数控技术第三章.ppt

数控技术第三章.ppt

《数控技术第三章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控技术第三章.ppt（100页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,HenanPolytechnicUniversity,主讲：

秦歌答疑时间：

周二晚J202A机械与动力工程学院2012-03,数控技术,SchoolofMechanicalandPowerEngineering,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第三章数控加工程序的编制,2023年5月22日星期一12时46分5秒,主要内容,数控车床的程序编制数控铣床的程序编制自动编程简介,第三章节数控加工程序的编制,2023年5月22日星期一12时46分5秒,一、数控车床的加工零件特点主要为轴类、盘类等回转体零件；主要加工表面为内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面，以及还需要做车槽、倒角、切断、钻孔、扩孔、铰孔等工作；可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率；X方向分直径和半径，直径是回转零件常用的标注方式。

切削需要多次吃刀。

第一节数控车床的程序编制,2023年5月22日星期一12时46分5秒,二、数控车床的编程特点可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程；车削加工图样上的径向尺寸及测量的径向尺寸使用的是直径值，因此在数控车削加工的程序中输入的X及U坐标值也是“直径值”；为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半；要保证车削加工精度，特别是锥面和成形表面的精度，需要准确测量车刀刀尖刀刃圆弧半径，并采用刀尖半径补偿（TNR）方法进行加工；X和Z坐标指令，U、W表示增量坐标指令；I、J指令用法；棒料和锻料加工余量大，采用多次重复固定循环切削。

第一节数控车床的程序编制,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制,三、车削固定循环功能车削循环指令是用含有G功能的一个程序段完成多个程序段指令的加工操作，免去了复杂的数学运算，使程序得以简化。

车削循环指令有单一固定循环指令和复合循环指令。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制单一循环,三、车削固定循环功能1、单一固定循环指令（FUNC-0i系统）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。

单一固定循环指令只能进行简单的重复加工，主要有：

外径/内径切削固定循环指令（G90）；螺纹切削固定循环指令（G92）；端面固定循环指令（G94）。

单一固定循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制单一循环,1）外径/内径切削固定循环指令（G90）编程格式：

G90X_Z_F_其中，X、Z值为圆柱面切削终点的坐标值；F是进给速度。

Z向切削。

如图所示，该指令可使刀具从循环起点A走矩形轨迹，回到A点；然后进刀；再按矩形循环；依次类推，最终完成圆柱面车削。

执行该指令，刀具刀尖从循环起点（A点）开始，经ABCDA。

其中，AB、DA段按快速R移动；BC、CD段按指令速度F移动。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制单一循环,1）外径/内径切削固定循环指令（G90）,G90X40.0Z20.0F0.3;（A-B-C-D-A）X30.0;（A-E-F-D-A）X20.0;（A-G-H-D-A）,G90X_Z_F_,2023年5月22日星期一12时46分5秒,对于如图所示的工件，编制一个粗车32外圆的简单循环程序，每次切深1mm（半径方向）

（1）确定切削深度及循环次数，单边径向余量为（40-32）/2=4mm,每次切削深度为1mm，其循环次数为4次。

外圆循环程序示例,

（2）编写的循环程序如下绝对坐标方式程序G90X38Z-60F300;G90X36Z-60F300;G90X34Z-60F300;G90X32Z-60F300;相对坐标方式程序G90U-4W-62F300;G90U-6W-62F300;G90U-8W-62F300;G90U-10W-62F300;,2023年5月22日星期一12时46分5秒,2）带锥度的内（外）径切削循环指令如图所示，该指令可使刀具从循环起点A走直线轨迹，刀具刀尖从循环起点（A）开始，经ABCDA四段轨迹，依次类推，最终完成圆锥面车削。

编程格式：

G90X_Z_R_F_,其中，X、Z为圆锥终点坐标值；R为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，R值为负，反之为正；F为进给速度。

