第3章数控车床加工工艺及编程操作.ppt

第3章数控车床加工工艺及编程操作,教学时数：12学时教学目的与要求：要求学生了解数控车床的加工工艺，掌握数控车床的编程及操作方法。教学重点：（fanuc0i系统，华中数控系统，simens802D系统）的编程方法，华中数控车床的操作方法。教学难点：如何讲清数控车床的复合循环编程及操作方法。,第3章数控车床加工工艺及编程操作,数控车床是当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。它能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等工作。由于数控车床在一次装夹中能完成多个表面的连续加工，因此提高了加工质量和生产效率，特别适用于复杂形状的回转类零件的加工。,第一节数控车床编程基础,不同数控车床的车削数控系统的功能、编程指令和编程方法不同，但他们有许多相同和相似之处。掌握一种数控车床的编程方法，对学习掌握其它数控车床的编程与加工有触类旁通的功效。本章以CJK6032数控车床HNC-1T为例，介绍数控车床的面板操作、车削数控系统的基本功能和指令系统，结合典型零件介绍分析数控车床的加工工艺特点，进行编程与加工的训练。,一、数控车床的坐标系和原点,数控车床的Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。X轴分布在径向，远离主轴中心线的方向为X轴正方向。数控车床的工件坐标系原点一般取在主轴轴线与工件左端面或右端面的交点处。,二、数控车削系统基本功能,1、HNC-1T车削数控系统的准备功能（G指令）2、辅助功能(M指令)注意：（1）、如果同一程序段中有多个M指令时，最后指定的有效。（2）、M指令有前作用和后作用，为免混淆，除了M06指令外，最好将M指令单独作为一个程序段。,各制造厂商对M指令的规定有所不同。对CJK6032数控车床的M指令使用说明如下：(1).程序停止指令M00M01(2).程序结束指令M02(3).主轴控制指令M03M04M05(4).换刀指令M06(5).切削液控制指令M08M09,3、主轴功能S指令地址S后的数字表示主轴转速。S指令是模态指令。CJK6032数控车床的主轴转速用手柄实现变速，不能在程序中指定。4、进给功能在G01G02G03指令中，F后的数字表示进给速度，若程序中未给F值，则取轴参数中各轴“最高允许速度”的最小值。在螺纹切削G32G76中，F后的数字表示螺纹导程。F为模态指令，G00与F指令无关。5、通信功能：与PC机直接控制，可实现系统集成化、联网、数据传输和远程诊断等功能。,6、刀具功能,三、数控车床的编程,1、坐标系的设定及数值输入方式（1）工件坐标系设定,用G92设置工件坐标系功能：G92指令是规定工件坐标系坐标原点（程序零点）的指令。格式：G92 X Z 说明：坐标值x、z为刀具中心点在工件坐标系中（相对于程序零点）的坐标。,这一指令不产生机床运动。试用G92指令建立右图所示的加工坐标系：当前的刀具位置点在A点时：G92 X10 Z12 当前的刀具位置点在B点时：G92 X30 Z37 注意：这种方式设置的加工原点是随刀具当前位置（起始位置）的变化而变化的。,注意：X、Z 值的确定，即确定对刀点在工件坐标系下的坐标值。其选择的一般原则为：1、方便数学计算和简化编程；2、容易找正对刀；3、便于加工检查；4、引起的加工误差小；5、不要与机床、工件发生碰撞；6、方便拆卸工件；7、空行程不要太长；,（2）用G54到G59设置工件坐标系（又称零点偏置）,所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。如图下图，可建立G54G59共6个加工坐标系。其中：G54加工坐标系1，G55加工坐标系2，G56加工坐标系3，G57加工坐标系4，G58加工坐标系5，G59加工坐标系6。注意：使用G54-G59时，不用G92设定坐标系。G54-G59和G92不能混用。,(3)局部坐标系设定G52 X_Z_;(4)绝对值G90与增量值G91,数控车床有两种方法指令刀具的移动，绝对值指令与增量值指令。例：如右图所示，已知刀具中心轨迹为“ABC”，使用绝对坐标方式与增量坐标方式 时各动点的坐标分别为：G90时：A（10，10）、B（35，50）、C（90，50）；G91时：B（25，40）、C（55，0）,（5）直径编程和半径编程,（6）小数点编程：表示时间距离等可采用小数点编程，数值范围为XXXX.XXX,整数时可省略。