第4章数控车床加工及其编程(-150张)课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 数控车床加工工艺与编程,数控车床的主要加工对象；,数控车床加工工艺基础；,数控车床的编程基础；,数控车床编程的基本方法；,1,第一节 数控车床的加工对象,一、加工对象：,加工轴类、盘状类等回转类零件。可以自动完成外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹、端面等表面的加工。并能进行车槽、钻孔、扩孔和铰孔等工作。,具体,1、加工精度要求高的零件；,数控车床刚度好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿。,有些时候可以“以车代磨”。能加工直线度、圆度和圆柱度等形状精度要求高的零件。,2,3、表面轮廓形状复杂的零件,具有直线和圆弧插补功能。可以车削任意直线和曲线组成的形状复杂的回转体零件。,对于非圆曲线组成的零件轮廓应先由直线或圆弧去逼近，然后再用直线或圆弧插补功能进行插补切削。,4、导程有特殊要求的螺纹零件,可以加工增螺纹、减螺纹以及要求等导程和变导程之间平滑过渡的螺纹。,2、表面质量要求高的零件,数控车床能够进行横线速度切削，能将工出表面粗糙度Ra值小的圆锥面和端面。,3,立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。,卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。,二、数控车床简介,数控车床分为,立式数控车床和卧式数控车床两种,相对于立式数控车床来说，卧式数控车床的结构形式较多、加工功能丰富、使用面广。本教程主要针对卧式数控车床进行介绍。,卧式数控车床按功能可进一步分为：,经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。,4,1经济型数控车床,采用,步进电动机和单片机,对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的,简易型,数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，,适用于,要求不高,的回转类零件的车削加工,2普通数控车床,根据车削加工要求在结构上进行,专门设计并配备通用数控系统,而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高。,适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。,5,3车削加工中心,在普通数控车床的基础上，增加了,C轴和动力头,，更高级的机床还带有,刀库,，可控制X、Z和C 三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C）。,由于增加了C轴和铣削动力头，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。,6,7,第二节 数控车床加工工艺基础,主要内容有：,分析零件图样；,确定工件的装夹方式；,各表面的加工顺序；,刀具的进给路线,切削用量的选择。,8,3.2.1 零件图工艺分析,1.,结构工艺性分析：,分析给定元素的条件是否充分，审查制造的可行性和经济性。,2.零件轮廓几何要素分析：,为了计算每个基点坐标，要求图样上的给定尺寸要完,整，且不能自相矛盾，所确定的加工零件轮廓是唯一,的。,9,3.精度及技术要求分析：,精度及技术要求分析的主要内容：,一是分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；,二是分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他后续工序弥补时，则应给后续工序留有一定余量；,三是找图样上有,位置精度,要求的表面，这些表面应在一次装夹下完成；,四是对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速度切削。,10,3.2.2 工序的划分,应按,工序集中,的原则划分。,根据零件结构形状不同，通常选择：,外圆和端面 或 内孔和端面装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一,批量生产中常用：,1、按零件加工表面划分,将位置要求较高的表面在一次装夹中完成，以免多次定位夹紧产生的误差影响位置精度。,11,2、按粗、精加工,对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗、精分开，划分成两道或更多道工序。,粗车安排在精度较低、功率较大的数控机床上进行，将精车安排在精度较高的数控机床进行。,3、按所用刀具种类,以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序,12,三、加工顺序的确定,原则：,1、先粗后精：,按照“粗车半精车精车”的顺序进行逐步提高零件的加工精度。,2、先近后远：,先加工离对到点近的部位，再加工离对到点远的部位。,13,3、内外交叉,对既有内表面（内型、腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序：先进行内外表面的粗加工，再进行内外表面的精加工,4、最后加工槽、螺纹,14,3.2.4 进给路线确定,进给路线,是指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。