數(shù)控車床編程和操作.ppt

2020 3 14 第一節(jié)數(shù)控車床加工概述 一 數(shù)控車床的加工對象及加工特點二 數(shù)控車床的主要類型三 數(shù)控車床的主要技術參數(shù)四 常見的數(shù)控車床控制系統(tǒng) 2020 3 14 一 數(shù)控車床的加工對象及加工特點 1 高難度加工 成型面零件 非標準螺距 或導程 變螺距 等螺距與變螺距或圓柱與圓錐螺旋面之間作平滑過渡的螺旋零件都可在數(shù)控車床上加工 圖4 1特殊內(nèi)表面零件示例 2020 3 14 2 高精度零件加工零件的精度要求主要指尺寸 形狀 位置和表面等精度要求 其中的表面精度主要指表面粗糙度 復印機中的回轉鼓 錄像機上的磁頭及激光打印機上的多面反射體等超精零件 幾何輪廓精度高達0 01 m 表面粗糙度數(shù)值達Ra0 02 m這些高精度的零件均可在特殊精密數(shù)控車床上加工出來 2020 3 14 3 淬硬工件的加工在大型模具加工中 有不少尺寸大且形狀復雜的零件 這些零件熱處理后的變形量較大 磨削加工有困難 而在數(shù)控車床上可以用陶瓷車刀對淬硬后的零件進行車削加工 以車代磨 提高加工效率 2020 3 14 4 高效率加工為了進一步提高車削加工的效率 通過增加車床的控制坐標軸 就能在一臺數(shù)控車床上同時加工出兩個多工序的相同或不同的零件 2020 3 14 圖4 2六軸控制的數(shù)控車床加工示意圖 2020 3 14 現(xiàn)代數(shù)控車床 必須具備良好的便于操作的優(yōu)點 數(shù)控車床加工具有如下特點 1 節(jié)省調(diào)整時間 1 快速夾緊卡盤減少了調(diào)整時間 2 快速夾緊刀具減少了刀具調(diào)整時間 3 刀具補償功能節(jié)省了刀具補償?shù)恼{(diào)整時間 4 工件自動測量系統(tǒng)節(jié)省了測量時間并提高加工質(zhì)量 5 由程序指令或操作盤的指令控制頂尖架的移動也節(jié)省了時間 2020 3 14 2 操作方便 1 傾斜式床身有利于切屑流動和調(diào)整夾緊壓力 頂尖壓力和滑動面潤滑油的供給 便于操作者操作機床 2 寬范圍主軸電機或內(nèi)裝式主軸電機省去了齒輪箱 3 高精度伺服電機和滾珠絲杠間隙消除裝置使進給速度快并有好的準確性 4 具有切屑處理器 5 采用數(shù)控伺服電機驅動數(shù)控刀架 2020 3 14 3 具有程序存儲功能現(xiàn)代數(shù)控機床控制裝置可根據(jù)加工形狀 并把粗加工的加工條件附加在指令中 進行內(nèi)部運算 自動地計算出切削軌跡 4 采用機械手和棒料供給裝置既省力又安全 并提高了自動化和操作效率 5 加工合理化和工序集約化可完成高速度高精度加工及復合加工的目的 2020 3 14 二 數(shù)控車床的主要類型 1 數(shù)控車床的組成及其作用 1 主體機床主體主要包括床身 主軸箱 床鞍 尾座 進給機構等機械部件 2 數(shù)控裝置 CNC裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控車床的控制核心 一般采用專用計算機控制 主要由顯示器 鍵盤 輸入和輸出裝置 存儲器以及系統(tǒng)軟件等組成 2020 3 14 3 伺服驅動系統(tǒng)伺服驅動系統(tǒng)是數(shù)控車床執(zhí)行機構的驅動部件 將CNC裝置輸出的運動指令信息轉換成機床移動部件的運動 主要包括主軸驅動 進給驅動及位置控制等 4 輔助裝置輔助裝置是指數(shù)控車床的一些配套部件 包括換刀裝置 對刀儀 液壓 潤滑 氣動裝置 冷卻系統(tǒng)和排屑裝置等 2020 3 14 1 電氣箱 2 主軸箱 3 機床防護門 4 操作面板 5 回轉刀架 6 尾座 7 排屑器 8 冷卻液箱 9一滑板 10 卡盤踏板開關 1l 床身 2020 3 14 2 數(shù)控車床的分類1 按車床主軸位置分類 1 立式數(shù)控車床其車床主軸垂直于水平面 并有一個直徑很大 供裝夾工件用的圓形工作臺 這類機床主要用于加工徑向尺寸大 軸向尺寸相對較小的大型復雜零件 2020 3 14 2 臥式數(shù)控車床臥式數(shù)控車床又分為數(shù)控水平導軌臥式車床和數(shù)控傾斜導軌臥式車床 傾斜導軌結構可以使車床具有更大的剛性 并易于排除切屑 2020 3 14 2 按加工零件的基本類型分類 1 卡盤式數(shù)控車床這類車床未設置尾座 適合車削盤類 含短軸類 零件 其夾緊方式多為電動或液動控制 卡盤結構多具有可調(diào)卡爪或不淬火卡爪 即軟卡爪 2 頂尖式數(shù)控車床這類數(shù)控車床配置有普通尾座或數(shù)控尾座 適合車削較長的軸類零件及直徑不太大的盤 套類零件 2020 3 14 3 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類 1 經(jīng)濟型數(shù)控車床 簡易數(shù)控車床 一般用單板機 單片機進行開環(huán)控制 具有CRT顯示 程序存儲 程序編輯等功能 加工精度較低 功能較簡單 機械部分多為在普通車床基礎上改進 2 全功能型數(shù)控車床較高檔次的數(shù)控車床 具有刀尖圓弧半徑自動補償 恒線速 倒角 固定循環(huán) 螺紋切削 圖形顯示 用戶宏程序等功能 加工能力強 適宜于加工精度高 形狀復雜 循環(huán)周期長 品種多變的單件或中小批量零件的加工 2020 3 14 3 精密型數(shù)控車床采用閉環(huán)控制 不但具有全功能型數(shù)控車床的全部功能 而且機械系統(tǒng)的動態(tài)響應較快 在數(shù)控車床基礎上增加其他附加坐標軸 適用于精密和超精密加工 2020 3 14 4 其他分類方法按數(shù)控車床的不同控制方式分 直線控制數(shù)控車床 兩主軸控制數(shù)控車床等 按特殊或專門工藝性能分 螺紋數(shù)控車床 活塞數(shù)控車床 曲軸數(shù)控車床等多種 