车削加工-模具数控加工技术课件

2.1数控车削加工概述2.1.1数控车削加工特点1.基本特征数控车削加工时，工件做回转主运动，刀具做直线或曲线进给运动，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。2.加工工艺范围数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，其加工工工艺范围比普通车削广，除了可以进行车削外,车削加工中心还可以铣削加工。2.1数控车削加工概述2.1.1数控车削加工特点1.基3.典型加工类型1)车削内外圆柱面、圆锥面、回转体成形面；2)镗、钻、扩、铰孔，攻丝；3）切槽、切断；4）车回转体表面。4.主要加工对象精度要求高的回转体零件各种车削加工各种车削加工2.1.2数控车床的种类1.数控车床特点1)全封闭防护2)排屑方便3)主轴转速较高，工件夹紧可靠4)自动换刀5)主传动与进给传动分离，由数控系统协调6)二轴联动车削为主，向多轴、车铣复合加工发展2.数控车床分类1)按主轴位置分卧式数控车床、立式数控车床；2.1.2数控车床的种类1.数控车床特点

立式数控车床卧式数控车床立式数控车床卧式数控车床

单主轴单刀架双主轴双刀架2)按可控轴数分单主轴单刀架、双主轴双刀架；单主轴单刀架双主轴双刀架2)按可控轴数分单主经济型数控车床3)按系统功能分经济型数控车床、全功能数控车床、车削中心。经济型数控车床3)按系统功能分经济型数控车床、全功能数控车全功能数控车床全功能数控车床车铣中心车铣中心2.1.2数控车床的主要功能1.直线插补

1）一般在XOZ平面

2）可形成内外圆柱面、圆锥面、倒角2.圆弧插补

1）可形成圆弧面、倒圆、非圆曲线回转面

2）一次插补，一次走刀3.车削固定循环

1）内外圆粗车、精车

2）端面粗车、精车

3）槽粗车、精车

4）车螺纹2.1.2数控车床的主要功能1.直线插补

1）一般在X4.恒线速度车削

1）通过控制主轴转速保持切削点处的切削速度恒定,可获得一致的加工表面。

2）必须限定加工时主轴最高转速

5.刀具补偿

1）刀具位置补偿

可分别在X、Z方向进行位置补偿，主要用于刀具磨损。

2）刀具半径补偿

用于圆弧车刀车削以及刀尖圆弧半径补偿。

4.恒线速度车削

1）通过控制主轴转速保持切削点处的切2.2数控车削加工编程基础2.2.1车床数控系统的基本功能车床数控系统的基本功能包括准备功能(G代码),辅助功能(M代码),进给功能(F代码),主轴功能(S代码)和刀具功能(T代码).

1.准备功能(G代码)准备功能也称G功能或G代码。是指令机床动作方式的。G代码的格式：G2表2-1是FANUCOiMate-C常用G代码2.2数控车削加工编程基础2.2.1车床数控系统的基表2-1常用G功能指令注：(1)表内00组为非模态指令，只在本程序段内有效。其他组为模态指令，一次指定后持续有效，直到被本组其他代码所取代。(2)标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。表2-1常用G功能指令注：(1)表内00组为非模态指令2．M功能(格式：M2，M后可跟2位数)车削中常用的M功能指令有：M00——进给暂停M01——条件暂停M02——程序结束M30--程序结束并返回到开始处M03--主轴正转M04--主轴反转M05--主轴停转M08——开切削液M09——关切削液M98——子程序调用M99——子程序返回3．S功能(格式：S4，S后可跟4位数)用于主轴的转速或切削速度。实际加工时，还受到机床面板上的主轴速度修调倍率开关的控制。主轴转速的计量单位有两种，一种是r/min,另一种是m/min.1)恒线切削速度控制指令G962．M功能(格式：M2，M后可跟2位数)例：G50S1800主轴最高转速限制1800r/minG96S100主轴恒线切削速度为100m/min