第一节数控车床的程序编制单一循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,圆锥面固定循环切削举例,第一节数控车床的程序编制单一循环,2）带锥度的内（外）径切削循环指令,G90X40.0Z20.0R-5.0F0.3;（A-B-C-D-A）X30.0;（A-E-F-D-A）X20.0;（A-G-H-D-A）,G90X_Z_R_F_,2023年5月22日星期一12时46分5秒,3）端面切削循环（平面端面切削循环）编程格式：

G94X（U）_Z（W）_F_,其中：

X、Z为端面切削的终点坐标值；U、W为端面切削的终点相对于循环起点的坐标。

注意：

为X向切削。

第一节数控车床的程序编制单一循环,G00X85Z15G94X30Z10F0.2Z5Z0.,2023年5月22日星期一12时46分5秒,如右图所示的工件，编写其粗车端面的简单循环程序（z轴每次进刀3mm）,绝对坐标方式程序G94X50Z-3F200；G94Z-6；G94Z-9；,相对坐标方式程序G94U-14W-3F200；G94W-6；G94W-9；,第一节数控车床的程序编制单一循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,4）带锥度的端面切削循环指令编程格式：

G94X_Z_R_F_,其中，X、Z为端面切削的终点坐标轴；R为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R为负；反之为正。

如图所示。

第一节数控车床的程序编制单一循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制单一循环,带有锥面的端面固定循环切削加工：

G94X_Z_R_F_,G94X15.0Z33.48R-3.48F0.3;（A-B-C-D-A）Z31.48;（A-E-F-D-A）Z28.78;（A-G-H-D-A）,2023年5月22日星期一12时46分5秒,G90X_Z_F_;G90X_Z_R_F_;,G94X_Z_F_;G94X_Z_R_F_;,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制复合循环,三、车削固定循环功能2、复合固定循环指令复合固定循环指令能解决复杂形面的加工，与简单循环的单一程序段不同，它有若干个程序段参加循环。

运用复合循环切削指令，只需指定精加工路线和粗加工的背吃刀量，系统会自动计算出粗加工路线和加工次数，使程序得到进一步简化。

外圆粗切循环指令（G71）；端面粗切循环指令（G72）；,复合固定循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,1）外圆粗切循环（G71）适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工。

指令功能切除棒料毛坯大部分加工余量，切削是沿平行Z轴方向进行。

编程格式：

G71U（d）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）,式中：

d-表示每次切削深度（背吃刀量），即X轴向的进刀，以半径值表示，无正负号；e每次切削结束的退刀量（半径值），无正负号；ns-表示精加工路线第一个程序段的顺序号；nf-精加工路线最后一个程序段的顺序号；u-方向的精加工余量，直径值；w-Z轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码。

F粗加工有效。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,注意：

nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。

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，nsnf程序段中第一条指令必须在X、Z向同时有运动。

G71指令中最后的加工是以包含的指令单元减去预留量而依次切削。

G71循环时可以进行位置补偿，但是不能进行刀尖半径补偿。

在G71前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿，在ns到nf中可以用G41或G42对精车进行刀尖半径补偿。

1）外圆粗切循环（G71）编程格式：

G71U（d）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）,2023年5月22日星期一12时46分5秒,执行G71前，要设定合理的循环起点。

从换刀点至循环点A使用G00快速定位指令，循环点A的X坐标位于毛坯尺寸之外.G71适用于单调变化的轮廓粗加工。

循环区间首段（ns）必须应用G00或G01代码，不能含有Z轴指令。

两个符合U的含义：

前一个表示背吃刀量，后一个表示X方向的精加工余量。

1）外圆粗切循环（G71）,AB是工件的轮廓线，AAB为精加工路线，粗加工时刀具从A点后退u/2、w，即自动留出精加工余量。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,1）外圆粗切循环（G71）举例,N10G00X200Z12T0101；N20G00X120Z10M08；N30G96S120；主轴恒线速度N40G71U2.0R0.5；N50G71P60Q120U2W2F0.25；N60G00X40；/nsN70G01Z-30F0.15；N80X60Z-60；N90Z-80；N100X100Z-90；N110W-20;N120U20W-20；/nfN130G00X125；N140X200Z140；N150M30；,2023年5月22日星期一12时46分5秒,假设加工A到B点的工件外形的头一程序段号为N100，最后加工程序段号为N160，使用G71编写的程序.,如图所示的工件，要求加工A点到B点的工件外形，已知刀具位置（260,10），起始点（250,0），切削深度为3mm，退刀量为2mm，X方向为精加工余量为0.1mm，Z方向精加工余量为0.2mm。

