數(shù)控編程與操作-2課件

1、數(shù)控編程與操作機(jī)電一體化教研室數(shù)控編程與操作機(jī)電一體化教研室第1章 FANUC 0i數(shù)控車床編程數(shù)控車床是用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。它能夠通過程序控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、圓弧特形面、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔等工作。FANUC 0i的系列是目前在我國(guó)數(shù)控車床上應(yīng)用較多的一種數(shù)控系統(tǒng)，它的編程方法和指令格式具有一定的代表性。第1章 FANUC 0i數(shù)控車床編程數(shù)控車床是用于加工軸類、1.1 數(shù)控車削工藝1.1.1數(shù)控車削加工工藝分析1.數(shù)控車床加工對(duì)象的選擇(1)精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。由于數(shù)控車床剛性好、制造精度高，能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)

2、償，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以車代磨。(2)表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳切削速度來切削錐面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一致。數(shù)控車床還適合加工各表面粗糙度要求不同的工件。表面粗糙度要求大的部位選用較大的進(jìn)給量，表面粗糙度要求小的部位選用小的進(jìn)給量。(3)輪廓形狀特別復(fù)雜和難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件。由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲線和平面曲線插補(bǔ)功能，所以可以加工形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的的回轉(zhuǎn)體零件。(4)帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。數(shù)控車床不但能車削任何等導(dǎo)程的直、錐面螺紋和端面螺紋，而且還能

3、車變螺距螺紋和高精度螺紋。1.1 數(shù)控車削工藝1.1 數(shù)控車削工藝1.1.1數(shù)控車削加工工藝分析1.數(shù)控車床加工對(duì)象的選擇(1)精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。 (2)表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。(3)輪廓形狀特別復(fù)雜和難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件。(4)帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。1.1 數(shù)控車削工藝1.1.1數(shù)控車削加工工藝分析2.數(shù)控車床加工工藝的主要內(nèi)容(1)選擇適合在數(shù)控車床上加工的零件，確定工序內(nèi)容；(2)分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求；(3)確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線；(4)設(shè)計(jì)加工工序，選取零件的定位基準(zhǔn)、確定裝夾方案、劃分工步、選擇刀具和確定切削用量等；(5)調(diào)

4、整數(shù)控加工程序，選取對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)、確定刀具補(bǔ)償及加工路線等。2.數(shù)控車床加工工藝的主要內(nèi)容3.數(shù)控車床加工零件的工藝性分析(1)零件圖的分析。 零件圖分析是工藝制定中的首要工作，主要包括以下幾個(gè)方面： 1)尺寸標(biāo)注方法分析。 2)輪廓幾何要素分析。 3)精度及技術(shù)要求分析。3.數(shù)控車床加工零件的工藝性分析(2)結(jié)構(gòu)工藝性分析。 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工。(a)三個(gè)槽寬度不同 (b)三個(gè)槽寬度相同圖1-1零件結(jié)構(gòu)工藝性(2)結(jié)構(gòu)工藝性分析。4.數(shù)控車削加工工藝路線的擬訂在制定加工工藝路線之前，首先要確定加工定位基準(zhǔn)和加工工序。(1)零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和

5、加工基準(zhǔn)的選擇 1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2)定位基準(zhǔn)。 3)測(cè)量基準(zhǔn)。4.數(shù)控車削加工工藝路線的擬訂(2)零件加工工序的確定 在數(shù)控車床上加工工件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，即在一次安裝下盡可能完成大部分甚至全部的加工工作。 1)按零件加工表面劃分。 2)按粗、精加工劃分。(2)零件加工工序的確定(3)零件加工順序的確定 在分析了零件圖樣和確定了工序、裝夾方法之后，接下來要確定零件的加工順序。制訂加工順序應(yīng)遵循下列原則：1)先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。2)先近后遠(yuǎn)。按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而定。在一般情況下，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減小空行

