第二章数控车削加工工艺与编程课件.ppt

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1、第二章 数控车削加工工艺与编程,课程教学目标 学生通过本章的学习应达到以下要求： 理解数控车削的加工原理，主要加工对象 ； 理解数控车床的坐标系统 ； 掌握数控车削加工工艺的制定 ； 掌握基本加工指令、固定循环功能的编程格式。,数控车削加工工艺与编程,全功能数控车床,车铣复合中心,经济型数控车床,车削中心,典型零件车削加工过程,典型零件车削加工过程视频录象,数控车削的主运动是装夹在主轴上的工件旋转运动，配合刀具的进给运动，可加工出回转体零件。,典型车削加工过程模拟动画,G71粗车外圆,G72粗车端面,G73仿形粗车,G76螺纹加工,第二章 数控车削加工工艺与编程,第一节 数控车削加工工艺基础,

2、第二节 数控车床的程序编制,第三节 数控车削实训,第四节 车削中心的程序编制,第一节 数控车削加工工艺基础,课题一 数控车削加工直观印象及主要加工对象,课题二 数控车削加工工艺的制定,课题三 夹具、刀具的选择、装夹方式的确定,课题四 切削用量的确定,章目录,上一页,下一页,课题一 数控车削加工直观印象及主要加工对象,节目录,数控车削加工的主要内容,节目录,数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择，是学习的重点内容。,数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。,数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。,数控车削加工包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工。,

3、车铣中心上可以实现车削和铣削的复合加工,在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程 。,数控车削加工直观印象及主要加工对象,节目录,数控车削加工的主要对象,加工精度要求高的零件表面粗糙度要求好的零件轮廓形状复杂的零件导程有特殊要求的螺纹零件,节目录,精密、复杂回转体零件,节目录,课题二 数控车削加工工艺的制定,节目录,编程前，编程员要对车削加工的零件图样进行工艺分析、拟定加工方案、确定走刀路线，选择合适的刀具及确定切削用量等,数控车床是按事先按编制好的加工程序对零件进行自动加工的。,1对零件图样的工艺分析,仔细阅读图样，明确加工内容。,详细

4、了解图样所标注的几何尺寸、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技术要求；了解零件的材料、毛坯类型、生产批量等，这些都是合理安排数控车削加工工艺中各基本参数的主要依据。如果零件的某些加工部位经数控车削加工达不到精度要求时，还需要安排最后的精加工（如磨削），应注意为后续工序保留加工余量。,数控车削加工工艺的制定,节目录,(3) 分析工件图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点,(4)分析工件图样上几何元素的给定条件是否充分，要保证编程时的数值计算能顺利进行。,1对零件图样的工艺分析,节目录,(1) 普通零件按工序集中的原则划分工序 在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，即工件在一次安装下尽

5、可能完成大部分甚至全部表面的加工。,2工序的划分,连接件,一端加工的小盘类零件,(2) 薄壁类零件按粗、精加工分序原则划分工序,调头加工的轴类零件,节目录,3. 加工顺序的确定,(1) 先粗加工后精加工全部加工表面要按照粗车、半精车、精车的顺序进行，以逐步提高加工精度。(2) 由近及远刀具从起刀点出发，沿Z轴的负方向顺序切削，即先切削距离起刀点近的部位，后切削距离起刀点远的部位，以缩短刀具移动的距离，提高加工效率。,节目录,加工顺序的确定,(3) 内外表面加工交叉进行安排加工顺序时，一般是粗加工端面粗加工外轮廓面粗加工内表面精加工端面精加工外轮廓面精加工内表面。 (4) 最后加工槽、螺纹等表面

6、应将切槽、切削内外螺纹安排在最后加工；对于车削中心上的加工零件，应将利用自驱动刀具进行钻、铣、加工的内容（如加工端面槽、径向或轴向孔等）安排在最后加工。,节目录,(1) 最短的空行程路线,数控车削的进给路线是指刀具从起刀点开始相对工件运动的路径，其中包括了切削加工的路径及刀具切入和切出等空行程路径,a) 起刀点与循环的起始点重合,b) 起刀点与循环的起始点不重合,4. 进给路线的确定,节目录,(2) 最短的切削进给路线,采用最短的切削进给路径的实例,进给路线的确定,节目录,(3) 零件轮廓的精加工进给应连续进行,(4) 切削螺纹的引入与超越,切削螺纹的引入与超越距离,进给路线的确定,节目录,(