,1、最短的空行程路线,2、最短的切削进给路线,3、大余量毛坯的阶梯切削进给路线,4、完工轮廓的连续切削进给路线,5、特殊的进给路线,15,(1)巧用起刀点,(2)巧设换刀点,1、最短的空行程路线,如采用矩形循环方式进行粗车,如图3-7，将换刀点由A点换刀B点，缩短空行程距离,16,(3)合理安排“回零路线,在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量缩短，或者为零，即可满足进给路线为最短的要求。,此外，在选择返回对刀点指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用X，Z坐标轴双向同时“回零”指令，该指令功能的“回零路线将是最短的。,17,2最短的切削进给路线,切削路线为最短可有效提高生产效率，降低刀具的损耗。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求。,矩形最短,G73,G71,18,3大余量毛坯的阶梯切削进给路线,每次所留余量相等（b）图,19,根据数控车床加工的特点，还可以采用依次从轴向和径向进刀，顺零件毛坯轮廓切削进给的路线，如图310所示,20,4完工轮廓的连续切削进给路线,在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时其零件的完工轮廓应,由最后一刀连续加工,而成，这时加工刀具的进、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。,5特殊的进给路线,用尖形车刀加工大圆弧内表面,21,3.2.5 夹具的选择和装夹方式的确定,为了缩短生产周期，数控机床上一般采用通用夹具。,1定位基准的选择,应该尽量使,设计基准、工艺基准与定位基准,重合，减少基准不重合误差和编程中的计算工作量，并减少工件的装夹次数；,在多工序或者多次装夹中，要选择,相同的定位基准,，保证工件的位置精度；,要保证定位准确、夹紧可靠，操作方便。,22,(1)三爪自动定心卡盘装夹,这种方式装夹工件方便，但精度不是太高。适用于装夹外圆规则的中、小型工件。,2数控车床常用的装夹方式,23,(3)卡盘和顶尖装夹,这种方式装夹工件的刚性好，轴向定位准确，能承受较大的轴向切削力，装夹可靠。实用于,装夹较大,的工件。,一般在卡盘内装,一限位支承或利用工件台阶限位,，防止工件由于切削力的作用产生轴向位移,(2)两顶尖装夹,这种装夹方式精度高，能较好地保证工件的,同轴度,要求，且适合于长度尺寸较大或工序较,多的轴类零件的装夹,24,3.2.6 刀具的选择,1、数控机床车削常用的车刀一般分为3类，,即尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀,1）尖形车刀,以直线形切削刃为特征。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90内、外圆车刀，左右端面车刀、切断车刀等,用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到,25,2）圆弧形车刀,特征：构成主切削刃的刀刃形状为圆弧。该圆弧刃上每一点都是圆弧形车刀的,刀尖,，因此，刀位点不在圆弧刃上，而在圆弧的圆心上。,圆弧形车刀可以用于车削内、外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）成型面。,26,3) 成型车刀,成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。,数控车削加工中，常见的成型车刀有：,小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。,在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀，当确有必要选用时，则应在工艺准备的文件或加工程序单上进行详细说明。,27,2、数控车床的刀具选择,在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。数控车床上常用的刀具如图所示。,28,29,3.2.7 对 刀,在数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系；同时，还要考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。,对刀点的选择原则,便于用数字处理和简化程序编制,在机床,上找正容易，加工中便于检查,引起的加工误差小,对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系。,30,数控车削加工的对刀,试切对刀,机外对刀仪对刀,ATC对刀,自动对刀,对刀方法,31,1一般对刀（试切）,一般对刀是指在数控机床上作手动对刀。,数控车床所用的位置检测器分相对式和绝对式两种,32,2机外对刀仪对刀,机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间在X方向及Z方向的距离，即刀具在X向和Z向的长度。,利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床即可以使用。,图31 6是一种比较典型的机外对刀仪，它可适用于各种数控车床。,针对某台具体的数控车床，应制作相应的对刀刀具台，将其安装在刀具台安装座上。,33,这个对刀刀具台与刀的连接结构及尺寸，应与数控车床刀架相应结构及尺寸相同，甚至制造精度也要求与数控车床刀架相应部位一样。,此外，还应制作一个刀座、刀具联合体(也可将刀具焊接在刀座上)，作为调整对刀仪的基准。