编写其外径粗车复合程序。

%O7061程序名N10G54G90X260Z10;设置工件坐标系N20M03S500;主轴正转N30G00X250Z5;快进到工件附近N40G90G01X250Z0;进到A点,N50G71U3R2;N60G71P100Q160U0.1W0.2F200;G71复合循环N100G00X50;从A点到B点N110G01X50Z-20;从B点到C点N120X100Z-140;从C点到D点,N130X100Z-200;从D点到E点N140X160Z-200;从E点到F点N150X160Z-270;从F点到G点N160X250Z-320；从G点到A点N70G00X250Z0;从A点到A点N80M30；,2023年5月22日星期一12时46分5秒,%O7061程序名N10G54G90X260Z10;设置工件坐标系N20M03S500;主轴正转N30G00X250Z5;快进到工件附近N40G01X250Z0;进到A点N50G71U3R2;N60G71P100Q160U0.1W0.2F200;G71复合循环N100G00X50;从A点到B点N110G01X50Z-20;从B点到C点N120X100Z-140;从C点到D点N130X100Z-200;从D点到E点N140X160Z-200;从E点到F点N150X160Z-270;从F点到G点N160X250Z-320；从G点到A点N70G00X250Z0;从A点到A点N80M30；,2023年5月22日星期一12时46分5秒,2）端面粗切循环（G72）适用于适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工。

X向切削。

编程格式：

G72U（d）R（e）G72P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）,式中：

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；uX轴向精加工余量；wZ轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码。

注意：

（1）nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定对粗车循环无效。

（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。

（3）在顺序号为ns的程序段中，使用G72指令时不得有X轴方向的位移。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,2）端面粗切循环（G72）举例,O002N10G00X200Z200T0101；N20M03S800；N30G90G00X176Z132M08；N40G96S120；N50G72U3R0.5；N60G72P70Q120U2W0.5F0.2；N70G00X160；/nsN80G01X160F0.15;N90X120Z70；N100Z80；N110X80Z90；N120Z110；N130X40Z130；N140G00X200Z200M02;,N70G00Z60；/ns,2023年5月22日星期一12时46分5秒,G71和G72的区别？

都可以加工轴类零件；G71适合加工轴向尺寸较长的外圆柱面或内孔面；G72适合Z向余量小、X向余量大的回转体零件；,2023年5月22日星期一12时46分5秒,3）仿形粗切循环指令（G73）封闭切削循环适用于毛坯轮廓形状与零件形状基本接近时的粗车，如一些铸件、锻件毛坯的粗车。

编程格式：

G73U（i）W（k）R（d）G73P（ns）Q（nf）U（u）W（w）FST,式中：

i、k沿X和Z方向的总退刀量，半径值；d粗加工的循环次数，i/切深=d；Ns、nf精加工程序段顺序号；u、wX和Z向上留得精加工余量；F、S、T进给量、主轴转速和刀具号。

适于对已基本成形的铸、锻毛坯切削，对零件轮廓的单调性没有要求，而使用G71和G72则会产生许多无效切削，且浪费时间。

第一节数控车床的程序编制组合面循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,4）精加工循环（G70）,由G71、G72、G73完成粗加工后，可用G70进行精加工。

精加工时，G71、G72和G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在nsnf程序段中的F、S、T有效。

