數(shù)控車削加工技術(shù)概述.ppt

1、項目四 數(shù)控車削加工技術(shù),任務(wù)一 認識數(shù)控車床 任務(wù)二 加工簡單階梯軸 任務(wù)三 加工螺紋軸類零件 任務(wù)四 加工簡單套類零件 任務(wù)五 加工復(fù)合軸類零件 任務(wù)六 用戶宏程序加工非圓曲線 拓展實訓(xùn),項目要點： 1. 掌握數(shù)控車床的種類、加工對象及特點； 2. 掌握數(shù)控車床編程規(guī)則、常用符號及指令代碼； 3. 掌握典型零件的加工工藝制定與加工程序編制； 4. 掌握FANUC 0i系統(tǒng)變量應(yīng)用與宏程序編制方法。,任務(wù)一 認識數(shù)控車床,一、任務(wù)引入 二、任務(wù)分析 三、知識準備 四、任務(wù)實施 五、任務(wù)評價,一、任務(wù)引入 1.任務(wù)描述： 數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床的種類很多，主要用于加工

2、軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。本任務(wù)重點介紹數(shù)控車床的用途及種類，分析數(shù)控車床的特點。,2.知識目標： （1）了解數(shù)控車床的用途和種類； （2）掌握數(shù)控機床車床的特點。,二、任務(wù)分析 本任務(wù)學(xué)習(xí)時先通過觀看多媒體圖片和現(xiàn)場參觀 了解數(shù)控機床的用途及分類；掌握數(shù)控車床的特點。,三、知識準備 （一）數(shù)控車床的主要加工內(nèi)容 精度要求高的零件 1.要求高的回轉(zhuǎn)體零件 表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件 精密、超低表面粗糙度的零件 2.表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件 3. 帶橫向加工的回轉(zhuǎn)體零件 4.帶一些特殊類型螺紋的零件,（二）數(shù)控車床的分類 1.按主軸的配置形式分類,臥式數(shù)控車床,立式數(shù)控車床,2.按刀架數(shù)量分類,單刀

3、架數(shù)控車床,雙刀架數(shù)控車床,3.按功能分類 經(jīng)濟型數(shù)控車床 普通數(shù)控車床 車削加工中心,（三）數(shù)控車床的特點 1適應(yīng)性強 2適合加工復(fù)雜型面的零件 3加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定 4生產(chǎn)效率高 5工序集中，一機多用 6減輕勞動強度，改善勞動條件 7價格較高且調(diào)試和維修較復(fù)雜,四、任務(wù)實施,實訓(xùn)車間參觀記錄表,五、任務(wù)評價 根據(jù)學(xué)生參觀時的紀律表現(xiàn)（20%）、記錄表的填寫（60%）及 安全文明生產(chǎn)（20%）執(zhí)行情況,通過自評、互評和教師評分等方式， 對完成任務(wù)情況進行綜合評價。,任務(wù)二 加工簡單階梯軸,一、任務(wù)引入 二、任務(wù)分析 三、知識準備 四、任務(wù)實施 五、任務(wù)評價,一、任務(wù)引入 1.任務(wù)描述 如圖

4、所示的為一簡單階梯軸零件， 已知材料為45鋼，毛坯尺寸為 28100mm（零件不需切斷）。 該零件在FANUC數(shù)控車窗上加請 確定其編程指令。 2知識目標 （1）熟悉數(shù)控車床加工的基本工藝方法； （2）掌握FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床的常用指令的格式及使用方法； （3）掌握階梯軸零件的編程與加工方法。,二、任務(wù)分析 本任務(wù)的重點和難點在于正確運用FANUC 0i系統(tǒng)中關(guān)于外圓加工的 指令格式，通過分析各功能的格式，編制出階梯軸加工程序。,三、知識準備 ( 一) 數(shù)控車床的編程特點 1.編程坐標系 2.直徑編程和半徑編程 3.小數(shù)點編程 4.絕對編程與增量編程,（二）手工編程中的數(shù)學(xué)處理 在數(shù)控

5、編程加工的過程中，首先要計算出刀具運動軌跡點的坐標。 這種根據(jù)零件圖樣，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計算數(shù) 控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)控加工的數(shù)值計算。 1.節(jié)點、基點的概念與計算 基點：構(gòu)成零件輪廓的這些不同幾何元素的鏈接點稱為基點。如圖 中的A、B、C、D、E、F和G都是該零件輪廓上的基點，顯然，相鄰基點 間只能是一個幾何元素。,節(jié)點：當(dāng)采用不具備非圓曲線插補功能的數(shù)控機床加工非圓曲線 輪廓的零件時，在加工程序的編制工作中，常常需要用直線或圓弧去近 似代替非圓曲線，稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點就稱為節(jié)點。 如圖所示：P1、P2、P3、P4、P5等。,2、數(shù)值計算舉例 如圖

