第3章数控车床的程序编制ppt课件

1、第3章 数控车床的程序编制 数控车床是目前运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。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和消费效率，特别适宜于复杂外形回转类零件的加工。 一、数控车削的根本特征与加工范围1根本特征 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，切除一定的工件资料从而构成相应的工件外表。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

2、以进展车削还可以铣削。第一节 数控车削加工工艺 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 外表外形复杂的回转体零件 其他外形复杂的零件二、数控车床的种类及特征数控车床即配备了数控系统的车床。数控车削中心是在普通数控车床根底上开展起来的一种复合加工机床。除具有普通二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求延续不等速回转运动和进展延续准确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动；控制轴除X、Z、C轴之

3、外，还可具有Y轴；可进展端面和圆周上恣意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，还可以实现各种曲面铣削加工。 1通用X、Z二轴控制数控车单刀架2X、Y、Z、C四轴控制车削中心 采用四轴三联动配置，线性轴X/Y/Z及旋转C轴，C轴绕主轴旋转。机床除具备普通的车削功能外，还具备在零件的端面和外圆面上进展铣加工的功能。刀塔 外圆面与端面上的再加工3X、Y、Z、B、C五轴控制车削中心4)双主轴、双刀塔车削中心双主轴、双刀塔双主轴、双刀塔CNC车床构造表示车床构造表示 主轴主轴副主轴副主轴副主轴刀塔副主轴刀塔主轴刀塔主轴刀塔 加工前半部分任务过程任务过程 副主轴伸出 副主轴缩回 加工另一部分5 5车铣加工中心车

4、铣加工中心 对复杂零件进展高精度的六面完好加工。可以自动进展从第1主轴到第2主轴的工件交接，自动进展第2工序的工件反面加工。 具有高性能、高精度的车-铣主轴。对于以前需求经过多台机床分工序加工的复杂外形工件，可一次装夹进展全工序的加工。三、数控车削工件的装夹 常常用用装装夹夹方方式式公用夹具装夹 薄薄壁壁零零件件的的装装夹夹 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。也可以改动夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。四、常用车刀的主要类型及刀具资料 外圆车刀、车 槽、车断刀 内圆车刀、镗刀螺纹车刀 刀具资料：普通刀具资料 超硬刀具资料五、数控车削

5、的对刀 对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件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。对刀过程普通坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程普通是从各坐标方向分别进展，它可了解为经过找正刀具是从各坐标方向分别进展，它可了解为经过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点与一个在工件坐标系中有确定位置的点( (即对刀点即对刀点) )来来实现。实现。1普通对刀普通对刀是指在机床上运用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例阐明对刀方法，见右图。刀具安装后，先挪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间隔N输入数控系统，即完成这把刀具Z向

6、对刀过程。手动对刀是根本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切-丈量-调整的对刀方式，占用较多的在机床上时间。 2机外对刀仪对刀 机外对刀的本质是丈量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的间隔。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校正好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以运用，如右上图所示。 机外对刀仪对刀 3自动对刀自动对刀是经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，数控系统立刻记下该瞬间的坐标值，自动对刀过程如右以下图所示。 自动对刀 六、数控车削的工艺分析1分析零件图样 分析零件的几何要素：首先从零件图的分析中,了解工件

7、的外形、构造,工件上须加工的部位,及其外形、尺寸精度、和外表粗糙度；了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件资料及其它技术要求。从中找出工件经加工后，必需到达的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。 分析了解工件的工艺基准：包括其外形尺寸、在工件上的位置、构造及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配运用要求，找准工件的工艺基准。了解工件的加工数量 ：不同的加工数量所采用的工艺方案也不同。外圆面加工、深孔加工 2研讨和制定工艺方案 研讨制定工艺方案的前提是：熟习本厂机床设备条件，把加工义务指定给最适宜的工种，尽能够发扬机床的加工专长

8、与运用效率。并按照分析上述零件图所了解的加工要求，合理安排加工顺序。3走刀道路确实定 确定走刀道路的普通原那么是： 保证零件的加工精度和外表粗糙度要求。缩短走刀道路，减少进退刀时间和其他辅助时间。选择使工件在加工后变形小的道路方便数值计算，减少编程任务量。 车圆锥的加工道路分析 数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为D，小径为d ，锥长为L，车圆锥的加工道路如以下图所示。按图a中的阶梯切削道路，二刀粗车，最后一刀精车；二刀粗车的终刀距S要作准确的计算。此种加工道路，粗车时，刀具背吃刀量一样，但精车时，背吃刀量不同；同时刀具切削运动的道路最短。图a 按图b的类似斜线切削道路，也需计算粗车时终刀距S，