7、5) 切槽之后的退刀路线要合理,进给路线的确定,a) 沿斜线退刀产生碰撞,b) 避免碰撞的方法,节目录,填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。以下提供了常用文件格式，文件格式可根据企业实际情况自行设计。1） 数控编程任务书 它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说

8、明，以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一，详见附表。2）数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等，详见附表。,5. 填写数控加工技术文件,节目录,3) 数控加工工序卡片 数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择，详见附表。4

9、) 数控加工走刀路线图 在数控加工中，常常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞，为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示，详见附表。 5) 数控刀具卡片 数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和长度。刀具卡反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见附表。不同的机床或不同的加工目的可能会需要不同形式的数控加工专用技术文件。在工作中，可根据具体情况设计文件格式。,数控加工技术文件,节目录,数

10、控编程任务书,返回技术文件,上一页,下一页,工件安装和原点设定卡片,返回技术文件,上一页,下一页,数控加工工序卡片,返回技术文件,上一页,下一页,数控加工走刀路线图,返回技术文件,上一页,下一页,数控刀具卡片,返回技术文件,上一页,下一页,课题三 夹具、刀具的选择、装夹方式的确定,节目录,夹具、刀具的选择、装夹方式的确定,在车床上用来装夹工件的装置称为车床夹具。主要分为通用夹具和专用夹具两大类.,数控车床使用的通用夹具与普通车床相同，其中包括三爪卡盘、四爪卡盘、尾座上的活顶尖、弹簧卡套和通用心轴等；,专用夹具是专门为加工某一工件的某一工序而设计的夹具。,夹具的作用是起装夹被加工工件以完成加工过

11、程的，同时也能保证被加工工件的定位精度，并使工件的装卸方便、快捷。数控车削加工选择夹具时尽量选用通用夹具，这样可避免设计和制造专用夹具，以缩短生产准备时间和降低加工成本。,节目录,(1) 用三爪卡盘装夹工件,(2) 用三爪卡盘和顶尖装夹工件,(3) 用四爪单动卡盘装夹工件,数控车床上装夹工件的常用方法：,节目录,数控车床上装夹工件的常用方法：,(4) 其它的装夹方法,节目录,a) 对开轴承座 b) 双孔连杆 c) 环首螺钉 d) 十字孔连接轴,外形复杂的异性零件,节目录,a) 花盘 b) 弯板 c) V形架 d) 平垫铁 e) 平衡铁 f ) 方头螺栓 g) 压板,花盘及常用附件,节目录,1连

12、杆；2圆形压板；3压板；4V形架；5花盘,在花盘上装夹连杆零件,节目录,轴套类零件的装夹方法,节目录,数控车床所用刀具,2.刀具选择,节目录,根据数控车床回转刀架的刀具安装尺寸、工件材料、加工类型、加工要求及加工条件从刀具样本中查表确定。,刀具选择,刀具选择,节目录,步骤：,（1）确定工件材料和加工类型（外圆、孔或螺纹）,加工类型,节目录,（2）根据粗、精加工要求和加工条件确定刀片的牌号 和几何槽形,刀片的牌号和几何槽形,步骤：,节目录,（3）从相应的刀片资料中查找切削用量的推荐值,步骤：,节目录,切削用量修正系数,步骤：,节目录,（4）根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆,步骤：,节目录,二

13、、刀具安装,1.根据加工要求选择合适的刀片和相应的刀杆（ISO1832-1991）,步骤：,节目录,刀片代号,节目录,刀杆代号,节目录,2.将刀杆安装到刀架上，保证刀杆方向正确,刀杆代号,节目录,主轴旋向与刀杆方向的关系,刀杆代号,节目录,2.刀具选择,数控车床所用刀具,节目录,数控车床所用刀具,节目录,前刀面,左手刀（L）,数控车床所用刀具,节目录,前刀面,右手刀（R）,数控车床所用刀具,节目录,课题四 切削用量的确定,节目录,切削用量的选择,数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和进给量f，根据切削速度和被加工零件的直径可以计算出主轴的转速n。,选择切削用量时，应该在切削系

14、统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大地发挥刀具的切削性能。所选取的数值要在机床给定的切削参数允许范围内，同时要使主轴转速、背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。,具体的原则是：粗车时，在考虑加工经济性的前提下以提高生产率为主；半精车和精车时，在保证工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顾提高加工效率。,节目录,具体的原则,(1) 背吃刀量的确定,一般是根据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统刚度来确定背吃刀量ap。在工艺系统刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，以提高加工效率。当零件的加工精度要求较高时，需要保留0.20.5mm的单边精车余量。,(2) 主轴转

