第3章-数控车床的程序编制

,数控加工与编程,机电工程系,数控加工工艺与编程,3.1 数控车床程序编制的基础,数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工,轴类、盘类等回转体零件,。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外,圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工,，并能进行,车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作,。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。,一、数控车削的基本特征与加工范围,1)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。,2),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。,3),典,型,加,工,类,别,车外圆,车端面,钻孔/铰孔,切槽,切断,车内孔/镗孔,车型面,车螺纹,车锥面,4)主要加工对象,精度要求高的回转体零件,高精度的机床主轴,高速电机主轴,带特殊螺纹的回转体零件,非标丝杠,表面形状复杂的回转体零件,其他形状复杂的零件,二、数控车床的主要功能,1)简易数控车床,这是一种低档数控车床，不具备刀尖圆弧半径自动补偿功能，编程时计算比较繁琐。,2)经济型数控车床,这是中档数控车床，具有单色显示的CRT、程序存储和编辑功能，没有恒线速度切削功能。,3)多功能数控车床,这是高档的数控车床，具备刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速度切削、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能。,4)车削中心,主体是数控车床，配有刀库和机械手。,三、数控车床圆周定位夹具,1)三爪自定心卡盘,2)软爪,(1)软爪要在与使用时相同的夹紧状态下加工，以免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定心误差。加工软爪内定位表面时，要在软爪尾部夹紧一适当的棒料，以消除卡盘端面螺纹的间隙，如图所示。,加工软爪,(2)当被加工工件以外圆定位时，软爪内圆直径应与工件外圆直径相同，略小更好。,理想的软爪直径,软爪内径过大,软爪内径过小,3)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。,4)四爪单动卡盘,四个对称分布卡爪是各自独立运动的，可以调整工件夹持部位在主轴上的位置，使工件加工面的回转中心与车床主轴的回转中心重合。四爪单动卡盘夹紧力大，但找正比较费时，单件小批量生产、大型或形状不规则的工件，可用四爪单动卡盘装夹。,四、数控车削工件的装夹,常,用,装,夹,方,式,三爪自定心,卡盘装夹,心轴装夹,卡盘和顶尖装夹,专用夹具装夹,薄,壁零件的装夹,薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用,开缝套筒或扇形软卡爪,，可使工件均匀受力，减小变形,。,也可以改变夹紧力的作用点，采用,轴向夹紧,的方式。,五、常用车刀的主要类型及刀具材料,外圆车刀、车 槽、车断刀,内圆车刀、镗刀,螺纹车刀,六、数控车削的对刀,对刀,是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀点)来实现。,1）一般对刀,一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以,Z,向对刀为例说明对刀方法，见右图。,刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿,X,向退刀，将右端面与加工原点距离,N,输入数控系统，即完成这把刀具,Z,向对刀过程。,手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的,“,试切,-,测量,-,调整,”,的对刀模式，占用较多的在机床上时间。,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X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如右上图所示。,机外对刀仪对刀,3,)自动对刀,自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，自动对刀过程如右下图所示,。,自动对刀,3.2 数控车床的基本编程方法,一、F功能(进给速度),F功能指令用于控制,切削进给量,。在程序中，有两种使用方法。,1)每转进给量,编程格式 G95 F,F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。,2)每分钟进给量,编程格式G94 F F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。,二、S功能,S功能指令用于控制主轴转速。,编程格式 S,S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。,1)最高转速限制,编程格式 G50 S S后面的数字表示的是最高转速：r/min。,例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。,2)恒线速控制,编程格式 G96 S S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。,对图中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速,度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000150(40)=1193 r/minB：n=1000150(60)=795r/minC：n=1000150(70)=682 r/min,恒线速切削方式,3)恒线速取消,编程格式 G97 S S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。,三、T功能,T功能指令用于选择加工所用刀具。