第3章 数控车床的程式编制Word格式文档下载.docx

第3章 数控车床的程式编制Word格式文档下载.docx

《第3章 数控车床的程式编制Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章 数控车床的程式编制Word格式文档下载.docx（49页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

选刀工作过程从第1图标“零件图样”开始，经箭头所示的两条路径，共同到达最后一个图标“选定刀具”，以完成选刀工作。

其中，第一条路线为：

零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；

第二条路线为：

工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码、选择加工条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。

综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具。

下面将讨论每一图标的内容及选择办法。

图3.1数控车床刀具的选刀过程

（1）机床影响因素

“机床影响因素”图标如图3.2所示。

为保证加工方案的可行性、经济性，获得最佳加工方案，在刀具选择前必须确定与机床有关的如下因素：

1）机床类型：

数控车床、车削中心；

2）刀具附件：

刀柄的形状和直径，左切和右切刀柄；

3）主轴功率；

4）工件夹持方式。

图3.2　机床影响因素

（2）选择刀杆

图3.3　选择刀杆

“选择刀杆”图标如图3.3所示。

其中，刀杆类型尺寸见表3.2。

表3.2刀杆类型尺寸

刀杆类型

外圆加工刀杆

内孔加工刀杆

柄部截面形状

刀杆尺寸

柄部直径D

柄部长度l1

主偏角

选用刀杆时，首先应选用尺寸尽可能大的刀杆，同时要考虑以下几个因素：

1）夹持方式；

2）切削层截面形状，即切削深度和进给量；

3）刀柄的悬伸。

（3）刀片夹紧系统

刀片夹紧系统常用杠杆式夹紧系统，“杠杆式夹紧系统”图标如图3.4所示。

图3.4　杠杆式夹紧系统

1）杠杆式夹紧系统

杠杆式夹紧系统是最常用的刀片夹紧方式。

其特点为：

定位精度高,切屑流畅,操作简便,可与其它系列刀具产品通用。

2）螺钉夹紧系统

　特点：

适用于小孔径内孔以及长悬伸加工

（4）选择刀片形状

图3.5　选择刀片形状

“选择刀片形状”图标如图3.5所示。

主要参数选择方法如下：

1）刀尖角

　　刀尖角的大小决定了刀片的强度。

在工件结构形状和系统刚性允许的前提下，应选择尽可能大的刀尖角。

通常这个角度在35o到90o之间。

　　图3.5中R型圆刀片，在重切削时具有较好的稳定性，但易产生较大的径向力。

表3.3　刀片形状适用场合

----首选　　

----次选

2）刀片基本类型

　　刀片可分为正型和负型两种基本类型。

正型刀片：

对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。

负型刀片：

对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。

选择方法见表3.3。

（5）工件影响因素

图3.6　工件影响因素

“工件影响因素”图标如图3.6所示。

选择刀具时，必需考虑以下与工件有关的因素：

1）工件形状：

稳定性；

2）工件材质：

硬度、塑性、韧性、可能形成的切屑类型；

3）毛坯类型：

锻件、铸件等；

4）工艺系统刚性：

机床夹具、工件、刀具等；

5）表面质量；

6）加工精度；

7）切削深度；

8）进给量；

9）刀具耐用度。

（6）选择工件材料代码

“选择工件材料代码”图标如图3.7所示。

图3.7选择工件材料代码

表3.4　选择工件材料代码

加工材料组

代码

钢：

非合金和合金钢

高合金钢

不锈钢，铁素体，马氏体

P（蓝）

不锈钢和铸钢：

奥氏体

铁素体——奥氏体

M（黄）

铸铁：

可锻铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁

K（红）

NF金属：

有色金属和非金属材料

N（绿）

难切削材料：

以镍或钴为基体的热固性材料

钛，钛合金及难切削加工的高合金钢

S（棕）

硬材料：

淬硬钢，淬硬铸件和冷硬模铸件，锰钢

H（白）

　　按照不同的机加工性能，加工材料分成6个工件材料组，他们分别和一个字母和一种颜色对应，以确定被加工工件的材料组符号代码，见表3.4。

（7）确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码

负型刀片的断屑范围

正型刀片的断屑范围

图3.8　确定刀片断屑槽代码

　　“确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码”图标如图3.8所示。

ISO标准按切削深度ap和进给量的大小将断屑范围分为A、B、C、D、E、F六个区，其中A、B、C、D为常用区域，WALTER标准将断屑范围分为图中各色块表示的区域，ISO标准和WALTER标准可结合使用，如图3.8所示。

根据选用标准，按加工的切削深度和合适的进给量来确定刀片的WALTER断屑槽型代码或ISO分类范围。

（8）选择加工条件脸谱

“选择加工条件脸谱”图标如图3.9所示，三类脸谱代表了不同的加工条件:

很好、好、不足。

表3.5表示加工条件取决于机床的稳定性、刀具夹持方式和工件加工表面。

图3.9加工条件脸谱

表3.5　选择加工条件

机床，夹具和工件

系统的稳定性

加工方式

很好

好

不足

无断续切削加工表面已经过粗加工

带铸件或锻件硬表层，不断变换切深轻微的断续切削

中等断续切屑

严重断续切削

（9）选定刀具

“选定刀具”图标如图3.10所示。

选定工作分以下两方面：

1）选定刀片材料

　　根据被加工工件的材料组符号标记、WALTER槽型、加工条件脸谱，就可得出WALTER推荐刀片材料代号，见表3.6和表3.7。

2）选定刀具

　　根据工件加工表面轮廓，从刀杆订货页码中选择刀杆。

　　根据选择好的刀杆，从刀片订货页码中选择刀片

图3.10选定刀具

表3.6　选定刀片材料（选择负型刀片）

工件材料组

ISO分类范围

WALTER槽代码

AB

...-NS4

WAK10

WAP20

WAM20

B

...-NS8

WAP10

WAP30

BC

...-NM4

C

...-NM7

CD

...-NR7

-

.NMA

表3.7　选定刀片材料（选择正型刀片）

...-PS4

...-PM5

WAK20

...-PM2

WK1

3.1.2对刀

　　数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。

这些都需要通过对刀来解决。

1、一般对刀

　　一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。

下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见图3.11。

　　刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。

　　手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切--测量--调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。

此方法较为落后。

2、机外对刀仪对刀

　　机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。

利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如图3.12所示。

3、自动对刀

　　自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。

自动对刀过程如图3.13所示.

图3.11相对位置检测对刀

图3.12机外对刀仪对刀

图3.13自动对刀

3.1.3数控车床的编程特点

1、加工坐标系

　　加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图3.14所示：

　　加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。

2、直径编程方式

　　在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图3.15所示：

图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。

采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。

3、进刀和退刀方式

　　对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。

切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。

如图3.16所示。

图3.14数控车床坐标系

图3.15直径编程

图3.16切削起始点的确定

3.2数控车床的基本编程方法

　　数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，在分析了数控车床工艺装备和数控车床编程特点的基础上，下面将结合配置FANUC-0T数控系统的HM-077数控车床重点讨论数控车床基本编程方法。