注：使用恒线切削速度时必须使用最高转速限制指令。2）主轴转速直接指令G97例：G97S800主轴转速为800r/min4．T功能(格式：T2或T4)有的机床T后只允许跟2位数字，即只表示刀具号，刀具补偿则由其他指令表示。例：T02表示刀具号为2号刀。有的机床T后则允许跟4位数字，前2位表示刀具号，后2位表示刀具补偿号又是刀尖圆弧半径补偿号。例：

例：G50S1800主轴最高转速限制5。F功能指令F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。每转进给量（默认）1)编程格式G99F—F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。

例：G99F0.2表示进给量为0.2mm/r。2)每分钟进给量

编程格式G98F—

F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。

例：G98F100表示进给量为100mm/min。5。F功能指令2.2.2数控车床的基本编程方式1.绝对编程与增量编程1)绝对编程格式:G00X—Z—;用X、Z表终点坐标的绝对坐标值.2)增量编程格式:G00U—W—;用U、W来表示终点坐标的增量坐标值.3）混编坐标编程格式：（1）GOOX—W—;X轴是绝对坐标,Z是增量坐标.(2)G00U—Z—;X轴是增量坐标,Z是绝对坐标.

2.2.2数控车床的基本编程方式1.绝对编程与增量编程2.直径编程与半径编程当地址X后所跟的坐标值是直径时，称直径编程;当地址X后所跟的坐标值是半径时，称半径编程;

注：(1)直径或半径编程方式可在机床控制系统中用参数来指定；(2)无论是直径编程还是半径编程，圆弧插补时R、I和K的值均以半径值计量;

(3)一般数控车床编程X轴都采用直径编程.3.工件坐标系设置

编程坐标系是在对图纸上零件编程计算时就建立的，程序数据便是用的基于该坐标系的坐标值。工件坐标系则是当系统执行“G92(G5O)X—

Z—”后才建立起2.直径编程与半径编程来的坐标系，或用G54～G59预置的坐标系。用来沟通机床坐标系、编程坐标系和工件坐标系三者之间的相互关系的.1)G50设置工件坐标系格式:G50X—Z—;式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。例：如右图设置加工坐标的程序段如下：

G50X128Z100;2)G54～G59预置的坐标系格式:G54～G59G00X20Z-40;来的坐标系，或用G54～G59预置的坐标系。用来沟通机床3)T指令设置工件坐标系绝在多数数控车床都用刀具补偿来设置工件坐标系.格式1:T0101;G00X50Z100;格式2:G00（G01）X50Z100T0101;

3)T指令设置工件坐标系2.2.3数控车床基本编程指令1．G00、G01--点、线控制格式：G00X(U)—Z(W)—;G01X(U)—Z(W)—F—;G00用于快速点定位、G01用于直线插补加工。说明:

(1)在G00时，X、Z轴分别以该轴的快进速度向目标点移动，行走路线通常为折线。如上图所示的AB段，在G00时，刀具先以X、Z的合成速度方向移到C点，然后再由余下行程的某轴单独地快速移动而走到B点。

(2)在G00时，刀具移动速度不由F代码来指定，只受系统2.2.3数控车床基本编程指令1．G00、G01--点、线快速速度和快速修调倍率的影响。一般地，G00只能用于工件外部的空程行走，不能用于切削行程中。(3)在G01时，刀具必须用F指令的进给速度由A向B进行切削运动，并且控制装置还需要进行插补运算，合理地分配各轴的移动速度，以保证其合成运动方向与直线重合。在G01时的实际进给速度等于F指令速度与进给速度修调倍率的乘积。(4)FANUCOiMate-C系统中G01指令还可用于在两相邻轨迹线间自动插入倒角或倒圆控制功能。在指定直线插补或圆弧插补的程序段尾，若：加上C...，则插入倒角控制功能；加上R...，则插入倒圆控制功能。快速速度和快速修调倍率的影响。一般地，G00只能用于工件外部C后的数值表示倒角起点和终点距未倒角前两相邻轨迹线交点的距离，R后的值表示倒圆半径。如右图所示的倒角、倒圆编程如下：

