數(shù)控車(chē)削零件編程與加工課件

《數(shù)控車(chē)削零件編程與加工》精品課程任務(wù)一河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1任務(wù)內(nèi)容加工階梯軸，如圖所示階梯軸，已知材料為45#鋼，毛坯為φ50×100，編寫(xiě)零件的加工程序，在上海宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)仿真加工，最后在實(shí)訓(xùn)教學(xué)區(qū)進(jìn)行實(shí)際加工。

2知識(shí)應(yīng)用2.1數(shù)控車(chē)削編程基礎(chǔ)知識(shí)1、數(shù)控程序編制的方法及步驟數(shù)控加工：根據(jù)事先編寫(xiě)好的加工程序自動(dòng)加工工件。程序編制過(guò)程：把工件加工所需的數(shù)據(jù)和信息，如工件的材料、形狀、尺寸、精度、加工路線(xiàn)、切削用量、數(shù)值計(jì)算數(shù)據(jù)等按數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的格式和代碼，編寫(xiě)成加工程序，再將程序錄入到數(shù)控系統(tǒng)的過(guò)程。分析零件圖樣→確定工藝過(guò)程→刀具運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算（數(shù)學(xué)處理）→編寫(xiě)加工程序單→程序輸入→程序校驗(yàn)→首件試切

2、數(shù)控程序的基本結(jié)構(gòu)和分類(lèi)（1）數(shù)控程序的基本結(jié)構(gòu)一個(gè)零件程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)句法和格式規(guī)則的若干個(gè)程序段組成的，而每個(gè)程序段是由若干個(gè)指令字（又稱(chēng)功能字）組成的，如圖1所示。圖1程序的結(jié)構(gòu)

任務(wù)1階梯軸的編程與加工一個(gè)完整的加工程序由程序號(hào)、程序的內(nèi)容和程序結(jié)束3部分組成。程序號(hào)：以地址O、P、％以及l(fā)～9999范圍內(nèi)的任意數(shù)字組成。通常FANUC系統(tǒng)用“O”，華中系統(tǒng)用“％”。程序結(jié)束：放在最后一個(gè)程序段作為整個(gè)程序的結(jié)束，M02或M30代碼。程序內(nèi)容：若干個(gè)程序段組成，每個(gè)程序段表示一個(gè)完整的加工工步或動(dòng)作。程序段：由程序段號(hào)、若干功能字和程序段結(jié)束符號(hào)組成，如圖2所示。

常用地址符功

能地

址

符說(shuō)

明程序號(hào)O或P或%程序地址編號(hào)尺寸字X，Y，Z，U，V，W直線(xiàn)坐標(biāo)軸A，B，C，D，E旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸R圓弧半徑I，J，K圓弧中心坐標(biāo)準(zhǔn)備功能G指令動(dòng)作方式輔助功能M開(kāi)關(guān)控制方式的指定補(bǔ)償值H，D補(bǔ)償值地址暫停P或X或F暫停時(shí)間重復(fù)次數(shù)L或H子程序調(diào)用次數(shù)或循環(huán)程序的循環(huán)次數(shù)切削用量F進(jìn)給量或進(jìn)給速度轉(zhuǎn)速S主軸轉(zhuǎn)速刀具號(hào)T刀庫(kù)中的刀具編號(hào)

3、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系采用標(biāo)準(zhǔn)的右手笛卡兒直角坐標(biāo)系，一個(gè)直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或一個(gè)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)定義一個(gè)坐標(biāo)軸。X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手定則決定如圖3所示，圖3右手直角笛卡兒坐標(biāo)系

典型數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系

圖5車(chē)床的前置刀架與后置刀架

圖6機(jī)床坐標(biāo)系與機(jī)床參考點(diǎn)

（2）工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系：編程時(shí)使用，由編程人員以工件圖紙上的某一固定點(diǎn)位原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系，編程尺寸都按工件坐標(biāo)系中的尺寸確定。工件坐標(biāo)系也是右手笛卡兒坐標(biāo)系，與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向一致。工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)：最好選在工件圖樣的基準(zhǔn)上或工件的對(duì)稱(chēng)中心上，例如回轉(zhuǎn)體零件的端面中心、非回轉(zhuǎn)體零件的角邊、對(duì)稱(chēng)圖形的中心等。在數(shù)控車(chē)床上加工零件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線(xiàn)與工件右端面或左端面的交點(diǎn)處如圖7所示。工件原點(diǎn)設(shè)置

對(duì)刀本質(zhì)：確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置關(guān)系。將編程坐標(biāo)原點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的偏置量輸入系統(tǒng)。工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離，這個(gè)距離稱(chēng)為工件原點(diǎn)偏置，如圖8所示。圖8機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系

2.2階梯軸加工編程的工藝知識(shí)1、階梯軸的車(chē)削方法階梯軸的車(chē)削方法分低臺(tái)階牛削和高臺(tái)階車(chē)削兩種方法。(1)低臺(tái)階車(chē)削

