数控车床的对刀坐标系确定及数控加工编程技巧.docx

1、数控车床的对刀坐标系确定及数控加工编程技巧题目:数控车床的对刀、坐标系确定及数控加工编程技巧 摘要:数控加工的走刀路线:所谓走刀路线即按图纸、工艺单要求,确定加工路线,为保证零件的尺寸和位置的精度,选择适当的加工顺序和装夹方法。在其确定过程中,要注意遵循先粗后精、先近后远、内外交等一般性原则,编程中应将工件的余量考虑进去,避免事故发生。走刀路线非常的重要,只要能更快更好的用最短的加工路线完成 所加工的零件编程多些也不碍事的,但应尽量的减少编程量,能减的地方就减,能用简化编程的都用上。 关键词:加工路线、加工工艺、加工精度。 前言:数控车床可用对刀仪或试切等方式进行对刀。还要确定刀具的刀位点在工

2、件坐标系中的位置。即常说的对刀问题。数控机床上,目前,常用的对刀方法为手动试切对刀。 一、对刀 数控车床可用对刀仪或试切等方式进行对刀。还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置。即常说的对刀问题。数控机床上,目前,常用的对刀方法为手动试切对刀。 数控车床对刀方法基本相同,首先将工件在三爪卡盘上装夹好之后,用手动方法操作机床,具体步骤如下: 1)回参考点的目我们都知道开启机床之后首先第一见事就是回参考点,以前只知道这样操作不知道为什么,等到老师讲了才知道是建立工件坐标系,也就是让机床知道你的工件装在机床的什么坐标位置上,这样,机床才能按照编定的程序进行切削加工!回参考点时要注意机床主轴的运动轨迹

3、和工件之间是否有干涉,也就是不能使主轴和工件有相互碰撞的可能!对于一些装有绝对坐标编码器的机床,开机后可以不必回参考点。 2)回参考点的操作步骤检查操作面板上回原点指示灯是否亮,若指示灯亮,则已进入回原点模式;若指示灯不亮,则点击“回原点”按钮,转入回原点模式。再在回原点模式下,先将X轴回原点,点击操作面板上的“X轴选择”按钮,使X轴方向移动指示灯变亮,点击“正方向移动”按钮,此时X轴将回原点,X轴回原点灯变亮,同样,再点击“Z轴选择”按钮,使指示灯变亮,点击,Z轴将回原点,Z轴回原点灯变亮,这样就完成回零的操作了。 3)试切对刀先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀,保持X向尺寸不变,Z向退刀

4、,然后,停止主轴,测量工件外圆直径D,根据不同的数控系统输入刀具的X向刀具长度补偿。再将工件端面车一刀,z 向尺寸不变,X向退刀,根据不同的数控系统输入刀具的z向刀具长度补偿。 4)建立工件坐标系程序运行时刀具添加相应对刀时的补偿值,刀具即处于编程的坐标系,工件坐标系即建立。 二、数控机床坐标系规定 数控坐标系是以刀具相对静止工件运动为原则。 数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系,其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标,如下图所示,规定了X、Y、Z三个直角坐标轴的方向,这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。根据右手螺旋法则,我们可以确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。 z轴坐标的确定:

5、 (1)与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z坐标. (2)若无主轴则Z坐标垂直于工件装夹面。 (3)若有几个主轴,可选一个垂直于装夹面的轴作为主轴并确定为Z坐标。 Z轴的正方向-增加刀具和工件之间距离的方向。 X轴坐标的确定: (1)没有回转刀具或工件的机床上,X轴平行于主要切削方向且以该方向为正方向。 (2)在回转工件的机床上,X方向是径向的且平行于横向滑座,正方向为刀具离开工件回转中心的方向。 (3)在回转刀具的机床上:若Z坐标水平,由刀具主轴向工件看,X坐标正方向指向右方;若Z坐标垂直,由刀具主轴向立柱看,X坐标正向指向右方。Y轴坐标方向由右手笛卡尔坐标确定。 三、数控加工编程技巧 数控加工

