数控车削加工技术概述.ppt

1、项目四 数控车削加工技术,任务一 认识数控车床 任务二 加工简单阶梯轴 任务三 加工螺纹轴类零件 任务四 加工简单套类零件 任务五 加工复合轴类零件 任务六 用户宏程序加工非圆曲线 拓展实训,项目要点： 1. 掌握数控车床的种类、加工对象及特点； 2. 掌握数控车床编程规则、常用符号及指令代码； 3. 掌握典型零件的加工工艺制定与加工程序编制； 4. 掌握FANUC 0i系统变量应用与宏程序编制方法。,任务一 认识数控车床,一、任务引入 二、任务分析 三、知识准备 四、任务实施 五、任务评价,一、任务引入 1.任务描述： 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床的种类很多，主要用于加工

2、轴类、盘类等回转体零件。本任务重点介绍数控车床的用途及种类，分析数控车床的特点。,2.知识目标： （1）了解数控车床的用途和种类； （2）掌握数控机床车床的特点。,二、任务分析 本任务学习时先通过观看多媒体图片和现场参观 了解数控机床的用途及分类；掌握数控车床的特点。,三、知识准备 （一）数控车床的主要加工内容 精度要求高的零件 1.要求高的回转体零件 表面粗糙度好的回转体零件 精密、超低表面粗糙度的零件 2.表面形状复杂的回转体零件 3. 带横向加工的回转体零件 4.带一些特殊类型螺纹的零件,（二）数控车床的分类 1.按主轴的配置形式分类,卧式数控车床,立式数控车床,2.按刀架数量分类,单刀

3、架数控车床,双刀架数控车床,3.按功能分类 经济型数控车床 普通数控车床 车削加工中心,（三）数控车床的特点 1适应性强 2适合加工复杂型面的零件 3加工精度高，质量稳定 4生产效率高 5工序集中，一机多用 6减轻劳动强度，改善劳动条件 7价格较高且调试和维修较复杂,四、任务实施,实训车间参观记录表,五、任务评价 根据学生参观时的纪律表现（20%）、记录表的填写（60%）及 安全文明生产（20%）执行情况,通过自评、互评和教师评分等方式， 对完成任务情况进行综合评价。,任务二 加工简单阶梯轴,一、任务引入 二、任务分析 三、知识准备 四、任务实施 五、任务评价,一、任务引入 1.任务描述 如图

4、所示的为一简单阶梯轴零件， 已知材料为45钢，毛坯尺寸为 28100mm（零件不需切断）。 该零件在FANUC数控车窗上加请 确定其编程指令。 2知识目标 （1）熟悉数控车床加工的基本工艺方法； （2）掌握FANUC 0i系统数控车床的常用指令的格式及使用方法； （3）掌握阶梯轴零件的编程与加工方法。,二、任务分析 本任务的重点和难点在于正确运用FANUC 0i系统中关于外圆加工的 指令格式，通过分析各功能的格式，编制出阶梯轴加工程序。,三、知识准备 ( 一) 数控车床的编程特点 1.编程坐标系 2.直径编程和半径编程 3.小数点编程 4.绝对编程与增量编程,（二）手工编程中的数学处理 在数控

5、编程加工的过程中，首先要计算出刀具运动轨迹点的坐标。 这种根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算数 控系统所需输入的数据，称为数控加工的数值计算。 1.节点、基点的概念与计算 基点：构成零件轮廓的这些不同几何元素的链接点称为基点。如图 中的A、B、C、D、E、F和G都是该零件轮廓上的基点，显然，相邻基点 间只能是一个几何元素。,节点：当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线 轮廓的零件时，在加工程序的编制工作中，常常需要用直线或圆弧去近 似代替非圆曲线，称为拟合处理。拟合线段的交点或切点就称为节点。 如图所示：P1、P2、P3、P4、P5等。,2、数值计算举例 如图