,把该联合体安装在数控车床刀架上，尽可能精确地校对出X向及Z向的长度，并将这两个值刻在联合体表面，对刀仪使用若干时间后就应装上这个联合体作一次调整。,34,3、ATC对刀,在,数控车床上利用,对刀显微镜,自动地计算出车刀X向和Z向两个长度的简称。,35,4. 自动对刀,36,3.2.8 车削用量的选择,37,（1）光车时的主轴转速,影响因素：零件上被加工部位的直径、零件和刀具的材料；加工性质,38,39,不同的数控系统，推荐不同的螺纹主轴转速，一般数控车床切削螺纹时的主轴转速为：,影响因素：螺纹螺距（或导程）的大小；驱动电动机的升降频率特性；螺纹插补运算速度等,3. 进给速度确定,40,在编程时可以按进给量编程，也可以按进给速度编程，确定好进给量f后，进给速度v,f,可以按下式计算：,41,33 数控车床的编程基础,3.3.1 数控车床编程特点,在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸编写运动坐标值，既可以采用绝对值编程(X，Z)，也可以采用相对值编程(U，W)，或二者混合编程。,为了方便编程和增加程序的可读性，X坐标采用直径编程，即程序中X坐标以直径值表示；,用增量编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附以方向符号(正向可以省略)。,42,由于车削常用的毛坯为棒料或锻件，加工余量大，为简化编程，,数控系统常具有不同形式的固定循环功能,，可进行多次重复循环切削，如圆柱面切削固定循环、圆锥面切削固定循环、端面切削固定循环、车槽循环、螺纹切削固定循环及复合切削循环。,编程时，常认为车刀刀尖为一个点。而实际上，为了提高刀具寿命和工件的表面质量，车刀刀尖常为一个半径不大的圆弧。因此，为了提高工件的加工精度，当用圆头车刀加工编程尺寸，需要对刀具半径进行补偿。,换刀一般在,起刀点,进行，同时应注意换刀点选择在工件外安全的地方,43,3.3.2 数控车床坐标系,后刀座坐标系,前刀座坐标系,44,3.3.3 数控车床编程基本功能指令,1准备功能指令,准备功能指令又称G指令或G代码，它是建立机床或控制数控系统工作方式的一种指令。,G指令由字母G和其后两位数字组成。不同的数控车床，其指令系统也不尽相同。,例如，FANUC 0T18T系统的数控车床常用的准备功能指令，见表32。,45,46,注：有标记“ ”的指令为开机时即已被设定的指令。,属于“00组群”的G码是非模态指令，只能在指定的程序段中有效。,一个程序段中可使用若干个不同组群的G指令，在,FANUC系统中，若使用一个以上同组群的G指令则,最后一个G指令有效。,2辅助功能指令,辅助功能指令又称M指令或M代码。这类指令的作用是控制机床或系统的辅助功能动作，如冷却泵的开、关；主轴的正转、反转；程序结束等。,M指令由字母M和其后两位数组成，例如FANUCOT18T系统常用辅助功能指令，见表33。,47,48,3其他功能指令,除了G指令和M指令外，编程时还应有F功能、S功能和T功能。,(1)F功能,F功能也称进给功能，作用是指定执行元件(如刀架、工作台等)的进给速度。,程序中用F和其后面的数字组成，在FANUC车床数控系统中，F代码用,G98和G99,指令来设定进给单位，通常CNC车床是用G99来指令主轴每转一转的刀具移动距离。,如：,G99 G01 X Z F0.2；该程序表示主轴转一转，刀具移动0.2 mm，即进给量f为0.2 mmr。,如果用G98来指令数控车床进给速度时，则F单位是以mmmin表示，如：,G98 G01 X Z F100； 则进给速度F=100 mmmin。,49,G98指令(或G99指令)只能被G99指令(或G98指令)取消。机床开机状态一般为G99，即为每转进给量方式。,(2)S功能,S功能也称主轴转速功能，作用是指定主轴的转速。主轴转速有两种表示方式：,一种是指定转速，以rmin为计量单位，用G97来指令主轴转速。如G97 S2500表示主轴转速为2500 rmin，切削过程中转速恒定，转速不随直径大小而变化，使用在车削直径变化较小及车削螺纹的场合。,50,另一种是指定线速度，以mmin为计量单位，用G96来指令恒线速度，如G96S100表示切削速度为100 mmin。,在车削工件的端面、锥面或圆弧等直径变化较大的表面,时，希望切削速度不受工件径向尺寸变化的影响,当刀具接近工件中心时，机床主轴转速会变得越来越高，为防飞车，此时应限制主轴最高转速。因此，在用,G96指令恒线速度的同时，还要用G50指令来限制主轴最高转速。,例如，G50 S2000(主轴最高转速为2000 rmin)。,51,(3)T功能,T功能也称为刀具功能，其作用是指定刀具号码和刀具补偿号码。程序中用T和其后的数字表示。,T为2位表示方法，如T08表示第8把刀。,T为4位表示方法.,例如，T0101表示1号刀具1号补正；T0115表示1号刀具1 5号补正。,通常情况下，刀具序号应与刀架上的刀位号相对应，以免出错。,刀具补偿号与数控系统刀具补偿显示页上的序号是对应的，它只是补偿量的序号，真正的补偿量是该序号设置的值。为了方便，通常使刀具序号与刀具补偿号一致。,若要取消刀具补偿，可采用T00。例如：T0200表示取消2号刀具的刀具补偿。,52,3.4 数控车床编程的基本方法,不同的数控系统，其编程格式及指令大同小异，因此编程前必须认真阅读编程说明书。,FANUC 0T18T系统的数控车床的基本编程方法说明如下。,3.4.1 坐标值编程方式,1,绝对值编程坐标指令,绝对值编程是用刀具移动的终点位置的坐标值进行编程的方法。绝对值编程格式如下：,X_ Z_为绝对值坐标指令，地址X后的数字为,直径值,。,数控车床编程时，可以采用绝对值编程方式、相对值编程方式或混合编程方式。,53,2相对值编程坐标指令,相对值编程是用刀具移动量直接编程的方法，程序段中的轨迹坐标都是相对前一位置坐标的增量尺寸，用U，W。