數控車床的編程與加工操作

圖圖2-1先粗后精示例圖圖2-1先粗后精示例第2章數控車床編程與加工操作2．1數控車削零件加工工藝分析2.1.1分析零件圖樣分析零件圖樣主要考慮以下幾個方面：.構成零件輪廓的幾何條件由于設計等多方面的原因，可能在零件圖上構成零件加工輪廓的數據不充分，這樣可增加編程的難度，甚至會無法編程。例如零件圖上漏掉某尺寸，使幾何尺寸條件不充分；零件圖上的圖線位置模糊或尺寸標注不清；零件圖上給定的幾何條件不合理，造成數學處理困難等。.尺寸精度要求分析零件圖樣尺寸精度要求，以判斷能否利用車削工藝達到，并控制尺寸精度，同時可以進行尺寸換算，如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計算等。在利用數控車床車削零件時，通常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸依據。.形狀和位置精度要求加工時，按照零件圖樣給定的形狀，位置公差確定零件的定位基準和測量基準。.表面粗糙度要求表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇機床、刀具及確定切削用量的依據。確定毛坯確定毛坯的種類及制造方法主要考慮以下幾個方面：

.零件材料及其力學性能零件的材料及其力學性能大致確定了毛坯的種類。例如鋼質零件若力學性能要求不太高且形狀不十分復雜時可選擇型材毛坯，但若要求較高的力學性能，則應選擇鍛件毛坯。.零件的結構形狀與外形尺寸如形狀復雜的大型零件毛坯可采用砂型鑄造；一般用途的階梯軸，若各臺階直徑相差不大，可用圓棒料，各臺階直徑相差較大時，選擇鍛件毛坯較為合適；對于鍛件毛坯，尺寸大的零件一般選擇自由鍛造，中小型零件可選擇模鍛。.生產類型大批量生產的零件應選擇精度和生產率較高的毛坯制造方法，如金屬模機器造型或精密鑄造、模鍛、精鍛等；零件產量較小時選擇精度和生產率較低的毛坯制造方法。.現有生產條件確定毛坯的種類及制造方法，還要考慮具體的生產條件，如毛坯制造的工藝水平、設備狀況以及對外協(xié)作等情況。.充分考慮利用新工藝、新技術的可能性毛坯制造的新工藝、新技術和新材料的應用，對機械制造的生產率、經濟性都會產生很大影響，因此，選擇毛坯時要盡可能考慮采用如精鑄、精鍛、冷擠壓、粉末冶金等毛坯制造的新工藝和新技術。確定加工方案.制定工藝路線在數控車床加工過程中，考慮加工對象輪廓曲線形狀、位置、材料、批量不同等多方面因素的影響，對零件制定工藝路線時，應考慮以下原則：1）先粗后精（見圖2-1）粗加工半精加工粗加工半精加工k精加工第二章數控車床編程與加工操作第二章數控車床編程與加工操作---重合即可。此方法簡便，易行，精度不太高，應用廣泛。b光學對刀法其實質是按非接觸式設定基準重合原理而進行的一種定位對刀方法，它的定位基準通常由光學顯微鏡（或投影放大鏡）上的十字基準刻線交點來體現。此方法精度高，不會損壞刀尖。cATC對刀法ATC對刀法是通過一套將光學對刀鏡與CNC組合在一起，從而具有自動刀位計算功能的對刀裝置，也稱為半自動對刀法。對刀時，需要將由顯微鏡十字刻線交點體現的對刀基準點調整到機車的固定原點位置上，以便于CNC進行計算和處理。以上三種對刀方法，由于手動和目測等多種誤差的影響，對刀精度十分有限。d試切對刀法通過試切對刀，其對刀精度更加準確，結果更為可靠，實際生產中廣泛采用。2）確定對刀點對刀點指采用刀具加工零件時，刀具相對零件運動的起點。確定對刀點應注意以下的原則：①盡量與零件的設計基準或工藝基準一致；②便于用常規(guī)量具的車床上進行找正；③該點的對刀誤差應較小，或可能引起的加工誤差為最??；④盡量使加工程序中的引入或返回路線短，并便于換刀。圖2-25為數控車床的對刀點確定示例：圖2-25對刀點確定示例3）確定換刀點換刀點是指在加工過程中，自動換刀裝置的換刀位置。換刀點的位置應保證刀具轉位時不碰撞被加工零件或夾具，一般可設置在對刀點。2．4編程指令2.4.1數控車床的編程特點1）數控車床上的工件一個表面往往需要進行多次反復加工，為簡化編程，數控車床的數控系統(tǒng)中都有車外圓、車端面和車螺紋等不同形式的循環(huán)功能。2）數控系統(tǒng)中都有刀具補償功能。3）數控車床的編程有直徑、半徑兩種方法。4）為提高機床徑向尺寸的加工精度，數控系統(tǒng)在X方向的脈沖當量應取Z方向的脈沖當量的一半。2.4.2數控車床的編程指令.基本G指令及M指令如前述，JB3208-83規(guī)定了數控機床常用的G指令及M指令的功能，分別見表1-1和表1-2。當采用不同的數控系統(tǒng)時，其某些G指令及M指令的功能、編程格式可能不同，如JB3208-83規(guī)定G33為等螺距螺紋切削，但FANUC系統(tǒng)中完成該功能則用G32。目前，世界上流行的數控系統(tǒng)的G、M指令都不完全相同，但有些基本指令，像G00、G01、G02、G03、G04、G17、G18、G19、G40、G41、G42、G43、M03、M05等，其功能和編程格式都是一致的。使用數控系統(tǒng)前應詳細閱讀其說明。.數控車削循環(huán)指令一般而言，不同的數控系統(tǒng)規(guī)定的循環(huán)指令往往不同。循環(huán)功能用于需要分多次往復切削的場合，這種情況下若采用簡單的直線移動指令（G00、G01等），將可能導致程序較長而又繁瑣。循環(huán)指令可以簡化編程，循環(huán)功能則由系統(tǒng)自動控制，編程者只需按系統(tǒng)規(guī)