6、所示，在进行编制程序时，R10与R18相切，切点坐标未知， R1与73外圆相切，切点坐标未知，需要进行计算得出，否则程序无法 编制。,分析图纸所表达的信息，此零件有半径为R3、R29、R45三个圆弧光 滑连接而成。对圆弧工件编程时，必须求出以下三个点的坐标值（X轴 方向Z轴方向高一个级别）： 圆弧的起始点坐标值； 圆弧的结束点(目标点)坐标； 圆弧中心点的坐标。 （添加辅助线，创建数学模型 如图。计算过程略）,（三）数控车床制定加工方案的要求 1.程序段最少。 2.进给路线最短。,进给路线对比,起刀点和对刀点重合,起刀点和对刀点分离,削进给路线对比,3.灵活选用不同形式的切削路线。,（四）FA

7、NUC 0i系统数控车床的编程指令 1.辅助功能 辅助功能也称M功能，它用于控制零件程序的走向，并用来指定机 床辅助动作及状态。它是由字母M及其后面的数字组成。,2.其他功能 （1）主轴功能（S功能） 主轴功能控制主轴转速，其后的数值表示主轴转速数值，单位为 r/min。 （2）刀具功能（T功能） 刀具功能也称T功能，T代码主要用来选择刀具。它也是由地址符T 和后续数字组成。 例如：T0101表示选择01号刀并调用01号刀具补偿值。 （3）进给功能（F功能） 进给功能也称F功能，F指令表示坐标轴的进给速度，它的单位取决 于G98或G99指令。G98表示每分钟进给量，单位为mm/min。G99表

8、 示每转进给量，单位为mm/r。,3.准备功能 准备功能又称“G功能”或“G代码”，是由地址字G和后面的两位 数来表示的，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐 标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。,（1）G50指令：设定数控车床编程坐标系 指令格式： G50 X Z ； 说明： G50表示设定坐标系，X、Z表示原点的位置； 应在刀具运动指令之前设定； 执行该指令后，刀具并不运动； 不允许有其他功能指令，但S指令除外。,（2）基本指令（G00、G01、G02、G03） 快速点定位指令G00 G00指令是使刀具以点定位控制方式从刀具所在点快速运动到下一个目 标位置。它只是快速定

9、位，而无运动轨迹要求，且无切削加工过程。 指令格式： G00 X（U）_ Z（W）_X（U）、Z（W）：刀具以各轴的快速进给速度移动时的绝对（增量）坐标值； 例：刀尖从A点快进到B点，用绝对 和增量方式写出G00程序。 绝对坐标方式：G00 X40 Z58； 增量坐标方式：G00 U-60 W-28.5；,直线插补G01 格式：G01 X（U） Z（W） F； 说明：1）G01指令使刀具以F指定的进给速度直线移动到目标点，一般作为切削加工运动指令，既可以单坐标移动，又可以两坐标同时插补运动。X（U）、Z（W）为目标点坐标。 （2）程序中只有一个坐标值X或Z时，刀具将沿该坐标方向移动；有两个坐标

10、值X和Z时，刀具将按所给的终点直线插补运动。 例：如图刀具从P0P1P2P3P0点运动（图中为G00方式； 为G01方式）。 G00 X50 Z2； （P0P1） G01 Z-40 F0.1；（P1P2） X80 Z-60； （P2P3） G00X200Z100； （P3P0）, G02/03 顺逆时针圆弧插补 格式：G02 /03 X_ Z_ R_(I_ K_) 或 G02/03 U_ W_ R_(I_ K_) 其中： X，Z(U,W)为圆弧终点坐标； R圆弧半径； I圆心相对于圆弧起点的径向增量坐标值; K圆心相对于圆弧起点的轴向增量坐标值。,例 （R）指令： G02 X50.0 Z10.