6、程時(shí)間。 圖1-4內(nèi)外交叉加工示例 圖1-2 先粗后精示例圖 1-3 先近后遠(yuǎn)示例 (3)零件加工順序的確定 4)基面先行。用于精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。 5)進(jìn)給路線最短。確定加工順序時(shí)，要遵循各工序進(jìn)給路線的總長(zhǎng)度最短原則。4)基面先行。用于精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的(4)進(jìn)給路線的確定 1)最短的空行程路線。 2)最短的切削進(jìn)給路線。 3)大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線。 4)精加工輪廓的連續(xù)切削進(jìn)給路線。(4)進(jìn)給路線的確定(5)退刀和換刀時(shí)的注意事項(xiàng)(a)斜退刀方式 (b)徑軸向退刀方式 (c)軸徑向退刀方式 圖1-5 退刀方

7、式 1)退刀。退刀是指刀具切完一刀，退離工件，為下次切削做準(zhǔn)備的動(dòng)作。2)換刀。換刀的關(guān)鍵在換刀點(diǎn)設(shè)置上，換刀點(diǎn)必須保證安全性，即在執(zhí)行換刀動(dòng)作時(shí)，刀架上每一把刀具都不要與工件或機(jī)床發(fā)生碰撞。而且盡量保證換刀路線最短，(5)退刀和換刀時(shí)的注意事項(xiàng)5.數(shù)控車床坐標(biāo)系(1)機(jī)床坐標(biāo)系 (a)編程原點(diǎn)在右端面 (b)編程原點(diǎn)在左端面圖1-6 前置刀架臥式車床坐標(biāo)系圖 1-7 編程原點(diǎn)與工件坐標(biāo)系5.數(shù)控車床坐標(biāo)系(2)編程坐標(biāo)系與編程原點(diǎn) 為了方便編程，首先要在零件圖上適當(dāng)位置，選定一個(gè)編程原點(diǎn)，該點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的工藝設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上，并以這個(gè)原點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，再建立一個(gè)新的坐標(biāo)系稱為編程坐標(biāo)系或

8、零件坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系用來確定編程和刀具的起點(diǎn)。 因?yàn)閷?duì)刀時(shí)工件右端面更容易找到，所以選用工件右端面與主軸回轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)的情況比較多見。(2)編程坐標(biāo)系與編程原點(diǎn) 1.1.2 數(shù)控車削刀具的選擇1.數(shù)控車削刀具的種類 圖1-8 數(shù)控車削刀具及加工方法示意1.1.2 數(shù)控車削刀具的選擇1.數(shù)控車削刀具的種類2.可轉(zhuǎn)位刀片的應(yīng)用及代碼可轉(zhuǎn)位刀具是將預(yù)先加工好的多邊形刀片，用機(jī)械夾固的方法夾緊在刀體上的種刀具。(1)可轉(zhuǎn)位車刀的基本結(jié)構(gòu)1)刀具組成 可轉(zhuǎn)位刀具一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成，如圖1-9所示。 1-刀桿 2-刀片 3-刀墊 4-夾緊元件圖1-9 可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)組成圖

9、2.可轉(zhuǎn)位刀片的應(yīng)用及代碼 1-刀桿1-10 可轉(zhuǎn)位車刀夾緊形式刀片的夾緊形式及其夾緊力的作用原理如圖1-10所示。數(shù)控編程與操作-2課件2)可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)表示規(guī)則 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2076-1987規(guī)定，切削用可轉(zhuǎn)位刀片的型號(hào)由給定意義的字母和數(shù)字代號(hào)，按一定順序排列的十個(gè)號(hào)位組成。其排列順序如下：其中每一位字符代表刀片的某種參數(shù)，具體意義如下：1刀片的幾何形狀及夾角；2刀片主切削刃后角(法后角)：3刀片內(nèi)接圓直徑d與厚度s的精度級(jí)別；4刀片型式、緊固方法或斷屑槽；5刀片邊長(zhǎng)、切削刃長(zhǎng)；6刀片厚度；7刀尖圓角半徑r或主偏角kr或修光刃后角n；8切削刃狀態(tài)，刀尖切削刃或倒棱切削刃；9進(jìn)刀方向或