相对值编程格式如下：,U- W- ; 为相对值坐标指令，地址U后的数字为X方向移动量的,二倍值,。,3混合编程坐标指令,在一程序段中，可以混合使用绝对值坐标指令(X或Z)和相对值坐标指令(U或W)进行编程。,X - W - ;为X轴以绝对值，Z轴以相对值的坐标指令；地址X后的数字为直径值。,U- Z- ; 为X轴以相对值，Z轴以绝对值的坐标指令；地址U后的数字为X方向实际移动量的二倍值。,54,以图320为例,刀具从坐标原点0依次沿ABCD运动。,用绝对值方法编程：,N0l G01 X40.0 Z10.0 F120；,N02 X80.00 Z30.0；,N03 X120.0 Z40.0：,N04 X60.0 Z80.0；,N05 M02；,用相对值编程：,N01 G01 U40.0 W10.0 F120；,N02 U40.0 W20.0；,N03 U40.0 W10.0：,N04 U-60.0 W40.0；,N05 M02；,55,4小数点编程,数控车床编程时，可以使用小数点编程或脉冲数编程。,用小数点编程时，轴坐标移动距离的计量单位是mm；,用脉冲数编程时，轴坐标移动距离的计量单位是数控系统的脉冲当量。,在编程时，一定要注意编写格式和小数点的输入。如X70.0(或X70)表示X轴运动终点坐标为70 mm。,如果将上式误写为X70，则表示X轴运动终点坐标为0.07 mm，相差1 000倍。,56,5、主轴旋转指令选择,后置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴反转M04；前置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴正转M03；反装刀具，即刀面朝下安装时，采用主轴反转M04；,6、左旋和右旋螺纹的车削加工：,后置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴反转M04，加工右旋螺纹时，向+Z方向走刀自左向右，加工左旋螺纹时，向-Z方向走刀,前置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴正转M03,，加工右旋螺纹时，向-Z方向走刀；加工左旋螺纹时，向+Z方向走刀；,57,3.4.2 机床原点与参考点,1机床原点,机床原点是数控机床上一个固有的点，不同类型的车床其机床原点的位置也不相同。,卧式车床的机床原点在主轴回转中心与卡盘后端面的交线上，如图321中的0点,58,2参考点返回,参考点也是机床上一个固定的点，它是,用机械挡块或电气装置,来限制刀具的极限位置。,参考点返回就是使刀具按指令自动地返回到机床的这一,固定点，此功能用来在加工过程中检查坐标系的正确与否和建立机床坐标系，以确保精确的控制加工尺寸。,这个点常用来作为刀具交换的点,当机床刀架返回参考点之后，则刀架中心在该机床坐标系中的坐标值即为一组确定的数值。,59,(1)参考点返回检查指令G27,G27用于加工过程中，检查刀架是否准确地返回参考点，指令格式如下：,G27 X(U)； X向参考点检查,G27 Z(W)； Z向参考点检查 ，,G27 X(U)Z(W)； 参考点检查.,其中：,X，Z表示参考点的坐标值,，U，W表示到参考点所移动的距离。,执行G27指令的前提是机床在通电后，必须返回过一次参考点(手动返回或用G28返回)。,执行完G27指令后，如果机床准确地返回参考点，则面板上的,参考点返回指示灯亮,。否则，机床将出现报警。,60,(2)自动返回参考点指令G28,G28指令的功能是通过指令点X(U)，Z(W)，使刀具自动返回参考点，指令格式如下：,G28 x(U)； X向回参考点,G28 z(W)； Z向回参考点,G28 x(U)z(w)； 刀架返回参考点,其中：,X(U)，Z(W)是指令刀架出发点与参考点之间的任一中间点,，但此中间点不能超过参考点。,如图3-22矩形A，B，C，D中的任一点都可以选作中间点。,61,车床圆弧插补：,62,3.4.3 机床坐标系与工件坐标系,1机床坐标系,机床坐标系是以机床原点为坐标原点，建立起来的XZ直角坐标系，如图321所示。,它是机床安装、调整的基础，也是设置工件坐标系的依据。,机床坐标系在机床出厂前已调整好，一般情况下不允许用户随意调整。,2工件坐标系,工件坐标系也称编程坐标系，它是以工件上的某一点为坐标原点，建立起来的XZ直角坐标系，其设定的依据是要符合图样加工要求。,63,不同系统，建立工件坐标系的方式不同，FANUC系统建立工件坐标系的方法一般有以下两种：,(1)G50指令建立工件坐标系,通过设置,刀具起点,相对工件坐标系的坐标值，来设定工件坐标系,64,(2)G54G59指令建立工件坐标系,直接采用G54G59指令建立工件坐标系，对于采用增量位置检测装置的数控系统，要求数控机床先进行回零操作。,当工件装夹在机床上后，,程序原点(即工件原点)在机床坐标系中的位置必须通过对刀确定,，然后存入G54G59对应的寄存器中。,例如，如图325所示零件的工件坐标系，首先设置G54G59原点偏置参数值：,若工件坐标系原点为O，则设置G54 X-200 Z-1 000；,若工件坐标系原点为0，则设置G55 X-200 Z-1080。,65,然后调用：,若工件坐标系原点为O，则坐标系设定的程序段为：,N10 G54;,若工件坐标系原点为0，则坐标系设定的程序段为：,N10 G55;,注意:,G50是一个非运动指令,在G50程序段中，不允许有其他功能指令，但S指令除外。,而G54G59指令是模态指令，并且在G54G59程序,段中，允许有其他指令，如N10 G54,G00,X100.0 Z200.0；,66,3.4.4 暂停指令G04,使刀具在指令规定的时间内停止移动的功能为暂停功能.,G04是非模态指令，只能在本程序段中才有效,。