11、0 R27 F0.1； 或G02 U30.0 W10.0 R27 F0.1； （I，K）指令： G02 X50.0 Z10.0 I20.0 K17.0 F0.1； 或G02 U30.0 W10.0 I20.0 K17.0 F0.1；,（3）车削简单阶梯轴常用指令 内外圆切削循环指令：G90 指令格式：G90 X(U)_Z(W)_R F_； X,Z：切削终点的绝对坐标值； U,W：切削终点的增量坐标值； F：进给速度。 R:切削始点与圆锥面切削终点的半径差。 注：当为圆柱面时R为零，可省略。,例：应用圆柱面切削循环功能加工下图所示零件。 O0001； G50 X200 Z200 T0101 ；

12、M03 S1000； G00 X55 Z2 M08； G90 X45 Z-25 F0.2； X40； X35； G00 X200 Z200 T0101； M30；,四、任务实施 （一）任务工艺分析 1零件图分析 图示零件由阶梯状的圆柱面组成，零件的尺寸精度要求一般。从右 至左，零件的外径尺寸依次增大。 2确定装夹方案 该零件为轴类零件，轴心线为工艺基准，加工外表面用三爪自定心 卡盘夹持28mm外圆一次装夹完成加工。 3加工工艺路线设计 车端面； 粗车25、20、15外圆，留余量0.5mm； 从右至左精加工各面； 4刀具选择 90外圆车刀T0101：用于车端面和粗、精车外圆。,（二）参考程序：,

13、五、任务评价,任务三 加工螺纹轴类零件,一、任务引入 二、任务分析 三、知识准备 四、任务实施 五、任务评价,一、任务引入 编制如图所示工件的加工程序，毛坯为2565棒材，材料为 45钢。 任务要求： 1.掌握螺纹相关计算。 2.掌握螺纹程序的编制。 3.掌握切槽加工方法。 4.加工时间120min。,二、任务分析 本任务通过螺纹轴及槽的加工工艺、加工特点、方法及编程指令以及加工误差的分析及操作训练，重点掌握螺纹的编程、加工、刀具选择及测量等。,三、知识准备 （一）螺纹术语与计算,普通三角螺纹计算,（二）三角螺纹车刀,（三）三角螺纹车刀螺纹常用指令 1等螺距螺纹切削指令G32 （1）指令格式：

14、 G32 X(U)_Z(W)_F（I）_ ； X、Z螺纹终点的绝对坐标值； U、W螺纹终点相对于起点的增量坐标值； F长轴方向的导程； I每英寸牙数。（用于加工英制螺纹）,2螺纹切削固定循环指令G92 （1）指令格式： G92 X(U)_Z(W)_ R_ F（I）_； X、Z螺纹终点的绝对坐标值； U、W螺纹终点相对于起点的增量坐标值； R切削螺纹起点和终点的半径差（有符号）； F螺纹导程（单线螺纹的螺距等于导程）； I每英寸的牙数（用于加工英制螺纹）。,3螺纹切削复合循环指令G76 （1）G76指令格式： G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) Rd； G76 X(u) Z(w) R(

15、i) P(k) Q(d) F (p) (I)； M精加工重复次数； R倒角量。当螺距由P表示时，可以从0.01P到9.9P设定，单位为0.1L（两位数0099）； a螺纹刀尖角度（螺纹牙形角）。可以选择80、60、55、30、29和0，由2位数指定； dmin最小切削深度（半径值指定），单位为m； d精加工余量； i螺纹切削起点与终点的半径差（有符号），如果i=0,可作一般直线螺纹切削； k螺纹高度，X轴方向用半径值指定，单位为m； d第一刀的切削深度，半径值，单位为m； P螺纹导程； I每英寸的牙数（用于加工英制螺纹）。,G76切削路线及进刀方式,车削螺纹的走刀次数和背吃刀量参考数据,四、任

16、务实施 1.螺纹轴的工艺设计 （1）零件图工艺分析 该零件表面由退刀槽、三角螺纹和一段圆弧组成，尺寸精度和表面粗糙度要求不高。已知毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为2565的圆棒料。可用G32、G92、G76进行加工。 （2）选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CK6140数控车床。 （3）确定零件的定位基准和装夹方式 对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持25外圆，一次装夹完成粗精加工。 （4）确定加工顺序及进给路线 首先完成外形加工，然后车退刀槽，最后车螺纹。,（5）选择刀具 因表面粗糙度要求不高，该螺纹轴轮廓和螺纹粗精车均用一把刀完 成将所选定的刀具参数填入数控加工刀

