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文檔簡介
數(shù)控車床編程的常用指令1.1.1數(shù)控車床的坐標系與參考點在數(shù)控編程與操作中一般常用到的坐標系有機床坐標系和編程坐標系兩種。
1.機床坐標系
機床原點
坐標軸
參考點
機床原點機床原點是指在機床上設(shè)置一個數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點,它在機床裝配、調(diào)試時就已經(jīng)確定下來,一般不能更改。數(shù)控車床的機床原點一般定義在主軸旋轉(zhuǎn)中心線與車頭端面的交點如圖1-1所示。如圖1-1坐標軸數(shù)控車床一般只用到X、Z兩軸。Z——主軸中心線方向
刀具遠離工件的方向為
Z
軸正方向。X——工件徑向水平方向刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為
X
軸正方向。注意:車床刀架有前置和后置兩種,雖然2種刀架位置的車床,X軸正方向剛好相反,但是X軸的數(shù)據(jù)表示的是直徑?jīng)]有正負,所以工件不管是裝在前置還是后置車床上X的數(shù)據(jù)是一樣的,因此不管刀架是前置還是后置我們都采用后置刀架的情況編程。
參考點參考點為機床上一固定點,如圖1-2所示
。其固定位置,由
X
向與
Z向的機械擋塊及電機零點位置來確定,車床的機械擋塊一般設(shè)定在X、
Z
軸正向最大位置。圖1-22.編程坐標系工件坐標系是編程時使用的坐標系,所以又稱為編程坐標系。它是由編程人員根據(jù)零件形狀、尺寸、定位基準等來確定的,也就是說它的原點是可變的,所以編程中用編程坐標系來確定零件基點的坐標會更靈活更方便
注意事項在編程坐標系的使用中要注意:(1)編程坐標系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。(2)編程坐標系一般供編程使用,確定編程坐標系時不必考慮工件毛坯在機床上的實際裝夾位置。(3)編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。
(4)編程原點應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計基準或工藝基準上,編程坐標系中各軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機床相應(yīng)的坐標軸方向一致,如圖1-3所示為車削零件的編程原點。
圖1-3同一工件由于工件原點可變,所以程序段中的坐標尺寸也會隨之改變。因此,在編制加工程序前必須首先確定工件坐標系(編程坐標系)和工件原點(編程原點)。
編程格式:G50X
Z
;式中,X、Z的值是起刀點相對于加工原點的位置。例:按圖1-4設(shè)置加工坐標的程序段如下:G50X150.Z100.
圖1-43.工件坐標系的設(shè)定指令G501.2.1數(shù)控車床的常用功能數(shù)控車床常用的功能指令有G功能(準備功能)、M功能(輔助功能)、F功能(進給功能)、S功能(主軸轉(zhuǎn)速功能)、T功能(刀具功能)。對于各種功能指令,為使編制的程序具有通用性,ISO組織和我國對某些指令作了統(tǒng)一的規(guī)定。我們以FANUC0i系統(tǒng)為主,介紹其指令的用法,該系統(tǒng)的G功能代碼如表1-1所示。表1-1FANUC0i系統(tǒng)常用G功能代碼G代碼組功能G代碼組功能ABCABCG00G00G0001*快速定位G70G70G7200精加工循環(huán)G01G01G01直線插補G71G71G73外徑/內(nèi)徑粗車復(fù)合循環(huán)G02G02G02順時針圓弧插補G72G72G74端面粗車復(fù)合循環(huán)G03G03G03逆時針圓弧插補G73G73G75輪廓粗車復(fù)合循環(huán)G04G04G0400暫停G74G74G76排屑鉆端面孔(溝槽加工)G10G10G10可編程數(shù)據(jù)輸入G75G75G77外徑/內(nèi)徑鉆孔循環(huán)G11G11G11可編程數(shù)據(jù)輸入方式取消G76G76G78多頭螺紋復(fù)合循環(huán)G20G20G7006英制輸入G80G80G8010固定鉆循環(huán)取消G21G21G71*米制輸入G83G83G83鉆孔循環(huán)G27G27G2700返回參考點檢查G84G84G84攻絲循環(huán)G28G28G28返回參考點位置G85G85G85正面鏜循環(huán)G32G33G3301螺紋切削G87G87G87側(cè)鉆循環(huán)G32G33G3301螺紋切削G87G87G87側(cè)鉆循環(huán)G34G34G34變螺距螺紋切削G88G88G88側(cè)攻絲循環(huán)G36G36G3600自動刀具補償XG89G89G89側(cè)鏜循環(huán)G37G37G37自動刀具補償ZG90G77G2001外徑/內(nèi)徑自動車循環(huán)G40G40G4007*取