第三章课件 (3)

1、 第一节 数控车床编程 一、数控车床的分类 1）按数控车床主轴的配置形式分类 卧式数控车床 立式数控车床 2）按数控系统控制的轴数分类 两轴控制数控车床 多轴控制数控车床 3）按加工零件的基本类型分类 卡盘式数控车床 顶尖式数控车床 4）按数控系统的功能分类 普通数控车床 经济型数控车床 车削加工中心 通用X、Z二轴控制(卧式) 车外圆 车端面 钻孔 车内孔 切槽 切断 车锥面 车型面车螺纹 加工范围 数控车床自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，并能进行 切槽、钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等加工。此外，数控车床还特别适合加工形状复杂、精度要求高 的轴类或盘类零件。 数控车

2、床的用途数控车床的用途 数控车削的基本特征与加工范围 数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件 的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性 化等综合特点，其加工范围较普通车削广，不 仅可以进行车削还可以铣削 基本特征 数控车削时，工件做回转运动，刀具做直 线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时， 切除一定的工件材料从而形成相应的工件表 面。其中，工件的回转运动为切削主运动， 刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共 同组成切削成形运动 加工范围 数控车床的主要加工对象 数控车削加工是数控加工中用得最 多的加工方法之一，由于数控车床具有精 度高、能做直线和圆弧插补以及在加工过 程中能自动变速的特点，其工艺

3、范围较普 通机床宽得多。数控车床适合于车削具有 以下要求和特点的回转类零件。 数控车床的主要加工对象 高精度的机床主轴 高速电机主轴 精度要求高的回转体零件 数控车床的主要加工对象 非标丝杠 带特殊螺纹的回转体零件 表面形状复杂的回转体零件 数控车床的主要加工对象 凸轮轴曲轴 钢制联接零件高压技术 阀门壳体零件石油工业 采用车铣加工中心 数控车床的主要加工对象 其他形状复杂的零件 隔套 精密加工业联接套 航天工业 其他形状复杂的零件 采用车铣加工中心 数控车床的主要加工对象 夹具的选择夹具的选择 1圆周定位夹具圆周定位夹具 （1）三爪自定心卡盘）三爪自定心卡盘：能自动定心，夹持范围大， 一般不

4、需找正，装夹速度较快。但夹紧力小，卡 盘磨损后会降低定心精度。 （2）软爪）软爪：软爪是在使用前配合被加工工件特别制 造的，如加工成圆弧面、圆锥面或螺纹等形式， 可获得理想的夹持精度。 （3）弹簧夹套）弹簧夹套:弹簧夹套定心精度高，装夹工件快 捷方便，常用于精加工的外圆表面定位。弹簧夹 套夹持工件的内孔是标准系列，并非任意直径。 （4）四爪单动卡盘）四爪单动卡盘:四爪单动卡盘夹紧力较大，所 以适用于大型或形状不规则的工件。但四爪单动 卡盘找正比较费时，只能用于单件小批生产 三爪卡盘示意图三爪卡盘示意图 四爪单动卡盘四爪单动卡盘 夹具的选择夹具的选择 2中心孔定位夹具中心孔定位夹具 （1）两顶尖

5、拨盘）两顶尖拨盘:两顶尖（活顶尖、死顶尖）装夹 工件方便，不需找正，装夹精度高。该方式适用 于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件的精 加工。 （2）拨动顶尖）拨动顶尖 ：常用拨动顶尖有内、外拨动顶尖 和端面顶尖两种 3复杂、异形、精密工件的装夹复杂、异形、精密工件的装夹 （1）花盘）花盘 ：加工表面的回转轴线与基准面垂直、 外形复杂的零件可以装夹在花盘上加工。 （2）角铁）角铁：加工表面的回转轴线与基准面平行、外 形复杂的零件可以装夹在角铁上加工。 两顶尖装夹工件两顶尖装夹工件 两顶尖车偏心轴两顶尖车偏心轴 a) 普通顶尖 b) 活顶尖 端面拨动顶尖端面拨动顶尖 在角铁上装夹和找正轴承座在角