6、所示，在進行編制程序時，R10與R18相切，切點坐標未知， R1與73外圓相切，切點坐標未知，需要進行計算得出，否則程序無法 編制。,分析圖紙所表達的信息，此零件有半徑為R3、R29、R45三個圓弧光 滑連接而成。對圓弧工件編程時，必須求出以下三個點的坐標值（X軸 方向Z軸方向高一個級別）： 圓弧的起始點坐標值； 圓弧的結(jié)束點(目標點)坐標； 圓弧中心點的坐標。 （添加輔助線，創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型 如圖。計算過程略）,（三）數(shù)控車床制定加工方案的要求 1.程序段最少。 2.進給路線最短。,進給路線對比,起刀點和對刀點重合,起刀點和對刀點分離,削進給路線對比,3.靈活選用不同形式的切削路線。,（四）FA

7、NUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床的編程指令 1.輔助功能 輔助功能也稱M功能，它用于控制零件程序的走向，并用來指定機 床輔助動作及狀態(tài)。它是由字母M及其后面的數(shù)字組成。,2.其他功能 （1）主軸功能（S功能） 主軸功能控制主軸轉(zhuǎn)速，其后的數(shù)值表示主軸轉(zhuǎn)速數(shù)值，單位為 r/min。 （2）刀具功能（T功能） 刀具功能也稱T功能，T代碼主要用來選擇刀具。它也是由地址符T 和后續(xù)數(shù)字組成。 例如：T0101表示選擇01號刀并調(diào)用01號刀具補償值。 （3）進給功能（F功能） 進給功能也稱F功能，F(xiàn)指令表示坐標軸的進給速度，它的單位取決 于G98或G99指令。G98表示每分鐘進給量，單位為mm/min。G99表

8、 示每轉(zhuǎn)進給量，單位為mm/r。,3.準備功能 準備功能又稱“G功能”或“G代碼”，是由地址字G和后面的兩位 數(shù)來表示的，它用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡、機床坐標系、坐 標平面、刀具補償、坐標偏置等多種加工操作。,（1）G50指令：設(shè)定數(shù)控車床編程坐標系 指令格式： G50 X Z ； 說明： G50表示設(shè)定坐標系，X、Z表示原點的位置； 應(yīng)在刀具運動指令之前設(shè)定； 執(zhí)行該指令后，刀具并不運動； 不允許有其他功能指令，但S指令除外。,（2）基本指令（G00、G01、G02、G03） 快速點定位指令G00 G00指令是使刀具以點定位控制方式從刀具所在點快速運動到下一個目 標位置。它只是快速定

9、位，而無運動軌跡要求，且無切削加工過程。 指令格式： G00 X（U）_ Z（W）_X（U）、Z（W）：刀具以各軸的快速進給速度移動時的絕對（增量）坐標值； 例：刀尖從A點快進到B點，用絕對 和增量方式寫出G00程序。 絕對坐標方式：G00 X40 Z58； 增量坐標方式：G00 U-60 W-28.5；,直線插補G01 格式：G01 X（U） Z（W） F； 說明：1）G01指令使刀具以F指定的進給速度直線移動到目標點，一般作為切削加工運動指令，既可以單坐標移動，又可以兩坐標同時插補運動。X（U）、Z（W）為目標點坐標。 （2）程序中只有一個坐標值X或Z時，刀具將沿該坐標方向移動；有兩個坐標

10、值X和Z時，刀具將按所給的終點直線插補運動。 例：如圖刀具從P0P1P2P3P0點運動（圖中為G00方式； 為G01方式）。 G00 X50 Z2； （P0P1） G01 Z-40 F0.1；（P1P2） X80 Z-60； （P2P3） G00X200Z100； （P3P0）, G02/03 順逆時針圓弧插補 格式：G02 /03 X_ Z_ R_(I_ K_) 或 G02/03 U_ W_ R_(I_ K_) 其中： X，Z(U,W)為圓弧終點坐標； R圓弧半徑； I圓心相對于圓弧起點的徑向增量坐標值; K圓心相對于圓弧起點的軸向增量坐標值。,例 （R）指令： G02 X50.0 Z10.