此外 車削中心也列入這一類 分立式和臥式車削中心兩類 2020 3 14 三 數(shù)控車床的主要技術參數(shù) 數(shù)控車床的主要技術參數(shù)有 機床質(zhì)量 機床外形尺寸 長x寬x高 允許最大工件回轉直徑 最大車削直徑 最大車削長度 最大棒料尺寸 主軸轉速范圍 X Z軸行程 X Z軸快速移動速度 定位精度 重復定位精度 刀架行程 刀架轉位數(shù) 刀架裝刀數(shù) 刀具裝夾尺寸 主軸頭型式 主軸電機功率 進給伺服電機功率 尾座行程 卡盤尺寸等 2020 3 14 中德歐馬科TH 15型數(shù)控車床的主要技術參數(shù) 允許最大工件回轉直徑 mm 380最大車削直徑 mm 320最大車削長度 mm 500最大棒料直徑 mm 42主軸通孔直徑 mm 54刀架工位數(shù)12主軸電動機功率 kw7 5 11X軸電動機功率 kw0 6Z軸電機功率 kw0 6刀架的最大X向行程 mm180刀架的最大Z向行程 mm520主軸轉速 r min60 6000最大移動速度 m minX Z向均為20 2020 3 14 四 常見的數(shù)控車床控制系統(tǒng) 常用的數(shù)控車床系統(tǒng)有 日本的FANUC公司的0T 3T 5T 6T 10T 11T 0TC 0TD 0TE 7CT 160 18TC 160 180TC 0i等 德國的SIEMENS公司的802S 802C 802D 810D 840D 840Di 840C等 美國ACRAMATIC數(shù)控系統(tǒng) 西班牙FAGOR數(shù)控系統(tǒng)等 2020 3 14 國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控車床系統(tǒng)北京機床研究所的1060系列 無錫數(shù)控公司的8MC 8TC數(shù)控系統(tǒng) 北京凱恩帝數(shù)控公司KND 500系列 北京航天數(shù)控集團的CASNUC 901 902系列 廣州數(shù)控設備廠GSK980T系列 大連大森公司的R2F6000型珠峰數(shù)控公司的CME988 中華I型 系列 北京航天數(shù)控集團的CASNUC 911MC 航天I型 華中數(shù)控公司的世紀星21T中科院沈陽計算所LT8520 30 藍天I型 等 2020 3 14 第二節(jié)數(shù)控車床加工工藝分析 一 數(shù)控車床加工刀具及其選擇二 數(shù)控車削加工的切削用量選擇三 數(shù)控車削加工的裝夾與定位四 數(shù)控車削加工中的裝刀與對刀 2020 3 14 一 數(shù)控車床加工刀具及其選擇 1 常用車刀的種類和用途a 尖形車刀 直線形切削刃為特征的車刀 這類車刀的刀尖 同時也為其刀位點 b 圓弧形車刀 刀位點不在圓弧上 而在該圓弧的圓心上c 成型車刀 樣板車刀 其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定 圖4 4圓弧形車刀 2020 3 14 1 切斷刀 2 90 左偏刀 3 90 右偏刀 4 彎頭車刀 5 直頭車刀 6 成型車刀 7 寬刃精車刀8 外螺紋車刀 9 端面車刀 10 內(nèi)螺紋車刀 11 內(nèi)槽車刀 12 通孔車刀 13 盲孔車刀 圖4 5常用車刀的種類 形狀和用途 2020 3 14 2 機夾可轉位車刀的選用數(shù)控車削加工時 為了減少換刀時間和方便對刀 盡量采用機夾車刀和機夾刀片 便于實現(xiàn)機械加工的標準化 數(shù)控車床常用的機夾可轉位式車刀結構型式如圖4 6所示 圖機夾可轉位式車刀結構型式 2020 3 14 1 刀片材質(zhì)的選擇 常見刀片材料有高速鋼 硬質(zhì)合金 涂層硬質(zhì)合金 陶瓷 立方氮化硼和金剛石等 其中應用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片 選擇刀片材質(zhì)主要依據(jù)被加工工件的材料 被加工表面的精度 表面質(zhì)量要求 切削載荷的大小以及切削過程有無沖擊和振動等 2020 3 14 2 刀片尺寸的選擇刀片尺寸的大小取決于必要的有效切削刃長度L 有效切削刃長度與背吃刀量aP和車刀的主偏角kr有關 使用時可查閱有關刀具手冊選取 圖切削刃長度 背吃刀量與主偏角關系 2020 3 14 3 刀片形狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀 切削方法 刀具壽命和刀片的轉位次數(shù)等因素選擇 a T型 b F型 c W型 d S型 e P型 f D型 g R型 h C型 2020 3 14 表被加工表面與適用的刀片形狀 2020 3 14 二 數(shù)控車削加工的切削用量選擇 1 切削用量的選用原則 1 背吃刀量 p的確定背吃刀量根據(jù)機床 工件和刀具的剛度來決定 在剛度允許的條件下 應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量 這樣可以減少走刀次數(shù) 提高生產(chǎn)效率 為了保證加工表面質(zhì)量 可留少許精加工余量 一般為0 2 0 5mm 2020 3 14 2 切削速度v的確定切削速度是指切削時 車刀切削刃上某一點相對待加工表面在主運動方向上的瞬時速度 m min 又稱為線速度 與普通車削加工時一樣 根據(jù)零件上被加工部位的直徑 并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定 主要根據(jù)實踐經(jīng)驗來確定 2020 3 14 3 進給量f的確定進給量是指工件旋轉一周 車刀沿進給方向移動的距離 單位為mm r 它與背吃刀量 p有著較密切的關系 表4 1為一些資料上切削用量推薦數(shù)據(jù) 供使用時參考 2020 3 14 表4 1切削用量推薦數(shù)據(jù) 2020 3 14 2 選擇切削用量時應注意的幾個問題 1 切削用量選擇的一般原則是 