消刀具尖徑補償G92G78G21螺紋自動車削循環(huán)G41G41G41刀尖半徑左補償G94G79G24端面自動車削循環(huán)G42G42G42刀尖半徑右補償G96G96G9602恒表面切削速度控制G50G92G9200坐標系、主軸最大速度設(shè)定G97G97G97恒表面切削速度控制取消G52G52G5200局部坐標系設(shè)定G98G94G9405每分鐘進給G53G53G53機床坐標系設(shè)定G99G95G95*每轉(zhuǎn)進給G54-G5914選擇工件坐標系1~6-G90G9003絕對值編程G65G65G6500調(diào)用宏程序-G91G91增量值編程有關(guān)表1-1中的指令說明如下:(1)表中的指令分為A、B、C三種類型,其中A類指令常用于CNC車床,B、C兩類指令常用于數(shù)控銑床或加工中心,故本章介紹的是A類G功能。(2)指令學(xué)分為若干組別,其中00組為非模態(tài)指令,其他組別為模態(tài)指令。所謂模態(tài)指令,是指這些G代碼不只在當(dāng)前的程序段中起作用,而且在以后的程序段中一直起作用,直到有其他指令取代它為止。非模態(tài)指令則是指某個指令只是在出現(xiàn)這個指令的程序段內(nèi)有效。(3)同一組的指令能互相取代,后出現(xiàn)的指令取代前面的指令。因此,同一組的指令如果出現(xiàn)在同一程序段中,最后出現(xiàn)的那一個才是有效指令。一般來講,同一組的指令出現(xiàn)在同一程序段中是沒有必要的。例如,若有這樣一個程序段:G01G00X120F100;則刀具將快速定位到X坐標為120的位置,而不是以100mm/min走直線到X坐標為120的位置。(4)表中帶“*”號的功能是指數(shù)控機床開機上電或按了RESET鍵后,即處于這樣的功能狀態(tài)。這些預(yù)設(shè)的功能狀態(tài),是由系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定的,一般都設(shè)定成如上表示的狀態(tài)。除了FANUC系統(tǒng)外,目前市場上應(yīng)用較廣的還有SIEMENS(德國)、FAGOR(西班牙)、HEIDENHAIN(德國)、MITSUBISHI(日本)等公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng),這些數(shù)控系統(tǒng)在目前的市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。我國生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)主要有HNC(華中數(shù)控)、CASNUC(航天數(shù)控)等,這些數(shù)控系統(tǒng)也具有較高的性能。M功能也稱輔助功能,主要是命令數(shù)控機床的一些輔助設(shè)備實現(xiàn)相應(yīng)的動作,數(shù)控車床常用的M功能如下:(1)M00程序停止數(shù)控程序中,若使用M00指令,當(dāng)程序運行過程中執(zhí)行到M00指令時,整個程序停止運行,主軸停止、切削液關(guān)閉,若要使程序往下執(zhí)行,只需要按一下數(shù)控機床操作面板上的循環(huán)(CYCLESTART)啟動鍵即可。這一指令一般可用于程序調(diào)試、工件首件試切削時檢查工件加工質(zhì)量及精度等需要讓主軸暫停的場合,也可用于經(jīng)濟型數(shù)控車床轉(zhuǎn)換主軸轉(zhuǎn)速時的暫停。(2)M01條件程序停止M01指令和M00指令類似,所不同的是,M01指令使程序停止執(zhí)行是有條件的,它必須和數(shù)控機床操作面板上的選擇性停止鍵(OPTSTOP)一起使用,若該鍵按下,指示燈亮?xí)r,則執(zhí)行到M01時,功能與M00相同;若不按該鍵,指示燈熄滅,則執(zhí)行到M01時,程序也不會停止,而是繼續(xù)往下執(zhí)行。(3)M02程序結(jié)束該指令往往用于一個程序的最后一個程序段,表是程序結(jié)束。此指令自動將主軸停止、切削液關(guān)閉,程序指針(可以認為是光標)停留在程序的末尾,不會自動回到程序的開頭。1.M功能(4)M03主軸正轉(zhuǎn)程序執(zhí)行至M03指令,主軸即正方向旋轉(zhuǎn)(由尾座向主軸看時,逆時針方向旋轉(zhuǎn))。一般轉(zhuǎn)塔式刀座,大多采用刀頂面朝下安裝車刀,故用該指令。(5)M04主軸反轉(zhuǎn)程序執(zhí)行至M04指令,主軸即反方向旋轉(zhuǎn)(由尾座向主軸看時,順時針方向旋轉(zhuǎn))。(6)M05主軸停止程序執(zhí)行至M05指令,主軸即停止,M05指令一般用于以下一些情況:①程序結(jié)束前(??墒÷?,因為M02和M30指令都包含M05);②數(shù)控車床主軸換擋時,若數(shù)控車床主軸有高速檔和低速檔時指令時,在換檔之前,必須使用M05指令,使主軸停止,以免損壞換檔機構(gòu)。