11、0 R27 F0.1； 或G02 U30.0 W10.0 R27 F0.1； （I，K）指令： G02 X50.0 Z10.0 I20.0 K17.0 F0.1； 或G02 U30.0 W10.0 I20.0 K17.0 F0.1；,（3）車削簡單階梯軸常用指令 內(nèi)外圓切削循環(huán)指令：G90 指令格式：G90 X(U)_Z(W)_R F_； X,Z：切削終點的絕對坐標值； U,W：切削終點的增量坐標值； F：進給速度。 R:切削始點與圓錐面切削終點的半徑差。 注：當(dāng)為圓柱面時R為零，可省略。,例：應(yīng)用圓柱面切削循環(huán)功能加工下圖所示零件。 O0001； G50 X200 Z200 T0101 ；

12、M03 S1000； G00 X55 Z2 M08； G90 X45 Z-25 F0.2； X40； X35； G00 X200 Z200 T0101； M30；,四、任務(wù)實施 （一）任務(wù)工藝分析 1零件圖分析 圖示零件由階梯狀的圓柱面組成，零件的尺寸精度要求一般。從右 至左，零件的外徑尺寸依次增大。 2確定裝夾方案 該零件為軸類零件，軸心線為工藝基準，加工外表面用三爪自定心 卡盤夾持28mm外圓一次裝夾完成加工。 3加工工藝路線設(shè)計 車端面； 粗車25、20、15外圓，留余量0.5mm； 從右至左精加工各面； 4刀具選擇 90外圓車刀T0101：用于車端面和粗、精車外圓。,（二）參考程序：,

13、五、任務(wù)評價,任務(wù)三 加工螺紋軸類零件,一、任務(wù)引入 二、任務(wù)分析 三、知識準備 四、任務(wù)實施 五、任務(wù)評價,一、任務(wù)引入 編制如圖所示工件的加工程序，毛坯為2565棒材，材料為 45鋼。 任務(wù)要求： 1.掌握螺紋相關(guān)計算。 2.掌握螺紋程序的編制。 3.掌握切槽加工方法。 4.加工時間120min。,二、任務(wù)分析 本任務(wù)通過螺紋軸及槽的加工工藝、加工特點、方法及編程指令以及加工誤差的分析及操作訓(xùn)練，重點掌握螺紋的編程、加工、刀具選擇及測量等。,三、知識準備 （一）螺紋術(shù)語與計算,普通三角螺紋計算,（二）三角螺紋車刀,（三）三角螺紋車刀螺紋常用指令 1等螺距螺紋切削指令G32 （1）指令格式：

14、 G32 X(U)_Z(W)_F（I）_ ； X、Z螺紋終點的絕對坐標值； U、W螺紋終點相對于起點的增量坐標值； F長軸方向的導(dǎo)程； I每英寸牙數(shù)。（用于加工英制螺紋）,2螺紋切削固定循環(huán)指令G92 （1）指令格式： G92 X(U)_Z(W)_ R_ F（I）_； X、Z螺紋終點的絕對坐標值； U、W螺紋終點相對于起點的增量坐標值； R切削螺紋起點和終點的半徑差（有符號）； F螺紋導(dǎo)程（單線螺紋的螺距等于導(dǎo)程）； I每英寸的牙數(shù)（用于加工英制螺紋）。,3螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令G76 （1）G76指令格式： G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) Rd； G76 X(u) Z(w) R(

15、i) P(k) Q(d) F (p) (I)； M精加工重復(fù)次數(shù)； R倒角量。當(dāng)螺距由P表示時，可以從0.01P到9.9P設(shè)定，單位為0.1L（兩位數(shù)0099）； a螺紋刀尖角度（螺紋牙形角）。可以選擇80、60、55、30、29和0，由2位數(shù)指定； dmin最小切削深度（半徑值指定），單位為m； d精加工余量； i螺紋切削起點與終點的半徑差（有符號），如果i=0,可作一般直線螺紋切削； k螺紋高度，X軸方向用半徑值指定，單位為m； d第一刀的切削深度，半徑值，單位為m； P螺紋導(dǎo)程； I每英寸的牙數(shù)（用于加工英制螺紋）。,G76切削路線及進刀方式,車削螺紋的走刀次數(shù)和背吃刀量參考數(shù)據(jù),四、任

16、務(wù)實施 1.螺紋軸的工藝設(shè)計 （1）零件圖工藝分析 該零件表面由退刀槽、三角螺紋和一段圓弧組成，尺寸精度和表面粗糙度要求不高。已知毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為2565的圓棒料?？捎肎32、G92、G76進行加工。 （2）選擇設(shè)備 根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CK6140數(shù)控車床。 （3）確定零件的定位基準和裝夾方式 對短軸類零件，軸心線為工藝基準，用三爪自定心卡盤夾持25外圓，一次裝夾完成粗精加工。 （4）確定加工順序及進給路線 首先完成外形加工，然后車退刀槽，最后車螺紋。,（5）選擇刀具 因表面粗糙度要求不高，該螺紋軸輪廓和螺紋粗精車均用一把刀完 成將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀

17、具卡片中，以便編程和操作管理 。,（6）選擇切削用量 1）背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環(huán)時選ap=2mm，精加工時ap=0.5mm。螺紋車削時參照表1-21。 2）主軸轉(zhuǎn)速的選擇 粗車時n=600r/min，精車n=1200r/min，車螺紋時選用600600r/min。 3）進給速度的選擇 根據(jù)相關(guān)手冊選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進給量，再根據(jù)加工的實際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進給量為 0.2mm/r，精車每轉(zhuǎn)進給量0.1mm/r。 綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入數(shù)控加工工藝卡片，,2.編制加工程序 設(shè)定工件右端面中心為編程零點，加工參考程序如下（僅螺紋部分）：,五、 任務(wù)評價,任務(wù)四 加工簡單套類零件 一

18、、任務(wù)引入 二、任務(wù)分析 三、知識準備 四、任務(wù)實施 五、任務(wù)評價,（一）任務(wù)引入 在數(shù)控車床上加工工件時往 往會遇到各種各樣的孔，通過鉆、 鉸、鏜、擴等可以加工出不同精 度的工件，其加工方法簡單，加 工精度也比普通車床要高，因此， 孔加工是數(shù)控車床上最常見的加 工之一。 編制如圖所示的簡單套類零 件的加工程序，毛坯為140mm 50mm（鍛件底孔60mm）。 任務(wù)要求： 1.掌握孔加工的特點與工藝。 2.編制主要輪廓加工程序。 3.完成工件實際加工并進行檢測。,（二）任務(wù)分析 本任務(wù)通過軸套的加工工藝、加工特點、方法及編程指令以及加工 誤差的分析及操作訓(xùn)練，掌握軸套的編程、加工、刀具選擇及測

19、量等。,（三）知識準備 1孔加工刀具的種類及用途 孔加工刀具按其用途可分為兩大類：一類是鉆頭，它主要用于在實 心材料上鉆孔（有時也用于擴孔）。根據(jù)鉆頭構(gòu)造及用途不同，又可分 為麻花鉆、扁鉆、中心鉆及深孔鉆等；另一類是對已有孔進行再加工的 刀具，如擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等。,各種鉆頭,擴孔類刀具,2線性輪廓加工循環(huán)指令（G71、G72、G70） (1)內(nèi)外徑粗車循環(huán)（G71） 內(nèi)外徑粗車循環(huán)G71指令適用于切除棒料毛坯的大部分加工余量，其指令格 式為： G71 U(d) R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t)； 其中： d:切削深度(半徑值)，單

20、位mm，不指定正負符號； e:X向退刀行程，無正負號，半徑指定，模態(tài)指定，在下次指定前均有效； ns：精加工程序中的第一個程序段號，該程序段不能有Z軸指令； nf ：精加工程序中最后一個程序段號； u：X軸方向精加工余量（直徑值）； w：Z軸方向精加工余量； F：粗車時的進給量，單位mm/r； S：粗車時的主軸功能（一般在G71之前已設(shè)定，故大都省略）； T：粗車時的刀具（一般在G71之前已設(shè)定，故大都省略）。,G71路徑,（2）端面粗車循環(huán)（G72） 它適用于粗車圓柱棒料毛坯的端面，其指令格式為： G72 W（d）R(e)； G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(

21、s) T(t)； 說明： G72程序段中各參數(shù)的含義與G71相同。 G72指令的走刀路線與G71類似， 不同之處在于該循環(huán)是沿Z向進行 分層車削的。 提示：順序號ns程序段中，只能 使用G01、G00指令，且不能有X軸指 令。,G72路線,（3）精車循環(huán)指令（G70） 當(dāng)用G71、G72指令粗車工件后，用G70來指定精車循環(huán)，切除精加 工余量，其指令格式為： G70 P(ns) Q(nf)； 其中： ns：精加工程序的第一個程序段號； nf：精加工程序的最后一個程序段號。,（四）任務(wù)實施 1.軸套的工藝設(shè)計 （1）零件圖工藝分析 該零件毛坯是140mm50mm的鍛件，主要表面為端面、外圓、臺