6、铁上装夹和找正轴承座 在角铁上装夹和找正轴承座在角铁上装夹和找正轴承座 1-连杆 2-圆形压板 3-压板 4-V形架 5-花盘 1-平衡铁 2-轴承座 3-角铁 4-划针盘 5-压板 车刀种类 1-切断刀 2-90左偏刀 3-90右偏刀 4-弯头车刀 5-直头车刀 6-成型车刀 7-宽刃精车刀 8-外螺纹车刀 9-端面车刀 10-内螺纹车刀 11-内槽车刀 12-通孔车刀 13-盲孔车刀 常见可转位车刀刀片常见可转位车刀刀片 刀片形状、刀尖角度与性能关系刀片形状、刀尖角度与性能关系 return 切削刃长度、背吃刀量与主偏角关系切削刃长度、背吃刀量与主偏角关系 图图549 不同主偏角车刀车削加

7、工的示意图不同主偏角车刀车削加工的示意图 return 切削用量的选择切削用量的选择 1确定背吃刀量确定背吃刀量ap（）（） 背吃刀量ap相当于加工余量，应以最少的进给次数 切除这一加工余量，最好一次切净余量，以提高生产 效率。为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都留有 一定的精加工余量，其大小可小于普通加工的精加工 余量，一般半精车余量为0.5左右，精车余量为0.1 0.5。 2确定主轴转速确定主轴转速n (r/min) (1)光车时主轴转速光车时主轴转速 光车时主轴转速应根据零件上被加工部 位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的 切削速度vc（m/min）来确定。切削速度除了

8、计算和查表选取外 ，还可根据实践经验确定。切削速度确定之后，用下式计算主 轴转速: d vc n 1000 式中n 工件或刀具的转速，r/min； vc 切削速度，m/min； d 切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm。 （2）车螺纹时主轴转速）车螺纹时主轴转速 对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。 如大多数普通型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下： kn P 1000 式中n主轴转速，r/min； P工件螺纹的螺距或导程，mm； k保险系数，一般取为80。 3确定进给速度确定进给速度vf （mm/min ） 进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给

9、速度的确定应在 保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。 进给速度包括纵向进给速度和横向进给速度。一般根据零件的表面粗糙度、刀具 及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取每转进给量f，再按下式计算进给速度： vf = f n 式中f每转进给量，mm/r。 式中每转进给量f，粗车时一般选取为0.30.8 mm/r，精车时常取0.10.3 mm/r， 切断时常取0.050.2 mm/r。 通用X、Z二轴控制(卧式) 单刀架 数控车床的编程特点数控车床的编程特点 （1）在一个程序段中，可采用绝对值编程、）在一个程序段中，可采用绝对值编程、 增量值编程或二者混合编程。增量值编程或二者混合编程。 （2）

10、许多数控车床用）许多数控车床用X、Z表示绝对坐标表示绝对坐标 指令，用指令，用U、W表示增量坐标指令表示增量坐标指令 如：如： G00 X30 W40； （3）直径方向用绝对值编程时，）直径方向用绝对值编程时，X以直径以直径 值表示，用增量值编程时，以径向实际位值表示，用增量值编程时，以径向实际位 移量的两倍值表示；移量的两倍值表示； G00 X80 Z155（G00 U-120 W-195） 100,350） (40,155) （4）车削常用的毛坯为棒料或锻件）车削常用的毛坯为棒料或锻件,加工余量较大。加工余量较大。 数控装置具备不同形式的固定循环功能，可进行多数控装置具备不同形式的固定循环

11、功能，可进行多 次重复循环切削；次重复循环切削； （5）车刀刀尖常被磨成一个半径不大的圆弧，编）车刀刀尖常被磨成一个半径不大的圆弧，编 制程序时，需要对刀具半径进行补偿；制程序时，需要对刀具半径进行补偿； （6）第三坐标指令）第三坐标指令I、K在不同的程序段中作用也在不同的程序段中作用也 不相同。不相同。I、K在圆弧切削时表示圆心相对于圆弧起在圆弧切削时表示圆心相对于圆弧起 点的坐标位置，而在自动循环指令的程序中，点的坐标位置，而在自动循环指令的程序中，I、K 坐标则用来表示每次循环的进刀量。坐标则用来表示每次循环的进刀量。 三、数控车床的坐标系 u 数控车床的坐标系以径向为x轴方向，纵向为z