17、具卡片中，以便编程和操作管理 。,（6）选择切削用量 1）背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时ap=0.5mm。螺纹车削时参照表1-21。 2）主轴转速的选择 粗车时n=600r/min，精车n=1200r/min，车螺纹时选用600600r/min。 3）进给速度的选择 根据相关手册选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为 0.2mm/r，精车每转进给量0.1mm/r。 综合前面分析的各项内容，并将其填入数控加工工艺卡片，,2.编制加工程序 设定工件右端面中心为编程零点，加工参考程序如下（仅螺纹部分）：,五、 任务评价,任务四 加工简单套类零件 一

18、、任务引入 二、任务分析 三、知识准备 四、任务实施 五、任务评价,（一）任务引入 在数控车床上加工工件时往 往会遇到各种各样的孔，通过钻、 铰、镗、扩等可以加工出不同精 度的工件，其加工方法简单，加 工精度也比普通车床要高，因此， 孔加工是数控车床上最常见的加 工之一。 编制如图所示的简单套类零 件的加工程序，毛坯为140mm 50mm（锻件底孔60mm）。 任务要求： 1.掌握孔加工的特点与工艺。 2.编制主要轮廓加工程序。 3.完成工件实际加工并进行检测。,（二）任务分析 本任务通过轴套的加工工艺、加工特点、方法及编程指令以及加工 误差的分析及操作训练，掌握轴套的编程、加工、刀具选择及测

19、量等。,（三）知识准备 1孔加工刀具的种类及用途 孔加工刀具按其用途可分为两大类：一类是钻头，它主要用于在实 心材料上钻孔（有时也用于扩孔）。根据钻头构造及用途不同，又可分 为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；另一类是对已有孔进行再加工的 刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。,各种钻头,扩孔类刀具,2线性轮廓加工循环指令（G71、G72、G70） (1)内外径粗车循环（G71） 内外径粗车循环G71指令适用于切除棒料毛坯的大部分加工余量，其指令格 式为： G71 U(d) R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)； 其中： d:切削深度(半径值)，单

20、位mm，不指定正负符号； e:X向退刀行程，无正负号，半径指定，模态指定，在下次指定前均有效； ns：精加工程序中的第一个程序段号，该程序段不能有Z轴指令； nf ：精加工程序中最后一个程序段号； u：X轴方向精加工余量（直径值）； w：Z轴方向精加工余量； F：粗车时的进给量，单位mm/r； S：粗车时的主轴功能（一般在G71之前已设定，故大都省略）； T：粗车时的刀具（一般在G71之前已设定，故大都省略）。,G71路径,（2）端面粗车循环（G72） 它适用于粗车圆柱棒料毛坯的端面，其指令格式为： G72 W（d）R(e)； G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(

21、s) T(t)； 说明： G72程序段中各参数的含义与G71相同。 G72指令的走刀路线与G71类似， 不同之处在于该循环是沿Z向进行 分层车削的。 提示：顺序号ns程序段中，只能 使用G01、G00指令，且不能有X轴指 令。,G72路线,（3）精车循环指令（G70） 当用G71、G72指令粗车工件后，用G70来指定精车循环，切除精加 工余量，其指令格式为： G70 P(ns) Q(nf)； 其中： ns：精加工程序的第一个程序段号； nf：精加工程序的最后一个程序段号。,（四）任务实施 1.轴套的工艺设计 （1）零件图工艺分析 该零件毛坯是140mm50mm的锻件，主要表面为端面、外圆、台