粗車時 宜選擇大的背吃刀量 p 較大的進給量f 較低的切削速度v 以提高生產(chǎn)率 半精車或精車時 應選用較小 但不能太小 的背吃刀量 p和進給量f 較高的切削速度v 以保證零件加工精度和表面粗糙度 2020 3 14 2 主軸轉速由于交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小 因而切削速度不能太低 主軸轉速n可用下式計算 n 1000v d 2020 3 14 3 車螺紋時的主軸轉速a 螺紋加工程序段中指令的螺距值b 刀具在其位移過程的始 終 都將受到伺服驅動系統(tǒng)升 降頻率和數(shù)控裝置插補運算速度的約束 c 車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現(xiàn) 即車削螺紋需要有主軸脈沖發(fā)生器 編碼器 當其主軸轉速選擇過高 編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時 會導致工件螺紋產(chǎn)生亂紋 俗稱 爛牙 2020 3 14 車床數(shù)控系統(tǒng)推薦車螺紋時主軸轉速如下 式中P 被加工螺紋螺距 mm k 保險系數(shù) 一般為80 2020 3 14 三 數(shù)控車削加工的裝夾與定位 1 數(shù)控車床的定位及裝夾要求在數(shù)控車床上加工零件 應按工序集中的原則劃分工序 在一次裝夾下盡可能完成大部分甚至全部表面的加工 根據(jù)零件的結構形狀不同 通常選擇外圓 端面或端面 內(nèi)孔裝夾 并力求設計基準 工藝基準和編程基準統(tǒng)一 以減少定位誤差 提高加工精度 要充分發(fā)揮數(shù)控車床的加工效能 工件的裝夾必須快速 定位必須準確 2020 3 14 數(shù)控車床對工件的裝夾要求 首先應具有可靠的夾緊力 以防止工件在加工過程中松動 其次應具有較高的定位精度 并多采用氣動或液壓夾具 以便于迅速和方便地裝 拆工件 2020 3 14 2020 3 14 2 常用的夾具型式及定位方法 1 圓柱心軸定位夾具加工套類零件時 常用工件的孔在圓柱心軸上定位 如圖4 6a b 所示 2 小錐度心軸定位夾具將圓柱心軸改成錐度很小的錐體 C 1 1000 1 5000 時 就成了小錐度心軸 工件在小錐度心軸定位 消除了徑向間隙 提高了心軸的定心精度 定位時 工件楔緊在心軸上 靠楔緊產(chǎn)生的摩擦力帶動工件 不需要再夾緊 且定心精度高 缺點是工件在軸向不能定位 這種方法適用于有較高精度定位孔的工件精加工 2020 3 14 3 圓錐心軸定位夾具當工件的內(nèi)孔為錐孔時 可用與工件內(nèi)孔錐度相同的錐度心軸定位 為了便于卸下工件 可在芯軸大端配上一個旋出工件的螺母 如圖4 6c d 所示 4 螺紋心軸定位夾具當工件內(nèi)孔是螺孔時 可用螺紋心軸定位夾具 如圖4 6e f 所示 5 撥齒頂尖夾具用于軸類工件車削的夾具 車削時 工件由主軸上通過變徑套而安裝的撥齒帶動旋轉 撥齒頂尖的結構如圖4 7所示 2020 3 14 1一殼體 2一頂尖 3一止退環(huán) 4一螺釘 5 撥齒套 圖4 7撥齒頂尖 2020 3 14 6 可調(diào)卡爪式卡盤夾具適用于在沒有尾座的卡盤式數(shù)控車床上 圖4 8可調(diào)卡爪式卡盤1 卡爪 2 基體卡座 3 差動螺桿 4 拉桿 2020 3 14 四 數(shù)控車削加工中的裝刀與對刀 裝刀與對刀是數(shù)控機床加工中極其重要并十分棘手的一項工藝準備工作 對刀的好與差 將直接影響到加工程序的編制及零件的尺寸精度 通過對刀或刀具預調(diào) 還可同時測定其各號刀的刀位偏差 有利于設定刀具補償量 2020 3 14 1 車刀的安裝圖4 9是車刀安裝角度示意圖正確地安裝車刀 是保證加工質(zhì)量 減小刀具磨損 提高刀具使用壽命的重要步驟 a 的傾斜角度 增大刀具切削力 b 的傾斜角度 減小刀具切削力 圖4 9車刀的傾斜角度 2020 3 14 2 刀位點刀位點是指在加工程序編制中 用以表示刀具特征的點 也是對刀和加工的基準點 2020 3 14 3 對刀在加工程序執(zhí)行前 調(diào)整每把刀的刀位點 使其盡量重合于某一理想基準點 這一過程稱為對刀 理想基準點可以設在基準刀的刀尖上 也可以設定在對刀儀的定位中心 如光學對刀鏡內(nèi)的十字刻線交點 上 對刀一般分為手動對刀和自動對刀兩大類 目前 絕大多數(shù)的數(shù)控機床 特別是車床 采用手動對刀 其基本方法有定位對刀法 光學對刀法和試切對刀法 2020 3 14 A 定位對刀法定位對刀法的實質(zhì)是按接觸式設定基準重合原理而進行的一種粗定位對刀方法 其定位基準由預設的對刀基準點來體現(xiàn) 對刀時 只要將各號刀的刀位點調(diào)整至對刀基準點重合即可 該方法簡便易行 因而得到較廣泛的應用 但其對刀精度受到操作者技術熟練程度的影響 一般情況下其精度都不高 還須在加工或試切中修正 2020 3 14 B 光學對刀法這是一種按非接觸式設定基準重合原理而進行的對刀方法 其定位基準通常由光學顯微鏡 或投影放大鏡 上的十字基準刻線交點來體現(xiàn) 這種對刀方法比定位對刀法的對刀精度高 并且不會損壞刀尖 是一種推廣采用的方法 2020 3 14 C 試切對刀法在前幾種手動對刀方法中 均因可能受到手動和目測等多種誤差的影響 對刀精度十分有限 實際加工中往往通過試切對刀 以得到更加準確和可靠的結果 數(shù)控車床常用的試切對刀方法如圖4 11所示 2020 3 14 圖4 11車刀對刀點示意圖a 93 車刀X方向 b 93 車刀Z方向 c 兩把刀X方向對刀 d 兩把刀Z方向對刀 2020 3 14 4 對刀點 換刀點位置的確定對刀點是數(shù)控車床加工時刀具相對于工件運動的起點 對刀點既是程序的起點 也是程序的終點 選擇對刀點的一般原則是 1 盡量使加工程序的編制工作簡單 方便 2 便于用常規(guī)量具在車床上進行測量 3 便于工件的裝夾 4 對刀誤差較小或可能引起加工的誤差最小 