③主軸正、反轉(zhuǎn)之間的轉(zhuǎn)換,也必須使用M05指令,使主軸停止后,再用轉(zhuǎn)向指令進行轉(zhuǎn)向,以免伺服電動機受損。(7)M08冷卻開程序執(zhí)行至M08指令時,啟動冷卻泵,但必須配合執(zhí)行操作面板上的CLNTAUTO鍵,使它的指示燈處于“ON”(燈亮)的狀態(tài),否則無效。(8)M09冷卻關(guān)M09指令用于將切削液關(guān)閉,當(dāng)程序運行至該指令時,冷卻泵關(guān)閉,停止噴切削液,這一指令??墒÷?,因為M02、M30指令都具有停止冷卻泵的功能。(9)M30程序結(jié)束并返回程序頭M30指令功能與M02指令一樣,也是用于整個程序結(jié)束。它與M02指令的區(qū)別是,M30指令使程序結(jié)束后,程序指針自動回到程序的開頭,以方便下一程序的執(zhí)行,其他方面的功能與M02一樣。(10)M98調(diào)用子程序程序運行至M98指令時,卻跳轉(zhuǎn)到該指令所指定的子程序中執(zhí)行。格式:M98P_L_P—指定子程序的程序號;L—調(diào)用子程序的次數(shù),如果只有一次,則可省略。(11)M99子程序結(jié)束返回/重復(fù)執(zhí)行M99指令用于子程序結(jié)束,也就是子程序的最后一個程序段。當(dāng)子程序運行至M99指令時,系統(tǒng)計算子程序的執(zhí)行次數(shù),如果沒有達到主程序編程指定的次數(shù),則程序指針回到子程序的開頭繼續(xù)執(zhí)行子程序,如果達到主程序編程指定的次數(shù),則返回主程序中M98指令的下一程序段繼續(xù)執(zhí)行。M99也可用于主程序的最后一個程序段,此時程序執(zhí)行指針會跳轉(zhuǎn)到主程序的第一個程序段繼續(xù)執(zhí)行,不會停止,也就是說程序會一直執(zhí)行下去,除非按下RESET鍵,程序才會中斷執(zhí)行。使用M功能指令時,一個程序段中只允許出現(xiàn)一個M指令,若出現(xiàn)兩個,則后出現(xiàn)的那一個有效,前面的M功能指令被忽略。如:G97S2000M03M08程序段在執(zhí)行時,冷卻液會打開,但主軸不會正轉(zhuǎn)。2.F、S、T功能(1)F功能F功能也稱進給功能,一般F后面的數(shù)據(jù)直接指定進給速度,但是速度的單位有兩種,一種是單位時間內(nèi)刀具移動的距離(mm/min),另一種是工件每旋轉(zhuǎn)一圈,刀具移動的(mm/r)距離。具體是何種單位,由G98和G99指令決定,前者指定F的單位為mm/min,后者指定F的單位為mm/r,兩者都是模態(tài)指令,可以相互取代,如果某一程序沒有指定G98或G99中的任何指令,則系統(tǒng)會默認一個,具體默認的是哪一個指令,由數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)決定,常用單位為mm/min。(2)S功能S功能也稱主軸轉(zhuǎn)速功能,它主要用于指定主軸轉(zhuǎn)速。格式:S_S后的數(shù)字即為主軸轉(zhuǎn)速,單位r/min,例如:M03S1200,表示程序命令機床,使其主軸以每分鐘1200轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。在具有恒線速功能的機床上,S功能指令還有如下作用:①最高轉(zhuǎn)速限制格式:G50S_S后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速:r/min。例:G50S3000表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000r/min。該指令能防止因主軸轉(zhuǎn)速過高,離心力太大而產(chǎn)生危險及影響機床壽命。②恒線速控制格式:G96S_S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度:m/min。例:G96S150表示切削點線速度控制在150m/min。圖示恒線速度時的轉(zhuǎn)速計算對圖所示的零件,為保持A、B、C各點的線速度在150m/min,則各點在加工時的主軸轉(zhuǎn)速分別為:A:n=1000×150÷(π×40)=1193r/minB:n=1000×150÷(π×50)=955r/minC:n=1000×150÷(π×70)=682r/min③恒線速取消格式:G97S_S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速,如S未指定,將保留G96的最終值。例:G97S3000表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速3000r/min3)T功能T功能也稱刀具功能,數(shù)控車床上時行加工時,需盡可能采用工序集中的方法安排工藝。因此,往往在一次裝夾下需要完成粗車、精車、車螺紋、切槽等多道工序。這時,需要對加工中用到的每一把刀分配一個刀具號(由刀具在刀座上的位置決定),通過程序來指定所需要的刀具,機床就選擇相應(yīng)的刀具。