如：Z15Z15.0Z15.000在绝对值编程时表示Z坐标值15mm.(7)尺寸单位选择G20 G21 G22 格式：G20 G21 G22 说明：G20 英制输入制式，inch G21 公制输入制式,mm G22 脉冲当量输入制式,脉冲当量 G20、G21、G22 为模态功能可相互注销,G21 为缺省值,2、基本编程指令,（1）快速点定位,（2）插补指令G01、G02、G03,O0001N1 G92 X40 Z5（设立坐标系，定义对刀点的位置）N2 M03 S400（主轴以 400r/min 旋转）N3 G00 X0（到达工件中心）N4 G01 Z0 F60（工进接触工件毛坯）N5 G03 G91X24 Z-24 R15（加工 R15 圆弧段）N6 G02g90 X26 Z-31 R5（加工 R5 圆弧段）N7 G01 Z-40（加工26 外圆）N8 X40 Z5（回对刀点）N9 M02（主轴停、主程序结束并复位）,（3）倒角控制功能G01 X_Z_C_;G01 X_Z_R_;,注意：(1)在螺纹切削程序段中不得出现 倒角控制指令；(2)见图，X，Z轴指定的移动量比指定的R或C小时，系统将报警，即GA长度必须大于GB长度。,(4)暂停指令G04G04 X _;09999.99s(5)返回参考点指令G28G29G28 X_Z_;(P65)G29 X_Z_;注意：机床锁住按钮按下时，G28G29指令无效。,用G28、G29 对 所示的路径编程：要求由A 经过中间点B 并返回参考点，然后从参考点经由中间点B返回到C。,O0001N1 G92 X50 Z100N2 G28 X80 Z200N3 G29 X40 Z250N4 G00 X50Z100N5 M02,3、刀具半径补偿编程,编程格式：G00/G01 G41 D_X_Z_；左刀 补，沿加工方向看刀具在左边 G00/G01 G42 D_X_Z；右刀补，沿加工方向看刀具在右边G00/G01 G40 X_Z_；刀具半径补偿注销 其中：D偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00D99。,功能：编程时假定的理想刀具半径与实际使用的刀具半径之差作为偏置设定在偏置存储器D01 D99中。在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具半径的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改。使用这组指令，一方面可使得编程人员在编程中不必精确指定刀具半径，另一方面在加工过程中即使刀具失效而换刀或因刀具磨损使刀具半径变小，都不必修改程序，只需重新设定刀具偏置参数即可，因而方便了编程，简化了编程。这组指令是同组模态指令，缺省值是G40。,4、固定循环编程,(1)单一固定循环1）内外径车削单一固定循环指令G80程序段格式a.圆柱面：G80 X_Z_F_;b.圆锥面：G80 X_Z_I_F_;,如图所示，用G80指令编程，点画线代表毛坯。O0001M03 S400（主轴以400r/min 旋转）G91 G80 X-10 Z-33 I-5.5 F100（加工第一次循环，吃刀深3mm）X-13 Z-33 I-5.5（加工第二次循环，吃刀深3mm）X-16 Z-33 I-5.5（加工第三次循环，吃刀深3mm）M05（主轴停）M02（主程序结束并复位）,2)端面车削单一固定循环指令G81程序段格式a.车端面：G81 X_Z_F_;b.车带锥度端面：G81X_Z_K_F_;,用G81 指令编程，点画线代表毛坯。,O0001N1 G54 G90 G00 X60 Z45 M03（选定坐标系，主轴正转，到循环起点）N2 G81 X25 Z31.5 K-3.5 F100（加工第一次循环，吃刀深2mm）N3 X25 Z29.5 K-3.5（每次吃刀均为2mm，）N4 X25 Z27.5 K-3.5（每次切削起点位，距工件外圆面5mm，故K 值为-3.5）N5 X25 Z25.5 K-3.5（加工第四次循环，吃刀深2mm）N6 M05（主轴停）N7 M02（主程序结束并复位）,(2)复合循环,G71外圆粗车复合循环G72端面粗车复合循环G73封闭车削复合循环G76复合型螺纹车削循环指令,(1)内（外）径粗车复合循环G71 无凹槽加工时格式：G71 U(d)R(r)P(ns)Q(nf)X(x)Z(z)F(f)S(s)T(t)；说明：该指令执行的粗加工和精加工，其中精加工路径为AABB 的轨迹。