2020 3 14 換刀點是指在編制數(shù)控車床多刀加工的加工程序時 相對于機床固定原點而設置的一個自動換刀或換工作臺的位置 換刀的位置可設定在程序原點 機床固定原點或浮動原點上 其具體的位置應根據(jù)工序內(nèi)容而定 為了防止在換 轉 刀時碰撞到被加工零件 夾具或尾座而發(fā)生事故 除特殊情況外 其換刀點都設置在被加工零件的外面 并留有一定的安全區(qū) 2020 3 14 第三節(jié)數(shù)控車床加工的編程 一 數(shù)控車床編程的特點二 車床數(shù)控系統(tǒng)功能三 數(shù)控車床程序編制四 補償功能 2020 3 14 一 數(shù)控車床編程的特點 1 數(shù)控車削加工的內(nèi)容 a 端面切削 b 外軸肩切削 2020 3 14 1 數(shù)控車削加工的內(nèi)容 c 錐面切削 d 圓弧面切削 e 車退刀槽 f 切斷 2020 3 14 1 數(shù)控車削加工的內(nèi)容 2020 3 14 2 數(shù)控車削加工的編程特點 在一個程序段中 可以采用絕對值編程或增量值編程 也可以采用混合編程 被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時 一般用直徑值表示 所以采用直徑尺寸編程更為方便 由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯 加工余量較大 為簡化編程 數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán) 可進行多次重復循環(huán)切削 2020 3 14 編程時 認為車刀刀尖是一個點 而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量 車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧 為提高工件的加工精度 編制圓頭刀程序時 需要對刀具半徑進行補償 大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補償功能 G41 G42 這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程 2020 3 14 二 車床數(shù)控系統(tǒng)功能 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心 數(shù)控機床根據(jù)功能和性能要求 配置不同的數(shù)控系統(tǒng) 系統(tǒng)不同 其指令代碼也有差別 因此 編程時應按所使用數(shù)控系統(tǒng)代碼的編程規(guī)則進行編程 數(shù)控車床常用的功能指令有準備功能G 輔助功能M 刀具功能T 主軸轉速功能S和進給功能F 2020 3 14 三 數(shù)控車床程序編制 一 設定工件坐標系和工件原點數(shù)控車床坐標系統(tǒng)分為機床坐標系和工件坐標系 編程坐標系 無哪種坐標系統(tǒng)都規(guī)定與車床主軸軸線平行的方向為Z軸 且規(guī)定從卡盤中心至尾座頂尖中心的方向為正方向 在水平面內(nèi)與主軸軸線垂直的方向為X軸 且規(guī)定刀具遠離主軸旋轉中心的方向為正方向 2020 3 14 機床坐標系 圖4 12機床坐標系 以機床原點為坐標系原點建立起來的X Z軸直角坐標系 稱為機床坐標系 車床的機床原點為主軸旋轉中心與卡盤后端面之交點 機床坐標系是制造和調(diào)整機床的基礎 也是設置工件坐標系的基礎 一般不允許隨意變動 如圖4 12所示 2020 3 14 參考點參考點是機床上的一個固定點 該點是刀具退離到一個固定不變的極限點 圖4 12中點O 即為參考點 其位置由機械擋塊或行程開關來確定 圖4 12機床坐標系 2020 3 14 工件坐標系 編程坐標系 數(shù)控編程時應該首先確定工件坐標系和工件原點 零件在設計中有設計基準 在加工過程中有工藝基準 同時應盡量將工藝基準與設計基準統(tǒng)一 該基準點通常稱為工件原點 以工件原點為坐標原點建立起來的X Z軸直角坐標系 稱為工件坐標系 圖4 13工件坐標系 在車床上工件原點可以選擇在工件的左或右端面上 即工件坐標系是將參考坐標系通過對刀平移得到的 如圖4 13所示 2020 3 14 數(shù)控編程時應該首先確定工件坐標系和工件原點 建立工件坐標系的指令為 G50XZ 要建立如圖4 13所示工件坐標系 將坐標原點設在工件的右端面上 刀具起點相對工件坐標系的坐標值為 a b 則執(zhí)行程序G50XaZb 后系統(tǒng)內(nèi)部即記憶了 a b 并顯示在顯示器上 這相當于在系統(tǒng)內(nèi)部建立了一個以工件原點為坐標原點的工件坐標系XpOpZp 2020 3 14 二 基本功能及其指令的編程 1 尺寸系統(tǒng) 1 工件坐標系設定指令 編程格式 G50X Z 注意事項 有些數(shù)控機床用G92指令建立工件坐標系 如華中數(shù)控HNC 21T系統(tǒng) 有的數(shù)控系統(tǒng)則直接采用零點偏置指令 G54 G57 建立工件坐標系 如SIMENS802S C系統(tǒng) 2020 3 14 1 尺寸系統(tǒng)例4 1 建立如圖所示零件的工件坐標系 G50X150 Z20 2020 3 14 2 絕對和增量尺寸編程 G90 G91 注意 有些數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)沒有絕對和增量尺寸指令 當采用絕尺寸編程時 尺寸字用X Y Z表示 采用增量尺寸編程時 尺寸字用U V W表示 數(shù)控車床采用X Z和U W分別表示絕對和增量尺寸 2020 3 14 3 公制尺寸 英制尺寸指令公制與英制單位的換算關系為 1mm 0 0394in 1in 25 4mm注意 數(shù)控系統(tǒng)不同 公制 英制尺寸指令不同 