6、可获得精度高、质量德定的产品,因而在机械制造领城得到了越来越广泛的应角,数控编程是应用数控机床进行零件加工的前提,因而如何合理地编制数控程序成为数控加工的关健。 数控车床虽然加工柔性比普通车床优越,但单就某一种零件的生产效率而言,与普通车床还存在一定的差距。因此,提高数控车床的效率便成为关键,而合理运用编程技巧,编制高效率的加工程序,对提高机床效率往往具有意想不到的效果。 我校购进了一批SHENYANG-FANUC 0iMateTB系统,我最常用的也是这中系统,就拿SHENYANG-FANUC 0iMateTB系统为例总结一些老师教我们的技巧。 现在浅谈数控车削编程技巧摘要:要充分发挥数控车床

7、的作用,关键是程序的编制,理想得数控程序不仅应该保证加工出符合图样要求的合格工件,还应该是数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,以使机床能够安全、可靠、高效的工作。根据不同的零件的特点和精度要求,编制合理、高效的加工程序。 常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序、输入程序到程序检验等各步骤主要由人工手动完成的编程过程。它适用于几何形状不太复杂的零件的加工,以及计算较简单,程序段不多,编程易于实现的场合等。对于几何形状复杂的零件,编制程序量很大的零件,用手工编程难以完成,因此要考虑采用自动编程。下面以SHENYANG-FANUC 0

8、iMateTB系统为例,就数控车床零件加工中的手工编程技巧问题进行一些讨论。 一、分析零件图样 分析零件图样是工艺准备中的首要工作,直接影响零件的编制及加工结果。主要包括以下几项内容: (1)分析加工轮廓的几何条件:主要目的是针对图样上不清楚尺寸及需要计算的尺寸进行处理。 (2)分析零件图样上的尺寸公差要求,以确定加工工艺,如刀具的选择、切削用量走刀路线的确定等。 (3)分析零件的表面粗糙度要求,材料与热处理要求,毛坯的要求,都是对工序安排及走刀路线的确定等 都是不可忽视的参数。 二、合理确定走刀路线,并使其最短以提高效率。 确定走刀路线的工作是加工程序编制的重点,进给路线是刀具在整个加工工序

9、中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径,是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面:(1)巧用起刀点。如在循环加工中,根据工件的实际加工情况,将起刀点与对刀点分离,在确保安全和满足换刀需要的前提条件下,使起刀点尽量靠近工件,减少空走刀行程,缩短进给路线,节省在加工过程中的执行时间。(2)粗加工或半精加工时,毛坯余量较大,应采用合适的循环加工方式,在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下,采取最短的切削进给路线,减少空行程时间,提高生产效率,降低刀具磨损(3)尽量缩短进给路线,减少空走刀行程,提高生产

10、效率。由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的,因此主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线。走刀路线是指刀具从切削起点开始运动起,直到返回该点并结束加工程序所经过的路径。包括切削加工的路径及退刀、回零等非切削空行程。使走刀路线最短可以节省整个加工过程的执行时间,还能减少一些不必要的刀具消耗。用矩形循环命令进行加工,来分析一下走刀路线合理确定。 用平行车锥法,这种方法是每次进刀后,车刀移动轨迹平行锥体,随着每次进刀吃刀,Z相尺寸按一定比例增加,与普车加工锥体方法相同。Z向尺寸的计算方法是按锥度公式C=D-d/L得出。若C为1:10,含义是直径X上去除1毫米,长度Z上增加10毫米