12、 轴方向。指向主轴箱的方向为z轴的负方向，指 向尾架方向是z轴的正方向。x轴是以操作者面向 的方向为x轴正方向。 ux坐标和z坐标指令，在按绝对坐标编程时，使用 代码x和z；按增量坐标（相对坐标）编程时，使 用代码U和W。 u四、数控车床原点和换刀点的确定 五、数控车床的常用编程指令 主轴转速功能设定指令（主轴转速功能设定指令（G96、G97、G50） （1）主轴最高转速）主轴最高转速的设定（的设定（G50）。）。 （G50）S ； S后的数字单位为r/min。 另还可用于坐标系设置，其指令格式为 G50 X_ Z_ （2）设定主轴线速度恒定指令（）设定主轴线速度恒定指令（G96） G96 S

13、 主轴速度用线速度设定,单位为m/min。主 轴转速恒定。 用于车削端面或工件直径变化较大的场合。 （3）直接设定主轴转速指令（）直接设定主轴转速指令（G97） G97 S 主轴速度用转速设定，单位为r/min。 用于车削螺纹或工件直径变化较小的场合。可设定主 轴转速并取消恒线速度控制。 进给速度功能设定指令（进给速度功能设定指令（G99、G98） G99 F_; 每转进给模式(mm/r) G98 F_; 每分钟进给模式(mm/min) T功能指令功能指令 T功能也称为刀具功能，表示选择刀具和刀补号。 输入格式： T T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具 长度补偿号，又是刀尖圆弧半径

14、补偿号。 例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值或刀 尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。 M功能 M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程 序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选 停止按钮”选择是否有效； M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴旋转停止； M08：冷却液开； M09：冷却液关； M30：程序停止，程序复位到起始位置。 1)快速点定位 G00 X_ Z_; 从A快速移动到B G00 X 38 Z2; G00 U-22 Z-23; 直线插补G01 G01 X24 Z-3

15、4 F200; G01 U0 W-36 F200; G01 X25 F50; G01 U-9 F50; 直线插补G01 直线插补切槽 N10 G50 X60 Z15; N20 M03 S600 T0101; N30 G00 X20 Z2; N40 G01 Z-15 F200; N50 X28 Z-26; N60 Z-36; N70 X44; N80 G00 X60 Z15; N90 T0100 M05; N100 M02; G01 X30 W-46 F80; W-50; X50; W-70; . 圆弧插补 R为圆弧半径 +R:圆弧=180 G03 X60 Z-25 I0 K-10 F150;

16、G03 X60 Z-25 R10 F150; G02 X60 Z-30 R12 F150; G02 U24 W-12 I24 K0 F150; G02 X58 Z120 R20 F80; G01 W-34; G02 X58 Z47 R25; G01 Z0; G03 X40 Z130 R20 F80; G01 W-52; G03 U18 W-15 R20 G01 W-63; 常用数控车床的一些固定循环指令常用数控车床的一些固定循环指令 1）简单固定循环指令）简单固定循环指令 内径、外径车削 循环G90 直线车削循环直线车削循环 编程格式编程格式 G90 X(U) Z(W) F 式中：X、Z- -

17、圆柱面切削的终点坐标值； U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。 O A B C D U/2 W 1 2 3 4 Z X X Z W 1 2 3 4 U/2 R 1 1、快速进刀（相当于、快速进刀（相当于G00G00） 2 2、切削进给（相当于、切削进给（相当于G01G01） 3 3、退刀（相当于、退刀（相当于G01G01） 4 4、快速返回（相当于、快速返回（相当于G00G00） 3、编程示例、编程示例 （1）车削圆柱面）车削圆柱面 z x o 50 30 25 40 z x o 30 25 40 B A C 50 程序编制程序编制 G00 X42 Z2 G90 X35 Z-30