3.2.1F功能

F功能指令用于控制切削进给量。

在程序中，有两种使用方法。

1、每转进给量

编程格式G95F~

F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。

例：

G95F0.2表示进给量为0.2mm/r。

2、每分钟进给量

编程格式G94F~

F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。

G94F100表示进给量为100mm/min。

图3.17恒线速切削方式

3.2.2S功能

S功能指令用于控制主轴转速。

编程格式S～

S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。

在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。

1、最高转速限制

编程格式G50S～

S后面的数字表示的是最高转速：

r/min。

G50S3000表示最高转速限制为3000r/min。

2、恒线速控制

编程格式G96S～

S后面的数字表示的是恒定的线速度：

m/min。

例：

G96S150表示切削点线速度控制在150m/min。

对图3.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：

A：

n=1000×

150÷

（π×

40）=1193r/min

B：

60）=795r/min

C：

70）=682r/min

3、恒线速取消

编程格式G97S～

S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。

G97S3000表示恒线速控制取消后主轴转速3000r/min。

3.2.3T功能

T功能指令用于选择加工所用刀具。

编程格式T～

T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。

但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。

T0303表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。

T0300表示取消刀具补偿。

3.2.4M功能

M00：

程序暂停，可用NC启动命令（CYCLESTART）使程序继续运行；

M01：

计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；

M03：

主轴顺时针旋转；

M04：

主轴逆时针旋转；

M05：

主轴旋转停止；

M08：

冷却液开；

M09：

冷却液关；

M30：

程序停止，程序复位到起始位置。

3.2.5加工坐标系设置

编程格式G50X～Z～

式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。

G50使用方法与G92类似。

在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，如图3.19所示。

按图3.18设置加工坐标的程序段如下：

G50X128.7Z375.1

3.18设定加工坐标系

3.2.6倒角、倒圆编程

1、45°

倒角

　　由轴向切削向端面切削倒角，即由Z轴向X轴倒角，i的正负根据倒角是向X轴正向还是负向,如图3.19a所示。

其编程格式为G01Z（W）～I±

i。

　　由端面切削向轴向切削倒角，即由X轴向Z轴倒角，k的正负根据倒角是向Z轴正向还是负向，如图3.19b所示。

编程格式G01X（U）～K±

k。

a）Z轴向X轴

b）X轴向Z轴

图3.19倒角

2、任意角度倒角

　　在直线进给程序段尾部加上C～，可自动插入任意角度的倒角。

C的数值是从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点或与终点之间的距离，如图3.20所示。

G01X50C10

X100Z-100

图3.20任意角度倒角

3、倒圆角

编程格式G01Z（W）～R±

r时，圆弧倒角情况如图3.21a所示。

编程格式G01X（U）～R±

r时，圆弧倒角情况如图3.21b所示。

图3.21倒圆角

4、任意角度倒圆角

若程序为G01X50R10F0.2

X100Z-100

则加工情况如图3.22所示。

图3.22任意角度倒圆角

加工图3.23所示零件的轮廓，程序如下：

G00X10Z22

G01Z10R5F0.2

X38K-4

Z0

图3.23应用例图

3.2.7刀尖圆弧自动补偿功能

　　编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角，如图3.24所示。

当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、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。

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3.25所示。

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，避免少切或过切现象的产生。

图3.24刀尖圆角R

图3.25刀尖圆角R造成的少切与过切

图3.26刀尖圆角R的确定方法

图3.27刀具补偿编程

G40--取消刀具半径补偿，按程序路径进给。

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，按程序路径前进方向刀具偏在零件右侧进给。

在设置刀尖圆弧自动补偿值时，还要设置刀尖圆弧位置编码，指定编码值的方法参考图3.26。

应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图3.27所示零件：

刀尖位置编码：

3

N10G50X200Z175T0101

N20M03S1500

N30G00G42X58Z10M08

N40G96S200

N50G01Z0F1.5

N60X70F0.2

N70X78Z-4

N80X83

N90X85Z-5

N100G02X91Z-18R3F0.15

N110G01X94

N120X97Z-19.5

N130X100

N140G00G40G97X200Z175S1000

N150M30

3.2.8单一固定循环

图3.28圆柱面切削循环

图3.29G90的用法（圆柱面）

图3.30圆锥面切削循环

图3.31端面切削循环

图3.32锥面端面切削循环

图3.33G94的用法（锥面）

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，从而简化程序。

1、圆柱面或圆锥面切削循环

圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图3.28所示，圆锥面单一固定循环如图3.30所示。

（1）圆柱面切削循环

编程格式G90X（U）～Z（W）～F～

式中：

X、Z--圆柱面切削的终点坐标值；

U、W--圆柱面切削的终点相对于循环起点坐标分量。

应用圆柱面切削循环功能加工图3.29所示零件。

N10G50X200Z200T0101

N20M03S1000

N30G00X55Z4M08

N40G01G96Z2F2.5S150

N50G90X45Z-25F0.2

N60X40

N70X35

N80G00X200Z200

N90M30

（2）圆锥面切削循环

编程格式G90X（U）～Z（W）～I～F～

X、Z-圆锥面切削的终点坐标值；

U、W-圆柱面切削的终点相对于循环起点的坐标；

I-圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。

如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正。

如图3.30所示。

应用圆锥面切削循环功能加工图3.30所示零件。

……

G01X65Z2

G90X60Z-35I-5F0.2

X50

G00X100Z200

2、端面切削循环

端面切削循环是一种单一固定循环。

适用于端面切削加工，如图3.31所示。

（1）平面端面切削循环

编程格式G94X（U）～Z（W）～F～

X、Z-端面切削的终点坐标值；

U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标。

应用端面切削循环功能加工图3.31所示零件。

……

G00X85Z5

G94X30Z-5F0.2

Z-10

Z-15

（2）锥面端面切削循环

编程格式G94X（U）～Z（W）～K～F～

U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标；

K-端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。

当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正。

如图3.32所示。

应用端面切削循环功能加工图3.33所示零件。

G94X20Z0K-5F0.2

Z-5

3.2.9复合固定循环

　　在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。

1、外圆粗切循环

图3.34外圆粗切循环

图3.35G71程序例图

　　外圆粗切循环是一种复合固定循环。

适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工，如图3.34所示。

编程格式：

G71U（△d）R（e）

G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）F（f）S（s）T（t）

△d-背吃刀量；

e--退刀量；

ns--精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；

nf--精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；

△u--X轴向精加工余量；

△w--Z轴向精加工余量；

f、s、t--F、S、T代码。

注意：

1、ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。

2、零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少；

X轴、Z轴方向非单调时，ns→nf程序段中第一条指令必须在X、Z向同时有运动。

按图3.35所示尺寸编写外圆粗切循环加工程序。

N10G50X200Z140T0101

N20G00G42X120Z10M08

N30G96S120

N40G71U2R0.5

N