相鄰兩圓柱體直徑差較小，可用車(chē)刀一次切出。加工路線(xiàn)為A—B—C—D—E。(2)高臺(tái)階車(chē)削

相鄰兩圓柱體直徑差較大，采分層切削，粗加工路線(xiàn)為A1一B1,A2一B2，A3一B3,精加工路線(xiàn)為A—B-C—D一E。低臺(tái)階車(chē)削法

高臺(tái)階車(chē)削法2、編程尺寸計(jì)算

2.3階梯軸加工編程方法1、米制與英制編程長(zhǎng)度單位量綱：有米制和英制，專(zhuān)用指令代碼設(shè)定長(zhǎng)度單位量綱，如FANUC-0imate系統(tǒng)用G20表示使用英制單位量綱，G21表示使用米制單位量綱。2、直徑與半徑編程直徑編程：把X坐標(biāo)值表示為回轉(zhuǎn)零件的直徑值，由于圖紙上都用直徑表示零件的回轉(zhuǎn)尺寸，用這種方法編程比較方便，X坐標(biāo)值與回轉(zhuǎn)零件直徑尺寸保持一致，不需要尺寸換算。半徑編程：把X坐標(biāo)值表示為回轉(zhuǎn)零件的半徑值，稱(chēng)為半徑編程，符合直角坐標(biāo)系的表示方法，較少采用。

3、常用M指令（1）程序停止指令（M00）（2）選擇性停止指令（M01）（3）程序結(jié)束指令（M02）（4）程序結(jié)束并返回到零件程序頭（M30）（5）主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)指令（M03、M04、M05）M03指令控制主軸正轉(zhuǎn)，即使主軸按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。M04指令控制主軸反轉(zhuǎn)，即使主軸按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。M05控制主軸停轉(zhuǎn)。是模態(tài)指令，可以互相注銷(xiāo)。（6）冷卻液開(kāi)關(guān)指令（M07、M08、M09）

4、主軸功能S、進(jìn)給功能F和刀具功能T（1）進(jìn)給功能（F功能）F指令表示工件被加工時(shí)刀具相對(duì)于工件的合成進(jìn)給速度，F(xiàn)的單位取決于G98和G99。1）每分鐘進(jìn)給模式（G98）默認(rèn)指令指令格式：G98F＿F后面的數(shù)字表示的是主軸每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。模態(tài)指令。2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給模式（G99）指令格式：G99F＿F后面的數(shù)字表示的是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mm/r。模態(tài)指令。（2）主軸轉(zhuǎn)速功能（S功能）S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速。編程格式：S＿

（3）刀具功能（T功能）T功能指令用于選擇加工所用刀具。編程格式：T××（或T××××）例：T0303表示選用3號(hào)刀及3號(hào)刀具補(bǔ)償值。該指令主要用于設(shè)置刀具幾何位置補(bǔ)償來(lái)確定工件坐標(biāo)系，注意：（1）刀具號(hào)與刀架上的刀位號(hào)一致。（2）刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)可以不相同，如T0103，此時(shí)T01號(hào)刀的刀具補(bǔ)償值必須寫(xiě)在#3號(hào)刀補(bǔ)位置上。（3）T××為取消刀具補(bǔ)償，如上例中，T0300則取消3號(hào)刀位的刀補(bǔ)。