15、速的确定,先要依据机床的性能、被加工零件的材料和刀具允许的切削速度，查阅相关的数控加工切削用量资料，选取切削速度。在确定了切削速度vc(mmin)之后,根据工件直径D用下面的公式便可计算出主轴转速n(rmim)。,式中，D是工件直径，单位为mm。,节目录,(3) 进给量(进给速度)的确定,进给量是数控车床切削用量中的重要参数，它直接影响加工表面的粗糙度和切削效率。在确定进给量时，要考虑被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求、刀具及工件的材料等因素，在保证加工表面质量要求的前提下，可选择较大的进给量，以提高加工效率。,具体的原则,节目录,常见工件材料切削用量参考值,节目录,第二节 数控车床的程序编

16、制,课题五 数控车床的坐标系统,课题六 基本编程指令,课题七 数控系统的功能介绍,实验一 刀具补偿功能,实验二 简单固定循环功能,实验三 复合固定循环功能,实验四 螺纹切削循环,课题八 倒角与倒圆角,章目录,上一页,下一页,课题五 数控车床的坐标系统,节目录,数控车床的坐标系统,一、数控机床的坐标系1、数控机床坐标系的定义数控机床的操作编程必须使用坐标，度量坐标必须规定坐标系。,根据图示，标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定：伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90 。则大拇指代表X坐标轴，食指代表Y坐标轴，中指代表Z坐标轴。其中，大拇指的指向为X坐标的正方向，

17、食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。,节目录,根据图示的数控车床结构图，确定X、Z直线坐标如下（请按图中按钮观察机床运动的方向）：,2、数控车床坐标轴方向的确定,（1）Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。 （2）X坐标：工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。（3）Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。,数控机床的坐标系,节目录,数控机床的坐标系,二、机床坐标系 机床坐标系是用来确定工件坐标的基本坐标系。 机床原点：机床原点为机床上的一个固定点。数控车床将其定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上，如图所示的M点。 机床参考点：数控车床的参

18、考点是刀架相对于机床原点沿X、Z轴正向退至极限的一个固定点，其位置分别由X向与Z向的机械档块来确定，且机床在出厂之前由制造商采用精密测量方法确定，如图所示的R点。,机床坐标系：是以机床原点为坐标原点建立的XZ轴两维直角坐标系。如图所示。,节目录,数控机床的坐标系,三工件坐标系的设定编程时要首先设定如图2-28所示的工件坐标系，其上的工件原点又称为程序原点。 工件原点要尽量选择在工件图样的设计基准上，同时要便于编程计算。,节目录,数控机床的坐标系,设定工件坐标系有两种方法，一种是以G50的方式，另一种是以G54 G59的方式 ， 用50设定工件坐标系是数控车削常用的方法。其指令格式为：G50 X

19、 _ Z_ ； 其中X、Z分别表示刀尖的起始点P0距工件原点在X向和Z向的坐标值。 用G54为例说明设定工件坐标系指令格式：G54 X_ Z_；其中X、Z分别表示工件原点在机床坐标系中的坐标值。,节目录,课题六 基本编程指令,节目录,基本编程指令,1快速定位指令(G00) 该指令命令刀具以点定位控制方式从当前所在点快速运动到指令给出的目标位置。 它只是快速定位，而无运动轨迹要求。指令格式：G00 X(U)_ Z(U)_ ；其中X、Z为目标点坐标，U、W为增量坐标编程方式。,节目录,2、直线插补指令,直线插补指令用于产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。 程序格式：G01 X Y Z F 例：

20、实现右图所示从A点到B点的直线插补运动,其程序段为： 绝对方式编程 G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程 G91 G01 X-10 Y-20 F100,基本编程指令,节目录,基本编程指令,3圆弧插补指令(G02、G03)该指令命令刀具在X Z坐标平面内，按指定的F进给速度进行圆插补运动，切削出圆弧轮廓。程序格式：,XY平面圆弧插补指令程序格式 ：G17 G02 X Y I J (R) F或 G17 G03 X Y I J (R) F 其中： X、Y的值是指圆弧插补的终点坐标值； I、J是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与 G90,G91无关； R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角18

21、0o时，R值为正， 当圆弧的圆心角1800时，R值为负。,节目录,基本编程指令,圆弧插补指令的应用举例： 在右图中，当圆弧A的起点为P1，终点为P2，圆弧插补程序段为G02 X321.65 Y280 I40 J140 F50 或： G02 X321.65 Y280 R-145.6 F50 当圆弧A的起点为P2，终点为P1时，圆弧插补程序段为G03 X160 Y60 I-121.65 J-80 F50 或： G03 X160 Y60 R-145.6 F50,节目录,基本编程指令,恒线速控制 编程格式 G96 S S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。 例：G96 S150 表示切削点线速

