車削中心編程與加工VIP

項(xiàng)目24 車削中心編程與加工24.1 任務(wù)描述加工如圖24-1所示零件，毛坯為52mm棒料，材料為45鋼，單件生產(chǎn)。圖24-1 車削中心加工實(shí)例24.2 知識(shí)鏈接24.2.1 車削中心簡(jiǎn)介1.車削中心概念車削中心是一種以車削加工模式為主、添加銑削動(dòng)力刀頭后又可進(jìn)行銑削加工模式的車-銑合一的切削加工機(jī)床類型。2.車削中心特點(diǎn)有一套自動(dòng)換刀裝置，實(shí)現(xiàn)多工序連續(xù)加工，在一臺(tái)加工中心上實(shí)現(xiàn)原來(lái)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)的加工功能。具有附加動(dòng)力刀架和主軸分度機(jī)構(gòu)，除車削外還可以在零件內(nèi)外表面和端面上銑平面、凸輪、各種鍵槽、螺旋槽或鉆、鉸、攻絲等加工。3.車削中心工藝范圍車削中心比數(shù)控車床工藝范圍寬，工件一次安裝，幾乎能完成所有表面的加工。在車削中心上對(duì)工件的加工一般分為三種情況：一種是主軸分度定位后固定，對(duì)工件進(jìn)行鉆、銑、攻螺紋等加工。一種是主軸運(yùn)動(dòng)作為一個(gè)控制軸（C軸），C軸運(yùn)動(dòng)和X、Z軸運(yùn)動(dòng)合成為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，銑刀在工件表面上銑削各種形狀的溝槽、凸臺(tái)、平面等。另一種是利用Y軸功能，X、Y軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，控制刀具沿工件徑向方向移動(dòng)，相當(dāng)于銑削加工。4.車削中心的C軸功能機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)除作為車削的主運(yùn)動(dòng)外，還可作分度運(yùn)動(dòng)，即定向停車和圓周進(jìn)給，并在數(shù)控裝置的伺服控制下，實(shí)現(xiàn)C軸與Z軸聯(lián)動(dòng)，或C軸與X軸聯(lián)動(dòng)，以進(jìn)行圓柱面上或端面上任意部位的鉆削、銑削、攻螺紋及平面或曲面銑削加工。圖24-2為車削中心C軸功能示意圖。a) b)c) d)圖24-2 C軸功能a)C軸定向時(shí)，在圓柱面或端面上銑槽 b)C軸、Z軸進(jìn)給插補(bǔ)，在圓柱面上銑螺旋槽c)C軸、X軸進(jìn)給插補(bǔ)，在端面上銑螺旋槽 d)C軸、X軸進(jìn)給插補(bǔ)，銑直線和平面24.2.2 車削中心編程指令1.極坐標(biāo)插補(bǔ)功能極坐標(biāo)插補(bǔ)功能是將輪廓控制由直角坐標(biāo)系中編程的指令轉(zhuǎn)換成一個(gè)直線軸運(yùn)動(dòng)（刀具的運(yùn)動(dòng)）和一個(gè)回轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)（工件的回轉(zhuǎn)）。這種方法適應(yīng)于在與Z軸垂直的切削平面上進(jìn)行加工切削加工。1）指令格式指令格式： G12.1；啟動(dòng)極坐標(biāo)插補(bǔ)方式（使極坐標(biāo)插補(bǔ)功能有效）指令直角坐標(biāo)系中的直線和圓弧插補(bǔ)，直角坐標(biāo)系由直線軸和回轉(zhuǎn)軸組成。 G13.1；極坐標(biāo)插補(bǔ)方式取消注：可用G112和G113指令分別替代G12.1和G13.1。2）極坐標(biāo)插補(bǔ)平面G12.1啟動(dòng)極坐標(biāo)插補(bǔ)方式，并選擇一個(gè)極坐標(biāo)插補(bǔ)平面，極坐標(biāo)插補(bǔ)在該平面上完成。極坐標(biāo)插補(bǔ)平面通常如圖24-3所示，X軸為直線軸（直徑量），C軸為旋轉(zhuǎn)軸（半徑量）。在編程中X軸增量值用U地址，C軸增量值用H地址表示。圖24-3 極坐標(biāo)插補(bǔ)平面3）極坐標(biāo)插補(bǔ)的移動(dòng)距離和進(jìn)給速度在極坐標(biāo)插補(bǔ)方式，程序指令是在極坐標(biāo)平面用直角坐標(biāo)指令的?；剞D(zhuǎn)軸的軸地址作為平面中的第二軸（虛擬軸）的地址。當(dāng)指令G12.1后，極坐標(biāo)插補(bǔ)的刀具位置從角度0開(kāi)始。虛擬軸與直線軸坐標(biāo)單位相同，即mm；進(jìn)給速度的單位是mm/min。4）使用時(shí)注意事項(xiàng)可以在極坐標(biāo)插補(bǔ)方式下使用的G代碼有：G01、G02、G03、G04、G40、G41、G42、G65、G66、G67、G98、G99。