,指令格式如下：,G04 X- 或G04 P-；,其中：X单位为s，P单位为ms。,如要暂停2.5 s，可以用G04指令指定：G04 X2.5或,G04 P2500。,它最主要的功用:,切槽或钻孔时能将切屑及时切断，以利继续切削；,在横向车槽加工凹槽底部时，以此功能来使刀具进给暂停，使凹槽底部能切除未切齐的部分，保证凹槽底部平整。,67,3.4.5 刀具补偿功能,全功能的数控车床都具有刀尖半径自动补偿G41与G42功能。刀具补偿又分为,刀具位置补偿,和,刀尖半径补偿,。,1刀具位置补偿,在机床坐标系中，CRT或LCD上显示的X，Z坐标值是刀架左侧中心相对机床原点的距离；,刀具位置补偿包括,刀具几何尺寸补偿和刀具磨损补偿,，,前者用于补偿刀具形状或刀具附件位置上的偏差，,后者用于补偿刀尖的磨损。,68,设03号刀具为基准刀具，05号刀具是镗孔刀，通过试切或其他测量方法测出05号刀具在加工位置与基准刀具的偏差值分别为：,X-9.0 mm，Z-12.5 mm。,在MDI操作模式下，通过功能键进入刀具补偿设置画面，将X，, Z值输入到05号刀的刀补存储器中，如图3-27所示。,当程序执行了刀具补偿功能后，05号刀具刀尖的实际位置与基准刀具的刀尖位置重合。,69,两点说明：,刀具位置补偿一般是在换刀指令后，,刀尖由换刀点快速趋近工件的程序段中,执行。,取消刀具位置补偿是在加工完该刀具的工序内容之后，,在返回换刀点的程序段,中执行。,70,2刀尖半径补偿,数控车床编程时可以将车刀刀尖看做一个点，按照工件的实际轮廓编制加工程序。,任何一把刀具，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，它的半径值是个难于准确测量的值。,一般粗加工所使用车刀的圆弧半径R为0.8 mm；,精加工所使用车刀的圆弧半径R为0.4 mm和0.2 mm。,71,车削,切削,工件右端面,时和,外圆柱面,时，车刀圆弧的切点与刀尖A点的X坐标值相同，因此切削出的工件轮廓没有形状误差和尺寸误差,当切削,圆锥面和圆弧面,时,刀具运动过程中与工件接触的各切点轨迹与工件的编程轨迹之间存在着阴影部分的切削误差，直接影响工件的加工精度，而且刀尖圆弧半径越大，切削误差则越大,72,对于采用刀尖半径补偿的加工程序，,在工件加工之前，要把刀尖半径补偿的有关数据输入到刀补存储器中,，以便在执行加工程序时，数控系统能对刀尖圆弧半径所引起的误差自动进行补偿。如图3-27,(1)根据车刀的形状确定位置参数,数控车削使用的刀具有很多种，不同类型的车刀其刀尖圆弧所处的位置不同,(2)刀尖半径补偿参数的输入,在如图3-27所示的刀具补偿设置画面中，R为刀尖圆弧半径，T为刀尖方位参数，,将与刀补号相对应的R，T值输入到刀补存储器,中，加工中系统会自动进行刀尖半径的补偿。,73,注意：无论前置刀架还是后置刀架，若采用的相同形状及角度的车刀，且走刀方向一致时，其刀尖刀位号是完全一致的,74,(3)刀尖半径补偿指令(G40，G41，G42),G40指令取消刀尖半径的补偿，应写在程序开始的第一个程序段或取消刀尖半径补偿的程序段；,G42指令为刀尖半径右补偿，如图332(a)所示，,从y轴正向往负向看，刀具在工件的右侧；,G41指令为刀尖半径左补偿，如332(b)所示，从y轴正向往负向看，刀具在工件的左侧。,75,刀尖圆弧半径方向判断的简便方法：,无论前置还是后置刀架加工，编程时只看零件图轴线的上半部分（从空间来说，即看零件的后半部分）形状，沿着刀具运动方向看过去，刀具在工件的左侧就是左补偿G41，在右侧就是右补偿G42,76,编制加工过程中应注意：,由于刀尖圆弧半径的存在，切削工件右端面或是切断工件时，无需指令G41，G42进行刀尖半径补偿，但是X轴进给的终点坐标应为一2R，即刀尖越过工件中心线,例如，车削图333所示零件，采用刀具半径补偿指令。,77,78,3.4.6 车削加工循环,数控车床上加工阶梯轴零件时的毛坯常使用棒料或铸件、锻件，所以加工余量大，一般需要多次重复循环加工，才能车去全部加工余量。为了简化编程，数控车床常具备一些循环加工功能。,FANUC 0T18T系统就有如下几种常用的循环指令。,1简单固定循环指令G90，G94,(1)外圆、内孔切削循环指令G90,该指令可实现车削内、外圆柱面和内、外圆锥面的自动固定循环。程序格式为：,圆柱面切削循环 G90 X(U)Z(W)F；,圆锥面切削循环 G90 X(U)Z(W)RF；,79,循环起点,80,R为圆锥,起点,半径减去终点半径的差值，有正负号,车削循环过程与圆柱面车削过程类似，如图所示。,81,82,编程实例圆柱面粗车,如图所示，零件右端外径为,20，相邻段零件的,外径为,32，直径相差很大，加工余量较大，在精车前，必须将大部分余量去除，为此，可使用G90车削循环指令编写粗车程序，每次车削深度沿x向为1mm，留0.2mm余量用于精车，则粗车程序可编写如下：,83,84,编程实例圆锥面粗车,如图所示，零件圆锥面小端外径为,16，大端外,径为,30，棒料外径为,48，按锥面粗车符号确定规则，R=162-302=-7，沿x方向车削深度lmm，留0.2mm用于精车，粗车程序如下：,85,86,2)端面车削固定循环G94,G94指令用于在零件的垂直端面或锥形端面上毛坯余量较,大或直接从棒料车削零件时进行精车前的粗车，以去除大部分毛坯余量。