d：切削深度(每次切削量)，指定时不加符号，方向由矢量AA决定；r：每次退刀量；ns：精加工路径第一程序段(即图中的AA)的顺序号；nf：精加工路径最后程序段(即图中的BB)的顺序号；x：X 方向精加工余量；z：Z 方向精加工余量；f，s，t：粗加工时G71 中编程的F、S、T 有效，而精加工时处于ns 到nf 程序段之间的F、S、T 有效。G71切削循环下，切削进给方向平行于Z轴。,复合循环指令注意事项：（1）G71，G72，G73复合循环中地址P指定的 程序段，应有准备机能01组的G00或G01指令，否则产生报警。（2）在MDI方式下，不能运行G71，G72，G73指令，可运行G76指令。（3）在复合循环G71，G72，G73中由P，Q指定顺序号的程序段之间，不应包含M98子程序调用及M99子程序返回指令。,5.螺纹车削编程（1）进刀方法a.直近法b.斜进法（2）进刀段,对图所示的圆柱螺纹编程。螺纹导程为1.5mm，=5mm，=2.5mm，每次吃刀量(直径值)分别为0.8mm、0.6 mm、0.4mm、0.16mm、,O0001N1 G92 X50 Z120 N2 M03 S300N3 G00 X29.2 Z105N4 G32 Z17.5F1.5 N5 G00 X40N6 Z105N7 X28.6 N8 G32 Z17.5F1.5 N9 G00 X40 N10 Z105N11 X28.2N12 G32 Z17.5 F1.5 N13 G00 X40 N14 Z105N15 G91X-11.96 N16 G32 G91Z-87.5 F1.5 N17 G00 G90X40 N18 X50 Z120N19 M05 N20 M02,（4）螺纹车削单一固定循环指令G82“切入车螺纹 退刀 返回”程序格式：圆柱螺纹G82X_Z_F_;圆锥螺纹G82X_Z_I_F_;,用G82 指令编程，毛坯外形已加工完成。,o0001N1 G55 G00 X35 Z105（选定坐标系G55，到循环起点）N2 M03 S300（主轴以300r/min 正转）N3 G82 X29.2 Z17.5 F1.5（第一次循环切螺纹，切深0.8mm）N4 X28.6 Z17.5 F1.5（第二次循环切螺纹，切深0.4mm）N5 X28.2 Z17.5 F1.5（第三次循环切螺纹，切深0.4mm）N6 X28.04 Z17.5 F1.5（第四次循环切螺纹，切深0.16mm）N7M05（主轴停）N8 M02（主程序结束并复位）,6.子程序编程,(1)程序的格式：Oxxxx G00G90.M99(2)子程序的调用格式：M98 P_L_;,第二节数控车床及其操作,适用于自动车削各种轴套类及盘类回转体零件的内外圆柱面、端面和进行车槽、倒角等，配合手工操作能完成钻、扩铰孔等加工。数控车床面板及操作1.CRT/MDI面板及操作（1）工作区；（2）地址索引区；（3）图形坐标显示区；（4）提示区；（5）功能菜单区,2.机床操作面板与操作（1）NC电源开关（2）急停按钮（3）超程解除按钮（4）增量倍率/进给修调开关（5）手动进给按钮,（6）手动机床动作控制1）主轴功能按钮：正转、反转、停、点动2）刀位选择开关：1#、2#、3#、4#3）刀架开停按钮：刀架开/停4）冷却液开停（7）与自动有关的按钮：1）循环启动；2）进给保持；3）机床锁住（8）工作方式选择：除“单段”外，其余是连续 方式,3.手动回零,注意：1）机床锁住下，屏幕显示为零，实际并未回零2）回零时小心碰刀3）G28指令回零时，必须事先手动回零。,二、程序编辑和管理,1.程序文件Oxxxx2.显示程序目录3.程序输入和编辑（1）进入编辑界面：MDI F1 零件程序 程序编辑 打开程序 在程序编辑状态（2）程序存储F4（3）程序拷贝（4）程序删除（5）程序更名=程序拷贝为新文件,三、对刀操作和刀具参数输入,1.对刀2.刀具参数输入刀具参数 刀具偏置P99,四、程序运行,5种运行方式：图形模拟、程序单段运行、程序跳段、自动运行、MDI运行。,1.图形参数的设定,进入图形参数对话框P100：（1）平面选择：XOZ、XOY平面分别是0、1（2）坐标系设定：刀架前后置分别是0、1（3）图形显示区域设定：输入左上、右下角值（4）图形放大系数：大于等于1,2.