22、度控制在150 m/min。 对图3.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000150(40)=1193 r/minB：n=1000150(60)=795r/minC：n=1000150(70)=682 r/min,在数控车削加工中，当需要保证车削后工件的表面粗糙度一致时，可以用G96指令设置恒线速控制。,4主轴速度控制指令(G96、G97、G50),节目录,基本编程指令,恒线速取消 编程格式 G97 S 其中S后面的数字表示主轴转速，单位为rmin ，即主轴按S指令的速度运转。 例：G97 S3000 表示恒线速控制取

23、消后主轴转速3000 r/min 。最高转速限制 编程格式 G50 SS后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。为防止主轴转速过高而发生危险，有时在设置恒线速控制前，必须用G50指令限定允许的主轴最高转速,节目录,基本编程指令,恒线速控制指令的应用 图所示的工件，用T01刀具车削端面及外圆时设置恒线速控制200mmin，并限定主轴最高转速为2500rmin；用T02刀具钻中心孔及用T04刀具钻10孔时取消恒线速控制，并设置主轴转速为1200rmin 。,节目录,基本编程指令,5暂停指令(G04) 该指令可以使刀具作暂短的无进给光整加

24、工。 一般用于车削环槽在槽底暂停；钻不通孔在孔底暂停；镗平面等。 指令格式：G04 X_ ； 或G04 P_ ； 其中X、P为暂停时间，使用X时，必须用小数点编程其单位为s；使用P时，不用小数点编程其单位为ms 。,节目录,基本编程指令,6.自动返回参考点指令(G27、G28、G30) (1)G28指令可使被指令的轴经过中间点以快速运动的方式自动返回参考点,又称作返回第一参考点。 指令格式：G28 X(U)_ Z(W)_ ； 其中X、Z为中间点的绝对坐标，U、W中间点的相对坐标。 (2)G27为返回参考点检测指令，该指令用于检查X轴与Z轴是否正确返回参考点。 指令格式：G27 X(U)_ Z(

25、W)_ ； 其中X、Z为参考点在工件坐标系中的坐标值。,节目录,基本编程指令,(3)G30指令可使被指令的轴经过中间点以快速运动的方式自动返回第二参考点。第二参考点的位置可以由系统的参数设置功能设定。指令格式：G30 X(U)_ Z(W)_ ； 其中X(U)、Z(W)的含义与G28指令相同。在执行G27、G28、G30指令之前，注意应先取消各刀具的刀补。,G28和G30指令是在加工程序中需要返回参考点进行自动换刀时使用的指令。,节目录,课题七 数控系统的功能介绍,节目录,数控系统的功能介绍,对于具有不同数控系统的数控车床，功能代码的形式有所不同，但编程的基本方法及原理是相同的，编程时要注意参照

26、具体机床的编程手册或说明书。 1准备功能(G功能)准备功能由地址G和两位数字组成，又称为G功能。G代码分为模态G代码和非模态G代码两种类型。,节目录,准备功能G代码,节目录,辅助功能由地址M和两位数字组成，又称为M功能。,辅助功能M代码,2辅助功能(M功能),节目录,3、S、 F、T功能,主轴功能指令(S)主轴功能指令是设定主轴转速或速度的指令，用字母S和其后面的数字表示。例如：使用机夹硬质合金刀片的车刀粗车45钢(毛坯为棒料)，被加工工件的直径为50mm，单边背吃刀量为3 mm，按表2-7推荐的切削速度参考值，选取vc=120mmin计算出主轴转速约为764(rmim)，取整数760(rmi

27、m)。编程时用主轴功能指令设定主轴转速：S760。,节目录,进给功能指令(F),进给功能指令是设定进给速度的指令，用字母F和其后面的数字表示。 在数控车削中有两种指令进给速度的模式，如图a所示为每转进给模式，即用mmr作为进给速度的单位，其设置方法为：G99 ； 每转进给模式；G01 X50 Z47.5 F0.2 ； 进给速度为0.3mmr；如图b所示为每分钟进给模式，即用mmmin作为进给速度的单位，其设置方法为：G98 ； 每分钟进给模式；G01 X50 Z47.5 F50 ； 进给速度为50mmmin；,节目录,进给功能指令(F),G98 和G99均为模态代码，机床开机时，CNC系统缺省