9、可由类似三角形计算得出。按此种加工道路，刀具切削运动的间隔较短，精车时背吃刀量一样。图b按图c的斜线加工道路，只需确定每次背吃刀量ap，而不需计算终刀距，编程方便。但在每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的道路较长。图c 车圆弧的加工道路分析以下图为车圆弧的同心圆弧切削道路。即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量aP后，对90圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。按图b加工时，空行程时间较长。 以下图为车圆弧的车锥法切削道路。即先车一个圆锥，再车圆弧。但要留意，车锥时的起点和终点确实定，假设确定不好，那么能够损坏圆锥外表，也能够将

10、余量留得过大。确定方法如下图，衔接OC交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AB。 4切削用量确实定切削速度(V)吃刀量ap进给量 典型数控车削零件的工艺分析实例 图示是模具芯轴的零件简图。零件的径向尺寸公差为0.01mm，角度公差为0.1，资料为45钢。毛坯尺寸为66mm100 mm，批量 30件。 经过分析可制定加工方案如下： 工序1： 用三爪卡盘夹紧工件一端，加工6338柱面并调头打中心孔。 工序2：用三爪卡盘夹紧工件63一端，另一端用顶尖顶住。加工2462柱面，如下图。 工序3： 钻螺纹底孔；精车20外表，加工14锥面及背端面；攻螺纹，如下图。 工序4： 加工SR19.4圆弧面、26圆柱面、角

11、15锥面和角15倒锥面，装夹方式如下图。第二节 数控车床的根本编程方法 一、数控车床的编程特点1加工坐标系 加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴主轴的运动方向那么以从机床尾架向主轴看，逆时针为C向，顺时针为C向，如以下图所示： 加工坐标系的原点选在便于丈量或对刀的基准位置，普通在工件的右端面或左端面上。 2直径编程方式在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如以下图所示：图中A点的坐标值为30，80，B点的坐标值为40，60。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可防止尺寸换算过程中能够呵斥的错误，给编程带来很大方便。 3在一个

12、程序段中，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。X，W，U，Z例二、数控车床编程的根本指令1F功能指令 F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种运用方法。 每转进给量默许 编程格式 G99 F F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G99 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。每分钟进给量编程格式G98 F F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。例：G98 F100 表示进给量为100mm/min。 2S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

13、，S功能指令还有如下作用： 最高转速限制编程格式 G50 SS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。 恒线速控制编程格式 G96 SS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。 对以下图中所示的零件，为坚持对以下图中所示的零件，为坚持A、B、C各点的线速度在各点的线速度在150 m/min，那么各点，那么各点在加工时的主轴转速分别为：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

14、=1000150(70)=682 r/min恒线速切削方式 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，将保管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。3T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号刀具长度补偿值或刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。 4M功能 M00： 程序暂停，可用NC启动命令CYCLE START

15、使程序继续运转；M01：方案暂停，与M00作用类似，但M01可以用机床“任选停顿按钮选择能否有效；M 0 3 ： 主 轴 顺 时 针 旋 转 ；M 0 4 ： 主 轴 逆 时 针 旋 转 ；M 0 5 ： 主 轴 旋 转 停 顿 ；M08：冷却液开；M09：冷却液关；M30：程序停顿，程序复位到起始位置。 5加工坐标系设置 编 程 格 式 G 5 0 X Z 式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。 例：按以下图设置加工坐标的程序段如下：G50 X128.7 Z375.1 6)快速点定位指令GOO 从刀具所在点快速运动下一个目的点位置 程序格式 G00 x(U)_z(W)_7)直线插补编程

16、指令GO1 从刀具所在点按指定速度以直线插补运动下一个目的点位置 程序格式 G01 x(U)_z(W)_F_8)圆弧插补编程指令GO2、G03 使刀具在指定平面内按指定速度以圆弧插补运动下一个目的点位置程序格式 G02G03 x(U)_z(W)_R_F_ G02G03 x(U)_z(W)_I_K_F_ 例：编写刀具从A点开场，经由N3、N4、N5，最后到达B点的程式语句 ABN100 G01 x10.0 W-6.0 F200N110 G02 x20.0 W-5.0 R5.0N120 G01 x30.0 z10.0N130 x38.0 W-4.0 N140 W-6.0 9倒角、倒圆编程45倒角由