格式:T××××;T后面接四位數(shù)字,前兩位表示刀具號,后兩位為補償號。如果前兩位數(shù)為00,表示不換刀;后兩位數(shù)字為00,表示取消刀具補償。例如:T0414,表示換成四號刀,十四號補償;T0005,表示不換刀,采用五號補償;T0100,表示換成一號刀,取消刀具補償。一般來講,用多少號刀,其補償值就放在多少號補償中。什么是補償呢?如圖所示,以最簡單的四方刀架為例設(shè)刀架上裝有兩把刀,一號刀具刀位點在A處,當(dāng)二號刀換刀至一號刀位置時,其刀位點處于B的位置,一般來講,A、B兩點的位置是不重合的。換刀后,刀架并沒有移動(如果沒有補償),也就是說,此時數(shù)控系統(tǒng)顯示的坐標沒有發(fā)生變化,實際上并不需要它發(fā)生變化。這時,需要將B點移到與A重合的位置,同時保持系統(tǒng)坐標不變。如何做到這一點。數(shù)控系統(tǒng)是通過補償來實現(xiàn)的,事先將A、B兩點間的坐標差△X、△Z測量出來,輸入到數(shù)控系統(tǒng)中保存起來,當(dāng)二號刀換到一號刀的位置上后,數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令,讓刀架移動△X、△Z的距離,使B點和A點重合,同時保持系統(tǒng)的坐標數(shù)值不變。這種補償稱為刀具位置補償,車床數(shù)控系統(tǒng)中,除了刀具位置補償外,還有刀具半徑補償。這些補償值由機床操作人員測量出來后輸入到數(shù)控系統(tǒng)中存儲起來,然后由數(shù)控程序在換刀時調(diào)用相應(yīng)的補償號即可。4.G功能4.1.G90,G91絕對編程與增量編程指令所謂絕對編程即指程序中每一點的坐標都從工件坐標系的坐標原點開始計算,而增坐標是指后一點的坐標相對于前一點來計算,即后一點的絕對坐標值減去前一點的絕對坐標值得到的增量。相應(yīng)地,用絕對坐標值或增量坐標值進行編程的方法分別稱為絕對編程或增量編程。數(shù)控車床的絕對編程與增量編程指令通常有兩種形式(1)用G90和G91指定絕對編程與增量編程這兩個指令在FANUC系統(tǒng)B、C兩類指令中用到,A類指令中的G90另有用途,其編程格式為:G90/G91其中,G90指定絕對編程,G91指定增量編程。(2)用尺寸字母區(qū)別絕對編程與增量編程用這種方法指定絕對編程與增量編程時比較方便,如果尺寸字為X、Z值,則其后的坐標為絕對坐標,如果尺寸字為U、W,則其后的坐標為增量坐標。如圖所示,刀具從A點走到B點,編程如下:絕對編程G00X50Z60或G90G00X50Z60增量編程G00U26W42或G91G00X26Z42如果采用尺寸字區(qū)別絕對編程與增量編程方式,還可以將絕對編程與增量編程兩種方式混合起來,稱為混合編程。如上圖中,采用混合編程如下:G00X50W42或G00U26Z604.2快速定位指令G00編程格式G00X
Z
;其中:(1)格式中可兩軸可單動也可聯(lián)動;(2)X、Z的值為點定位后的終點坐標值;(3)只要是非切削的移動,通常使用G00指令。
使用說明
(1)以數(shù)控系統(tǒng)預(yù)先調(diào)定的最大進給速度移動,可以通過控制面板上的“快速進給率”按鈕調(diào)整。(2)快速點定位指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標位置,其移動速度由參數(shù)來設(shè)定。指令執(zhí)行開始后,刀具沿著各個坐標方向同時按參數(shù)設(shè)定的速度移動,最后減速到達終點。
G00快速定位的路徑
(1)一般都設(shè)定成斜進45°(又稱為非直線型定位)方式,而不以直線型定位方式移動。斜進45°方式移動時,X、Y軸皆以相同的速率同時移動,再檢測已定位至那一軸坐標位置后,只移動另一軸至坐標點為止,如圖1-8(a)所示。(2)若采用直線型定位方式移動如圖1-8(b)所示
,則每次都要計算其斜率后,再命令X軸及Y軸移動,如此增加計算機的負荷,反應(yīng)速度也較慢,故一般CNC機床——開機大都自動設(shè)定G00以斜進45°方式移動。(3)編程人員應(yīng)了解所使用的數(shù)控系統(tǒng)的刀具移動軌跡情況,以避免快速定位時可能出現(xiàn)的碰撞情況。
(a)
(b)圖1-8快速定位路徑圖1.2.2直線插補指令G01編程格式G01X
Z
F
;其中:(1)G01是模態(tài)指令,連續(xù)進行直線插補時,后面的程序段可省略G01;(2)X、Z的值是直線插補的終點坐標值,其坐標值取決于絕對值編程還是增量值編程,由尺寸字地址決定;(3)F為進給速度(F是持續(xù)有效的指令,故切削速率相同時,下一程序段可省略),單位是mm/min;F指令也是模態(tài)指令,它可以用GOO指令取消。如果在G01程序段之前的程序段沒有F指令,而現(xiàn)在的G01程序段中也沒有F指令,則機床不運動。因此,G01程序中必須含有F
指令;(4)可二軸聯(lián)動或單軸移動。絕對編程:……G01X37.Z30.……增量編程:……G01U25.W20.