10、倒刃角度；10廠商的補(bǔ)充代號(hào)或倒刃角度。2)可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)表示規(guī)則數(shù)控編程與操作-2課件3.數(shù)控車削刀具的選擇以半精車和精車鋼件材料為例：(1)選擇刀片牌號(hào)為硬質(zhì)合金YT15。(2)選擇合適的斷屑槽。(3)車端面時(shí)，常用45主偏角的車刀。(4)車外圓時(shí)，粗加工常用75主偏角的車刀；精加工時(shí)采用9095主偏角的車刀，可兼顧軸上臺(tái)階的車削。 (5)車槽時(shí)，刀具宜采用正前角以利于排屑，采用較小后角以加強(qiáng)刀尖的強(qiáng)度，寬度般為槽寬的80%90%為宜。 3.數(shù)控車削刀具的選擇(6)車曲面時(shí)，采用45車刀、60尖刀粗車，用圓弧形車刀精車。圓弧形車刀是以圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。7)車

11、外螺紋時(shí)，應(yīng)控制刀具角度的準(zhǔn)確性，以及采用正前角以利于排屑。 以上外形加工的刀具在安裝時(shí)，應(yīng)注意刀桿的伸出量應(yīng)在刀桿高度尺寸的1.5倍以內(nèi)，以保證刀具的剛性。深槽、深孔應(yīng)采用半月形加強(qiáng)筋加強(qiáng)刀具剛性。 (6)車曲面時(shí)，采用45車刀、60尖刀粗車，用圓弧形車刀 (8)車內(nèi)孔、內(nèi)螺紋時(shí)，刀桿的伸出量(長(zhǎng)徑比)應(yīng)在刀桿直徑的4倍以內(nèi)。 車內(nèi)孔、內(nèi)螺紋刀具長(zhǎng)徑比為2時(shí)切削參數(shù)選取的原則是，切削用量應(yīng)比外形加工降低30%左右；刀具長(zhǎng)徑比每增加1，切削用量就降低25%。常用的車刀有三種不向截面形狀的刀柄，即圓柄、矩形柄和正方形柄。矩形柄和正方形柄多用于外形加工；內(nèi)形(孔)加工優(yōu)先選用圓柄車刀。由于圓柄車刀

12、的刀尖高度是刀柄高度的二分之一，且柄部為圓形，有利于排屑，故在加工相同直徑的孔時(shí)，圓柄車刀的剛性明顯高于方柄車刀，所以在條件許可時(shí)應(yīng)盡量采用圓柄車刀。在臥式車床上因受四方形刀架限制，一般多采用正方形或矩形柄車刀。 (8)車內(nèi)孔、內(nèi)螺紋時(shí)，刀桿的伸出量(長(zhǎng)徑比)應(yīng)在刀桿直徑1.1.3數(shù)控車削切削用量的選擇和工藝文件的制定1.數(shù)控車削切削用量的選擇(1)車削用量的選擇原則 1)粗加工時(shí)車削用量的選擇原則：首先，選取盡可能大的背吃刀量；其次，要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。2)精加工時(shí)車削用量的選擇原則：首先，根據(jù)粗加工后的余量確定背吃

13、刀量；其次，根據(jù)已加工表面粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后，在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選用較高的切削速度。1.1.3數(shù)控車削切削用量的選擇和工藝文件的制定1.數(shù)控車(2)車削用量的選擇方法 1)背吃刀量的選擇 根據(jù)加工余量確定，粗加工(表面粗糙度Ra=1080m)時(shí)，一次進(jìn)給應(yīng)盡可能切除全部余量。在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)810mm。半精加工時(shí)(表面粗糙度Ra=1.2510m)時(shí)，背吃刀量取0.52mm。精加工(表面粗糙度Ra=0.321.25m)時(shí)，背吃刀量取0.10.4mm。在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大或余量不均勻時(shí)，粗加工要分幾次進(jìn)給，并且應(yīng)當(dāng)把第一、二次進(jìn)給的背吃刀量盡

14、量取得大一些。(2)車削用量的選擇方法2)進(jìn)給量的選擇 工件或工具每旋轉(zhuǎn)一周或往復(fù)一次，或刀具每轉(zhuǎn)過一齒時(shí)，工件與工具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移。 粗加工時(shí)，由于對(duì)工件表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時(shí)主要考慮機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性及刀桿的強(qiáng)度和剛性等限制因素，根據(jù)加工材料、刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來選擇進(jìn)給量。在半精加工和精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度來選擇進(jìn)給量。2)進(jìn)給量的選擇 3)切削速度的選擇 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度選擇切削速度?？捎媒?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在機(jī)床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取。切削速度vc