坐标值显示（1）坐标清零 用坐标复位恢复机床坐标值（2）改变参考点位置 改变轴参数项“参考点位置”的设定值,3.选择运行程序P102,自动运行 选择程序 回车确认4.图形模拟运行（1）准备工作：手动回零 输入编辑程序 对刀操作（2）机床琐住 循环启动注意：机床琐住状态下，可以运行点动操作、步进功能、MDI功能,5.程序单段运行,自动 单段 循环启动G28、G29分两段执行G80、G81、G82分四段执行G71、G72、G73、G76等分若干段执行注意：执行程序单段时，未执行M02指令时，程序未结束，不能选择另一程序，也不能改变零点偏置值。,6.程序跳段运行,操作面板有程序跳段按钮或开关，程序中以“/”符号等开头的程序段不执行，用于调试程序。,7.自动运行,自动 机床锁住 循环启动8.MDI运行进入MDI方式，在光标处输入程序段 回车 循环启动9.程序运行的停止方式：（1）M00（2）M01（3）M02（4）进给保持（5）自动运行中 取消运行,数控车床操作实例,1.子程序编程p90,第5章数控车床编程,5.4 数控车床加工编程实例,例1：用G71和G82指令编写车削如图所示工件的加工程序。毛坯直径为28mm。工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm（直径值），在Z轴方向为0.1mm。粗车时背吃刀量1mm，退刀量0.7mm。根据普通螺纹标准和加工工艺，M16粗牙普通螺纹的大径尺寸为15.8mm，螺距为2mm，总背吃刀量1.3mm（半径值），用高速钢螺纹车刀低速七次进给车削，背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.4mm、ap2=ap3=ap4=0.2mm，ap5=ap6=ap7=0.1mm，进退刀段取1=2mm、2=1mm。1号刀为90外圆车刀，基准刀；2号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；3号刀为60螺纹车刀；4号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。,O0001N10 G92 X70 Z30N20 M06 T0100 N30 M03 S500N40 G90 G00 X40 Z2N50 G01 X28 F200N60 G71 U1 R0.7 P70 Q130 X0.4 Z0.1 F150 N70 G01 X6.8 Z2N80 X15.8 Z-2.5 F100N90 X15.8 Z-28,N100 X24 Z-38N110 Z-48N120 G02 X24 Z-66 R15N130 G01 Z-80N140 G00 X70 Z30N150 M06 T0202N160 S200N170 G00 X30 Z-28N180 G01 X20 F300 N190 X12 F50N200 G04 X1,N210 G01 X12.8N220 X18.8 Z-25N230 G00 X70 Z30N240 T0200N250 M06 T0303N260 S150N270 G00 X24 Z2N280 G82 X15 Z-26 F2 N290 X14.6 Z-26 F2N300 X14.2 Z-26 F2N310 X13.8 Z-26 F2,N320 X13.6 Z-26 F2N330 X13.4 Z-26 F2N340 X13.2 Z-26 F2N350 G00 X70 Z30N360 T0300 N370 M06 T0404 N380 S200N390 G00 X30 Z83 N400 G01 X-1 F50N410 G00 X30N420 G00 X70 Z30,N430 T0400 N440 M05N450 M02,第5章数控车床编程,5.4 数控车床加工编程实例,例2：完成如图5.26所示零件的加工。毛坯尺寸50114。,1图纸分析（1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）*装夹50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。*调头装夹48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）（3）换刀点：（120，200）（4）公差处理：尺寸公差取中值。