,(1)垂直端面车削固定循环指令格式为：,G94 X(U)_Z(W)_ F_;,(2)锥形端面车削固定循环指令格式为：,G94 X(U)_Z(W)_R_F_;,X(U)、 Z(W)为车削循环中车削进给路径的终点坐标，R为,圆锥面,起点Z坐标,减去,终点Z坐标,的差值，有正负号,87,88,用G94进行粗车时，每次车削一层余量，再次循环时只需按车削深度依次改变,Z的,坐标值，则循环过程依次重复执行,89,编程实例垂直端面粗车,如图所示，零件右端小端面外径为,14，相邻,段零件的外径为,56，台阶高度为5mm，用G94车削循环指令编写粗车程序，每次车削深度为1mm，留0.2mm用于精车，则粗车削程序可编写如下：,90,91,编程实例锥形端面粗车,如图所示，零件锥形端面小端外径为,14，锥形端由大端的外径为,56，台阶高度为5mm，用G94车削循环指令编写粗车程序，每次车削深度沿z向为1mm，留0.2mm余量用于精车，则粗车程序可编写如下：,92,93,用G94编程：,O0001,N001 G50 X100.0 Z100.0；,N002 G50 S1800；,N003 G00 G96 S150 T0202；,N004 M03；,N005 M08；,N006 X57.0 Z2.0；,N007 G94,X30.4,Z-2.0,F0.25；,N008 Z-4.0；,N009 Z-6.0；,N010 Z-8.0；,N011 Z-10.0；,N012 Z-12.0；,N013 Z-14.0；,每次进给2mm，留0.2mm的加工余量,94,N014,Z-14.8；,N015,X50.4 Z-17.0；,N016 Z-19.0；,N017 Z-21.0；,N018 Z-23.0；,N019 Z-25.0；,N020 Z-27.0；,N021 Z-29.0；,N022 Z-31.0；,N023,Z-31.8；,N024 G00 X100.0 Z100.0；,N025 M30；,用G90编程：,O0002,N001 G50 X100.0 Z100.0；,N002 G50 S1800；,N003 G00 G96 S150 T0202；,N004 M03；,N005 M08；,N006 X57.0 Z2.0；,N007 G90,X50.4 Z-31.8,F0.25；,N008 X45.0,Z-14.8,；,N009 X40.0；,N010 X35.0；,N01I,X30.2；,N012 G00 X100.0 Z100.0；,N013 M30；,每次单边进给2.5mm，留0.2mm的加工余量,95,由以上程序可见，用G90编程其程序段数较少。因此，当X方向进刀距离较短时，宜采用G90编程；,当Z方向进刀距离较短时，宜采用G94编程。,96,3.4.7 复合循环指令G71、G72、G73、G70,利用多次固定循环功能，只要给出最终,精加工,路径、循环次数和每次加工余量，机床能自动决定粗加工时的刀具路径。,主要用于铸、锻毛坯的粗车和棒料车阶梯较大的轴及螺纹加工,多次车削循环有多次外圆车削循环G71、多次端面车削循环G72、多次成形车削循环G73及精车循环G70,97,1外圆内孔粗车循环G71,该指令的执行过程如图所示.,98,G71 U(,d）R(e）；,G71 P（ns） Q（nf）U（U）W（ ,W,）F_S_T_；,N(P), 程序段号P到Q之间的程序段定义A A-B之间,的移动轨迹,N(Q),指令中各参数的意义如下：,d,：车削深度(半径编程)，无符号。该参数为模态值，直到指定另一个值前保持不变。,e：退刀量，该参数为模态值，直到指定另一个值前保持不变。半径编程,无符号。,ns：精车削程序第一段程序号。,nf：精车削程序最后一段程序号。,其指令格式为：,99,U,： X方向精车预留量的距离和方向(直径编程) 。,W,： Z方向精车预留量的距离和方向。,F、S、T：粗车过程中从程序段号P到Q之间包括的任何F、S、T功能都被忽略，只有G71指令中指定的F、S、T功能有效。,100,2端面车削复合循环G72,G72为端面切削复合循环，使用在工件径向尺寸较大的场合，其功能与G71基本相同，不同之处是刀具路线按纵向循环，其切削路线如图3-41所示。其程序格式为：,101,G72 W（d)R（e）；,G72 P(ns)Q(nf)U(,u)W(,w)F(f)；,d为每一次循环轴向背吃刀量，没有正负号；,e为每次轴向切削退刀量，半径值，无正负号；,ns为指定精加工路线的第一个程序段的顺序号；,nf为指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号；,u,为X方向上的精加工余量(直径值)；,w为Z方向上的精加工余量；,f为刀具切削进给量。,102,3固定形状粗加工复合循环指令G73,G73指令与G71，G72指令功能相同，只是刀具路线是按,工件精加工轮廓进行循环,的。用本切削循环功能，可有效的切削用粗加工、锻造或铸造等方法已初步成形的零件，可提高工效。,其程序格式：,G73U(,i)W(k)R(d)；,G73P(ns)Q(nf)U(,u)W(w)F(f)S(s)T(t)；,i为X轴上的,总,退刀量；,k为Z轴上的,总,退刀量；,d为重复的次数；,103,4精车循环G70,G70指令用于在零件用粗车循环指令G71、G72或G73车削后进行精车，指令格式为：,G70 P（ns）Q（nf）,；,指令中各参数的意义如下：,ns：精车程序第一段程序号；,nf：精车程序最后一段程序号；,ns为指定精加工路线的第一个程序段顺序号；,nf为指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号；,u,为X轴上的精加工余量(直径值)；,w为Z轴上的精加工余量。,104,例如，编制图3-43所示零件的粗加工程序，采用G71，G70指令。粗车切深为2 mm，退刀量1 mm，精车余量在X方向为0.6 mm(直径值)，Z方向为0.3 mm。