車削中心編程與加工

1、項目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 車削中心加工實例24.2 知識鏈接24.2.1 車削中心簡介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床類型。2.車削中心特點有一套自動換刀裝置，實現(xiàn)多工序連續(xù)加工，在一臺加工中心上實現(xiàn)原來多臺數(shù)控機床才能實現(xiàn)的加工功能。具有附加動力刀架和主軸分度機構(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

2、裝，幾乎能完成所有表面的加工。在車削中心上對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，對工件進(jìn)行鉆、銑、攻螺紋等加工。一種是主軸運動作為一個控制軸（C軸），C軸運動和X、Z軸運動合成為進(jìn)給運動，即三坐標(biāo)聯(lián)動，銑刀在工件表面上銑削各種形狀的溝槽、凸臺、平面等。另一種是利用Y軸功能，X、Y軸協(xié)調(diào)運動，控制刀具沿工件徑向方向移動，相當(dāng)于銑削加工。4.車削中心的C軸功能機床主軸旋轉(zhuǎn)除作為車削的主運動外，還可作分度運動，即定向停車和圓周進(jìn)給，并在數(shù)控裝置的伺服控制下，實現(xiàn)C軸與Z軸聯(lián)動，或C軸與X軸聯(lián)動，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

3、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，在圓柱面或端面上銑槽 b)C軸、Z軸進(jìn)給插補，在圓柱面上銑螺旋槽c)C軸、X軸進(jìn)給插補，在端面上銑螺旋槽 d)C軸、X軸進(jìn)給插補，銑直線和平面24.2.2 車削中心編程指令1.極坐標(biāo)插補功能極坐標(biāo)插補功能是將輪廓控制由直角坐標(biāo)系中編程的指令轉(zhuǎn)換成一個直線軸運動（刀具的運動）和一個回轉(zhuǎn)軸的運動（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；啟動極坐標(biāo)插補方式（使極坐標(biāo)插補功能有效）指令直角坐標(biāo)系中的直線和圓弧插補，直角坐標(biāo)系由直線軸和回轉(zhuǎn)軸組成。 G13.1；極

4、坐標(biāo)插補方式取消注：可用G112和G113指令分別替代G12.1和G13.1。2）極坐標(biāo)插補平面G12.1啟動極坐標(biāo)插補方式，并選擇一個極坐標(biāo)插補平面，極坐標(biāo)插補在該平面上完成。極坐標(biāo)插補平面通常如圖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)插補平面3）極坐標(biāo)插補的移動距離和進(jìn)給速度在極坐標(biāo)插補方式，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)插補的刀具位置從角度0°開始。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

5、mm/min。4）使用時注意事項可以在極坐標(biāo)插補方式下使用的G代碼有：G01、G02、G03、G04、G40、G41、G42、G65、G66、G67、G98、G99。在極坐標(biāo)插補方式下使用G02、G03時，圓弧半徑用R指令；當(dāng)指定圓弧的圓心時，用I、J指令。F指令的進(jìn)給速度是零件和刀具間的相對速度。極坐標(biāo)插補單獨使用。在機床上電復(fù)位時，為極坐標(biāo)插補方式取消模式?！纠?4-1】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（走刀路線見圖24-4）。圖24-4 極坐標(biāo)插補銑正方形參考程序（以工件右端面與軸線的交點為程序原點建立工件坐標(biāo)系）：O2401 程序號N10 T0101 選擇

6、1號刀，建立刀補N20 M70 C軸功能有效N30 G28 C0 C軸回零N40 M93 S300 動力頭正轉(zhuǎn)N50 G98 G00 X70 Z5 快速定位至1點N60 G12.1 極坐標(biāo)插補開始N70 G42 G01 X30 C0 F100 建立刀具半徑補償，1點2點N80 G01 C15 2點3點N90 X-30 3點4點N100 C-15 4點5點N110 X30 5點6點N120 C0 6點2點N130 G40 X70 取消刀具半徑補償，2點1點N140 G00 Z50 Z向退刀N150 G13.1 取消極坐標(biāo)插補N160 M95 停止動力頭N170 M12 動力頭回零N180 M71

7、 取消C軸功能N190 T0100 取消1號刀刀補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代碼鉆孔軸切入動作孔底動作回退動作（正向）應(yīng)用G80取消固定循環(huán)G83Z切削進(jìn)給/斷續(xù)暫?？焖龠M(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)動作如圖24-5所示，固定循環(huán)通常由6個動作順序組成：動作1（A

