数控车床的编程与加工操作

图图2-1先粗后精示例图图2-1先粗后精示例第2章数控车床编程与加工操作2．1数控车削零件加工工艺分析2.1.1分析零件图样分析零件图样主要考虑以下几个方面：.构成零件轮廓的几何条件由于设计等多方面的原因，可能在零件图上构成零件加工轮廓的数据不充分，这样可增加编程的难度，甚至会无法编程。例如零件图上漏掉某尺寸，使几何尺寸条件不充分；零件图上的图线位置模糊或尺寸标注不清；零件图上给定的几何条件不合理，造成数学处理困难等。.尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度要求，以判断能否利用车削工艺达到，并控制尺寸精度，同时可以进行尺寸换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，通常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。.形状和位置精度要求加工时，按照零件图样给定的形状，位置公差确定零件的定位基准和测量基准。.表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用量的依据。确定毛坯确定毛坯的种类及制造方法主要考虑以下几个方面：

.零件材料及其力学性能零件的材料及其力学性能大致确定了毛坯的种类。例如钢质零件若力学性能要求不太高且形状不十分复杂时可选择型材毛坯，但若要求较高的力学性能，则应选择锻件毛坯。.零件的结构形状与外形尺寸如形状复杂的大型零件毛坯可采用砂型铸造；一般用途的阶梯轴，若各台阶直径相差不大，可用圆棒料，各台阶直径相差较大时，选择锻件毛坯较为合适；对于锻件毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可选择模锻。.生产类型大批量生产的零件应选择精度和生产率较高的毛坯制造方法，如金属模机器造型或精密铸造、模锻、精锻等；零件产量较小时选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。.现有生产条件确定毛坯的种类及制造方法，还要考虑具体的生产条件，如毛坯制造的工艺水平、设备状况以及对外协作等情况。.充分考虑利用新工艺、新技术的可能性毛坯制造的新工艺、新技术和新材料的应用，对机械制造的生产率、经济性都会产生很大影响，因此，选择毛坯时要尽可能考虑采用如精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金等毛坯制造的新工艺和新技术。确定加工方案.制定工艺路线在数控车床加工过程中，考虑加工对象轮廓曲线形状、位置、材料、批量不同等多方面因素的影响，对零件制定工艺路线时，应考虑以下原则：1）先粗后精（见图2-1）粗加工半精加工粗加工半精加工k精加工第二章数控车床编程与加工操作第二章数控车床编程与加工操作---重合即可。此方法简便，易行，精度不太高，应用广泛。b光学对刀法其实质是按非接触式设定基准重合原理而进行的一种定位对刀方法，它的定位基准通常由光学显微镜（或投影放大镜）上的十字基准刻线交点来体现。此方法精度高，不会损坏刀尖。cATC对刀法ATC对刀法是通过一套将光学对刀镜与CNC组合在一起，从而具有自动刀位计算功能的对刀装置，也称为半自动对刀法。对刀时，需要将由显微镜十字刻线交点体现的对刀基准点调整到机车的固定原点位置上，以便于CNC进行计算和处理。以上三种对刀方法，由于手动和目测等多种误差的影响，对刀精度十分有限。d试切对刀法通过试切对刀，其对刀精度更加准确，结果更为可靠，实际生产中广泛采用。2）确定对刀点对刀点指采用刀具加工零件时，刀具相对零件运动的起点。确定对刀点应注意以下的原则：①尽量与零件的设计基准或工艺基准一致；②便于用常规量具的车床上进行找正；③该点的对刀误差应较小，或可能引起的加工误差为最小；④尽量使加工程序中的引入或返回路线短，并便于换刀。图2-25为数控车床的对刀点确定示例：图2-25对刀点确定示例3）确定换刀点换刀点是指在加工过程中，自动换刀装置的换刀位置。换刀点的位置应保证刀具转位时不碰撞被加工零件或夹具，一般可设置在对刀点。2．4编程指令2.4.1数控车床的编程特点1）数控车床上的工件一个表面往往需要进行多次反复加工，为简化编程，数控车床的数控系统中都有车外圆、车端面和车螺纹等不同形式的循环功能。2）数控系统中都有刀具补偿功能。3）数控车床的编程有直径、半径两种方法。4）为提高机床径向尺寸的加工精度，数控系统在X方向的脉冲当量应取Z方向的脉冲当量的一半。2.4.2数控车床的编程指令.基本G指令及M指令如前述，JB3208-83规定了数控机床常用的G指令及M指令的功能，分别见表1-1和表1-2。当采用不同的数控系统时，其某些G指令及M指令的功能、编程格式可能不同，如JB3208-83规定G33为等螺距螺纹切削，但FANUC系统中完成该功能则用G32。目前，世界上流行的数控系统的G、M指令都不完全相同，但有些基本指令，像G00、G01、G02、G03、G04、G17、G18、G19、G40、G41、G42、G43、M03、M05等，其功能和编程格式都是一致的。使用数控系统前应详细阅读其说明。.数控车削循环指令一般而言，不同的数控系统规定的循环指令往往不同。循环功能用于需要分多次往复切削的场合，这种情况下若采用简单的直线移动指令（G00、G01等），将可能导致程序较长而又繁琐。循环指令可以简化编程，循环功能则由系统自动控制，编程者只需按系统规