FANUC系統(tǒng)采用G21 G20代碼 SIEMENS和FAGOR系統(tǒng)采用G71 G70代碼 使用公制 英制轉換時 必須在程序開頭獨立的程序段中指定上述G代碼 然后才能輸入坐標尺寸 2020 3 14 4 半徑 直徑數(shù)據(jù)尺寸SIEMENS802S C數(shù)控系統(tǒng) G22和G23指令定義為半徑 直徑數(shù)據(jù)尺寸編程 在數(shù)控車床中 可把X軸方向的終點坐標作為半徑數(shù)據(jù)尺寸 也可作為直徑數(shù)據(jù)尺寸 通常把X軸的位置數(shù)據(jù)用直徑數(shù)據(jù)編程更為方便 注意 華中數(shù)控的世紀星HNC 21 22T系統(tǒng)的直徑 半徑編程采用G36 G37代碼 2020 3 14 2 常用的輔助功能M00 程序停止實際上是一個暫停指令 當執(zhí)行有M00指令的程序段后 主軸的轉動 進給 切削液都將停止 它與單程序段停止相同 模態(tài)信息全部被保存 以便進行某一手動操作 如換刀 測量工件的尺寸等 重新啟動機床后 繼續(xù)執(zhí)行后面的程序 2020 3 14 M01 選擇停止與M00的功能基本相似 只有在按下 選擇停止 后 M01才有效 否則機床繼續(xù)執(zhí)行后面的程序段 按 啟動 鍵 繼續(xù)執(zhí)行后面的程序 M02 程序結束該指令編在程序的最后一條 表示執(zhí)行完程序內(nèi)所有指令后 主軸停止 進給停止 切削液關閉 機床處于復位狀態(tài) 2020 3 14 M03 主軸正轉 用于主軸順時針方向轉動M04 主軸反轉 用于主軸逆時針方向轉動M05 主軸停止轉動M07 冷卻液開 用于切削液1開M08 冷卻液開 用于切削液2開M09 冷卻液關 用于切削液關M30 程序結束 2020 3 14 使用M30時 除表示執(zhí)行M02的內(nèi)容之外 還返回到程序的第一條語句 準備下一個工件的加工 M98 子程序調(diào)用 用于調(diào)用子程序 M99 子程序返回 用于子程序結束及返回 2020 3 14 三 插補指令的編程 1 快速線性移動指令G00 1 編程格式 G00X U Z W 式中 X Z為刀具移動的目標點坐標 2 注意事項 使用G00指令時 刀具的實際運動路線并不一定是直線 而是一條折線 因此 要注意刀具是否與工件和夾具發(fā)生干涉 對不適合聯(lián)動的場合 每軸可單動 2020 3 14 1 快速線性移動指令G00 2020 3 14 執(zhí)行該段程序時 刀具首先以快速進給速度運動到 60 60 后在運動到 60 100 2020 3 14 例4 2 A B CG50X80 0Z222 0 G00X40 0Z162 0 或U 40 0W 60 0 A D CG50X80 0Z222 0 G00Z162 0 或W 60 0 X40 0 或U 40 0 2020 3 14 2 帶進給率的線性插補指令G01G01X U Z W F 說明 G01指令后的坐標值取絕對值編程還是取增量值編程由G90 G91決定 F指令也是模態(tài)指令 F的單位由直線進給率或旋轉進給率指令確定 2020 3 14 例3 下圖為典型車削加工的直線插補實例 2020 3 14 3 圓弧插補指令G02 G03 1 G02 G03的編程格式 用I K指定圓心位置 G02X U Z W IKF G03X U Z W IKF 用圓弧半徑R指定圓心位置 G02X U Z W RF G03 X U Z W RF 2020 3 14 2 說明 采用絕對值編程時 圓弧終點坐標為圓弧終點在工件坐標系中的坐標值 用X Z表示 當采用增量值編程時 圓弧終點坐標為圓弧終點相對于圓弧起點的增量值 數(shù)控車床的圓心坐標為I K 表示圓弧起點到圓弧中心所作矢量分別在X Z坐標軸方向上的分矢量 矢量方向指向圓心 圖中分別給出了在絕對坐標系中 順弧與逆弧加工時的圓心坐標I K的關系 2020 3 14 2020 3 14 當用半徑指定圓心位置時 由于在同一半徑R的情況下 從圓弧的起點到終點有兩個圓弧的可能性 為區(qū)別二者 規(guī)定圓心角 180時 用 R 表示 如圖中的圓弧1 180時 用 R 表示 如圖中的圓弧2 用半徑R指定圓心位置時 不能描述整圓 2020 3 14 例4 刀具加工軌跡如圖所示 圓弧為順時針方向 圖中采用英制尺寸 絕對坐標編程時的加工程序程序如下 2020 3 14 程序如下 G90G70G17G0IX3 0Y0 25F10 0 G02X4 125Y 3 9486I0J 2 25 2020 3 14 例5 刀具加工軌跡如圖所示 圓弧為逆時針方向 圖中采用英制尺寸 絕對坐標編程時的加工程序程序如下 G90G70G17G01X3 875Y 2 0F10 0 G03X3 757Y 1 5625I 0 8750J0 2020 3 14 4 暫停指令G04 1 編程格式G04X P 2 說明地址碼X或P為暫停時間 其中 X后面可用帶小數(shù)點的數(shù) 單位為s 如G04X5 表示前面的程序執(zhí)行完后 要經(jīng)過5s的暫停 下面的程序段才執(zhí)行 地址P后面不允許用小數(shù)點 單位為ms 如G04P1000表示暫停ls 2020 3 14 例6 圖為利用暫停G04進行切槽加工的實例 對槽的外圓柱面粗糙度有要求 編寫加工程序如下 N060G00X1 6 快速到 N070G01X0 75F0 05 以進給速度切削到 N080G04X0 24 暫停0 24sN090G00X1 6 快速到 2020 3 14 5 刀具補償指令及其編程 1 不具備刀具半徑補償功能時的編程 圓頭刀加工錐面 2020 3 14 圖圓頭刀加工凸凹圓 2020 3 14 圖刀心軌跡編程 2020 3 14 2 具備刀具半徑補償功能時的刀具半徑補償 刀具半徑補償指令 G41 G42 G40 圖刀具半徑補償 2020 3 14 圖刀具半徑補償?shù)慕⑴c取消 2020 3 14 刀具半徑補償可通過從鍵盤輸入刀具參數(shù) 