……
1.2.3圓弧插補指令G02、G03編程格式順時針圓弧插補的指令格式:G02X(U)
Z(W)
I
K
F
;G02X(U)
Z(W)
R
F
;逆時針圓弧插補的指令格式:G03X(U)
Z(W)
I
K
F
;G03X(U)
Z(W)
R
F
;
使用說明(1)X
Z
是圓弧插補的終點坐標,可用絕對值或增量值表示。(2)(半徑法)R是圓弧半徑,以半徑值表示。當(dāng)圓弧對應(yīng)的圓心角≤180°時,R是正值;當(dāng)圓弧對應(yīng)的圓心角>180°時,R是負值。(3)(圓心法)I、K是圓心相對于圓弧起點的坐標增量,在X(I)、Z(K)軸上的分向量。(4)選用原則:以使用較方便者(不用計算,即可看出數(shù)值者)為取舍,當(dāng)同一程序段中同時出現(xiàn)I、K和R時,以R為優(yōu)先(即有效)I、K無效。
(5)I為0或K為0時,可省略不寫。
(6)若要插補一整圓時,只能用圓心法表示,半徑法無法執(zhí)行。若用半徑法以兩個半圓相接,其真圓度誤差會太大。(7)F為沿圓弧切線方向的進給率或進給速度。
1.2.3倒角指令G011.倒直角
2.倒圓角1.倒直角(1)45°倒角由軸向切削向端面切削倒角,即由Z軸向X軸倒角,i的正負根據(jù)倒角是向X軸正向還是負向,如圖1-11(a)所示。編程格式:
G01Z(W)
I±i;由端面切削向軸向切削倒角,即由X軸向Z軸倒角,k的正負根據(jù)倒角是向Z軸正向還是負向,如圖1-11(b)所示。編程格式:
G01Z(W)
I±k;
(a)Z軸向X軸(b)X軸向Z軸圖1-1145°倒角(2)任意角度倒角在直線進給程序段尾部加上“C
”可自動插入任意角度的倒角。C的數(shù)值是從假設(shè)沒有倒角的拐角交點距倒角始點與終點之間的距離如圖1-12(a)所示。例4:如圖1-12(b)所示。G01X50.C15.;X100.Z-100.;
(a)(b)圖1-12任意倒角2.倒圓角由起始點的軸向切削向終點軸向切削倒圓角,r的正負值根據(jù)倒圓角是向終點軸向的正方向還是負方向。編程格式:G01Z(W)
;R±r時,圓弧倒角情況如圖1-13(a)所示。編程格式:G01X(U)
;R±r時,圓弧倒角情況如圖1-13(b)所示。
(a)Z軸向X軸(b)X軸向Z軸圖1-13倒圓角
1.2.4程序暫停指令G04G04為暫停指令,其作用是刀具在一個指令的時間內(nèi)暫時停止運動。該指令由于不做實際的切削運動,常常被忽略。但它在對于保證加工精度及在切槽、鉆孔改變運動等方面都是很有好處的,常用于以下幾種情況:
(1)切槽、鉆孔時為了保證槽底、孔底的尺寸及粗糙度應(yīng)設(shè)置G04命令。(2)當(dāng)運行方向改變較大時,應(yīng)在該改變運行方向指令間設(shè)置G04命令。(3)當(dāng)運行速度變化很大時應(yīng)在其運行指令改變時設(shè)置G04命令。(4)在車臺階軸清根的場合,可使刀具做短時間的無進給光整加工,以提高表面加工質(zhì)量。
編程格式G04X(P)
;其中:X(P)——暫停時間。X后用小數(shù)表示,單位為秒(s);P后用整數(shù)表示(不能帶小數(shù)點)單位為毫秒(ms)。如G04X2.0表示暫停2s;G04P500表示暫停500ms。
使用說明(1)G04指令為非模態(tài)指令,只在本程序段有效。(2)暫停延時指令G04不能和刀具補償指令G41、G42在同一程序段中指定,也不能和進給功能指令(F指令)在同一程序段中指定。
暫停指令應(yīng)用示例G01——;G04X4.;G00——;或者:G01——;G04P4000;G00——;
圖1-14暫停指令應(yīng)用1.2.5循環(huán)加工指令在數(shù)控車床上加工零件時,通常需要對毛坯進行一層層的車削才能加工到圖樣尺寸,由于零件形狀不變所以每一層的車削動作都會相同。如圖1-15所示的小軸段分三次車削完成。每次車削都會經(jīng)過“切入-切削-退刀-返回”這幾步動作。在編程中就要編3次步驟相同的程序。為了減少編程的工作量,數(shù)控系統(tǒng)設(shè)有多種固定循環(huán)功能。主要分為單一形狀固定循環(huán)和復(fù)合固定循環(huán)。
圖1-15
1.單一固定循環(huán)指令G90、G94
1)外徑/內(nèi)徑車削單一循環(huán)指令G90該指令主要用于軸類零件的外圓、內(nèi)圓和錐面的加工。(1)圓柱面車削單一循環(huán)編程格式G90X(U)
Z(W)
F
;其中:X、Z——圓柱面切削的終點坐標值;U、W——圓柱面切削的終點相對于循環(huán)起點坐標增量。切削過程如圖1-16所示,R表示快速移動,F(xiàn)表示進給運動,加工順序按1、2、3、4進行。例:加工如圖1-16所示零件。N10G50X200.Z200.T0101;N20M03S1000;N30G00X55.Z2.M08;N40G01G96Z2.F2.5S150;N50G90X45.Z-25.F0.2;N60X40.;N70X35.;N80G00X200.Z200.;N90M30;圖1-16(2)圓錐面車削單一循環(huán)編程格式G90X(U)