28、状态为每转进给模式(G99) 。 在数控车削加工中一般采用每转进给模式，只有在用动力刀具铣削时才采用每分钟进给模式。,节目录,T指令用于指定刀具号和刀具补偿号。其指令格式有两种：,T T 刀补存储器号 刀补存储器号 刀具号 刀具号,编程时通常以同一编号指令刀号和刀补号，显得直观不易出错。,3刀具功能指令(T),节目录,实验一 刀具补偿功能,节目录,刀具补偿功能、换刀点的设置与自动换刀,刀具补偿又分为刀具位置补偿和刀尖半径补偿。 刀具功能指令(T)中后两位数字所表示的刀具补偿号从01开始，00表示取消刀补，编程时一般习惯于设定刀具号和刀具补偿号相同。 1刀具位置补偿（1）原因 在机床坐标系中，C

29、RT上显示的X、Z坐标值是刀架左侧中心相对机床原点的距离；在工件坐标系中X、Z坐标值是车刀刀尖(刀位点)相对工件原点的距离，而且机床在运行加工程序时，数控系统控制刀尖的运动轨迹。这就需要进行刀具位置补偿。,节目录,刀具位置补偿,在数控车床上加工一个零件，往往需要使用不同尺寸的若干把刀具，一般将其中的一把刀具作为基准刀具，以该刀具的刀尖位置设定工件坐标系。其它刀具转到加工位置时，其刀尖位置与基准刀具的刀尖存在偏差，利用刀具位置补偿功能可以对此偏差进行补偿。 在MDI操作模式下，通过功能键进入刀具补偿设置画面，将X、Z值输入到05号刀的刀补存储器中，如图2-41所示。当程序执行了刀具补偿功能后，0

30、5号刀具刀尖的实际位置与基准刀具的刀尖位置重合。,节目录,刀具位置补偿, 几点说明： 1)刀具位置补偿包括刀具几何尺寸补偿和刀具磨损补偿，前者用于补偿刀具形状或刀具附件位置上的偏差，后者用于补偿刀尖的磨损。 2)刀具位置补偿一般是在换刀指令后，刀尖由换刀点快速趋近工件的程序段中执行。3）取消刀具位置补偿是在加工完该刀具的工序内容之后，在返回换刀点的程序段中执行。,节目录,2刀尖半径补偿,1）编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上为保证刀尖有足够的强度和提高刀具寿命刀尖处存在半径不大的圆角,刀尖圆角R,（1）原因,节目录,刀尖圆角R造成的少切与过切,2）当用按理论刀尖点编出的程序进行端

31、面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。,3）但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象，如图所示。,4）具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，切削出的工件轮廓与编程轨迹是一致的 。,刀尖圆角R造成的少切与过切,节目录,（2）应用,1）在工件加工之前，要把刀尖半径补偿的有关数据输入到刀补存储器中,a)根据车刀的形状确定位置参数,刀尖方位参数,节目录,b)刀尖半径补偿参数的输入,刀具补偿设置画面,刀具补偿设置画面,节目录,刀尖半径补偿指令,G41-左偏刀具半径补偿，按程序路径前进方向刀具偏在零件左侧进给。,G42-右偏刀具半径补偿，

32、按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。,G40-取消刀具半径补偿，按程序路径进给。,2)刀尖半径补偿指令,节目录,（3）刀尖圆弧自动补偿举例,应用刀尖圆弧自动补偿功能加工下图所示零件：,刀具补偿编程,节目录,刀具补偿编程,N10 G50 X200 Z175 T0101 N20 M03 S1500N30 G00 G42 X58 Z10 M08N40 G96 S200N50 G01 Z0 F1.5N60 X70 F0.2N70 X78 Z-4N80 X83N90 X85 Z-5N100 G02 X91 Z-18 R3 F0.15N110 G01 X94N120 X97 Z-19.5N130 X1

33、00N140 G00 G40 G97 X200 Z175 S1000 N150 M30,节目录,实验二 简单固定循环功能,节目录,简单固定循环功能,单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，可以免去许多复杂的计算过程，使程序得到简化。1单一固定循环指令利用G90、G94指令可以分别进行外圆(内孔)切削循环和端面切削循环 (1) 外圆(内孔)切削循环G90G90 X(U) _ Z(W) _ F _ ；X(U)、Z(W)为车削循环中车削进给路线的终点坐标。,节目录,简单固定循环功能,锥面车削循环，指令格式为：G90 X(U) _ Z(W) _ R _