5、基本移動(dòng)指令（G00、G01）

（1）快速定位指令（G00）刀具以點(diǎn)為控制方式從刀具所在位置用最快的速度到指定位置。編程格式：G00X(U)＿Z(W)＿其中，X(U)、Z(W)為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值。注意：（1）執(zhí)行該指令時(shí)，刀具以機(jī)床規(guī)定的進(jìn)給速度從所在點(diǎn)以點(diǎn)位控制方式移動(dòng)到目標(biāo)移動(dòng)速度不能由F指令設(shè)定，它的速度已由生產(chǎn)廠(chǎng)家預(yù)先調(diào)定。若編程時(shí)設(shè)定了進(jìn)給速度F，則對(duì)G00程序段無(wú)效。（2）G00為模態(tài)指令，只有遇到同組指令（G01、G02、G03）時(shí)才會(huì)被取替。（3）X、Z后面跟的是絕對(duì)坐標(biāo)值，U、W后面跟的是增量坐標(biāo)值。（4）圖9所示，從A到B有4種方式，直線(xiàn)AB、折線(xiàn)ACB折線(xiàn)ADB和折線(xiàn)AEB，采用哪條路徑取決于個(gè)坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量。使用G00指令時(shí)要注意刀具是否和工件及夾具發(fā)生干涉，忽略這一點(diǎn)就容易發(fā)生碰撞。（2）直線(xiàn)進(jìn)給（G01）模態(tài)指令該指令是使刀具以給定的速度，從所在點(diǎn)出發(fā)，直線(xiàn)移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)。編程格式：G01X(U)＿Z(W)＿F＿其中，X(U)、Z(W)為目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，F(xiàn)為進(jìn)給速度。注意：（1）G01指令進(jìn)給速度由F決定。如果在G01程序段之前沒(méi)有F指令，當(dāng)前G01程序段中也沒(méi)有F指令，則機(jī)床不運(yùn)動(dòng)。（2）G01指令前若出現(xiàn)G00指令，而該句程序段中未出現(xiàn)F指令，則G01指令的移動(dòng)速度按照G00指令的速度執(zhí)行。例：加工圖10所示零件，選右端面O點(diǎn)為編程原點(diǎn)。圖10直線(xiàn)編程實(shí)例直線(xiàn)編程實(shí)例的加工程序絕對(duì)值編程增量值編程O(píng)0001N010T0101;N020S800M03;N030G00X200.0Z100.0;N040X30.0Z5.0;N050G01X50.0Z-5.0F1.3;N060Z-45.0;N070X80.0Z-65.0;N080G00X100.0;N090Z5.0;N100X200.0Z100.0T0100;N110M05;N120M30;O0002N010T0101;N020S800M03;N030G00X200.0Z100.0;N040U-170.0W-95.0;N050G01U20.0W-10.0F1.3;N060W-40.0;N070U30.0W-20.0;N080U20.0;N090W70.0;N100X200.0Z100.0T0100;N110M05;N120M30;6、單一固定圓柱面切削循環(huán)指令（G90）（1）G90指令的特點(diǎn)G90指令用于車(chē)削內(nèi)、外圓柱面和內(nèi)孔自動(dòng)固定循環(huán)。用于毛坯余量較大的粗加工，以去除大部分毛坯。①快速進(jìn)刀(相當(dāng)于G00指令);②切削進(jìn)給(相當(dāng)于G01指令);③退刀(相當(dāng)于G01指令);④快速返回(相當(dāng)于G00指令)。G90指令用一個(gè)程序段連續(xù)自動(dòng)完成①—④的加工操作。例：加工如圖所示的零件，毛坯為Φ70的棒料，加工軸段為Φ30。G90車(chē)削圓柱面編程實(shí)例分析：加工余量較大，因此，在精車(chē)前，必須將大部分余量去除。為此，使用G90車(chē)削循環(huán)指令編寫(xiě)粗車(chē)程序，每次X向的背吃刀量的為5mm，留5mm余量用于半精加工和精加工，則粗車(chē)程序編寫(xiě)如下：G90X60.0Z-80.0F500;X50.0;X40.0;3階梯軸的仿真與實(shí)際加工3.1零件圖3.2刀具卡通過(guò)分析可知本任務(wù)需要如下刀具：產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào)數(shù)控車(chē)削加工與編程實(shí)訓(xùn)件零件名稱(chēng)任務(wù)1階梯軸零件圖號(hào)1序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱(chēng)數(shù)量加工表面刀尖半徑R／mm刀尖方位T備注1T010191°硬質(zhì)合金偏刀l粗車(chē)外輪廓0.432T020291°硬質(zhì)合金偏刀l精車(chē)外輪廓0.23編制審核批準(zhǔn)共1頁(yè)第1頁(yè)3.3加工方案及工序(1)加工方案根據(jù)零件的工藝特點(diǎn)和毛坯尺寸Φ50×100mm，確定加工方案：采用三爪自定心卡盤(pán)裝卡，零件伸出卡盤(pán)82mm，加工零件外輪廓至尺寸要求。加工前先對(duì)刀，設(shè)置編程原點(diǎn)在右端面的軸線(xiàn)上，加工程序名為O0001。加工工序卡見(jiàn)表任務(wù)1加工工序卡單位名稱(chēng)河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào)零件名稱(chēng)零件圖號(hào)數(shù)控車(chē)削零件編程加工課內(nèi)任務(wù)任務(wù)1階梯軸1工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱(chēng)使用設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)場(chǎng)地001O0001三爪自定心卡盤(pán)CKA6150FANUC0iMate理實(shí)一體化教室工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格/mm主軸轉(zhuǎn)速n/（r/min）進(jìn)給量f/(mm/r)背吃刀量mm備注(程序名)1粗車(chē)外輪廓，留余量1mmT0125×206000.251.5自動(dòng)(O0001)2精車(chē)尺寸至各表面至T0225×208000.150.25自動(dòng)(O0001)編制審核批準(zhǔn)共1頁(yè)第1頁(yè)3.4編程加工及操作要點(diǎn)3.4.1數(shù)值計(jì)算圖紙上有公差值的尺寸，編程時(shí)取極限尺寸的平均值。由此可得Φ40、Φ41.5、Φ43外圓的編程尺寸分別為：39.969、41.469、42.969；長(zhǎng)度72的編程尺寸為72。3.4.2參考程序（程序號(hào)O0001）程序段號(hào)程序內(nèi)容說(shuō)

明N10N20N30N40N30N60N70N80N90N100N110N120N130N140N150N160N170N180N190G97G99M03S500;T0101;M08;G00X48.0Z2.0;G90X47.0Z-72.0F0.3;X44.0X42.5.0Z-40.0;X41.0Z-20.0;G00X100.0Z150.0;T0202;G00X39.969S800G01Z-20.0F0.1;X41.499;Z-40.0