O0001G91G01Z-75.0R6.0;X40.0Z-20.0C3.0;Z-80.0;M02;注：(1)第二直线段必须由点B而不是从点C开始。(2)在螺纹切削程序段中不得出现倒角控制指令。(3)X、Z轴指定的移动量比指定的R或C小时，系统将报警。C后的数值表示倒角起点和终点距未倒角前两相邻轨

2．G02、G03——圆弧控制格式：G02X(U)—Z(W)—

R_(I_K_)F_;G03X(U)—Z(W)—R_(I_K_)F_;说明：1)G02、G03时，刀具相对工件以F指令的进给速度，从当前点向终点进行插补加工；G02为顺时针方向圆弧插补；G03为逆时针方向圆弧插补。2)圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为0～180°时，R取正值，当圆心角为180°～360°时，R取负值。同一程序段中I、K、R同时指令时，R优先，I、K无效。2．G02、G03——圆弧控制3）X、Z同时省略时，表示起终点重合；若用I、K指令圆心，相当于指令了360°的弧；若用R编程时，则表示指令为0°的弧。G02(G03)I—;整圆G02(G03)R—;不动(4)无论用绝对还是用相对编程方式，I、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。(也有的机床厂家指令I、K为起点相对于圆心的坐标增量。)3．G04——暂停延时格式：G04P—后跟整数值，单位ms(微秒)或G04X— 后跟带小数点的数，单位s(秒)3）X、Z同时省略时，表示起终点重合；若用4．G20、G21--输入数据单位设定，即(英制和公制)的设定.G20和G21是两个互相取代的G代码，机床出厂时将根据使用区域设定默认状态，但可按需要重新设定。在我国一般均以公制单位设定G21，常用于公制(单位:mm)尺寸零件的加工.5.编程实例:试编写右图车削精加工程序4．G20、G21--输入数据单位设定，即(英制和公制)的一般整个程序由程序头、程序主干和程序尾组成。

程序头:包括程序号，建立工件坐标系，启动主轴，开启切削液，从起刀点快进到工件要加工的部位附近等准备工作。程序主干:则是由具体的加工轮廓的各程序段组成，有必要的话可含子程序调用。程序尾:包括快速返回起刀点，关主轴和切削液，程序结束停机等。建立工件坐标系如图,从A到B的精加工程序如下:一般整个程序由程序头、程序主干和程序尾组成。车削加工-模具数控加工技术课件2.3数控车削编程简化指令2.3.1简单车削循环指令1G90--外圆车削循环格式:G90X(U)_Z(W)_R_F_;说明:1)刀具从循环起点A开始，按着用箭头所指的路线行走，先沿X轴快进(G00速度，用R表示)，到外圆锥面切削起点C后，再工进切削(F指令速度，用F表示)，到外圆锥面的切削终点B；然后，轴向退刀；2.3数控车削编程简化指令2.3.1简单车削循环指令最后，又回到循环起点A。2)当用绝对编程方式时，X、Z后的值为外圆锥面切削终点的绝对坐标值；当用增量编程方式时，U、W后的值为外圆锥面切削终点相对于循环起点的坐标增量。3)R值:(1)无论用直径或半径编程方式，R值总是外圆锥面切削起点C(并非循环起点)与外圆锥面切削终点B的半径差。(2)当R值为零省略时，当I值为零省略时，即为圆柱面车削循环。X、Z、R后的值都可正可负。也就是说，本固定循环指令既可用于轴的车削，也可用于内孔的车削最后，又回到循环起点A。不同R值时的情形不同R值时的情形1G94--外圆车削循环格式:G94X(U)_Z(W)_R_F_;说明:1)刀具从循环起点A开始，按着用箭头所指的路线行走，先沿Z轴快进(G00速度，用R表示)，到外圆锥面切削起点C后，再工进切削(F指令速度，用F表示)，到外圆锥面