编程格式：

G70P（ns）Q（nf）式中：

ns精加工轮廓程序段中开始程序段段号；nf精加工程序段中结束段序号。

粗车循环G71、G72与精加工循环G70总是成对出现的，其切削用量各不相同。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,O002N10G00X200Z200T0101；N20M03S800；N30G90G00X176Z132M08；N40G96S120；N50G72U3R0.5；N60G72P70Q120U2W0.5F0.2；N70G00Z60；/nsN80G01X120Z70F0.15；N90Z80；N100X80Z90；N110Z110；N120X40Z130；N130G70P70Q120;N140G00X200Z200;N150M30;,2023年5月22日星期一12时46分5秒,5）恒速切削与恒转速切削指令（G96/G97）,ISO标准:

G96：

恒速切削指令（最大线速度m/min）G97：

恒转速切削指令（转速r/min）格式:

G96（G97）S_应用:

G96：

常用于精加工和半精加工；G97：

常用于粗加工或半径变化不大的工件。

举例:

G96S180（恒速切削最大线速度180m/min）G97S2500（恒转速切削转速2500r/min）,第一节数控车床的程序编制,2023年5月22日星期一12时46分5秒,6）恒进给速度与恒进给量指令（G94/G95）,ISO标准:

G94:

恒进给速度（mm/min）G95:

恒进给量（mm/r）格式:

G94（G95）F_华中I系统标准G98:

恒进给速度（mm/min）G99:

恒进给量（mm/r）格式:

G98（G99）F_应用:

G95恒进给量用于加工螺纹。

举例:

G98F100（恒进给速度100mm/min）G99F0.3（恒进给量0.3mm/r）,第一节数控车床的程序编制,2023年5月22日星期一12时46分5秒,四、螺纹切削循环指令（G92）把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环，用一个程序段来指令。

编程格式：

G92X（U）_Z（W）_I_F_（FANUC）,式中：

X（U）、Z（W）-螺纹切削的终点坐标值；I-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。

加工圆柱螺纹时，I=0。

加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。

（X坐标值依据机械设计手册查表确定）F-螺纹导程。

注意：

其他系统常用的螺纹的加工为:

G33、G78、G82,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,在螺纹切削的开始和结束部分,由于伺服的滞后,会产生螺距误差,为此必须设置引入量L1和超越量L2：

W=L+L1+L2L1切入空行程，L2切出空行程。

L1取（35）导程，一般取25mm；L2取（12）导程，约为L1的l/2左右。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,螺纹循环,螺纹切削时应注意的问题：

（1）螺纹牙型高度（螺纹总切深）螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上，牙顶到牙底之间垂直于轴线的距离。

车削时，车刀总切入深度。

牙型理论高度H=0.866P，实际加工时，由于螺纹车刀刀尖半径的影响，螺纹的实际切深有变化。

则螺纹实际牙型高度可按下式计算：

h=H-2（H/8）=0.6495P,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,螺纹循环,螺纹切削时应注意的问题：

（2）分层切削深度如果螺纹牙型较深、螺距较大，可分几次进给。

每次进给的背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量的差按递减规律分配，如图所示。

常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量可参考表选取。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,螺纹循环,螺纹切削时应注意的问题：

（3）螺纹径向起点与终点尺寸的确定径向起点（编程大径）的确定决定于螺纹大径。

例如要加工M30X2-68外螺纹，自GB197-81知：

基本偏差es=-0.038mm；公差为Td=0.28mm；则螺纹大径尺寸为30-0.318-0.038mm，则螺纹大径应在此范围内选取，并在加工螺纹前，由外圆车削来保证。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,螺纹循环,螺纹切削时应注意的问题：

（3）螺纹径向起点与终点尺寸的确定径向终点（编程小径）的确定决定于螺纹小径。

因为编程大径确定后，螺纹总切深在加工中是由编程小径来控制的。

螺纹小径的确定应考虑满足螺纹中径公差要求。

设牙底由单一圆弧形状构成（圆弧半径为R）则编程小径可用下式计算：

d1=d-2（7/8-R-es/2+1/2*Td2/2）=d-1.75H+2R+es-Td2/2式中d螺纹公称直径；H螺纹原始三角形高度；R牙底圆弧半径，一般取R=（1/81/6）H；es螺纹中径基本偏差；Td2螺纹中径公差。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,螺纹切削时应注意的问题：