22、階孔、33的槽，尺寸精度不高，形位公差沒做要求，表面粗糙度全部 Ra值為3.2m。 （2）選擇設(shè)備 根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CK6140數(shù)控車床。 （3）確定零件的定位基準和裝夾方式 該毛坯有60mm底孔可選擇反爪卡盤進行安裝。 （4）確定加工順序及進給路線 該零件毛坯為鍛件，已有60mm的孔，因此只選擇鏜孔。該零件首 先在普通車床粗車127mm為128mm。在數(shù)控車床分兩次裝夾，先用反 爪夾持128mm，粗車右端外圓及粗精加工內(nèi)孔、內(nèi)槽；然后反爪撐著 內(nèi)孔，粗精車左端外圓及內(nèi)孔。,（5）選擇刀具,（6）工序卡,參考程序,（五）任務(wù)評價,任務(wù)五 加工復(fù)合軸類零件 一、任務(wù)引入 二

23、、任務(wù)分析 三、知識準備 四、任務(wù)實施 五、任務(wù)評價,（一）任務(wù)引入 1.任務(wù)描述 加工圖示的特型螺紋軸零件，材料為45號鋼，其中56圓柱面不 加工。在數(shù)控車床上需要進行加工的內(nèi)容為弧面、錐面、退刀槽、螺紋 及倒角。,2.任務(wù)要求 （1）分析工藝過程與工藝路線； （2）編寫加工程序； （3）完成零件加工；,（二）任務(wù)分析 本任務(wù)通過對復(fù)雜輪廓零件的工藝分析，程序編制和實際加工進一 步鞏固和掌握數(shù)控工藝相關(guān)知識，各編程指令特別是G73的運用，復(fù)雜 零件的編程方法。,（三）知識準備 1.數(shù)控車床典型夾具,三爪卡盤,四爪單動卡盤,油壓軟爪,圓周定位類,活頂尖,死頂尖,撥動頂尖,中心定位類,2. 固定

24、形狀粗車循環(huán)（G73） 它適用于毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近的鑄、鍛毛坯件。其指令格式 為： G73 U(i)W(k)R(d) G73 P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t) 其中： i:X軸方向退刀距離(半徑指定)； k: Z軸方向退刀距離及方向； d:粗車切削次數(shù)； ns：精加工程序中的第一個程序段號，該程序段不能有Z軸指令； nf ：精加工程序中最后一個程序段號； u：X軸方向精加工余量（直徑值）； w：Z軸方向精加工余量； F：粗車時的進給量，單位mm/r； S：粗車時的主軸功能（一般在G73之前已設(shè)定，故大都省略）； T：粗車時的刀具（一般在G73之前已設(shè)

25、定，故大都省略）。,（四）任務(wù)實施 1根據(jù)工藝分析確定加工順序及進給路線,2.刀具的選擇,3.工序卡片與切削用量,4.參考程序,（五）任務(wù)評價,任務(wù)五 用戶宏程序加工非圓曲線 一、任務(wù)引入 二、任務(wù)分析 三、知識準備 四、任務(wù)實施 五、任務(wù)評價,一、任務(wù)引入 學(xué)習(xí)用變量編制宏程序，完成非圓曲線程序的編制和加工。 編制下圖中橢圓曲線的加工程序，毛坯為36 110mm， 36mm外圓面已完成加工，工件不需切斷。 任務(wù)要求： （1）了解宏程序的基本概念； （2）掌握宏變量的使用方法； （3）會用宏程序進行程序編制。,二、任務(wù)分析 通過介紹宏程序的基本概念，宏變量的使用方法及種類，以及有關(guān) 命令的格式

26、等，掌握宏指令的程序編制。,三、知識準備 （一）用戶宏程序的定義 一組以子程序的形式存儲并帶有變量的程序稱為用戶宏程序，簡 稱宏程序；調(diào)用宏程序的指令稱為“用戶宏程序命令”，或宏程序調(diào)用 指令。 用戶宏程序分為A、B兩種。在一些較老的FANUC系統(tǒng)（如FANUC 0MD）中采用A類宏程序，而在較為先進的系統(tǒng)（如FANUC0i）中則采 用B類宏程序。,（二）用戶宏程序的變量 1.變量的表示 在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，總是將一個具體的數(shù)值賦給一個地址 ，為了使程序更具有通用性，更加靈活，在宏程序中設(shè)置了變量，一個 變量由符號和變量組成，如：i (i=1,2,3,)。例100，500， 5等。 2.變量的引用 將跟隨在地址后的數(shù)值用變量來代替，即引入變量。例 G01 X 100 Y-101 F102；當(dāng)100=100.0、101=50.0、103=80 時，上式即表示為G01 X100.0 Y-50.0 F80。 3.B類型宏程序變量的賦值 變量可以在操作面板上用MDI方式直接賦值，也可在程序中以等式方 式賦值，但等號左邊不能用表達式。 例