34、F _ ；刀尖从起始点A开始按梯形循环，最后又回到起始点。R为圆锥面起点半径与终点半径的差值，有正负号之分。,节目录,简单固定循环功能,如图所示的零件，使用G90固定循环指令编写粗车程序，每次进刀的背吃刀量为2.5mm，并保留0.3mm的精车余量,节目录,简单固定循环功能,如图所示的零件，圆锥面小端直径40，大端直径50，使用G90固定循环指令编写粗车圆锥面程序，每次进刀的背吃刀量为5mm，并保留0.3 mm的精车余量。计算R=40/2-50/2=-5(mm)。,节目录,简单固定循环功能,(2)端面切削循环G94 G94 X(U) _ Z(W) _ F _ ；X(U)、Z(W)为车削循环中车削

35、进给路线的终点坐标。图2-50所示为端面切削循环过程, 实线2(F)、3(F)表示刀具按F指令的工进速度移动，虚线1(R)、4(R) 表示刀具快速移动。 图2-51所示为带锥度的端面切削循环过程，R为圆锥面切削始点相对终点在Z轴方向的坐标增量，有正负号之分。指令格式为：G94 X(U) _ Z(W) _ R _ F _ ；,节目录,简单固定循环功能,如图所示的零件，使用G94固定循环指令编写粗车程序，每次进刀的背吃刀量为4mm，并保留0.2mm的精车余量。 如图所示的零件为锥形端面，使用G94固定循环指令编写粗车程序，每次进刀的背吃刀量为4mm，并保留0.2mm的精车余量。锥面起点Z坐标与终点

36、Z坐标的差值为：R=-15-（-10）=-5。,节目录,简单固定循环功能,G90、G94指令用于零件毛坯余量较大或直接用棒料毛坯进行精车前的粗车，以切除毛坯的大部分余量。数控车床的数控系统具有车削循环功能，若能恰当的使用循环功能编制加工程序，可以免去许多复杂的计算过程，而且使程序得到简化。 G90为模态代码，使用G90循环指令进行粗车加工时,每次车削一层余量,当需要多次进刀时,只需按背吃刀量依次改变X的坐标值，则循环过程将依次重复执行。 G94为模态代码，使用G94循环指令进行粗车加工时,每次车削一层余量,当需要多次进刀时,只需按背吃刀量依次改变Z的坐标值，则循环过程将依次重复执行,节目录,实

37、验三 复合固定循环功能,节目录,复合固定循环功能,使用G71、G72、G73、G70复合固定循环指令编程时，只要给出最终精加工路径、循环次数、每次加工余量等参数，机床能自动决定粗加工时的刀具路径，可以完成从粗加工到精加工的全过程。,节目录,1、外圆粗切循环,G71指令适用于棒料毛坯粗车外圆或粗车内径，以切除毛坯的较大余量。,当给出如图所示的精加工形状的路线AAB及每次背车刀量，就会进行平行于Z轴的多次切削，最后再按预留的径向精车余量U/2、轴向精车余量W,使用G70指令进行精加工。,节目录,(1)指令格式为：,G71 U(d) R(e)；G71 P(ns) Q(nf ) U (u) W (w)

38、 F_ S_ ；N(ns) ； 程序段号N(ns)到N(nf)之间的程序段定义工件AAB N(nf) ； 之间的精车路线,其中d粗加工每次背吃刀量（半径值），无符号，车削方向沿AA的方向；e 退刀量，该参数为模态值，直到指定另一个值前保持不变；ns精车程序第一个程序段的顺序号；nf精车程序最后一个程序段的顺序号；uX方向预留精车余量（直径值）；wZ方向预留精车余量。,节目录,(2)几点说明：,1) 粗车循环过程中从N(ns)到N(nf)之间的程序段中的F、S功能均被忽略，只有G71指令中指定的F、S功能有效。,2) 在粗车削循环过程中，刀尖半径补偿功能无效。,3) 零件轮廓必须符合X轴、Z轴方

39、向同时单调增大或单调减少；X轴、Z轴方向非单调时，nsnf程序段中第一条指令必须在X、Z向同时有运动。,4)图a所示的外圆粗车循环，刀具沿X方向移动的坐标值单调增加，则U取正值；刀具沿Z方向移动的坐标值单调减小，则W取正值。图b所示的内孔粗车循环，刀具沿X方向移动的坐标值单调减小，U取负值；W取正值。,G71循环U和W正负取值a) 外圆粗车循环 b) 内孔粗车循环,节目录,类型一,类型一：零件轮廓在X和Z方向坐标值必须是单调增加或减小，由A至A刀具垂直于Z轴移动。,如图所示的零件为使用G71循环指令粗车外圆的实例，毛坯为45棒料。选定粗车的背吃刀量为2mm，预留精车余量X方向0.5mm , Z