,2工艺处理（1）工步和走刀路线的确定：装夹50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：245倒角，48外圆，R20，R16，R10圆弧。*精加工上述轮廓。*手工钻孔，孔深至尺寸要求。*粗加工孔内轮廓。*精加工孔内轮廓。*调头装夹48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：245倒角，螺纹外圆，36端面，锥面，48外圆到圆弧面。*精加工上述轮廓。*切槽。*螺纹加工。（2）刀具的选择和切削用量的确定,2刀具确定 T0101外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转速800r/min,进给速度150mm/min。T0202外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转速1500r/min,进给速度80mm/min。T0303切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。T0404加工螺纹：刀尖角60，主轴转速400r/min,进给速度2mm/r（螺距）。T0505钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。T0606内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转速500r/min,进给速度100mm/min。T0707内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转速800r/min,进给速度60mm/min。,2数值计算 未知点坐标计算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺纹尺寸计算：螺纹外圆32-0.2=31.84编程设经对刀后刀尖点位于（120，200），加工前各把刀已经完成对刀。装夹50外圆，探出65mm，手动平端面。%0001N10 T0101 M03 S800 G00 X60 Z30 G01 X51 Z5 F150 G71 U2 R2 P20 Q30 X0.5 Z0.1 F150 G00 X120 Z200 T0202 M03 S1500 N20 G00 X40 Z2 G01 X47.985 Z-2 F80 Z-22,G03 X40.7 Z-33.52 R20 F60 G02 X42.95 Z-53.36 R16N30 G03 X48 Z-60 R10 G00 X120 Z200 M05 M02%0002N10 T0606 M03 S500 G00 X15 Z10 G71 U1 R1 P20 Q30 X-0.4 Z0.1 F100 G00 Z200 X120 T0707 M03 S800 N20 G00 X36.015 Z2 G01 Z-10 F60 X20.015 Z-28 Z-45,N30 X15 G00 Z200 X120 M05 M02%0003 N10 T0101 M03 S800 G00 X60 Z30 G01 X51 Z5 F150 G71 U2 R2 P20 Q30 X0.5 Z0.1 F150 G00 X120 Z200 T0202 M03 S1500N20 G00 X23.8 Z2 G01 X31.8 Z-2 F80 Z-30 X47.985 Z-42,N30 Z-53 G00 X120 Z200 T0303 M03 S450 N40 G00 X38 Z-30 G01 X28 F20 G04 X4 G01 X38 G00 X120 Z200 T0404 M03 S400 N50 G00 X38 Z5 G82 X31.2 Z-27 F2 G82 X30.6 Z-27 F2 G82 X30.2 Z-27 F2 G82 X29.9 Z-27 F2 G82 X29.835 Z-27 F2 G00 X120 Z200 M05 M02,如图，试编写粗加工、精加工程序，材料为45#钢，直径72mm,O0001G54M03S500G00X75Z2G71U2R1P100Q180X0.5Z0.5F200N100G01X20F100Z-20G03X40Z-30R10G01Z-50G02X60Z-60R10G01Z-70X70N180Z-90G00X80Z100M05M02,