18、F0.2 X30 X25.5 G00 X25 Z2 G01 Z-30 F0.08 X40 G00 X42 Z2 D 例：应用圆柱面切削循环功能加工图示零件。 N10 G00 X55 Z2 S700 M03； N20 G90 X45 Z-25 F0.2 ； N30 X40； N40 X35 ； N50 G00 Z10； N60 M05； N70 M30 ； 2、应用、应用 用于外圆柱面和圆锥面或内孔面和内锥面毛坯余量用于外圆柱面和圆锥面或内孔面和内锥面毛坯余量 较大的零件粗车。较大的零件粗车。 1 2 3 4 1 2 3 4 注意：注意：G90为模态指令为模态指令 循环起点应距离端面循环起点应距

19、离端面1-2mm 锥体车削循环锥体车削循环 编程格式 G90 X(U) Z(W) I(R) F 式中： X、Z- 圆锥面切削的终点坐标值； U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标； I- 圆锥面切削的起点相对于终点的半径差半径差。如果切 削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负， 反之为正。 (2)车削圆锥面循环车削圆锥面循环 毛坯：毛坯： 40X60棒料，棒料， 编写锥面加工程序编写锥面加工程序 Z X O 40 40 30 20 G00 X42 Z0 G90 X35 Z-40 I-5 F0.2 X30.5 X30 F0.08 优点：切削余量较均匀优点：切削余量较均匀 缺点：有空行

20、程缺点：有空行程 端面切削循环 平面端面切削循环平面端面切削循环 编程格式 G94 X(U) Z(W) F 式中：X、Z- 端面切削的终点坐标值； U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。 例：应用端面切削循环功能加工图示零件。 G00 X85 Z5 G94 X30 Z-5 F0.2 Z-10 Z-15 2）复合固定循环复合固定循环 1、内径、外径粗车循环指令 适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工。 编程格式编程格式： G71 U(d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中： d-背吃刀量； e-退刀量； ns-加工轮廓程序段

21、中开始程序段的段号； nf-加工轮廓程序段中结束程序段的段号； u-X轴向精加工余量； w-Z轴向精加工余量； f、s、t-F、S、T代码。 注意： 1、nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。 2、零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少；nsnf程序段中 第一条指令只能在X有运动。 外径粗车循环G71 它适用于圆柱毛坯料粗车外径和圆棒毛坯料粗车内径。 G71粗车外径的加工路线，图中是粗车循环的起点： （2）功能）功能 退刀量退刀量 由由R指指 定定 进刀量进刀量 粗加工最后一粗加工最后一 刀走刀路线刀走刀路线 斜斜45度度 退刀退刀 粗加工粗加工 路线路线

22、 （3）动画演示）动画演示 特点：适合径向尺寸单一递增特点：适合径向尺寸单一递增 程序中给出背吃刀量和循环主体，走刀次数由系统计算程序中给出背吃刀量和循环主体，走刀次数由系统计算 例：按图示尺寸编写外圆粗切循环加工程序。 N10 G50 X200 Z140 T0101 N20 G00 G42 X120 Z10 M08 N30 G96 S120 N40 G71 U2 R0.5 N50 G71 P60 Q120 U2 W2 F0.25 N60 G00 X40 /ns N70 G01 Z-30 F0.15 N80 X60 Z-60 N90 Z-80 N100 X100 Z-90 N110 Z-110

23、 N120 X120 Z-130 /nf N130 G00 X125 N140 X200 Z140 N150 M02 2、精加工循环指令（、精加工循环指令（G70） （1）指令格式）指令格式 G70 P_ Q_ P_开始循环的程序段号开始循环的程序段号 Q_结束循环的程序段号结束循环的程序段号 （2）功能）功能 用该指令切除用该指令切除G71或或G73粗加工后留下的加工余量。粗加工后留下的加工余量。 （3）说明）说明 G70状态下，循环主体中的状态下，循环主体中的F、S、T有效，循环主体中有效，循环主体中 不指定时，粗车循环中，即不指定时，粗车循环中，即G71、G73中指定的中指定的F、S、