（3）螺纹径向起点与终点尺寸的确定三角形普通螺纹的牙深高度按下式计算：

h=0.6495P0.65P大径：

D大径D公称0.1P小径：

D小径D公称1.3P,四、螺纹加工循环指令,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,螺纹循环,螺纹切削时应注意的问题：

（4）车削螺纹时，刀具在进给方向（Z向）的进给速度与主轴转速之间有严格的定比关系。

不可随意设定和调整主轴转速和车刀进给速度。

（5）若螺纹收尾处没有退刀槽，应按45退刀收尾。

（6）安装螺纹车刀时,刀尖必须与工件轴线等高,刀两侧刃角平分线与工件轴线垂直。

2023年5月22日星期一12时46分5秒,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,四、螺纹加工循环指令,螺纹时应注意的问题：

（7）受车刀挤压,螺纹车削后其大径会涨大,因此,车削外螺纹前的外圆直径应比螺纹大径小,当螺距为1535mm时,外径一般可以小0204mm。

对于内螺纹而言，内径就是小径，可以直接用公称直径减去螺距P，但为了容易与外螺纹配合，一般应将孔径稍稍车大0.050.1P，牙深也是0.6495P。

螺纹循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,圆柱螺纹的加工程序编写举例

（1）：

第一节数控车床的程序编制螺纹循环,G00X35Z104G92X29.2Z53F1.5X28.6,X28.2X28.05G00X200Z200,（200,200）,2023年5月22日星期一12时46分5秒,G92X（U）_Z（W）_I_F_,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,G00X80Z2;G92X49.6Z-48I-5F2;X48.7;X47.5;X47.1;X47；,圆柱螺纹的加工程序编写举例

（2）：

2023年5月22日星期一12时46分5秒,圆柱螺纹的加工程序编写举例（3）：

（车削如图所示M30X268的普通螺纹。

由GB197-81知：

该螺纹大径30-0.318-0.038mm,取编程大径为29.8mm，设牙底由单一圆弧形状构成，取圆弧半径R=1/8H=2，则编程小径d=30-7*0.866*2+2*0.2-0.038-0.17/2=27.246，取27.3mm，加工程序如下：

G92X270Z260;M03S800T0101;G00X35Z104;G92X28.8Z53F2;X28.2;X27.6;X27.3;G00X270;M05;M30;,第一节数控车床的程序编制螺纹循环,2023年5月22日星期一12时46分5秒,圆柱螺纹的加工程序编写举例（4）：

第一节数控车床的程序编制螺纹循环,螺纹导程：

F=1.5编程大径：

d1=29.8mm编程小径：

d2=28.04mm,（50,120）,O1111N1G00X50Z120;N2M03S300;N4G00X29.2Z101.5;N5G92X29.2Z19F1.5;N6X28.6;N7X28.2;N8X28.04;N9G00X50;N10G00Z120;N11M05;N12M30;,2023年5月22日星期一12时46分5秒,螺纹复合循环：

格式：

G76P（m）（r）（a）Q（dmin）R（d）;G76X（U）_Z（W）_R（i）P（k）Q（d）F_式中：

m加工重复次数,01-99；r倒角量，斜向退刀量单位数（0.019.9P，以0.1P为一个单位，用0099两位数字指定）,即螺纹切削退尾处的z向退刀距离；a刀尖角度（螺纹牙型角）；dmin最小切削深度，当切削深度dn小于dmin，则取dmin作为切削深度；用带小数点的半径量表示；X、Z螺纹终点的坐标值；U表示由A点至D点的增量坐标值；Z表示D点Z坐标值；W表示由C点至D点的增量坐标值；i锥螺纹的半径差；i=0，圆柱螺纹；k螺纹牙型编程高度（方向半径值）；d第一刀切削深度；F螺纹导程；,第一节数控车床