Z(W)
I
F
;其中:X、Z——圓錐面切削的終點坐標值;U、W——圓柱面切削的終點相對于循環(huán)起點的坐標;I——圓錐面切削的起點相對于終點的半徑差。如果切削起點的X向坐標小于終點的X向坐標,I值為負,反之為正。
圖1-17
例:加工如圖1-18所示零件。……G01X65.Z2.;G90X60.Z-25.I-5.F0.2;X50.;G00X100.Z200.;……圖1-182)端面切削循環(huán)指令G94端面切削循環(huán)是一種單一固定循環(huán),該指令適用于加工圓柱端面或角度大的圓錐面。(1)平面端面切削循環(huán)其切削動作如圖1-19所示,R表示快速移動,F(xiàn)表示進給運動,加工順序按1、2、3、4進行。編程格式G94X(U)
Z(W)
F;其中:X、Z——端面切削的終點坐標值;U、W——端面切削的終點相對于循環(huán)起點的坐標。圖1-19例:加工如圖1-20所示零件?!璆00X65.Z5.;G94X35.Z-5.F0.2;Z-10.;Z-15.;……圖1-20(2)錐面端面切削循環(huán)編程格式G94X(U)
Z(W)
K
F
;其中:X、Z——端面切削的終點坐標值;U、W——端面切削的終點相對于循環(huán)起點的坐標;K——端面切削的起點相對于終點在Z軸方向的坐標分量。當(dāng)起點Z向坐標小于終點Z向坐標時K為負,反之為正。如圖1-21所示。
圖1-21例:加工如圖1-22所示零件。……G94X25.Z0.K-10.F0.2;Z-5.;Z-10.;……圖1-222.固定復(fù)合循環(huán)
在數(shù)控車床上加工圓棒料時,在加工余量比較大的情況下,加工首先要進行粗加工,然后進行精加工。進行粗加工時,需要多次重復(fù)切削,才能加工到規(guī)定尺寸。因此,編制程序非常復(fù)雜。應(yīng)用復(fù)合固定循環(huán)指令,只需指定精加工路線和粗加工的切削深度,數(shù)控系統(tǒng)就會自動計算出粗加工路線和加工次數(shù),因此可大大簡化編程。
1)外圓粗車固定循環(huán)指令G71
該指令適用于對毛坯料粗車外徑和粗車內(nèi)徑。編程格式G71U(△d)R(e);G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t);N(ns)…………………………N(nf)………………
其中:
d——X向切削深度(半徑給定),沒有正、負號;e——每次切削循環(huán)的退刀量,可以由參數(shù)指定;ns——精加工輪廓程序中的第一個程序段的順序號;nf——精加工輪廓程序中的最后一個程序段的順序號;
u——X軸方向的精車余量,直徑編程,有正、負號,加工外圓時設(shè)定為正值,加工內(nèi)徑則設(shè)定為負;
w——Z軸方向的精車余量;f、s、t——F、S、T代碼僅在粗車循環(huán)程序段中有效,在順序號ns至nf程序段中無效。說明:①ns→nf程序段中的F、S、T功能,即使被指定也對粗車循環(huán)無效。②該指令適用于輪廓形狀成單調(diào)性變化的零件即零件直徑呈遞增或遞減變化。③在ns→nf之間的程序段中不能調(diào)用子程序。
編程舉例如圖1-24所示尺寸工件。N10G50X200.Z140.;N20M03S800T0101;N30G00X120.Z12.M08;N40G71U2.R0.5;N50G71P60Q120U2.W1.F0.5;N60G00X40.;——ns段N70G01Z-30.F0.2;N80X60.Z-60.;N90Z-80.;N100X100.Z-90.;N110Z-110.;N120X120.Z-130.;——nf段N130G00X200.Z140.;N140M30;圖1-242)端面粗車循環(huán)指令G72
端面粗車循環(huán)指令G72,適合用于Z向加工量小,X向加工量大的棒料粗加工,一般用于加工端面尺寸較大的零件在切削循環(huán)過程中,刀具是沿Z方向進刀,平行于X軸切削。編程格式G72W(Δd)R(e);G72P(ns)Q(nf)U(
u)W(
w)F(f)S(s)T(t);N(ns)…………………………N(nf)……………其中:Δd——Z向切削深度;e——退刀量;其他與G71的相同。說明:①ns→nf程序段中的F、S、T功能,即使被指定對粗車循環(huán)無效。②該指令適用于輪廓形狀成單調(diào)性變化的零件即零件直徑呈遞增或遞減變化。③在ns→nf之間的程序段中不能調(diào)用子程序。④在輪廓描述程序段中即ns→nf程序段中刀具快速定位G00移近工件的程序段不指定X向移動。
G72的循環(huán)過程如圖1-25所示。圖中C為粗加工循環(huán)的起點。AA’BA是要切削的部分,只要給出A’B的輪廓形狀以及徑向精車余量