2)当用绝对编程方式时，X、Z后的值为外圆锥面切削终点的绝对坐标值；当用增量编程方式时，U、W后的值为外圆锥面切削终点相对于循环起点的坐标增量。的切削终点B；然后，轴向退刀；最后，又回到循环起点A。1G94--外圆车削循环说明:2)当用绝对编程方式时，X、3)R值:(1)无论用直径或半径编程方式，R值总是外圆锥面切削起点C(并非循环起点)与外圆锥面切削终点B的Z坐标差。(2)当R值为零省略时，当I值为零省略时，即为圆柱面车削循环。X、Z、R后的值都可正可负。也就是说，本固定循环指令既可用于轴的车削，也可用于内孔的车削不同R值时的情形3)R值:不同R值时的情形3编程举例:3编程举例:1．G71--外圆粗车复合循环编程格式：G71U(△d)R(e);G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t);ns……….nf…说明:△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始程序段的段号；

nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；2.3.2粗车复合循环编程指令1．G71--外圆粗车复合循环2.3.2粗车复合循环编程指△uX向精加工余量，直径值；

△wZ轴向精加工余量；

f、s、tF、S、T代码数值；注意1.ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。2.零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调少；3.A-A1必须是G00或G01指令;4.A是循环起点;△uX向精加工余量，直径值；

△wZ轴向精加精加工循环编程格式

G70P(ns)Q(nf)

式中：ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；

nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。说明:1)由G71、G72、G73完成粗加工后，可以用G70进行精加工。2)精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns----nf程序段中的F、S、T才有效。精加工循环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。端面车削复合循环编程格式G72W(△d)R(e);G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t);

3.端面粗切循环端面车削复合循环编程格式△d吃刀量；

e退刀量；

ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；

nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；

△uX轴向精加工余量；

△wZ轴向精加工余量；

f、s、tF、S、T代码注意：

（1）ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环无效。

（2）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。△d吃刀量；

e退刀量；

ns4.环状切削循环封闭切削循环是一种复合固定循环，如右图所示。封闭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则没有要求。

环状车削复合循环4.环状切削循环环状车削复合循环编程格式G73U(△i)W(△k)R(d)

G73P(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--重复加工次数；

ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；

nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；

△u--X轴向精加工余量；

△w--Z轴向精加工余量；编程格式2.4螺纹车削加工2.4.1基本螺纹车削指令1.编程格式:G32X(U)-Z(W)-F-;X(U)、Z(W)-螺纹切削B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；

F-螺纹导程。注意：1)螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2,以消除两端因变速而出现的螺距误差。2.4螺纹车削加工2.4.1基本螺纹车削指令1.编程格式2)牙型较深，螺距较大时，可分数次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得之差按递减规律分配，常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量见下表。2)牙型较深，螺距较大时，可分数次进给，每次进给的背吃刀量用2.螺纹切削深度切削公制螺纹的切削深度按下式计算:h=0.649P例如图所示圆柱螺纹切削，螺纹导程为2.0mm。其车削程序编写如下：h=0.649×2=1.298mmαp1=0.9αp2=0.6αp3=0.6αp4=0.4αp5=0.12.螺纹切削深度例如图所示圆柱螺纹切削，螺纹导程为2.0

O0012T0202S160M03;G00X40.0Z2.0M08;X29.1; G32Z−46.0F1.0;G00X40.0;Z2.0;X28.5; G32Z−46.0;G00X40.0;Z2.0;X27.9; G32Z−46.0;G00X40.0;Z2.0;X27.5;

G32Z−46.0;G00X40.0;Z2.0;X27.4; G32Z−46.0;G00X40.0;Z2.0M09;G00X50.0Z20.0M02;O0012X27.9;