定的格式书写即可。FANUC系统中循环指令较多，表2-1列出了几种常用循环指令的功能及其书写格式，供参考。表2-1数控车床(FANUC0i/TC)几种循环指令循环代码功能格式说明G90内径、外径直线车削循环G90X（U）_Z（W）_F_刀具从定点进行矩形运动，X(U)、Z(W)给出定点对顶点内径、外径锥体车削循环G90X（U）_Z（W）_R_F_刀具从定点进行直线运动，X(U)、Z(W)给出定点对顶点，R的正负由第二步进给量决定G92直螺纹切削G92X（U）_Z（W）_F_同上锥螺纹切削G90X（U）_Z（W）_R_F_同上G71内、外径粗车循环指令G71UAdReG71PnsQnfUAuWAwF_S_T1)Ad是深切半径值；2)e是退刀量半径值；3)ns指定精加工路线的第一个程序段的段号；4)nf指定精加工路线的第一个程序段的段号；5)Au是X方向上的加工余量，直径值；6)Aw是Z方向上的加工余量，直径值；7)粗车过程中程序段号为ns〜nf的任何F、S、T功能均被忽略，只有G71指令中指定的F、S、T功能有效G72端面粗车循环指令G72UAdReG72PnsQnfUAuWAwF_S_T切削时平行X轴G73成形车削循环指令G73UAiWAkRdG73PnsQnfUAuWAwF_S_T1)Ai是X轴总退刀量半径值；2)Ak是Z轴总退刀量半径值；d是循环次数；ns指定精加工路线的第一个程序段的段号；nf指定精加工路线的第一个程序段的段号；

6)Au是X方向上的加工余量，直径值；7)Aw是Z方向上的加工余量，直径值；8)粗车过程中程序段号为ns〜nf的任何F、S、T功能均被忽略，只有G73指令中指定的F、S、T功能有效G70精车循环指令G70PnsQnf用G71、G72、G73粗车后，可用G70指令进行精加工。1)ns指定精加工路线的第一个程序段的段号；2)nf指定精加工路线的第一个程序段的段号；G76车螺纹循环指令G76PmraQAdminRdG76X(U)_Z(W)_RiPkQAdFLm是精车重复次数，为1〜99；r螺纹尾端倒角值，为0.0L〜9.9L,L为螺距a刀具角度，取80°、60°、55°、30°、29°和0°。Admin是最小车削深度。d精车余量X(U)、Z(W)是螺纹终点坐标i是螺纹锥度直，若R=0,为直螺纹k是螺纹高度Ad是第一次车削深度2.5实例(以FANUC0i/TC为例)2.4编程指令编制如图2-26所示零件图加工程序，设毛坯是①40的棒料，材料为45钢。.工艺分析1)先车出右端面，并以此端面的中心为原点建立工件坐标系。2)该零件的加工面有外圆、螺纹和槽，可采用G71进行粗车，然后用G70进行精车，接着切槽、车螺纹，最后切断。.确定工艺方案1)从右至左粗加工各面；

2）从右至左精加工各面；3）车退刀槽；4）车螺纹；5）切断。.选择刀具及切削用量1）选择刀具外圆车刀T0101,用于粗加工；外圆车刀T0202,用于精加工；切断刀T0303,宽4mm,车槽及切断;螺纹刀T0404，车螺纹。Zp其Zp其图2-26综合实例2）确定切削用量粗车外圆S500r/min、F0.15mm/r；精车外圆S1000r/min、F0.08mm/r；车退刀槽S500r/min、F0.05mm/r；

车螺纹S600r/min；切断S300r/min、F0.05mm/r。4.编程程序说明O5554；T0101；S500M03；G00X45Z2；G71U2R1；G71P10Q90U0.2W0F0.15；N10G00G42X14Z1；N20G01X19.9W-2F0.08；N30Z-20；N40X20；N50X28Z-30；N60W-10；N70X36；N80W-20；N90G00G40；G00X150；Z150；S1000M03T0202；G00X45Z2；G70P10Q90；G00X150；Z150；S500M03T0303；G00X24Z-20；G01X17F0.05；G00