11、。按该比例可以很简单的进行编程,并且可以保证每一次车削的余量相同使切削均匀。再是改变锥角车锥法,是随着每一次X向进刀,保持Z向尺寸为图纸尺寸每一刀都改变了锥角的大小,只有最后一刀是图纸要求的锥角大小。这种车锥法可以不必进行每次Z向尺寸的计算。但在加工中由于Z向尺寸相同,使加工路线较长,同时切削余量不均匀,影响工件的表面尺寸和粗糙度,一般适合于锥面较短,余量不大的锥体中。图c为阶台加工锥体法,这种加工法是每一次走刀轨迹平行于工件的轴线,加工出许多小的阶台,最后一刀车刀沿锥体斜面进行走刀,这种加工方法要先做1:1比例图,否则易车废工件,由于是台阶状,所以余量不均匀,影响锥面加工质量。显然,上述三种

12、切削路线中,如果起刀点相同,则平行法车锥体路线最合理,生产中多采用此法进行加工。 三、准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响,并进行合理选用。 在SHENYANG-FANUC 0iMateTB数控系统中,数控车床有很多种切削循环加工指令,每一种指令都有各自的加工特点,工件加工后的加工精度也有所不同,各自的编程方法也不同,我们在选择的时候要仔细分析,合理选用,争取加工出精度高的零件。如螺纹切削循环加工就有两种加工指令:G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不同,使这两种加工方法有所区别,各自的编程方法也不同,造成加工误差也不同工件加工后螺纹段的加工精

13、度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削。螺纹中径误差较大。但牙形精度较高,一般多用于小螺距高精度螺纹的加工,但加工程序较长。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削。牙形精度较差。但工艺性比较合理,编程效率较高。此加工方法一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下,此加工方法更为简捷方便。所以,我们要掌握各自的加工特点及适用范围,并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用 这些切削循环指令。比如需加工高精度、大螺距的螺纹,则可采用G92、G76混用的办法,即先用G76进行螺纹粗加工,再用G92进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要

14、相同,以防止螺纹乱扣的产生。 四、.保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 1、合理选取起刀点,为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,精加工时,最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。认真考虑刀具的切入和切出路线,尽量减少在轮廓处停刀,以避免切削力突然变化留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切削和退刀,尽量避免沿工件方向退刀而划伤工件。 2、选择工件在加工后变形较小的路线。对细长零件或薄壁零件,应采用分几次走刀加工到最后尺寸,或采取对称去余量法安排进给路线。 3、对特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情况下,加工工序不按“先近后远”、“先粗后精”原则考虑,而作“先精后粗”的特殊处理,

15、反而能更好地保证工件的尺寸公差要求。 五、合理调用运动指令以使程序段最少 按照每个单独的几何要素(即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序,其构成加工程序的每个程序段。在加工程序的编制工作中,总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工,以使程序简洁,减少出错的几率及提高编程工作的效率。在实际的生产操作中,经常会碰到某一固定的加工操作重复出现,可以把这部分操作编写成子程序,事先存入到存储器中,根据需要随时调用,使程序编写变得简单、快捷。以达到减少程序段数目和编制程序工作量的目的。 六、合理选择切削用量 数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数,包括切削深度、主轴

16、转速、进给速度。它们的选择与普车所要求的基本对应一致,但数控车床加工的零件往往较复杂,切削用量按一定的原则初定后,还应结合零件实际加工情况随时进行调整,调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关,随时进行调整,来实现切削用量的合理配置,这对操作者来说应该具有一定的实际生产加工经验。 七、编程中细节问题处理 1、灵活使用特殊G代码,保证零件的加工质量和精度 注意G04的合理使用G04为暂停指令,其作用是刀具在一个指令的时间内暂停止加工。该指令由于不做实际的切削运动,常常被忽略。但它在对于保证加工精度及在切槽、钻孔改变运动等方面都有很好的好处,常用于以下几种情况: (1)切槽、钻孔时为了保证槽