40、方向0.25mm,粗车进给速度0.3 mm/r，主轴转速为850r/min，精车进给速度0.15mm/r，主轴转速为1000 r/min。,G71粗车循环类型一举例,节目录,类型二,类型二:零件轮廓在X方向坐标值不是单调变化的，允许有凹槽，但在Z方向必须是单调变化的，刀具由A至A移动的程序段中，必须制定X(U)和Z(W) 坐标。,如图2-57所示的零件为符合类型二要求使用G71循环指令粗车外圆的实例，其毛坯为50棒料。选定粗车的背吃刀量为1mm，预留精车余量X方向0.5 mm , Z方向0.25 mm,粗车进给速度0.3 mm/r，主轴转速为800 r/min，精车进给速度0.15 mm/r，

41、主轴转速为1000 r/min。,G71粗车循环类型二举例,节目录,类型二,(2) 精车循环G70使用G71、G72、G73指令完成零件的粗车加工之后，可以用G70指令进行精加工，切除粗车循环中留下的余量。指令的格式为：G70 P(ns) Q(nf) ；其中ns精车程序第一个程序段的顺序号；nf精车程序最后一个程序段的顺序号。G70指令在程序中不能单独出现，要分别与G71、G72、G73配合使用，其编程格式为：N _ G71 P ns Q nf ； G71、G72或G73粗车循环指令；N ns ； 为粗车循环定义的精加工路径的第一个程序段；N nf ； 为粗车循环定义的精加工路径的最后一个程序

42、段；G70 P ns Q nf ； 精车循环指令；,节目录,2、端面粗加工循环,端面粗切循环是一种复合固定循环。端面粗切循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工，加工过程如下图所示。 编程格式 G72 U(d) R(e)G72 P(ns) Q(nf) U (u) W (w) F(f) S(s) T(t)其中各参数的含义与G71指令中的相同。,G72与G71指令加工方式相同，只是车削循环是沿着平行于X 轴进行的,节目录,端面粗加工循环,如图所示的零件为使用G72循环指令粗车端面的实例，其毛坯为45棒料。选定粗车的背吃刀量为2mm，预留精车余量X方向0.5 mm , Z方向0.25 mm,粗车进

43、给速度0.3 mm/r，主轴转速为550 r/min，精车进给速度0.15 mm/r，主轴转速为700 r/min。加工程序如下：,节目录,封闭切削循环是一种复合固定循环，加工过程如上图所示，对零件轮廓的单调性则没有要求。编程格式 G73 U(i) W(k) R(d) G73 P(ns) Q(nf) U (u) W (w) F(f) S(s) T(t)其中 ns、nf、u、w 、F和S与G71指令中的相同。iX轴的退刀距离和方向（半径值）；kZ轴的退刀距离和方向；d 粗车循环次数。,3、固定形状粗车循环,固定形状粗车循环是按照一定的切削形状，逐渐地接近最终形状的循环切削方式。一般用于车削零件毛

44、坯的形状已用锻造或铸造方法成形的零件的粗车，加工效率很高。,节目录,3、固定形状粗车循环,如图2-61所示的零件为使用G73固定形状循环指令进行粗车加工的实例， X轴退刀量为9.5mm，Z轴退刀量为9.5mm,预留精车余量X方向1 mm , Z方向0. 5 mm, 粗车循环次数为3,粗车进给速度0.3 mm/r，主轴转速为500 r/min，精车进给速度0.15 mm/r，主轴转速为800 r/min。,节目录,实验四 螺纹切削循环,节目录,螺纹切削循环,螺纹切削是数控车床上常见的加工任务,螺纹的种类,按螺纹在零件中所处的部位分类有圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹等,按牙型分类有三角、梯形、矩形等