15、確定后，可以算出機(jī)床轉(zhuǎn)速n。在選擇切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1)應(yīng)盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；2)斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度；3)在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度；4)加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁工件時(shí)，應(yīng)選用較低的切削速度；5)加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。3)切削速度的選擇 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐初學(xué)編程時(shí)，車削用量的選取可參考表1-1。表1-1車削用量選擇參考表初學(xué)編程時(shí)，車削用量的選取可參考表1-1。2.數(shù)控車削工藝文件的制定數(shù)控車削加工工藝文件是進(jìn)行數(shù)控車削加工和產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)。操作人員必須遵守和執(zhí)行工藝文件，遵守操

16、作規(guī)程，才能保證零件的加工精度和表面質(zhì)量的要求。它是編程及工藝人員按零件加工要求作出的與程序相關(guān)的技術(shù)文件。數(shù)控車削加工的工藝文件種類有多種，常見的有數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控加工刀具卡片和數(shù)控加工程序清單等。(1)數(shù)控加工工序卡片 (2)數(shù)控加工刀具卡片 (3)數(shù)控加工程序清單 2.數(shù)控車削工藝文件的制定例如，在加工如圖1-12所示聯(lián)接套時(shí)，根據(jù)具體加工工藝編制的數(shù)控加工工序卡片，見表1-2；數(shù)控加工刀具卡片，見表1-3；數(shù)控加工程序清單，見表1-4。例如，在加工如圖1-12所示聯(lián)接套時(shí)，根據(jù)具體加工工藝編制的表1-2 聯(lián)接套數(shù)控加工工序卡片主軸轉(zhuǎn)速rmin進(jìn)給速度mmmin表1-2 聯(lián)接套數(shù)控

17、加工工序卡片主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度mmmin數(shù)控編程與操作-2課件數(shù)控編程與操作-2課件1.1.4 典型零件的數(shù)控車削工藝分析如圖1-13所示為軸承套零件圖，圖中未注倒角為C1，未注表面粗糙度為Ra3.2，材料45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)HRC2835，加工數(shù)量100件。試分析其數(shù)控加工工藝。1.1.4 典型零件的數(shù)控車削工藝分析(1)分析零件圖，確定零件加工工藝。 該零件為軸套類零件，對(duì)外圓及內(nèi)孔都有較為嚴(yán)格的尺寸公差要求和表面粗糙度要求。零件的材料是45鋼，有一定的熱處理要求。從使用要求來分析，內(nèi)外圓柱面有較嚴(yán)格的同軸度要求，加工數(shù)量為100件，是小批量生產(chǎn)。(1)分析零件圖，確定零件加工工藝。 通過分析

18、，初步擬定工藝方案如下： 1)根據(jù)零件形狀特征，擬選用車削加工。為了保證內(nèi)外圓柱面的同軸度要求，同時(shí)不破壞已加工表面，擬采用先以外圓表面為定位基準(zhǔn)加工孔，再以內(nèi)孔定位加工外表面。2)因其有熱處理工藝要求，所以工藝方案應(yīng)分為粗、精加工兩個(gè)階段。在粗加工之后，精加工之前安排熱處理工藝。 3)熱處理調(diào)質(zhì)后，工件硬度適中偏硬。刀具材料可采用高速鋼或硬質(zhì)合金。(2)確定裝夾方案 為了提高效率，保證裝夾質(zhì)量，擬采用三爪卡盤定位夾緊外圓，粗、精加工端面及內(nèi)孔；再以圓柱心軸定位及夾緊，粗、精加工外輪廓的裝夾方案。 通過分析，初步擬定工藝方案如下： (3)確定加工順序及走刀路線 根據(jù)確定加工順序的基本原則，盡量減少換刀次數(shù)、避免破壞后道工序的剛性為原則。確定零件加工工藝下： 1)下料：4545。 2)三爪卡盤夾外圓：車平端面；鉆4中心孔；鉆20通孔做底孔；鏜22H7孔，留精加工余量0.4mm；鏜24x16的退刀槽，并孔口倒角至C1。 3)調(diào)頭，用三爪卡盤夾外圓找正，車另一端面，保證零件全長(zhǎng)40的長(zhǎng)度尺寸。 4)用心軸定位夾緊：粗、精車42，合格；粗車34js