并在程序中采用刀具半徑補償指令實現(xiàn) 參數(shù)包括刀尖半徑 車刀形狀 刀尖圓弧位置 這些都與工件的形狀有關 必須將參數(shù)輸入刀據(jù)庫 格式 2020 3 14 G41 為左偏刀具半徑補償指令 即沿刀具運動方向看 刀具位于工件的左側 G42 為右偏刀具半徑補償指令 即沿刀具運動方向看 刀具位于工件的右側 G40 為半徑補償偏置取消指令 即使用G41 G42后必須用G40去取消偏置量 使刀具中心軌跡與編程軌跡重合 2020 3 14 2020 3 14 編程時按假想刀尖軌跡編程 即工件的輪廓與假想刀尖P重合 而車削時實際起作用的切削刃是圓弧切點A B 這樣就會引起加工表面的形狀誤差 圖4 26刀具半徑與假想刀尖 2020 3 14 圓頭車刀車圓錐面及圓柱面 圓頭車刀車弧面 虛線為實際加工軌跡 2020 3 14 圖假想刀尖的位置 OFFSET01O0005N0040NO XZRT01025 036002 006000 400102024 052003 500000 800203015 036004 082001 000004010 030 002 006000 602405002 030002 400000 350306012 450000 220001 008507004 000000 506000 3006ACTUALPOSITION RELATIVE U22 400W 10 000WLSK 2020 3 14 a 沒有半徑補償b 增加半徑補償?shù)能壽E 如圖所示未采用刀具半徑補償指令時 刀具以假想刀尖軌跡運動 圓錐面產(chǎn)生誤差 采用刀具半徑補償指令后 系統(tǒng)自動計算刀心軌跡 使刀具按刀尖圓弧中心軌跡運動 無表面形狀誤差 2020 3 14 例7 車削如上圖所示零件 采用刀具補償指令編程 程序如下 N040G00X20 0Z20 0 快進至Ao點N050G41G01X20 0Z0F20 刀具左補償 AO A1N060Z 20 0 車 20外圓 A1 A2N070X70 0Z 55 0 車錐面 A2 A4N080G40G01X80 0Z 55 0 退刀并取消刀補 A4 A5 2020 3 14 四 螺紋車削指令 G32 G92 1 簡單螺紋車削指令 G32 G32指令能夠切削圓柱螺紋 圓錐螺紋 端面螺紋 渦形螺紋 實現(xiàn)刀具直線移動 并使刀具的移動和主軸旋轉保持同步 即主軸轉一轉 刀具移動一個導程 2020 3 14 1 格式 FANUCG32X U Z W F F采用旋轉進給率 表示螺距 2020 3 14 2 幾點注意事項 進行橫螺紋加工時 其進給速度F的單位采用旋轉進給率 即mm r 或inches r 為避免在加減速過程中進行螺紋切削 要設引入距離 1和超越距離 2 1 切入空刀行程量 一般為 3 5 F 導程 2 切出空刀行程量 一般取0 5 1 2020 3 14 圖螺紋進刀切削方法 P1表示單邊切削 每次切削量相等 P2表示雙邊切削 每次切削量相等 P3表示單邊切削 每次背吃刀量相等 P4表示雙邊切削 每次背吃刀量相等 切削量相等是指每次循環(huán)切削面積相等 保證螺紋車刀在車削過程中受力均勻 2020 3 14 例8 如圖所示 螺紋導程 2mm 車削螺紋前工件直徑為 48 分兩次走刀 第一次切深為0 8mm 單邊 第二次切深為0 3mm 采用相對值編程加工程序如下 2020 3 14 N030G00U 11 6 N040G32W 59 0F2 0 N050G00U11 6 N060G00W59 0 N070G00U 12 2 N080G32W 59 0F2 0 N090G00U12 2 N100G00W59 0 2020 3 14 例 圖為圓柱螺紋編程實例 螺紋外徑已加工完成 牙型深度1 3mm 分5次進給 吃刀量 直徑值 分別為0 9mm 0 6mm 0 4mm 0 4mm和0 1mm 采用絕對編程 加工程序如下 2020 3 14 N01G54N02G00X58 0Z71 0N04X47 1N06G32Z12 0F2 0N08G00X58 0N10Z71 0N12X46 5N14G32Z12 0F2 0N16G00X58 0N18Z71 0N20X46 1N22G32Z12 0F2 0 N24G00X58 0N26Z71 0N28X45 1N30G32Z12 0F2 0N32G00X58 0N34Z71 0N36X45 6N38G32Z12 0F2 0 2020 3 14 例9 已知錐螺紋導程 2mm 分兩次走刀 第一次切深 0 8mm 第二次切深為0 3mm 采用絕對值編程 加工程序如下 N030G00X12 4Z76 0 N040G32X41 4Z27 0F2 0 N050G00X50 0 N060G00Z76 0 N070G00X11 8 N080G32X40 8Z27 0F2 0 N090G00X50 0 N100G00Z76 0 圖4 17圓錐螺紋加工實例 2020 3 14 五 固定循環(huán)與子程序 2020 3 14 固定循環(huán)與子程序 對數(shù)控車床而言 非一刀加工完成的輪廓表面 加工余量較大的表面 采用循環(huán)編程 可以縮短程序段的長度 減少程序所占內(nèi)存 各類數(shù)控系統(tǒng)復合循環(huán)的形式和使用方法 主要是編程方法 相差甚大 FANUC0i TA車削數(shù)控系統(tǒng)分為簡單固定循環(huán) 復合固定循環(huán)兩類 2020 3 14 1 簡單固定循環(huán) 1 外圓 內(nèi)孔車削循環(huán) G90 直線切削 圓柱面 固定循環(huán) G90X U Z W F 錐形切削固定循環(huán) G90X U Z W RF 2020 3 14 外圓柱面加工時 X Z 為終點C坐標 U W 為終點C相對于起點A坐標值的增量 圖中 R表示快速進給 F為按指定速度進給 單程序段加工時 按一次循環(huán)啟動鍵可完成1 2 3 4的軌跡操作 外圓錐面加工時 圖中 R的意義為圓錐體大小端的差值 X U Z W 的意義同前 用增量坐標編程時要注意R的符號 