u/2、軸向精車余量
w及切削深度
d就可以完成AA’BA區(qū)域的粗車工序。例:如圖1-26所示尺寸編寫端面粗切循環(huán)加工程序。N10G50X200.Z200.;N20M03S600T0101;N30G00X170.Z2.;N40G72U4.R0.5;N50G72P70Q110U1.W0.5F0.5;N60G00X160.Z60.;//nsN70G01X120.Z70.F0.15;N80Z80.;N90X80.Z9.;N100Z110.;N110X36.Z132.;//nfN120G00X200.Z200.;N130M30;圖1-263)輪廓粗車循環(huán)指令G73
輪廓粗車循環(huán)指令適用于切削鑄造成型、鍛造成型或者已粗車成型的工件。當(dāng)毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近時,用G73比較合適。編程格式
G73U(
i)W(
k)R(d);G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t);N(ns)……………….……..……..N(nf)…………….…其中:
i——X方向退刀量的距離和方向(半徑指定),該值是模態(tài)的,直到其他值指定以前不改變;
k——Z方向退刀量的距離和方向,該值是模態(tài)的,直到其他值指定以前不改變;d——重復(fù)加工次數(shù);Ns——精加工輪廓程序段中開始程序段的段號;nf——精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號;△u——X軸向精加工余量;△w——Z軸向精加工余量。說明:G73不象G71、G72那樣對零件輪廓的單調(diào)性有要求。
例:如圖1-28所示為G73循環(huán)加工實例。X方向(單邊)和Z方向需要粗加工切除12mm,X方向(單邊)和Z方向需要精加工切除2mm,退刀量為1mm。
圖1-28O0001;N10G50X300.Z200.;N20G00X205.Z196.4N30T0101S600M03;N40G73U12.W12.R3;N50G73P60Q110U4.W2.F0.4N60G00X51.3Z163.2;N70G01W-32.1F0.2S700;N80X71.8W-19.6;N90W-54.9;N100X87.6;N110X108.8W-21.2;N120G70P50Q100;N130G00X300.Z200.N140M05;N150M30;4)精車循環(huán)指令G70
使用粗車循環(huán)指令完成粗車后,使用G70指令可實現(xiàn)精車循環(huán)。精車時的加工量是粗車循環(huán)時留下的精車余量,加工軌跡是工件的輪廓線。編程格式G70P(ns)Q(nf);其中:P(ns)和Q(nf)的含義與粗車循環(huán)指令中的含義相同都是指輪廓描述程序段的起始和結(jié)束程序段。
說明:①在粗車循環(huán)中規(guī)定的F、S、T對于G70無效,但在執(zhí)行G70時順序號ns至nf程序段之間的F、S、T有效;②當(dāng)G70循環(huán)加工結(jié)束時,刀具返回到起點并讀下一個程序段;ns至nf程序段不能調(diào)用子程序。
例:如圖1-29所示是采用粗車循環(huán)指令G71和精車循環(huán)指令G70的加工舉例。毛坯為棒料,直徑是62mm,刀具從A點開始,先走到C點(即循環(huán)起點),然后開始粗車循環(huán)。每次粗車循環(huán)深度為4mm,退刀量為2mm,進給量為0.5mm/r,主軸轉(zhuǎn)速為500r/min,徑向加工余量和橫向加工余量均為2mm,精加工時進給量為0.2mm/r,主軸轉(zhuǎn)速為800r/min。
圖1-29O0002;N10G50X100.Z52.;N20G00X70.Z4.N30M03S800T0101;N40G71U4.R2.;N50G71P60Q140U4.W2.F0.5S500;N60G00X6.S800;N70G01Z-24.F0.2;N80X12.;N90Z-32.;N100X20.;N110W-50.;N120X40.;N130W-20.;N140X62.W-11.;N150G70P60Q140;N160G00X100.Z52.;N170M05;N180M30;3.2.8螺紋加工指令1.等螺距螺紋切削指令G32
2.單一單螺紋切削循環(huán)指令G92
3.復(fù)合螺紋切削循環(huán)指令G76