8、B段）：XY平面快速定位；動作2（BR段）：Z向快速進(jìn)給到R點； 動作3（RZ段）：Z軸切削進(jìn)給，進(jìn)行孔加工；動作4（Z點）：孔底部的動作；動作5（ZR段）：Z軸退刀；動作6（RB段）：Z軸快速回到起始位置。圖24-5 固定循環(huán)動作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點到孔底的距離。 RR點數(shù)據(jù)，初始平面到R點的距離。 Q每次切削進(jìn)給的深度，m。 P孔底暫停時間。 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點到孔底的距離。 RR點數(shù)據(jù)，初始平面到R點的距

9、離。 Q每次切削進(jìn)給的深度，m。 P孔底暫停時間。 F進(jìn)給速度（mm/min）。5）鉆孔循環(huán)的注意事項（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）在每個固定循環(huán)中，R（初始平面到R點的距離）總是半徑量。Z或X（R點到孔底的距離）是作為直徑量還是半徑量，取決于數(shù)控機床的設(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，按后出現(xiàn)的指令執(zhí)行。【例24-2】在車削中心上，加工如圖24-6所示四個軸向均勻分布的孔。圖24-6 端面鉆孔參考程序（以工件右端面與軸線的交點為程序原點建立工件坐標(biāo)系）：O2402 程

10、序名N10 T0101 選擇1號刀，建立刀補N20 M70 C軸功能有效N30 G28 C0 C軸回零N40 M93 S500 動力頭正轉(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°，鉆第二個孔N80 C180 Q5000 主軸再旋轉(zhuǎn)90°，鉆第三個孔N90 C270 Q5000 主軸再旋轉(zhuǎn)90°，鉆第四個孔N100 G80 G00 Z50 取消鉆孔循環(huán)N110 M95 停止動力頭N120 M

11、12 動力頭回零N130 M71 取消C軸功能N140 T0100 取消1號刀刀補N150 M30 程序結(jié)束24.3 任務(wù)實施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裝夾。3）確定加工工序加工工藝見表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

12、稱零件名稱材 料零件圖號45鋼工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設(shè)備車 間工步號工 步 內(nèi) 容刀具號主軸轉(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，留出長度大約70mm，車端面（手動操作），對刀，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。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，

13、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中各點坐標(biāo)如表24-3所示。表24-3 銑端面六方的基點坐標(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

14、參數(shù)的確定刀具及切削參數(shù)的確定見表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程序編號產(chǎn)品名稱零件名稱材 料零件圖號45序號刀具號刀具名稱及規(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為編程原點建立工件坐標(biāo)系。2.基點坐標(biāo)計算（略）3.參考程序參考程序見表20-5。表20-5 參考程序主程序程序說明

15、O2403主程序名N10T0101選擇1號刀，建立刀補N20M03 S500啟動主軸N30G00 X60 Z5快進(jìn)至進(jìn)刀點N40X53 Z1快進(jìn)至G71復(fù)合循環(huán)起點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

16、 Z100 M05Z向快速退刀，停主軸N160T0100取消1號刀刀補N170M98 P2413調(diào)子程序O2413粗銑端面六方N180M00測量，修改3號刀半徑補償值，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號刀（7.6鉆頭），建立刀補N210M70C軸功能有效N220G28 C0C軸回零N230M93 S600動力頭正轉(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7.6的孔N260C60 Q5000N270C120 Q5000N280C180 Q500

17、0N290C240 Q5000N300C300 Q5000N310G80 G00 Z50取消鉆孔循環(huán)N320M95停止動力頭N330M12動力頭回零N340M71取消C軸功能N350T0300取消3號刀刀補N360T0404選擇4號刀（8鉆頭），建立刀補N370M70C軸功能有效N380G28 C0C軸回零N390M93 S800動力頭正轉(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8的孔N420C60 Q5000N430C120 Q5000N440C180 Q5000N450C240 Q5000N460

18、C300 Q5000N470G80 G00 Z50取消鉆孔循環(huán)N480M95停止動力頭N490M12動力頭回零N500M71取消C軸功能N510T0400取消4號刀刀補N520T0505選擇5號刀，建立刀補（左刀尖為刀位點）N530M03 S600啟動主軸N540G00 X55 Z5快進(jìn)至進(jìn)刀點N550Z-44.4快進(jìn)至切斷起點，總長留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，停主軸N600T0500取消3號刀刀補N610M30程序結(jié)束子程序程序說明N10O2413子程序名N20T0202選擇2號刀，建立刀補（銑刀端面中心為刀位點）N30M70C軸功能有效N40G28 C0快進(jìn)至進(jìn)刀點N50M93 S400動力頭正轉(zhuǎn)N60G98 G00 X80 Z5快速定位至進(jìn)刀點N70G12.1極坐標(biāo)插補開始N80G00 X75.258 C0到1點（見圖24-7）N90G42 G00 X65.258 C-101點2點，建立刀具半徑補償N100G02 X45.258 C0 R10 F602點3點N110G03 X41.34 C7.5 R1