其加工程序为,00003,N010 G50 X250.0 Z160.0,；,N020 T0100,；,N030 G50 S2000,；,N040 G96,S55,T0101,；,N050 M04,；,N060 M08,；,N070,G00 X45.0 Z5.0,；,循环点,N080 G71 U2.0R1.0,：,N090 G71 P100 Q140,U0.6,W0.3,F0.2,；,105,N100 G00 G42,X22.0,S58,；,N110 G01 W-17.0,F0.1,；,N120 G02 X38.0 W-8.0 R8.0；,N130 G01 W-10.0；,N140 X44.0 W-10.0；,N150 G70 P100 G140；,N160 G00 G40 X250.0 Z160.0；,N170 M30；,精加工切削用量,106,例如，用G73，G70指令，编制图3-44零件粗、精车程序。其加工程序为,O0004,N001 G50 X250.0 Z160.0；,N005 T0100；,N010 G50 S2000；,N015 G96,S150,T0101 M04；,N020 M08；,N025,G00 X64.0 Z10.0；,N030 G73 U10.0 W10.0 R5；,N035 G73 P040 Q060 U,0.6,W,0.3,F0.2,；,107,N040 G00 G42 X22.0 Z2.0；,N045 G01 W-14.0,F0.1 S58,；,N050 G02 X38.0 W-8.0 R8.0；,N055 G01 W-10.0：,N060 G01 X44.0 W-10.0；,N065,G70 P040 Q060,；,N070 G00 G40 X250.0 Z160.0；,N075 M30；,精加工程序,108,例如，用G72，G70指令，编制图3-45零件粗、精车程序。其加工程序为,N001 G50 X200.0 Z150.0 T0101；,N002 G50 S1500；,N003 G96 S150,N004 M04 M08；,N005,X152.0 Z2.0；,N006 G72,W2.0 R1.0；,N007 G72,P008,Q0l9 U0.2 W0.1 F0.22；,N008 G00 G41 Z-42.0；,N009 G01 X140.0 F0.15;,N010 Z-20.0；,N011 X132.0 Z-16.0；,N012 X88.0；,N013 G03 X82.0 Z-13.0 R3.0；,N014 G01 Z-8.0;,N015 G02 X78.0 Z-6.0 R2.0；,109,N016 G01 X38.0；,N017 X22.0 Z0.0；,N018 X14.0；,N019 G00 G40 X200.0 Z150.0 ；,N020 G50 S2000；,N021 G96 S200 T0202；,N022 X152.0 Z2.0：,N023 G70,P008,Q019,；,N025 M30；,110,3.4.8 螺纹车削加工编程,螺纹加工的类型包括：内外圆柱螺纹和圆锥螺纹、单线螺纹和多线螺纹、恒螺距与变螺距螺纹。,数控系统提供的螺纹加工指令包括：,单一螺纹切削指令和螺纹固定循环指令。,数控系统不同，螺纹加工指令也有差异，实际应用中按所使用机床的要求编程。,1单一螺纹切削指令G32,程序格式：,G32 X(U) - Z(W)- F- ；,其中：X(U) Z(W) 为螺纹终点坐标，,F - 为螺纹导程。,G32指令可以加工圆柱螺纹和圆锥螺纹。,它和G01的根本区别，是它能使刀具在直线移动的同时主轴旋转按一定的关系保持同步，即主轴转一转，刀具移动一个导程；,111,用G32加工螺纹时，由于伺服系统本身具有滞后特性，会在起始段和停止段发生螺纹的,螺距不规则现象，故应考虑刀具的引入长度1，和超越长度2。,注意：切削螺纹时，一定要保证主轴转速不变，故不能,用G96指令。,每次的切入量及切削次数一定要计算好，否则难,以保证精度，或发生崩刀现象。,112,螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会直接影响螺纹的加工质量，车削加工螺纹时的走刀次数和背吃刀量可参考表3-5所列。,t=0.6496x螺距P,113,114,例如，加工图3-47所示的圆柱螺纹，螺距为2 mm，车削螺纹前的零件直径,48，分5次车削，背吃刀量分别为,0.9 mm，0.6 mm，0.6 mm，0.4 mm和0.1 mm,，采用绝对值编程。其加工程序为,O0005,N005 G50 X200.0 Z100.0;,N010 G97 S1000 T0101；,N020 M04；,N030 M08；,N040 G00 X58.0 Z71.0；,N050,X47.1；,N060,G32 Z12.0 F2.0；,(1),N070,G00 X58.0；,N080,Z71.0： ，,d=d-0.13p,螺纹深度=0.649X2=1.2988mm,115,N090 X46.5；,N100,G32 Z12.0 F2.0；,(1),N1i0 G00 X58.0；,N120 Z71.0；,N130 X45.9；,N140,G32 Z12.0 F2.0；,(1),N150 G00 X58.0；,N160 Z71.0；,N170 X45.5；,N180,G32 Z12.0 F2.0;,(1),N190 G00 X58.0；,N200 Z71.0;,N210 X45.4；,N220,G32 Z12.0 F2.0；,(1),N230 G00 X58.0；,N240 Z71.0；,N250 M30；,116,2螺纹自动循环切削指令G92,该指令可以切削圆柱螺纹与圆锥螺纹，其循环路线及取值与前述的简单固定循环G90基本相同，,只是F后的进给量改为导程。,切削直螺纹G92X(U)- Z(W)- F- ；,切削锥螺纹G92X(U)- Z(W)- R- F- ；,其中：X(U)，Z(W)为螺纹终点坐标；,R为螺纹锥度，其值为锥螺纹大、小,半径差,，其值,的正负判断方法与G90相同，,F是螺纹导程,。