17、底、孔底的的尺寸及粗糙度应设置G04命令。 (2)当运行方向改变较大时,应在该改变运行方向指令间设置G04命令。 (3)当运行速度变化很大时应在其运行指令改变时设置 G04命令。 延时G04指令,除了常见的一般使用情况外,在实际数控加工中,延时G04指令还可以作一些特殊使用: (1)大批量单件加工时间较短的零件加工中,启动按钮频繁使用,为减轻操作者由于疲劳或频繁按钮带来的误动作,用G04指令代替首件后零件的启动。延时时间按完成1件零件的装卸时间设定,在操作人员熟练地掌握数控加工程序后,延时的指令时间可以逐渐缩短,但需保证其一定的安全时间。 (2)在主轴转速有较大的变化时,可设置G04指令。目的

18、是使主轴转速稳定后,再进行零件的切削加工, 以提高零件的表面质量。 2、编程时尽量符合各点重合的原则。也就是说,编程的原点要和设计的基准、对刀点的位置尽量重合起来,减少由于基准不重合所带来的加工误差。在很多情况下,若图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致,应首先将图样上的各个基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。当需要掌握控制某些重要尺寸的允许变动量时,还要通过尺寸链解算才能得到,然后才可进行下一步编程工作。 3、粗精加工分开编程 为了提高零件的精度并保证生产效率,车削工件轮廓的最后一刀,通常由精车刀来连续加工完成,因此,粗精加工应分开编程。并且,刀具的进、退位置要考虑妥当,尽量不要在连续的

19、轮廓中切入切出或换刀及停顿,以免因切削力的突然变化而造成弹性变形,致使光滑连接的轮廓上产生划伤、形状突变或留下刀痕。 4、巧利用切断刀倒角。 对切断面带一倒角的零件,在批量车削加工中比较普遍,为了便于切断并避免掉头倒角,可巧利用切断刀同时完成车倒角和切断两个工序,效果较好。同时切刀有两个刀尖,在编程中要注意使用哪个刀尖及刀宽问题,防止对刀加工时出错。 总之,数控车床的编程总原则是先粗后精、先进后远、先内后外、程序段最少、走刀路线最短,这就要求我们在编程时,特别注意理论联系实际,并在大量的实践中,对所学的知识进行验证或修正,做到编制的程序最实用。 本文总结的一些具体结论仅适用于SHENYANG-

20、FANUC 0iMateTB数控车床,但是它表现的编程思想具有普遍意义。要编制合理高效的加工程序,必须要熟悉所使用机床的程序语言并能加以灵活运用,了解机床的主参数,深入分析零件的结构特点、材料特性及加工工艺等。 所以说程序编的好不好是数控加工的走刀路线,所谓走刀路线即按图纸、工艺单要求,确定加工路线,为保证零件的尺寸和位置的精度,选择适当的加工顺序和装夹方法。在其确定过程中,要注意遵循先粗后精、先近后远、内外交等一般性原则,编程中应将工件的余量考虑进去,避免事故发生。走刀路线非常的重要,只要能更快更好的用最短的加工路线完成 所加工的零件编程多些也不碍事的,但应尽量的减少编程量,能减的地方就减,

21、能用简化编程的都用上。 下面介绍个最普通也最常见的简化编程,也就是倒角及倒圆。 在以G01直线插补方式使主轴移动指令切削时,可在指令中插入倒角或倒圆指令,以假想转角交点自动倒角过度。既在直线轮廓之间、圆弧轮廓之间、圆弧轮廓之间以及直线轮廓和圆弧轮廓之间任意直线或圆弧过度。 1简化指令格式 N100 G01X Z C 从100和110的交点倒交。 N110 X Z 从假想倒角开始点到倒角终点的长度。 就像这样减少编程量,可以更快的编程出来,还有尽量少使用子程序,因为找点难计算.。 参考文献 1赵元吉主编.机械制造工艺学.北京:机械制造出版社,1999 2车工工艺学(第4版). 技工学校机械类通用教材编审委员会编,2006 3 数控车床编程与操作项目教程. 南京职业教育学院主编,2007 4陈名彰,胡忠举主编.机械制造技术基础.中南大学出版社,2004