確定方法是錐面起點B坐標大于終點C坐標時R為正 反之為負 2020 3 14 例10 G90X40 0Z20 0F50 0 A B C D AX30 0 A E F D AX20 0 A G H D A G90X40 0Z20 0R 5 0F50 0 A B C D AX30 0 A E F D AX20 0 A G H D A 2020 3 14 例11 G50X150 0Z200 0M08 G00X94 0Z10 0T0101M03Z2 0 循環(huán)起點G90X80 0Z 49 8F0 25 循環(huán) X70 0 循環(huán) X60 4 循環(huán) G00X150 0Z200 0T0000 取消G90M01 2020 3 14 2 端面車削固定循環(huán) G94 直端面車削固定循環(huán)G94X U Z W F 錐端面切削固定循環(huán)G94X U Z W K 或R F 2020 3 14 例12 G00X84 0Z2 0 循環(huán)起點G94X30 4Z 5 0F0 2 循環(huán) Z 10 0 循環(huán) Z 14 8 循環(huán) G00X150 0Z200 0 取消G94 2020 3 14 3 螺紋車削循環(huán)G92 圓柱螺紋的編程格式為 G92X U Z W F 錐螺紋的編程格式為 G92X U Z W RF 2020 3 14 G92指令即為螺紋切削循環(huán)指令 該指令完成工件圓柱螺紋和錐螺紋的切削固定循環(huán) 為簡單螺紋循環(huán) 可以完成如圖4 18所示1 2 3 4的螺紋加工過程 指令中 要給定螺紋切削的終點坐標 還要給出螺紋的導程F值 其中R表示了螺紋的錐度 其值為錐螺紋大 小徑的半徑差 2020 3 14 例13 例7 8 N30G92U 11 6W 59 0F2 0 N31G92U 12 2W 59 0F2 0 2020 3 14 例14 例9 N30G92X41 4Z27 0R 14 5F2 0 N30G92X40 8Z27 0R 14 5F2 0 圖4 17圓錐螺紋加工實例 2020 3 14 執(zhí)行螺紋切削時需要注意以下事項 1 螺紋切削中進給速度倍率無效 進給速度被限制在100 2 螺紋切削中不能停止進給 一旦停止進給切深便急劇增加 很危險 因此在螺紋切削中進給暫停鍵無效 3 在螺紋切削程序段后的第一個非螺紋切削程序段期間 按進給暫停鍵或持續(xù)按該鍵時 刀具在非螺紋切削程序段停止 4 如果用單程序段進行螺紋切削 則在執(zhí)行第一個非螺紋切削的程序段后停止刀具 2020 3 14 5 在切端面螺紋和錐螺紋時 也可進行恒線速控制 但由于改變轉速 將難以保證正確的螺紋導程 因此 切螺紋時 指定G97不使用恒線速控制 6 在螺紋切削前的移動指令程序段可指定倒角 但不能是圓角R 7 在螺紋切削程序段中 不能指定倒角和圓角R 8 在螺紋切削中主軸倍率有效 但在切螺紋中如果改變了倍率 就會因升降速的影響等因素而不能切出正確的螺紋 2020 3 14 例4 15 加工如圖所示帶錐面的零件 利用端面車削固定循環(huán)指令 編寫粗加工程序 G94X15 0Z33 48R 3 48F50 0 A B C D AZ31 48 A E F D AZ28 78 A G H D A 2020 3 14 2 復合固定循環(huán) 表FANUC0i TA車削系統(tǒng)的多重固定循環(huán)一覽表 表車削固定循環(huán)中地址碼的定義 外徑粗車固定循環(huán)G71適用于圓柱毛坯料粗車外圓和圓筒毛坯料粗車內(nèi)徑 編程格式為 以直徑編程 G71P ns Q nf U u W w D d FST 該指令將工件切削到精加工之前的尺寸 精加工前的工件形狀及粗加工的刀具路徑由系統(tǒng)根據(jù)精加工尺寸自動設定 在含有G71指令的程序段內(nèi) 要指定精加工工件時程序段的順序號 精加工留量 粗加工的每次切深以及F S和T功能等 2020 3 14 端面粗車固定循環(huán)G72G72適用于圓柱毛坯端面方向粗車 圖示為從外徑方向往軸心方向車削端面時的走刀路徑 編程格式為 以直徑編程 G72P ns Q nf U u W w D d FST 其功能與G71基本相同 不同之處是刀具路徑按徑向方向循環(huán) 其刀具循環(huán)路徑如圖 2020 3 14 固定形狀粗車循環(huán)G73 輪廓粗車 圖形重復車削循環(huán)指令 適用于毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近時的粗車 例如 一般鍛件或鑄件的粗車 這種循環(huán)方式的走刀路線如圖所示 編程格式為 G73P ns Q nf I i K k U u W w D d FST 2020 3 14 精加工循環(huán)指令 G70 用于執(zhí)行G71 G72 G73粗加工循環(huán)指令后的精加工循環(huán) 在G70指令程序段內(nèi)要給出精加工第一個程序段的序號和精加工最后一個程序段序號 格式 G70PnsQnf 2020 3 14 使用循環(huán)指令時注意事項 1 G71 G72 G73中F S T僅在粗車循環(huán)程序中有效 而對于G70無效 ns nf程序段中指定的F S T則對精加工循環(huán)G70有效 2 在ns nf程序段之間不能有相同的序號 3 粗車之后刀具將返回循環(huán)起點 再進行精加工 4 在ns nf程序段之間不能調(diào)用子程序 5 G70循環(huán)一結束 刀具快速返回到起始點 并開始執(zhí)行G70循環(huán)的下一個程序段 例16 用G70 G71指令編程 N12G50 N13G00 T0101M03 N14G71P15Q18U2 0W2 0D4 0F0 25 粗加工循環(huán)N15G00X30 0F0 15 N16G01Z 10 0 N17X40 0Z 30 0 N18X62 0 N19G00 N20M01 N51G96S150 T0300 