,编程格式,T,T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有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，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。,2)倒角、倒圆编程,(1)45倒角由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向X轴倒角，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向,如图a所示。其编程格式为 G01 Z(W)Ii。由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向Z轴倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图b所示。,编程格式 G01 X(U)Kk。,a,b,(1)内(外)径切削循环G90,4),单一固定循环,(1)圆柱面内(外)径切削循环,程序段格式为：,G90 X(U)_ Z(W)_ F_,X、Z为圆柱面切削终点坐标值；U、W为圆柱面切削终点相对循环起点的增量值。,(2)圆锥面内(外)径切削循环,程序段格式为：,G90,X(U)_ Z(W)_,R_(I_)F_,R,值为切削起点,B,与切削终点,C,的,X,坐标值之差（半径值）。,(6)外径切槽循环,外径切削循环功能适合于在外圆面上切削沟槽或切断加工。,编程格式:G75 R(e);G75 X(U)P(i)F,式中：e-退刀量；X(U)-槽深；i-每次循环切削量。,例：试编写如图所示零件切断加工的程序。G50 X200 Z100 T0202 M03 S600 G00 X35 Z-50 G75 R1 G75 X-1 P5 F0.1 G00 X200 Z100 M30,6),螺纹切削,(1)基本螺纹切削指令(G32),图3.42 圆柱螺纹切削,圆锥螺纹切削,基本螺纹切削方法见图3.42所示,编程格式:G32 X(U)Z(W)F,式中：X(U)、Z(W)-螺纹切削的终点坐标值；X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削；(X坐标值依据机械设计手册查表确定),F-螺纹导程。,螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段1和降速退刀段2。,例：试编写图3.42所示螺纹的加工程序。（螺纹导程4mm，升速进刀段1=3mm，降速退刀段2=1.5mm，螺纹深度2.165 mm）。,G00 U-62 G32 W-74.5 F4 G00 U62 W74.5 U-64,G32 W-74.5G00 U64W74.5,(2)螺纹切削循环指令(G92),螺纹切削循环指令把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环（如图3.44所示），用一个程序段来指令。,图3.44螺纹切削循环,编程格式 G92 X(U)Z(W)I F,式中：X(U)、Z(W)-螺纹切削的终点坐标值；I-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I=0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。,G00 X35 Z104G92 X29.2 Z53 F1.5X28.6X28.2X28.04G00 X200 Z200,G00 X80 Z62 G92 X49.6 Z12 I-5 F2 X48.7 X48.1 X47.5 X47 G00 X200 Z200 ,例,：,用G71和G92指令编写车削如图4.26所示工件的加工程序。毛坯直径为28mm。工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm（直径值），在Z轴方向为0.1mm。粗车时背吃刀量1mm。根据普通螺纹标准和加工工艺，M16粗牙普通螺纹的大径尺寸为15.8mm，螺距为2mm，总背吃刀量1.3mm（半径值），用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量（半径值）分别为a,p1,=0.4mm、a,p2,=a,p3,=a,p4,=0.2mm，a,p5,=a,p6,=a,p7,=0.1mm，进退刀段取,1,=2mm、,2,=1mm。1号刀为90外圆车刀，基准刀；2号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；3号刀为60螺纹车刀；4号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。,3.3 典型零件的程序编制,O0001,N10 G50 X70 Z30,N20 M06 T0100,N30 M03 S500,N40 G90 G00 X40 Z2,N50 G01 X28 F200,N60 G71 P70 Q130,U0.4 W0.1 D1 F150,N150 M06 T0202,N160 S200,N170 G00 X30 Z-28,N180 G01 X20 F300,N190 X12 F50,N200 G04 X1,N70 G01 X6.8 Z2,N80 X15.8 Z-2.5 F100,N90 X15.8 Z-28,N100 X24 Z-38,N110 Z-48,N120 G02 X24 Z-66 R15,N130 G01 Z-80,N140 G00 X70 Z30,N210 G01 X12.8,N220 X18.8 Z-25,N230 G00 X70 Z30,N240 T0200,N250 M06 T0303,N260 S150,N270 G00 X24 Z2,N280 G92 X15 Z-26 F2,N290 X14.6 Z-26 F2,N300 X14.2 Z-26 F2,N310 X13.8 Z-26,F2,N320 X13.6 Z-26 F2,N330 X13.4 Z-26 F2,N340 X13.2 Z-26 F2,N350 G00 X70 Z30,N360 T0300,N370 M06 T0404,N380 S200,N390 G00 X30 Z83,N400 G01 X-1 F50,N410 G00 X30,N420 G00 X70 Z30,N430 T0400,N440 M05,N450,M02,