,117,例如，用G92指令加工如图3-49的普通圆柱螺纹，螺纹小径为27.4 mm，螺距为2 mm。,其加工程序为,O007,N001 G50 X270.0 Z260.0；,N002,G97,S1000 T0101 M04;,N003 M08；,N004 G00,X35.0,Z105.0,；,N005 G92 X29.1,Z51.0,F2.0；,0.9,N006 X28.5；,0.6,N007 X27.9；,0.6,N008 X27.5；,0.4,N009,X27.4；,0.1,N010 G00 X270.0 Z 260.0；,N011 M30；,118,O008,N001 G50 X270.0 Z260.0；,N002 G00 G97 S1000 T0101 M04；,N003 M08；,N004 X80.0 Z62.0；,N005 G92 X49.1 Z12.0 R-5.0 F2.0；,0.9,N006 X48.5；,0.6,N007 X47.9；,0.6,N008 X47.5；,0.4,N009 X47.4；,0.1,N011 G00 X270.0 Z260.0;,N012 M30;,例如，用G92指令加工如图3-50所示的圆锥螺纹，螺距2.0mm。其加工程序为,119,3螺纹复合循环切削指令G76,当螺纹切削次数很多时，采用G32编程很烦琐，而采用螺纹切削循环指令G76，只用一条指令就可以进行多次切削，如图3-5 1所示。,m为精加工重复次数(199)；,r为螺纹退尾量，由0099的二位数值设定，分别表示,(0.09.9)倍螺纹导程的斜向退刀量；,a为刀尖角度,可选择80，60 ，55 ，30 ，29 ，0 ,共6种，用二位数指定；,dmin为最小背吃刀量(半径值)；,d,为精车余量(半径值)；,其程序格式为,G76 P(m)(r)(a)Q(dmin) R(d)；,G76 X(U)-Z(W)-R(i)p(k)Q(d)F(f)；,120,d,为第一次的背吃刀量(半径值)，,i,为螺纹部分的半径差，如果i=0，则为圆柱螺纹切削；,k,为螺纹牙高(X方向半径值)，对于外螺纹，牙高为,0.6496 P，P为螺距)，通常为正；,f,为螺纹导程；,X(U)，Z(W)为终点的绝对值坐标(或相对循环起点A的增量坐标)。,121,例如，写出车削图3-53所示螺纹的G76程序段。,取精加工次数为1次；斜向退刀量为4 mm，即一个螺纹导程；刀尖60；最小切深取0.1 mm；精加工余量0.1 mm；螺纹半径差为0；螺纹高度按螺距计算为2.4 mm；第一次切深取值为0.7 mm；导程即螺距为4 mm；螺纹小径为33.8 mm，D点坐标(33.8，-60)。,其程序段为,G76 P,01,04,60 Q0.1 R0.1;,G76 X33.8 Z-60.0 R0 P2.598 Q0.7 F4.0。,122,123,3.4.9 子程序,在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的,加工程序可以做成固定程序，并单独加以命名。这组程序段就称为,子程序,。,子程序的调用格式：,M98 P口口口 口口口口;,口口口为子程序连续调用的次数，当该项被省略时，子程序仅被调用一次；,口口口口为子程序号。,M99表示子程序结束，并返回到主程序。,124,子程序调用下一级子程序，称为子程序嵌套。,子程序可以嵌套多少层由具体的数控系统决定，在FANUC 0T18T系统中，只能有,两层嵌套,。,例如，加工如图3-54所示零件，已知毛坯直径,32，长度为50 mm，一号刀为外圆车刀，二号刀为切断刀，其宽度为2 mm。其加工程序为,125,主程序,O0010,N010 G50 X150.0 Z100.0；,N020 G50 S1800；,N030 G00 G96 S150 T0101；,N040 M04；,N050 M08；,N060 X35.0 Z0；,N070 G98 G01 X0 F100；(车右端面,100mm/min),N080 G00 Z2.0；,N090 X30.0；,N100 G01 Z-40.0 F100；(车外圆),126,NIl0 G00 X150.0 Z100.0 T0202；,N120,X32.0 Z0；,N130,M98 P0031008；(切三槽),N140,G00 W-10.0；,N150 G01 X0.5 F60；(切断),N160 G01 X32.0;,N170 G00 X150.0 Z100.0；,N180 M30；,子程序,O1008,N300 G00 W-10.0;,N310 G98 G01 U-12.0 F60；,N320 G04 X1.0；(暂停1s),N330 G00 U12.0；,N340 M99；,127,3.4.1 0 自动倒角、倒圆角功能,两条轨迹相交成90，在相交点上需要倒角或倒圆弧角时，在用G01进行切削时，可自动完成倒角或倒圆弧角的工作。其程序格式为,G01 X-C-F-；,G01 Z-C-F-；,G01 X- R- F-;,G01 Z-R-F-；,说明：X，Z表示该程序段未倒角或,倒圆弧角之前的终点坐标。,C，R分别由标明的半径值表示。,倒角时的运动轴一定是X，Z之一，而下一个程序段中的坐标轴指令，一定与已经执行的上一程序段的坐标轴指令相异。,128,使用倒角、倒圆角功能的程序：,N001 G50 X160.0 Z150.0；,N002 G50 S2000；,N003 G96 S160 T0202；,N004 M04；,N005 M08；,N006 G00 G42 X30.0 Z3.0；,N007 G01 Z-20.0 R5.0 F0.2；,N008 X70.0 C5.0；,N009 Z-45.0 C5.0；,N010 X120.0 R5.0,；,N