22、阶孔、33的槽，尺寸精度不高，形位公差没做要求，表面粗糙度全部 Ra值为3.2m。 （2）选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CK6140数控车床。 （3）确定零件的定位基准和装夹方式 该毛坯有60mm底孔可选择反爪卡盘进行安装。 （4）确定加工顺序及进给路线 该零件毛坯为锻件，已有60mm的孔，因此只选择镗孔。该零件首 先在普通车床粗车127mm为128mm。在数控车床分两次装夹，先用反 爪夹持128mm，粗车右端外圆及粗精加工内孔、内槽；然后反爪撑着 内孔，粗精车左端外圆及内孔。,（5）选择刀具,（6）工序卡,参考程序,（五）任务评价,任务五 加工复合轴类零件 一、任务引入 二

23、、任务分析 三、知识准备 四、任务实施 五、任务评价,（一）任务引入 1.任务描述 加工图示的特型螺纹轴零件，材料为45号钢，其中56圆柱面不 加工。在数控车床上需要进行加工的内容为弧面、锥面、退刀槽、螺纹 及倒角。,2.任务要求 （1）分析工艺过程与工艺路线； （2）编写加工程序； （3）完成零件加工；,（二）任务分析 本任务通过对复杂轮廓零件的工艺分析，程序编制和实际加工进一 步巩固和掌握数控工艺相关知识，各编程指令特别是G73的运用，复杂 零件的编程方法。,（三）知识准备 1.数控车床典型夹具,三爪卡盘,四爪单动卡盘,油压软爪,圆周定位类,活顶尖,死顶尖,拨动顶尖,中心定位类,2. 固定

24、形状粗车循环（G73） 它适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近的铸、锻毛坯件。其指令格式 为： G73 U(i)W(k)R(d) G73 P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t) 其中： i:X轴方向退刀距离(半径指定)； k: Z轴方向退刀距离及方向； d:粗车切削次数； ns：精加工程序中的第一个程序段号，该程序段不能有Z轴指令； nf ：精加工程序中最后一个程序段号； u：X轴方向精加工余量（直径值）； w：Z轴方向精加工余量； F：粗车时的进给量，单位mm/r； S：粗车时的主轴功能（一般在G73之前已设定，故大都省略）； T：粗车时的刀具（一般在G73之前已设

25、定，故大都省略）。,（四）任务实施 1根据工艺分析确定加工顺序及进给路线,2.刀具的选择,3.工序卡片与切削用量,4.参考程序,（五）任务评价,任务五 用户宏程序加工非圆曲线 一、任务引入 二、任务分析 三、知识准备 四、任务实施 五、任务评价,一、任务引入 学习用变量编制宏程序，完成非圆曲线程序的编制和加工。 编制下图中椭圆曲线的加工程序，毛坯为36 110mm， 36mm外圆面已完成加工，工件不需切断。 任务要求： （1）了解宏程序的基本概念； （2）掌握宏变量的使用方法； （3）会用宏程序进行程序编制。,二、任务分析 通过介绍宏程序的基本概念，宏变量的使用方法及种类，以及有关 命令的格式

26、等，掌握宏指令的程序编制。,三、知识准备 （一）用户宏程序的定义 一组以子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简 称宏程序；调用宏程序的指令称为“用户宏程序命令”，或宏程序调用 指令。 用户宏程序分为A、B两种。在一些较老的FANUC系统（如FANUC 0MD）中采用A类宏程序，而在较为先进的系统（如FANUC0i）中则采 用B类宏程序。,（二）用户宏程序的变量 1.变量的表示 在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址 ，为了使程序更具有通用性，更加灵活，在宏程序中设置了变量，一个 变量由符号和变量组成，如：i (i=1,2,3,)。例100，500， 5等。 2.变量的引用 将跟随在地址后的数值用变量来代替，即引入变量。例 G01 X 100 Y-101 F102；当100=100.0、101=50.0、103=80 时，上式即表示为G01 X100.0 Y-50.0 F80。 3.B类型宏程序变量的赋值 变量可以在操作面板上用MDI方式直接赋值，也可在程序中以等式方 式赋值，但等号左边不能用表达式。 例