 中得到日益广泛的应用， 成为目前应用最广泛的数控机床之

6、一。 但是， 要充分发挥数控车床 的作用，关键是编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。 常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、 数据计算、 编写程序单、 输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程。 它适用 于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工， 以及计算较简单， 程序段不多， 编程易于实 现的场合等。对于几何形状复杂的零件，以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件， 用手工编程难以完成， 因此要采用自动编程。 下面我就以FANUCO-TD系统为例，就数控车床 零件加工中的手工编程技巧问题进行一些讲述 （一）定

7、位基准的选择 在数控车削编程时， 首先要选择工件上的一点作为数控程序原点， 并以此为原点建立一个工 件坐标系。 工件坐标系的合理确定， 对数控编程及加工时的工件找正都很重要。 程序原点的 选择要尽量满足程序编制简单， 尺寸换算少， 引起的加工误差小等条件。 为了提高零件加工 精度， 方便计算和编程， 我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、 卡爪 前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。 （二）合理选择进给路线 进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹， 即刀具从对刀点开始进给运动起， 直到结束 加工程序后退刀返回该点及所经过的路径， 是编写程序的重要依据之一。 合理

8、地选择进给路 线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面： 尽量缩短进给路线，减少空走刀行程，提高生产效率。 巧用起刀点。如在循环加工中， 根据工件的实际加工情况，将起刀点与对刀点分离，在确保 安全和满足换刀需要的前提条件下， 使起刀点尽量靠近工件， 减少空走刀行程， 缩短进给路 线，节省在加工过程中的执行时间。 在编制复杂轮廓的加工程序时， 通过合理安排 “回零”路线， 使前一刀的终点与后一刀的起 点间的距离尽量短，或者为零，以缩短进给路线，提高生产效率。 粗加工或半精加工时， 毛坯余量较大， 应采用合适的循环加工方式， 在兼顾被加工零件的刚 性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线

9、，减少空行程时间，提高生产效率，降 低刀具磨损。 保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。为保证工件轮廓表面 加工后的粗糙度要求， 精加工时， 最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。认真考虑 刀具的切入和切出路线， 尽量减少在轮廓处停刀， 以避免切削力突然变化造成弹性变形而留 下刀痕。 一般应沿着零件表面的切向切入和切出， 尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、 退刀而 划伤工件。 选择工件在加工后变形较小的路线。 对细长零件或薄板零件， 应采用分几次走刀加工到最后 尺寸， 或采取对称去余量法安排进给路线。 在确定轴向移动尺寸时， 应考

10、虑刀具的引入长度 和超越长度。 对特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情况下，加工工序不按“先近后远” 、 “先粗后精”原则考虑，而作“先精后粗”的特殊处理，反而能更好地保证工件的尺寸公差 要求。 保证加工过程的安全性 要避免刀具与非加工面的干涉， 并避免刀具与工件相撞。 如工件中遇槽需要加工， 在编程时 要注意进退刀点应与槽方向垂直，进刀速度不能用“G0速度。“ G0指令在退刀时尽量避 免“ X、Z”同时移动使用。 有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量 在实际的生产操作中， 经常会碰到某一固定的加工操作重复出现， 可以把这部分操作编写成 子程序，事先存入到存储器中，根

11、据需要随时调用，使程序编写变得简单、快捷。对那些图 形一样、 尺寸不同或工艺路径一样、 只是位置数据不同的系列零件的编程， 可以采用宏指令 编程，减少乃至免除编程时进行烦琐的数值计算，精简程序量。 (三) 准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合 理选用。 在FANUCO-TD数控系统中，数控车床有十多种切削循环加工指令，每一种指令都有各自的加 工特点， 工件加工后的加工精度也有所不同， 各自的编程方法也不同， 我们在选择的时候要 仔细分析，合理选用，争取加工出精度高的零件。如螺纹切削循环加工就有两种加工指令： G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具

12、进刀方式的不同，使这两种加工方法有所 区别，各自的编程方法也不同，造成加工误差也不同 , 工件加工后螺纹段的加工精度也有所 不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削。螺纹中径误差较大。但牙形精 度较高，一般多用于小螺距高精度螺纹的加工。加工程序较长，在加工中要经常测量；G76 螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削。 牙形精度较差。 但工艺性比较合理， 编程 效率较高。此加工方法一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。 在螺纹精度要求不高的情况下， 此加工方法更为简捷方便。 所以， 我们要掌握各自的加工特点及适用范围， 并根据工件的加 工特点与工件要求的精度正确灵活地选用这些切削循