17、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,如以下图左所示。 编程格式 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，如以下图右所示。 编程格式 G01 X(U) Kk。 倒圆角 由轴向切削向端面切削倒圆，即由Z轴向X轴倒圆，r的正负根据倒圆是向X轴正向还是负向,如以下图左所示。 编程格式 G01 Z(W) Rr 由端面切削向轴向切削倒圆，即由X轴向Z轴倒圆，r的正负根据倒圆是向Z轴正向还是负向，如以下图右所示。 编程格式 G01 X(U) Rr 例：编写刀具从A点开场，经由N3、N4、N5，

18、最后到达B点的程式语句 运用倒圆、倒角ABN100 G01 W-11 R5 F200N110 x38.0 K-4N120 W-6.0 10刀尖圆弧自动补偿功能 编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来思索，但实践上刀尖处存在圆角，如以下图左所示。当用按实际刀尖点编出的程序进展端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的外表加工时，是不会产生误差的。但在进展倒角、锥面及圆弧切削时，那么会产生少切或过切景象，如以下图右所示。具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，防止少切或过切景象的产生。 刀具补偿方式的建立 G40-取消刀具半径补偿，按程序途径进给。 G41-左偏刀具半径补偿，按程序

19、途径前进方向刀具偏在零件左侧进给。G42-右偏刀具半径补偿，按程序途径前进方向刀具偏在零件右侧进给。程序格式 G41/42/40 G01/00 x(U)_z(W)_ x(U)、z(W)为建立或吊销刀具半径补偿程序段中，刀具挪动的终点坐标。刀具半径补偿量的设定TOOL OFFSETNo. XASIS ZAXIS RADIUS TIP01 12.50 3.40 0.80 302 8.90 3.20 0.60 603 24.30 5.23 0.40 2T0303(1)(2)(3)(4) 刀具半径补偿的建立过程 试比较未采用刀具半径补偿和采用刀具半径补偿功能对20柱面和锥面进展精加工的刀位轨迹 例：运

20、用刀尖圆弧自动补偿功能加工以下图所示零件： 刀尖位置编码：3N10 G50 X200 Z175 T0101 N20 M03 S1500N30 G00 G42 X58 Z10 M08N40 G96 S200N50 G01 Z0 F1.5N60 X70 F0.2N70 X78 Z-4N80 X83N90 X85 Z-5N100 G01 Z-18 R3 F0.15N110 X94N120 X97 Z-19.5N130 X100N140 G00 G40 G97 X200 Z175 S1000 N150 M30 11)单一固定循环 单一固定循环可以将一系列延续加工动作，如“切入-切削-退刀-前往，用一个

21、循环指令完成，从而简化程序。 1圆柱面切削循环 编程格式编程格式 G90 X(U) G90 X(U) Z(W) Z(W) F F式中：式中：X X、Z- -Z- -圆柱面切削的终圆柱面切削的终点坐标值；点坐标值；U U、W-W-圆柱面切削的终点相对于圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。循环起点坐标分量。 3F 例：运用圆柱面切削循环功能加工以下图所示零件。 N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S1000N30 G00 X55 Z2 M08 N40 G90 X45 Z-25 F0.2N50 X40N60 X35N70 G00 X200 Z200 N80 M30 2

22、圆锥面切削循环编程格式 G90 X(U) Z(W) I 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。假设切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正。 如右图示 例：运用圆锥面切削循环功能加工以下图所示零件。 N40 G01 X65 Z2 N50 G90 X60 Z-25 I-5 F0.2 N60 X58N100 X50N110 G00 X100 Z200 3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

23、坐标。 如右图示 例：运用平面端面切削循环功能加工以下图所示零件 N100 G00 X85.0 Z5.0N110 G94 X30.0 Z-5.0 F0.2N120 Z-10.0N130 Z-15.0 4锥面端面切削循环 编程格式 G94 X(U) Z(W) K 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； K- 端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正。 切削终点 N100 G94 X20 Z0 K-5 F0.2 N110 Z-5 N120 Z-10 例：运用锥面端面切削循环功能加工以下图所示零件