24、T有效。有效。 特点：执行循环主体内容，完成精加工特点：执行循环主体内容，完成精加工 注意：粗精加工起刀点选择要一致注意：粗精加工起刀点选择要一致 红色粗加工红色粗加工 后轮廓线后轮廓线 302020 Z X O 粗加工最后一刀粗加工最后一刀 目的：为精加工留下目的：为精加工留下 均匀的加工余量均匀的加工余量 精加工循环精加工循环 精加工循环刀精加工循环刀 具走的是零件具走的是零件 的轮廓线，同的轮廓线，同 时，轮廓线也时，轮廓线也 是粗加工循环是粗加工循环 的循环主体。的循环主体。 60 40 120 100 O0132 N10 G50 X50 Z100; N20 M03 S560 T010

25、1; N30 G00 X27 Z2; N40 G71 U1.0 R0.5; N50 G71 P60 Q130 U0.5 W0.2 F100; N60 G00 X0; N70 G01 Z0; N80 G03 X12 Z-6 R6; N90 G01 Z-11; N100 X16 Z-17; N110 Z-23; N120 G02 X24 Z-27 R4; N130 G01 Z-40; N140 G70 P60 Q130 F30; N150 G00 X50 Z100 T0100; N160 T0404 N170 G00 X28 Z-35; N180 G01 X0 F10; N190 G00 X50

26、Z100 T0400; N200 M05; N220 M30; 2、端面粗切循环指令 端面粗切循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工。 编程格式 G72 U(d) R(e) G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中： d-背吃刀量； e-退刀量； ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号； u-X轴向精加工余量； w-Z轴向精加工余量； f、s、t-F、S、T代码。 注意： （1）nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环无效。 （2）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。

27、 例：按图3.37所示尺寸编写端面粗切循加工程序。 N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S800 N30 G90 G00 G41 X176 Z2 M08 N40 G96 S120 N50 G72 U3 R0.5 N60 G72 P70 Q120 U2 W0.5 F0.2 N70 G00 Z60 /ns N75 G01 X160 N80 G01 X120 Z70 F0.15 N90 Z80 N100 X80 Z90 N110 Z110 N120 X36 Z132 /nf N130 G00 G40 X200 Z200 N140 M30 总结：G71只能车削单调递增（或递

28、减） 非单调递非单调递 增增 车削余量 怎么办 车削余量 单调递增单调递增 数控加工国际象棋兵 3、封闭（成型）车削循环指令 封闭切削循环适于对铸、锻毛坯切削，对零件轮廓的单调性则没有要求。 编程格式编程格式 G73 U(i) W(k) R(d) G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：i-X轴向总退刀量（半径值）； k-Z轴向总退刀量； d-重复加工次数； ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号； u-X轴向精加工余量； w-Z轴向精加工余量； f、s、t-F、S、T代码。 最大尺寸-零件上最小的尺

29、寸 X向总的吃刀深度= 2 G73-G73-成形车削固定循环指令成形车削固定循环指令 经验计算公式经验计算公式 Company Logo 例例1 1、毛坯尺寸为、毛坯尺寸为20205050，材料为，材料为LY12LY12 X X向总的吃刀深度为向总的吃刀深度为: : U=(20-8)/2=6 U=(20-0)/2=10 数控车床编程与操作 G73 G73车削刀具轨迹图车削刀具轨迹图 例：按图示尺寸编写封闭切削循环加工程序。 N01 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S2000 N30 G00 G42 X140 Z40 M08 N40 G96 S150 N50 G73 U9

30、.5 W9.5 R3 N60 G73 P70 Q130 U1 W0.5 F0.3 N70 G00 X20 Z0 /ns N80 G01 Z-20 F0.15 N90 X40 Z-30 N100 Z-50 N110 G02 X80 Z-70 R20 N120 G01 X100 Z-80 N130 X105 /nf N140 G00 X200 Z200 G40 N150 M30 a图 b图 c图 d图 请判断下面4个图中适合用哪个指令加工 适合用 G73 适合用 G73 适合用 G71 适合用 G71 当工件用G71、G73都能编程时，优先选用G71（效率高） 螺纹加工指令G32、G92、G76 数控车床可以加工直螺纹、锥螺纹、端面螺纹， 见图所示。加工方法上分为单行程螺纹切削、简 单螺纹切削循环和螺纹切削复合循环。 单行程螺纹切削G32 指令格式：G32 X(U)_Z(W) I I F_ 指令中的X(U)、Z(W)为螺纹终