13、环指令。比如需加工高精度、 大螺距的 螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工。 需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。 四例题分析加工下图所示零件 ( 1)定位基准的选择 确定坯面轴线和左端大端面为定位基准 (2) 装夹方法和对刀点的选择 采用三爪自定心卡盘自定心夹紧， 对刀点先选在工件的右端面与回转轴线的交点。 第二面选 选在工件的左端面与回转轴线的交点。 (3) 确定加工路线 按先主后次， 先精后粗的加工原则确定加工路线， 采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工， 再精加工， 然后车退刀槽，最后加工螺纹。然后夹右端， 采用

14、固定循环指令对外轮廓进行粗 加工，精加工锥度及 R6圆弧. (4) 选择刀具 零 件 名 称 轴类件 平面凸台 零 件 图 号 序号 刀 具 号 刀具 加工表面 刀尖半径 备注 规格名称 材料 1 T1 90o外圆粗车刀 硬质合金 外圆及端面 0.8 25X25 2 T2 35o外圆精车刀 硬质合金 外圆及端面 0.4 25X25 3 T3 5mm切槽刀 硬质合金 退刀槽 0.2 25X25 4 T4 60o螺纹刀 硬质合金 车螺纹 0.2 25X25 （5）切削用量的选择 1 背吃刀量粗车循环时，确定其背吃刀量为ap=3, 精车是为 ap=0.5. 2 车直线和圆弧轮廓时的主轴转速 查表取的

15、粗车的切削速度为 vc=90m/min, 精车 的切削速度为 vc=120m/min, 根据坯件直径计算转速 粗车： n=600/min; 精车主轴转速为 n=1200/min 3 车螺纹和切槽为 每分钟 400 转。 （6）所选刀具及加工表面如下表 , 平面凸台数控加工刀具卡 （工厂） 数控加工工序卡 产品名称 或代号 零件 名称 材料 零件 图号 轴 45 工序号 程序 编号 夹具 名称 夹具编号 使用 设备 车间 -r rh 口. 工步号 工部 内容 刀具规 格 主轴 R.min 转速 进 给量 Mm.r 背吃 Mm 刀量 备 注 0.5m m余量 1 粗车右端各外圆及圆锥表面留 25X

16、25 800 0.3 2.5 2 精车各外圆及圆锥表面成品 25X25 1200 0.1 0.5 3 切 5。2。5 空刀成品 25X25 500 0.1 5 4 车螺纹成品 25X25 500 2 0.3 5 0.5mm 调头粗车圆锥及R6圆弧表面留 25X25 800 0.3 2.5 6 调头精车圆锥及 R6圆弧表面留0.5mm 25X25 1200 0.1 0.5 编制 审核 批准 共一页 第一页 五编写加工程序 夹左端 （换刀点） （掉外圆粗车刀） 调用坯料切削循环粗加工） 子程序开始） N10G28 U0 N20 T0101 M3 S800 N30G0 X45 Z2 N40G71 U

17、2 R1 N50G71 P1 Q2 U0.5 W0.1 F0.3 S800 N1G0 X0 G1 Z0 G3 X16 -8 R8 G1 Z-15 G1 X26 G1 X29.85 Z-17 G1 Z-35 G1 X33 G1 X35 Z-36 G1 Z-49.838 R14 N2 G1 X42 Z-47 N60 G0 X150 Z100 N70 G28 U0 N80 T0202 M3 S1800 N90 G0 X45 Z2 N100 G0 X0 N110 G1 Z0 N120 G3 X16 -8 R8 N130 G1 Z-15 N140 G1 X26 N150 G1 X29.85 Z-17 N

18、160 G1 Z-35 N170 G1 X33 N180 G1 X35 Z-36 N190 G1 Z-49.838 R14 N200 G1 X42 Z-47 N210 G1 X48 N220 G0 X150 Z150 N230 G28 U0 N240 T0303 M3 S500 N250 G0 X38 Z-35 N260 G1 X25 F0.1 N270 G1 X38 F2 N280 G0 X150 Z150 N290 G28 U0 N300 T0404 M3 S500 N310 G0 X33 Z-12 N320 G92 X29.5 Z-33 F2 N330 X29 N340 X28.7 N350 X28.4 N360 X28.2 N370 X28 N380 X27.8 N390 X27.7 N400 G0 X150 Z150 M30 包铜皮 夹 35 外圆 N10 G28 U0 N20 T0101 M3