在極坐標(biāo)插補(bǔ)方式下使用G02、G03時(shí)，圓弧半徑用R指令；當(dāng)指定圓弧的圓心時(shí)，用I、J指令。F指令的進(jìn)給速度是零件和刀具間的相對(duì)速度。極坐標(biāo)插補(bǔ)單獨(dú)使用。在機(jī)床上電復(fù)位時(shí)，為極坐標(biāo)插補(bǔ)方式取消模式。【例24-1】在車削中心上，將圓棒料銑削成如圖所示的正方形，銑削深度為5mm（走刀路線見(jiàn)圖24-4）。圖24-4 極坐標(biāo)插補(bǔ)銑正方形參考程序（以工件右端面與軸線的交點(diǎn)為程序原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系）：O2401 程序號(hào)N10 T0101 選擇1號(hào)刀，建立刀補(bǔ)N20 M70 C軸功能有效N30 G28 C0 C軸回零N40 M93 S300 動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)N50 G98 G00 X70 Z5 快速定位至1點(diǎn)N60 G12.1 極坐標(biāo)插補(bǔ)開(kāi)始N70 G42 G01 X30 C0 F100 建立刀具半徑補(bǔ)償，1點(diǎn)2點(diǎn)N80 G01 C15 2點(diǎn)3點(diǎn)N90 X-30 3點(diǎn)4點(diǎn)N100 C-15 4點(diǎn)5點(diǎn)N110 X30 5點(diǎn)6點(diǎn)N120 C0 6點(diǎn)2點(diǎn)N130 G40 X70 取消刀具半徑補(bǔ)償，2點(diǎn)1點(diǎn)N140 G00 Z50 Z向退刀N150 G13.1 取消極坐標(biāo)插補(bǔ)N160 M95 停止動(dòng)力頭N170 M12 動(dòng)力頭回零N180 M71 取消C軸功能N190 T0100 取消1號(hào)刀刀補(bǔ)2.孔加工固定循環(huán)指令1）常用孔加工固定循環(huán)指令在車削中心上常用孔加工固定循環(huán)指令見(jiàn)表24-1。表24-1 孔加工固定循環(huán)指令G代碼鉆孔軸切入動(dòng)作孔底動(dòng)作回退動(dòng)作（正向）應(yīng)用G80取消固定循環(huán)G83Z切削進(jìn)給/斷續(xù)暫停快速進(jìn)給端面鉆孔循環(huán)G84Z切削進(jìn)給暫停主軸反轉(zhuǎn)切削進(jìn)給端面攻螺紋循環(huán)G85Z切削進(jìn)給暫停切削進(jìn)給端面鏜孔循環(huán)G87X切削進(jìn)給/斷續(xù)暫?？焖龠M(jìn)給徑向鉆孔循環(huán)G88X切削進(jìn)給暫停主軸反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)切削進(jìn)給徑向攻螺紋循環(huán)G89X切削進(jìn)給暫停切削進(jìn)給徑向鏜孔循環(huán)2）孔加工固定循環(huán)動(dòng)作如圖24-5所示，固定循環(huán)通常由6個(gè)動(dòng)作順序組成：動(dòng)作1（AB段）：XY平面快速定位；動(dòng)作2（BR段）：Z向快速進(jìn)給到R點(diǎn)； 動(dòng)作3（RZ段）：Z軸切削進(jìn)給，進(jìn)行孔加工；動(dòng)作4（Z點(diǎn)）：孔底部的動(dòng)作；動(dòng)作5（ZR段）：Z軸退刀；動(dòng)作6（RB段）：Z軸快速回到起始位置。圖24-5 固定循環(huán)動(dòng)作3）端面鉆孔循環(huán)指令G83指令格式：G83 XCZRQPF式中：X、C孔位數(shù)據(jù)。 Z孔底數(shù)據(jù)，R點(diǎn)到孔底的距離。 RR點(diǎn)數(shù)據(jù)，初始平面到R點(diǎn)的距離。 Q每次切削進(jìn)給的深度，m。 P孔底暫停時(shí)間。 F進(jìn)給速度（mm/min）。4）徑向鉆孔循環(huán)指令G87指令格式：G87 ZCXRQPF式中：Z、C孔位數(shù)據(jù)。 X孔底數(shù)據(jù),R點(diǎn)到孔底的距離。 RR點(diǎn)數(shù)據(jù)，初始平面到R點(diǎn)的距離。 Q每次切削進(jìn)給的深度，m。 P孔底暫停時(shí)間。 F進(jìn)給速度（mm/min）。5）鉆孔循環(huán)的注意事項(xiàng)（1）指定固定循環(huán)之前，必須用輔助功能（M指令）使主軸旋轉(zhuǎn)。（2）在每個(gè)固定循環(huán)中，R（初始平面到R點(diǎn)的距離）總是半徑量。Z或X（R點(diǎn)到孔底的距離）是作為直徑量還是半徑量，取決于數(shù)控機(jī)床的設(shè)置。