螺紋加工概述螺紋加工是數(shù)控車床的基本功能之一,加工類型包括:內(nèi)(外)圓柱螺紋和圓錐螺紋、單頭螺紋和多頭螺紋、恒螺距螺紋和變螺距螺紋。數(shù)控車床加工螺紋的指令主要有三種:單一螺紋加工指令、單循環(huán)螺紋加工指令、復(fù)合循環(huán)螺紋加工指令。因為螺紋加工時,刀具的走刀速度與主軸的轉(zhuǎn)速要保持嚴格的關(guān)系,所以數(shù)控車床要實現(xiàn)螺紋加工,必須在主軸上安裝測量系統(tǒng)。不同的數(shù)控系統(tǒng),螺紋加工指令也不盡相同,在實際使用時應(yīng)按機床的要求進行編程。數(shù)控機床上加工螺紋,有兩種進刀方法:直進法和斜進法。如圖所示,直進法是從螺紋牙溝槽的中間部位進刀,每次切削時,螺紋車刀兩側(cè)的切削刃都受切削力,一般螺距小于3mm時,可用直進法加工。斜進法加工時,從螺紋牙槽溝的一側(cè)進刀,除第一刀外,每次切削只有一側(cè)的切削刃受切削力,有助于減輕負載,當(dāng)螺距大于3mm時,可用斜時法進行加工。螺紋加工時,不可能一次就將螺紋溝槽加工成要求的形狀,總是采取多次切削,在切削時應(yīng)遵循一個原則“后一刀的切削深度有超過前一刀的切削深度”,那就是說,切削深度逐次減小,目的是使每次切削面積接近相等。多頭螺紋加工時,先加工好一條螺紋,然后在軸向進給移一個螺距,加工第二條螺紋,直到全部加工完為止。(2)螺紋加工過程中的相關(guān)計算螺紋加工之前,需要對一些相關(guān)尺寸進行計算,以確保車削螺紋的程序段中的有關(guān)參考量。車削螺紋時,車刀總的切削深度是螺紋的牙型高度,即螺紋牙頂?shù)铰菁y牙底間沿徑向的距離。對普通螺紋,設(shè)螺距為P,根據(jù)GB/T196-1981規(guī)定,螺紋牙型理論高度H=/2=0.866P,實際加工時,由于螺紋車刀刀尖半徑的影響,實際切削深度有變化。根據(jù)GB197-1981規(guī)定,螺紋車刀可以在牙底最小削平高度H/8處削平或倒圓,則實際牙型高度可按下式計算:
h=H-2×(H/8)=0.6495P式中:H-螺紋三角形高度;
P-螺距,mm;外螺紋加工中,徑向起點(編程大徑)的確定決定于螺紋的大徑。例如要加工M30×2-6g的外螺紋,由GB/T2516-1981知,螺紋大徑的上偏差es=-0.038mm,下偏差ei=-0.318mm,公差Td2=0.28mm,則螺紋大徑尺寸界于Φ29.962-Φ29.682之間,所以螺紋大徑應(yīng)在此范圍內(nèi)選取,并在加工螺紋前,由外圓車削保證。螺紋小徑在編程確定時,應(yīng)考慮螺紋中徑公差的要求,可以由有關(guān)公式計算得出。設(shè)牙底由單一弧形構(gòu)成,圓弧半徑為R,則編程小徑可用下式計算:
d1=d-1.75H+2R+es-Td2/2式中:d1-螺紋小徑,mm;
d-螺紋公稱直徑,mm;
H-螺紋原始三角形高度,mm;
R-牙底圓弧半徑,mm,一般取R=(1/8~1/6)H
es-螺紋中徑基本偏差,mm;
Td2-螺紋中徑公差,mm。如上例中,取R=(1/8)H,則編程小徑為:
d1=30-1.75×0.866×2+2×(1/8)×0.866×2-0.28/2=27.191mm(3)螺紋加工過程中的引入距離和超越距離在數(shù)控車床上加工螺紋時,沿著螺距方向(Z方向)的進給速度與主軸轉(zhuǎn)速必須保證嚴格的比例關(guān)系,但是螺紋加工時,刀具起始時的速度為零,不能和主軸轉(zhuǎn)速保證一定的比例關(guān)系。在這種情況下,當(dāng)剛開始切入時,必須留有一段切入距離,如圖下所示的δ1,稱為引入距離,同樣的道理,當(dāng)螺紋加工結(jié)束時,必須留一段切出距離,如下圖所示的δ2,稱為超越距離。引入距離δ1與超越距離δ2的數(shù)值與所加工螺紋的導(dǎo)程、數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速和伺服系統(tǒng)的特性有關(guān)。具體取值由實際的數(shù)控系統(tǒng)及機床來決定,如有的數(shù)控機床的規(guī)定如下:
δ1≥n×P/400;
δ2≥n×P/1800。式中:
n-主軸轉(zhuǎn)速,r/min;
P-螺紋導(dǎo)程,mm.以上公式規(guī)定了這一系統(tǒng)最小的δ1和δ2,實際取值時,比計算值略大即可。螺紋切削時,為保證螺紋加工質(zhì)量,一般采用多次切削方式,其走刀次數(shù)及每一刀的切削次數(shù)可參考表1-2普通螺紋切削深度及走刀次數(shù)參考表.米
制
螺
紋螺
距11.522.533.54牙深(半徑量)0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598切削次數(shù)及吃刀量(直徑量)1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2英
制
螺
紋牙/in2418161412108牙深(半徑量)0.6780.9041.0161.1621.3551.6262.033`(直徑量)切削次數(shù)及吃刀量1次0.80.80.80.810.91.01.22次0.40.60.60.6
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