2.4.2螺纹切削循环指令

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（如下图所示），用一个程序指令完成。编程格式:G92X(U)-Z(W)-R-F-螺纹车削简单循环式中：X(U)、Z(W)-螺纹切削的终点坐标值；R-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点2.4.2螺纹切削循环指令螺纹切削循环指令把“

的半径差。R=0，加工圆柱螺纹时。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。

F-螺纹导程。

例：如图2-35所示锥螺纹切削，螺距1.5mm,d1=2mm,d2=1mm。其车削加工程序

切削深度h=0.649×1.5=0.975mmαp1=0.8αp2=0.6αp3=0.4αp4=0.15的半径差。R=0，加工圆柱螺纹时。加工圆锥螺纹时，当

O0020G50X80Z100；G00X50Z72M03S300;M08;G92X42.2Z29R-14.5F1.5;X41.6;X41.2;X41.05M09;G00X80Z100;M30;O0020

2.4.3车螺纹复合循环G76格式：G76P(m)(r)(a)Q(Δdmin)

R(d);G76X(U)-Z(W)-R(i)P(k)Q(Δd)F(L)

螺纹车削复合循环2.4.3车螺纹复合循环G76螺纹车削复合循环其中：m——精整次数(取值01～99);r——倒角量当螺距由L表示时(0～9.9L);a——牙型角(取80°60°55°30°29°0°)通常为60°;X(U)

Z(W)——绝对编程时为螺纹终点的坐标值；相对编程时，为螺纹终点相对于循环起点A的有向距离；i——锥螺纹的始点与终点的半径差;k——螺纹牙型高度(半径值)；d——精加工余量；

Δd——第一次切削深度(半径值)；L——螺纹导程(螺距)；

Δdmin——最小进给深度(半径值)

，其中：例：1G00X40Z2;

G76P050260Q0.2

R0.1;G76X27.4Z46P1.3Q0.8F2;

例：2G00X50Z72;

G76P040260Q0.2

R0.1;G76X40.014Z29R-14.5P0.975Q0.8F1.5;

例：1例：2

2.5.1刀具的几何补偿和磨损补偿刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移的；刀具磨损补偿则是用于补偿当刀具使用磨损后刀具头部与原始尺寸的误差的。这些补偿数据通常是通过对刀后采集到的，而且必须将这些数据准确地储存到刀具数据库中，然后通过程序中的刀补代码来提取并执行。刀补指令用T代码表示常用T代码格式为：Txxxx，即T后可跟4位数，其中前2位表示刀具号，后两位表示刀具补偿号。当补偿号为0或00时，表示不进行补偿或取消刀具补偿2.5刀具补偿功能2.5.1刀具的几何补偿和磨损补偿2.5刀具补偿功车削加工-模具数控加工技术课件在图示按基准刀尖编程的情况下，若还没有磨损补偿时，则只有几何位置补偿，

X=

Xj、

Z=

Zj批量加工过程中出现刀具磨损后，则：

X=

Xj+

Xm、

Z=

Zj+

Zm；在图示按基准刀尖编程的情况下，若还没有磨损补偿时，则只有几何当以刀架中心作参照点编程时，每把刀具的几何补偿便是其刀尖相对于刀架中心的偏置量。因而，第一把车刀：X=

X1Z=

Z1；第二把车刀：X=

X2、Z=

Z2。当以刀架中心作参照点编程时，每把刀具的几何补偿便是其刀尖相对2.5.2刀尖半径补偿1.刀尖半径补偿的概念虽然采用尖角车刀对加工及编程都很方便，但由于刀头越尖就越容易磨损，并且当刀具太尖而进给速度又较大时，可明显地感觉出一般的轮廓车削将产生车螺纹的效果，即使减小进给速度，也会影响到加工表面的粗糙度。为此，精车时常将车刀刀尖磨成圆弧过渡刃。2.5.2刀尖半径补偿采用这样的车刀车内、外圆和端面时，刀尖圆弧不影