45、,螺纹的加工原理 （车刀进给严格根据螺纹导程进行。）,节目录,圆柱螺纹,圆锥螺纹,圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹等,端面螺纹,节目录,螺纹车刀,螺纹车刀,节目录,1 螺纹切削指令G32(单行程螺纹切削）,(2) 指令格式,G32 X(U)_ Z(W)_ F_ ；,其中X(U)、Z(W)为螺纹终点坐标，F为螺纹的导程。,X省略时为圆柱螺纹切削，Z省略时为端面螺纹切削；X、Z均不省略时为锥螺纹切削；,(1) 功能：执行单行程螺纹切削，车刀的切入、切出、返回均需编入程序。,圆柱螺纹切削,圆锥螺纹切削,节目录,(3) 使用螺纹切削指令应注意事项：,1)主轴应指令恒转速（G97指令），为保证切削正确的螺距

46、，不能使用G96恒线速控制指令；,2) 在编写螺纹加工程序时，始点坐标和终点坐标应考虑进刀段1和退刀段段2；,3)普通螺纹的公差与配合标准GB/T197-1981中，对外螺纹顶径的基本偏差规定了e、f、g和h四种，其中h的基本偏差es = 0， e、f、g的基本偏差均为负值(es 0)，加之螺纹车刀刀尖半径对内螺纹小径尺寸的影响， 故车削螺纹之前车削顶径外圆的尺寸要小于螺纹的公称尺寸，以保证内外螺纹结合的互换性。,由于伺服电动机由静止到匀速运动有一个加速过程，反之，则为降速过程,1=np/400 2=1=np/1800n为主轴转速 p 螺纹的导程,节目录,(3) 使用螺纹切削指令应注意事项：,

47、4）螺纹加工时最简单的方法是进刀方向指向卡盘，若使用左手刀加工右旋螺纹，进刀方向也可远离卡盘，反之也然。,5）由于螺纹车刀是成型刀具，所以刀刃与工件接触线较长，切削力也较大。为避免切削力过大造成刀具损坏或在切削中引起震颤，通常在切削螺纹时需要多次进刀才能完成。,每次进给的背吃刀量根据螺纹深度按递减规律分配,数控系统根据螺距的大小自动选择直进法或斜进法,a) 斜进法 b) 直进法,节目录,切削常用螺纹的进给次数与背吃刀量关系(mm),节目录,(4) 使用G32指令加工实例,G32车削圆柱螺纹实例,a) 加工下图所示的圆柱螺纹,导程F=1.5mm,牙深0.977mm,选取主轴转速N=650r/mi

48、m,经计算得1=2 mm，2=1 mm,参照表2-12可分4次进给，对应的背吃刀量(直径值)依次为：0.8、0.6、0.4、0.16 mm。,节目录,G32车削圆柱螺纹动画,G32车削圆柱螺纹实例,N20 G00 Z2.0 ； 沿Z轴快进到螺纹切削始点；N21 X29.2 ； 沿X轴快进到螺纹切削始点；N22 G32 Z-51.0 F1.5 ； 螺纹车削第一次进给；N23 G00 X40.0 ； 沿X轴快速退刀；N24 Z2.0 ； 沿X轴快速退刀；N25 X28.6 ； 沿X轴快进到第二次螺纹切削始点；N26 G32 Z-51.0 ； 螺纹车削第二次进给；N27 G00 X40.0 ；N28

49、 Z2.0 ；N29 X28.2 ； N30 G32 Z-51.0 ； 螺纹车削第三次进给；N31 G00 X40.0 ；N32 Z2.0 ；N33 X28.04 ；N34 G32 Z-51.0 ； 螺纹车削第四次进给；N35G00 X40.0 ；,节目录,(4) 使用G32指令加工实例,b) 加工下图所示的圆锥螺纹(请学生自己练习）,G32车削圆锥螺纹实例,导程L=2mm, 牙深1.299mm,选取主轴转速N=500r/mim,经计算得1=2 mm，2=1 mm,分3次进给，每次进给的背吃刀量(直径值)依次为0.8、0.4、0.1 mm,节目录,G32车削圆锥螺纹实例,N20 G00 X12

50、.4 Z82.0 ； 快进到螺纹切削始点(12.55,72.0)；N21 G32 X41.4 Z39.0 F2.0 ； 螺纹车削第一次进给；N22 G00 X50.0 ； 沿X轴快速退刀；N23 Z82.0 ； 沿Z轴快速退刀；N24 X11.6 ； 沿X轴快进到第二次螺纹切削始点；N25 G32 X40.6 Z29.0 ； 螺纹车削第二次进给；N23 G00 X50.0 ； N23 Z82.0 ； N24 X11.4 ； 沿X轴快进到第三次螺纹切削始点；N25 G32 X40.4 Z29.0 ； 螺纹车削第三次进给；N23 G00 X50.0 ；,节目录,2. 螺纹切削循环指令G92 (简单