24、1外圆粗切循环 12复合固定循环在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。 外圆粗切循环是一种复合固定循环。适用于外圆柱面需多次走刀才干完成的粗加工，如右图所示。 编程格式：编程格式： G71 U( G71 U(d) R(e)d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U( G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(u) W(w) F(f) w) F(f) S(s) T(t)S(s) T(t) ns ns nf nf d-吃刀量，半径值，无正负e-退刀量，半径值，无正负ns-精加工轮廓程序段中开场程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段

25、中终了程序段的段号；u-X轴向精加工余量，直径值；w-Z轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码。 留意： 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、零件轮廓必需符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少； 例：按以下图所示尺寸编写外圆粗切循环加工程序 N10 G50 X200 Z140 T0101 N20 G00 G42 X125 Z10 M08 N30 M03 S1000 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 X6

26、0 Z-60 N90 Z-80 N100 X100 Z-90 N110 Z-110 N120 X120 Z-130 /nf N130 X200 Z140 N140 M30 0.5 2精加工循环 由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进展精加工。精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只需在ns-nf程序段中的F、S、T才有效。编程格式编程格式 G70 P(ns) Q(nf) G70 P(ns) Q(nf) 式中：式中：ns-ns-精加工轮廓程序段中开场程序段的精加工轮廓程序段中开场程序段的段号；段号； nf- nf-精加工轮廓程序段中终了程精加工轮廓程序段中终

27、了程序段的段号。序段的段号。 例：按以下图所示尺寸编写外圆粗切、精切循环加 工程序。 N10 G50 X200 Z140 T0101 N20 G00 G42 X125 Z10 M08 N30 M03 S1000 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 N120 X120 Z-130 /nf N130 G70 P60 Q120 N140 X200 Z140 N150

28、 M30 3端面粗切循环 端面粗切循环是一种复合固定循环。端面粗切循环适于Z向加工量小，X向加工量大的棒料粗加工，如右图所示。 编程格式编程格式G72 U(G72 U(d) R(e)d) R(e)G72 P(ns) Q(nf) U(G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(u) W(w) F(f) S(s) w) F(f) S(s) T(t) T(t) d-吃刀量；e-退刀量；ns-精加工轮廓程序段中开场程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中终了程序段的段号；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。 留意：1nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车

29、循环无效。2零件轮廓必需符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。 例：按以下图所示尺寸编写端面粗切、精切循环加工程序。 N10 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S1000 N30 G00 G41 X160 Z132 M08 N40 G96 S120 N50 G72 U3 R0.5 N60 G72 P70 Q120 U2 W2 F0.2 N70 G00 Z60 /ns N80 G01 X120 Z70 F0.15 N90 Z80 N100 X80 Z90 N110 Z110 N120 X40 Z130 /nf N130 G70 P70 Q120 N140 G00 X20

30、0 Z200 N150 M30 (4)封锁切削循环 封锁切削循环是一种复合固定循环，如右图所示。封锁切削循环适于对用粗加工、铸造、锻造等方法已初步成形的零件，对零件轮廓的单调性那么没有要求。 Cki 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) ns . nf式中：i-X轴向总退刀量，半径值，无正负； k-Z轴向总退刀量，无正负； d-反复加工次数； ns-精加工轮廓程序段中开场程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中终了程序段的段号； u-X轴向精加工余量； w-Z轴向精加工余量； 例：按以下图所示尺

31、寸编写封锁切削循环加工程序 N01 G50 X200 Z200 T0101 N20 M03 S2000 N30 G00 G42 X140 Z40 M08 N40 G96 S150 N50 G73 U9.5 W9.5 R4 N60 G73 P70 Q120 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 /nf N130 G00 X200 Z200 G40 N140 M30 13)深孔钻循环 深孔钻循环功能适用于深孔

32、钻削加工，如以下图所示。编程格式 G74 R(e) G74 Z(W) Q(k) F例：采用深孔钻削循环功能加工左图所示深孔 N10 G50 X200 Z100 T0202 N20 M03 S600 N30 G00 X0 Z1 N40 G74 R1 N50 G74 Z-80 Q20 F0.1 N60 G00 X200 Z100 N70 M30 式中：e - -退刀量； Z(W) - 钻削深度； k - 每次钻削长度不加符号 e14外径切槽循环 外径切削循环功能适宜于在外圆面上切削沟槽或切断加工。 编程格式编程格式 G75 R(e) G75 R(e) G75 X(U) G75 X(U) P(P(i) F i) F 式中：式中：e - e - 退刀量；退刀量； X(U) - X(U) - 槽深；槽深； i - i