N52G50 N53G00 T0303M03 N54G70P15Q18 精加工循環(huán)N55G00 N56M01 例17 試用G70 G71指令編程 N010G50X200 0Z220 0 設定坐標系N020G00X160 0Z180 0M03M08S800T0101 主軸正轉 換刀 快進到點 160 180 N030G71P040Q100U4 0W2 0D7 0F40S500 粗車循環(huán) 從程序段N040到N100 N040G00X40 0S800 粗車切深為7mm 轉速500r min N050G01W 40 0F20 進給速度為40mm min N060X60 0W 30 0 N070W 20 0 N080X100 0W 10 0 N090W 20 0 N100X140 0W 20 0 N110G70P040Q100 精車循環(huán) 從程序段N040到N100 N120G00X200 0Z220 0M09 精車切深為2mm 轉速800r min N130T0100M05 進給速度為20mm min N140M30 程序結束 2020 3 14 2020 3 14 3 其他數(shù)控系統(tǒng)的固定循環(huán) SIEMENS 參數(shù)化形式 FAGOR G代碼差別甚遠 HNC21 22T 類似FANUC 第四節(jié)數(shù)控車床編程實例 例1編寫圖示零件的精加工程序 編制如圖所示零件精加工程序 其中外圓 85mm不加工 三把車刀分別用于車外圓 切槽和車螺紋 刀具布置及安裝尺寸見圖 對刀時 用對刀顯微鏡以T01號刀為準進行 螺紋車刀的刀尖相對T01號刀尖在Z向偏置10mm 加工程序見表 2020 3 14 例2 一缸蓋零件簡圖 該零件用數(shù)控車床加工 加工程序見表 2020 3 14 第五節(jié)數(shù)控車床的操作方法和安全規(guī)程 一 數(shù)控車床的控制面板二 數(shù)控車床的操作三 數(shù)控車床加工安全規(guī)程及日常保養(yǎng) 2020 3 14 一 數(shù)控車床的控制面板 2020 3 14 操作面板 2020 3 14 二 數(shù)控車床的操作 一 手動操作1 開機和手動回零操作1 開機的操作步驟 1 檢查機床各部分初始狀態(tài)是否正常 2 將機床控制箱的電源開關撥至 ON 位置 系統(tǒng)進行自檢后進入 加工 操作界面 2 手動回零操作回零 回機床參考點 回機床原點打開機床后首先必須返回參考點 再進行對刀 自動加工等操作作用 開機回零可消除屏幕顯示的隨機動態(tài)坐標 使機床有個絕對的坐標基準 在連續(xù)加工后回零 可消除進給運動部件的坐標累積誤差 2020 3 14 手動回零的步驟如下 1 方式選擇開關置于JOG位置 2 返回參考點開關置于ON位置 3 各軸向參考點方向以JOG方式進給 一般先回Z軸 再回X軸 返回參考點之后亮燈 2020 3 14 2 手動連續(xù)進給在手動連續(xù)進給狀態(tài)下按住坐標進給鍵 進給部件連續(xù)移動 直到松開該鍵才停止 其操作步驟如下 1 方式選擇開關置于JOG位置 2 選擇移動坐標軸 3 選擇JOG進給速度 若按下快速進給鍵則執(zhí)行手動快速進給 2020 3 14 3 步進 手輪 STEP HANDLE 進給步進進給也稱點動進給 在此狀態(tài)下每按一次坐標進給鍵 進給部件移動給定距離 若按快速進給鍵則變成快速進給 此時快速進給倍率開關有效 手搖脈沖發(fā)生器可使機床微量進給 選擇手搖脈沖發(fā)生器移動的軸 轉動手搖脈沖發(fā)生器 右轉為正方向 左轉為負方向 可實現(xiàn)機床微量移動 手輪1個刻度的移動量分別為0 001mm 0 01mm和0 1mm 2020 3 14 二 零件程序的編輯 存儲 1 輸入程序輸入程序的操作步驟為 1 方式選擇開關置于EDIT方式 2 按PRGRM鍵 3 輸入地址O 4 輸入準備存儲的程序號 5 按 INPUT 鍵存儲 6 0輸入每一個程序段完后 按EOB ENDOFBLOCK 結束 2020 3 14 2 程序號檢索存儲器存入多個程序時 可以檢索其中的任一個 1 方法1 1 選擇 EDIT 或 AUTO 方式 2 按 PROG 鍵 3 按地址O 4 鍵人要檢索的程序號 按光標移動鍵 5 檢索結束時 在CRT畫面的右上方 顯示已檢索出的程序號 2020 3 14 2 方法2 1 選擇 EDIT 或 AUTO 方式 2 按PROG鍵 3 按地址O 4 在EDIT方式下連續(xù)按光標移動鍵 存儲的程序會逐個顯示出來 2020 3 14 3 程序段檢索程序段檢索通常是檢索程序內(nèi)某一順序號 常用于程序的中途啟動或編輯程序等 其檢索步驟為 1 選擇AUTO或編輯方式 2 按PROGRAM鍵 3 選擇要檢索的程序 4 按地址N 2020 3 14 5 輸入要檢索的程序段號 6 按光標移動鍵 7 檢索結束時在CRT的右上方顯示檢索的程序段號 2020 3 14 4 程序編輯首先將程序保護開關置為OFF 然后將模式選擇開關選為編輯EDIT方式 按PRGRM鍵 顯示程序 即可進行程序編輯的有關操作 其操作方式和步驟如下 1 返回當前程序起始語句方法一 按RESET鍵 光標回到程序的最前端 PROGRAM工作畫面從頭顯示程序內(nèi)容 方法二 在自動或編輯方式按PROGRAM鍵 按地址O 再按光標移動鍵 2020 3 14 2 字及其他地址的檢索輸入需檢索的字或其他地址 如S600 從當前光標位置向前面程序尋找按光標移動鍵 向后面程序檢索按光標移動鍵 檢索完成后光標出現(xiàn)在所檢索的字或其他地址第一次出現(xiàn)的位置 3 字的修改如將Z08改為M08 首先檢索要修改的字Z08 將光標移到Z08 輸入改變后的字M08 再按ALTER鍵即可修改 2020 3 14 4 字的刪除如欲刪除程序段N020G01X120 0Z200 0F30 中的字X120 0 首先將光標移至該程序段的X120 0位置 按DELETE鍵即可刪除字X120 0 5 字的插入如欲在程序段N020