定的格式書寫即可。FANUC系統(tǒng)中循環(huán)指令較多，表2-1列出了幾種常用循環(huán)指令的功能及其書寫格式，供參考。表2-1數控車床(FANUC0i/TC)幾種循環(huán)指令循環(huán)代碼功能格式說明G90內徑、外徑直線車削循環(huán)G90X（U）_Z（W）_F_刀具從定點進行矩形運動，X(U)、Z(W)給出定點對頂點內徑、外徑錐體車削循環(huán)G90X（U）_Z（W）_R_F_刀具從定點進行直線運動，X(U)、Z(W)給出定點對頂點，R的正負由第二步進給量決定G92直螺紋切削G92X（U）_Z（W）_F_同上錐螺紋切削G90X（U）_Z（W）_R_F_同上G71內、外徑粗車循環(huán)指令G71UAdReG71PnsQnfUAuWAwF_S_T1)Ad是深切半徑值；2)e是退刀量半徑值；3)ns指定精加工路線的第一個程序段的段號；4)nf指定精加工路線的第一個程序段的段號；5)Au是X方向上的加工余量，直徑值；6)Aw是Z方向上的加工余量，直徑值；7)粗車過程中程序段號為ns?nf的任何F、S、T功能均被忽略，只有G71指令中指定的F、S、T功能有效G72端面粗車循環(huán)指令G72UAdReG72PnsQnfUAuWAwF_S_T切削時平行X軸G73成形車削循環(huán)指令G73UAiWAkRdG73PnsQnfUAuWAwF_S_T1)Ai是X軸總退刀量半徑值；2)Ak是Z軸總退刀量半徑值；d是循環(huán)次數；ns指定精加工路線的第一個程序段的段號；nf指定精加工路線的第一個程序段的段號；

6)Au是X方向上的加工余量，直徑值；7)Aw是Z方向上的加工余量，直徑值；8)粗車過程中程序段號為ns?nf的任何F、S、T功能均被忽略，只有G73指令中指定的F、S、T功能有效G70精車循環(huán)指令G70PnsQnf用G71、G72、G73粗車后，可用G70指令進行精加工。1)ns指定精加工路線的第一個程序段的段號；2)nf指定精加工路線的第一個程序段的段號；G76車螺紋循環(huán)指令G76PmraQAdminRdG76X(U)_Z(W)_RiPkQAdFLm是精車重復次數，為1?99；r螺紋尾端倒角值，為0.0L?9.9L,L為螺距a刀具角度，取80°、60°、55°、30°、29°和0°。Admin是最小車削深度。d精車余量X(U)、Z(W)是螺紋終點坐標i是螺紋錐度直，若R=0,為直螺紋k是螺紋高度Ad是第一次車削深度2.5實例(以FANUC0i/TC為例)2.4編程指令編制如圖2-26所示零件圖加工程序，設毛坯是①40的棒料，材料為45鋼。.工藝分析1)先車出右端面，并以此端面的中心為原點建立工件坐標系。2)該零件的加工面有外圓、螺紋和槽，可采用G71進行粗車，然后用G70進行精車，接著切槽、車螺紋，最后切斷。.確定工藝方案1)從右至左粗加工各面；

2）從右至左精加工各面；3）車退刀槽；4）車螺紋；5）切斷。.選擇刀具及切削用量1）選擇刀具外圓車刀T0101,用于粗加工；外圓車刀T0202,用于精加工；切斷刀T0303,寬4mm,車槽及切斷;螺紋刀T0404，車螺紋。Zp其Zp其圖2-26綜合實例2）確定切削用量粗車外圓S500r/min、F0.15mm/r；精車外圓S1000r/min、F0.08mm/r；車退刀槽S500r/min、F0.05mm/r；

車螺紋S600r/min；切斷S300r/min、F0.05mm/r。4.編程程序說明O5554；T0101；S500M03；G00X45Z2；G71U2R1；G71P10Q90U0.2W0F0.15；N10G00G42X14Z1；N20G01X19.9W-2F0.08；N30Z-20；N40X20；N50X28Z-30；N60W-10；N70X36；N80W-20；N90G00G40；G00X150；Z150；S1000M03T0202；G00X45Z2；G70P10Q90；G00X150；Z150；S500M03T0303；G00X24Z-20；G01X17F0.05；G00