（3）可用01組G代碼取消固定循環(huán)，當(dāng)01組G代碼如GOO、G01、G02、G03等與固定循環(huán)指令出現(xiàn)在同一程序段時(shí)，按后出現(xiàn)的指令執(zhí)行?！纠?4-2】在車削中心上，加工如圖24-6所示四個(gè)軸向均勻分布的孔。圖24-6 端面鉆孔參考程序（以工件右端面與軸線的交點(diǎn)為程序原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系）：O2402 程序名N10 T0101 選擇1號(hào)刀，建立刀補(bǔ)N20 M70 C軸功能有效N30 G28 C0 C軸回零N40 M93 S500 動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)N50 G98 G00 X100 Z15 快速定位至鉆孔初始平面N60 G83 X40 C0 Z-26 R-12 Q5000 F50 鉆第一個(gè)孔，R平面距離初始平面為12mm N70 C90 Q5000 主軸旋轉(zhuǎn)90，鉆第二個(gè)孔N80 C180 Q5000 主軸再旋轉(zhuǎn)90，鉆第三個(gè)孔N90 C270 Q5000 主軸再旋轉(zhuǎn)90，鉆第四個(gè)孔N100 G80 G00 Z50 取消鉆孔循環(huán)N110 M95 停止動(dòng)力頭N120 M12 動(dòng)力頭回零N130 M71 取消C軸功能N140 T0100 取消1號(hào)刀刀補(bǔ)N150 M30 程序結(jié)束24.3 任務(wù)實(shí)施24.3.1 加工工藝的確定1.分析零件圖樣如圖24-1所示，該零件為一軸類零件，包括回轉(zhuǎn)體外輪廓、端面六方、端面孔的加工。結(jié)合零件形狀，采用車削中心加工該零件。2.工藝分析1）加工方案的確定根據(jù)零件表面的粗糙度值Ra3.2m的加工要求，確定各表面的加工方案如下：回轉(zhuǎn)體外輪廓：粗車精車；端面六方：粗銑精車銑；端面孔：鉆-擴(kuò)。2）確定裝夾方案工件是棒料，為回轉(zhuǎn)體，可用三爪自定心卡盤(pán)裝夾。3）確定加工工序加工工藝見(jiàn)表24-2。表24-2 數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材 料零件圖號(hào)45鋼工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車 間工步號(hào)工 步 內(nèi) 容刀具號(hào)主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)進(jìn)給速度/(mm/r)背吃刀量/mm備注裝夾1：夾住棒料一頭，留出長(zhǎng)度大約70mm，車端面（手動(dòng)操作），對(duì)刀，調(diào)用程序1粗車回轉(zhuǎn)體外輪廓T01015000.20.72精車回轉(zhuǎn)體外輪廓T01018000.10.33粗銑端面六方T02024000.1554精銑端面六方T02024000.155鉆孔T03035000.153.86擴(kuò)孔T04046000.10.27切斷T05056000.14裝夾2：掉頭，平端面，保證總長(zhǎng)。4）進(jìn)給路線的確定銑端面六方的走刀路線如圖24-7所示，其余表面加工走刀路線略。圖24-7 銑端面六方的走刀路線圖24-7中各點(diǎn)坐標(biāo)如表24-3所示。表24-3 銑端面六方的基點(diǎn)坐標(biāo)1（75.258,0）2（65.258,-10）3（45.358，0）4（41.34，7.5）5（33.66，14.151）6（7.68，21.651）7（-7.68，21.651）8（-33.66，14.151）9（-41.34，7.5）10（-41.34，-7.5）11（-33.66，-14.151）12（-7.68，-21.651）13（7.68，-21.651）14（33.66，-14.151）15（41.34，-7.5）16（65.258,10）3.刀具及切削參數(shù)的確定刀具及切削參數(shù)的確定見(jiàn)表20-4。表20-4 數(shù)控加工刀具卡數(shù)控加工刀具卡片工序號(hào)程序編號(hào)產(chǎn)品名稱零件名稱材 料零件圖號(hào)45序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱及規(guī)格刀尖半徑/mm數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T010195右偏外圓刀0.81回轉(zhuǎn)體外輪廓硬質(zhì)合金2T020216立銑刀（3齒）0.4端面六方高速鋼3T03037.6鉆頭鉆7.6底孔高速鋼4T04048鉆頭擴(kuò)8孔高速鋼5T0505切斷刀（B=4）切斷硬質(zhì)合金24.3.2 參考程序編制1.工件坐標(biāo)系的建立以工件右端面與軸線的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。2.基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算（略）3.參考程序參考程序見(jiàn)表20-5。表20-5 參考程序主程序程序說(shuō)明O2403主程序名N10T0101選擇1號(hào)刀，建立刀補(bǔ)N20M03 S500啟動(dòng)主軸N30G00 X60 Z5快進(jìn)至進(jìn)刀點(diǎn)N40X53 Z1快進(jìn)至G71復(fù)合循環(huán)起點(diǎn)N50G71 U1 R1G71循環(huán)粗加工回轉(zhuǎn)體外輪廓N60G71 P70 Q120 U0.6 W0.1 F0.2N70G00 X45 Z1徑向進(jìn)刀N80G01 Z-5車45外圓N90X46車臺(tái)階N100G03 X50 Z-7 R2車R2圓弧N110G01 Z-45車50外圓N120X53徑向退刀N130G70 P70 Q120 F0.1 S800G70循環(huán)精加工回轉(zhuǎn)體外輪廓，主軸變速N140G00 X100X向快速退刀N150G00 Z100 M05Z向快速退刀，停主軸N160T0100取消1號(hào)刀刀補(bǔ)N170M98 P2413調(diào)子程序O2413粗銑端面六方N180M00測(cè)量，修改3號(hào)刀半徑補(bǔ)償值，修調(diào)進(jìn)給倍率N190M98 P2413調(diào)子程序O2413精銑端面六方N200T0303選擇3號(hào)刀（7.6鉆頭），建立刀補(bǔ)N210M70C軸功能有效N220G28 C0C軸回零N230M93 S600動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)N240G98 G00 X80 Z10快速定位至鉆孔初始平面N250G83 X30 C0 Z-16 R-7 Q5000 F70鉆出6個(gè)7.6的孔N260C60 Q5000N270C120 Q5000N280C180 Q5000N290C240 Q5000N300C300 Q5000N310G80 G00 Z50取消鉆孔循環(huán)N320M95停止動(dòng)力頭N330M12動(dòng)力頭回零N340M71取消C軸功能N350T0300取消3號(hào)刀刀補(bǔ)N360T0404選擇4號(hào)刀（8鉆頭），建立刀補(bǔ)N370M70C軸功能有效N380G28 C0C軸回零N390M93 S800動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)N400G98 G00 X80 Z10快速定位至鉆孔初始平面N410G83 X30 C0 Z-16 R-7 Q5000 F60擴(kuò)出6個(gè)8的孔N420C60 Q5000N430C120 Q5000N440C180 Q5000N450C240 Q5000N460C300 Q5000N470G80 G00 Z50取消鉆孔循環(huán)N480M95停止動(dòng)力頭N490M12動(dòng)力頭回零N500M71取消C軸功能N510T0400取消4號(hào)刀刀補(bǔ)N520T0505選擇5號(hào)刀，建立刀補(bǔ)（左刀尖為刀位點(diǎn)）N530M03 S600啟動(dòng)主軸N540G00 X55 Z5快進(jìn)至進(jìn)刀點(diǎn)N550Z-44.4快進(jìn)至切斷起點(diǎn)，總長(zhǎng)留0.4余量N560G01 X50.2 F0.5徑向接近工件N570X0 F0.1切斷工件N580G00 X100X向快速退刀N590Z100 M05Z向快速退刀，返回?fù)Q刀點(diǎn)，停主軸N600T0500取消3號(hào)刀刀補(bǔ)N610M30程序結(jié)束子程序程序說(shuō)明N10O2413子程序名N20T0202選擇2號(hào)刀，建立刀補(bǔ)（銑刀端面中心為刀位點(diǎn)）N30M70C軸功能有效N40G28 C0快進(jìn)至進(jìn)刀點(diǎn)N50M93 S400動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)N60G98 G00 X80 Z5快速定位至進(jìn)刀點(diǎn)N70G12.1極坐標(biāo)插補(bǔ)開(kāi)始N80G00 X75.258 C0到1點(diǎn)（見(jiàn)圖24-7）N90G42 G00 X65.258 C-101點(diǎn)2點(diǎn)，建立刀具半徑補(bǔ)償N100G02 X45.258 C0 R10 F602點(diǎn)3點(diǎn)N110G03 X41.34 C7.5 R153點(diǎn)