数控车削加工编程-.pdf

1 第 8 章 数控车削加工编程1、数控车削的编程特点（1）数控车削加工的内容数控车削加工的几何要素包括端面车削、外形面车削、内形面车削（镗孔）、钻孔加工、切槽与切断加工、螺纹加工等。（2）数控车削加工的编程特点数控车床的编程具有如下特点。在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。一般情况下，利用自动编程软件编程时，通常采用绝对值编程。被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示。所以采用直径尺寸编程更为方便。由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，可利用固定循环指令，进行粗车循环切削。编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。为提高工件的加工精度，轮廓编程时，以刀尖圆弧半径为刀位点，利用刀具半径补偿功能，直接按工件轮廓尺寸编程。2、数控车床编程时的工艺处理（1）正确地设定工件坐标系数控车床的坐标系统分为机床坐标系、参考坐标系和工件坐标系。各坐标系的关系为：机床坐标系。以机床原点为坐标系原点建立起来的X、Z轴直角坐标系，称为机床坐标系。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。如图8-1所示。参考点。参考点是机床上的一个固定点。该点是刀具退离到一个固定不变的极限点（图 8-1中点 O 即为参考点），其位置由机械挡块或行程开关来确定。以参考点为原点的坐标系叫做参考坐标系，机床的实际坐标是以参考点为原点的坐标值。工件坐标系。数控编程时应该首先确定工件坐标系。在数控车床上工件坐标系原点通常选择在工件回转中心的左或右端面上，即工件坐标系是将参考坐标系通过对刀平移得到的。如图 8-2所示。图 8-1 机床坐标系图 8-2 工件坐标系2（2）数控车削刀具的选择数控加工的刀具及其参数的选择，是编程前的重要工艺内容，选择刀具及其参数的步骤为：根据工件材料和加工类型（外圆、孔或螺纹）确定刀具材料和刀片形状。根据粗、精加工要求和加工条件确定刀片的牌号和几何槽形。选定刀片材料后，从相应的刀具手册中查找切削用量的推荐值，以最大限度的发挥刀具的切削性能。根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆。从编程的的角度讲，在选择刀具几何角度时，要特别注意主偏角和副偏角的选择，前者影响刀具的切削范围，后者则可对已加工轮廓造成干涉。（3）装夹与定位方法的确定根据被加工零件的特征及技术要求，合理选择装夹定位方式。数控车削加工的编程，通常是按装夹次数及其每次装卡的加工内容编写加工程序。（4）加工路线与加工余量的确定 确定加工路线时注意以下几个问题：零件若从毛坯开始加工，要粗、精加工分开。粗加工分层切削时，合理安排切削深度和加工余量，通常在一次装卡下精加工余量为0.10.5 mm，若需二次装卡，余量可适当增大。同时要注意分层切削时的终刀位置，避免因终刀干涉产生过大的切削力。图8-3所示为车削大余量工件时的两种加工路线，图a是错误的阶梯路线，图b按15的顺序切削，每次切削所留的余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下，按图 a方式加工所剩的余量过多。图8-4为终刀位置示意图，请认真领会。图 8-3 大余量毛坯的阶梯切削路线3 图 8-4 分层切削时的刀具终止位置 利用刀具半径补偿时，要注意刀补的建立与取消在辅助程序段进行。（5）加工参数的选择合理选择切削用量。切削用量选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。车削用量的选择原则是：粗车时，首先考虑选择尽可能大的背吃刀量aP，其次选择较大的进给量f，最后确定一个合适的的切削速度v。增大背吃刀量aP可使走刀次数减少，增大进给量f 有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量aP和进给量f，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低速时输出扭矩降低，尤其注意此时的切削用量选择。3、螺纹车削加工指令数控系统提供的螺纹加工指令包括：单一螺纹指令和螺纹固定循环指令。前提条件是主轴上有主轴编码器，保证在多次切削不乱牙。（1）螺纹加工指令 单一螺纹加工指令G32（G33）编程格式：G32（G33）X Z F 螺纹固定循环指令G92 编程格式：G92 X Z F 4 螺纹复合固定循环G76了解，不要求掌握。（2）几点注意事项 进行横螺纹加工时，其进给速度F的单位采用旋转进给率，即mm/r（或 inches/r）；为避免在加减速过程中进行螺纹切削，要设引入距离1 和超越距离2，既升速进刀段和减速退刀段，见图8-5。一般1 为 25mm，对于大螺距和高精度的螺纹取大值；2一般取 1 的 1/4 左右，若螺纹的收尾处没有退刀槽时，一般按45 退刀收尾。图 8-5 切削螺纹时的引入距离 螺纹起点与螺纹终点径向尺寸的确定。螺纹加工中的编程大径应根据螺纹尺寸标注和公差要求进行计算，并由外圆车削来保证。如果螺纹牙型较深、螺距较大，可采用分层切削，如图 8-6 所示。常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量可参考表8-1。图 8-6 螺纹进刀切削方法表 8-1 常用螺纹切削的进给次数与吃刀量公制螺纹螺距 mm 1.0 1.5 2 2.5 3 3.5 4 牙深（半径值）0.649 0.974 1.299 1.624 1.949 2.273 2.598（直径值）切削次数及吃刀量1 次0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.5 2 次0.4 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 3 次0.2 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 4 次0.16 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 5 次0.1 0.4 0.4 0.4 0.4 6 次0.15 0.4 0.4 0.4 5 7 次0.2 0.2 0.4 8 次0.15 0.3 9 次0.2 英制螺纹牙/in 24 18 16 14 12 10 8 牙深（半径值）0.698 0.904 1.016 1.162 1.355 1.626 2.033（直径值）切削次数及吃刀量1 次0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 1.0 1.2 2 次0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.7 0.7 3 次0.16 0.3 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 4 次0.11 0.14 0.3 0.4 0.4 0.5 5 次0.13 0.21 0.4 0.5 6 次0.16 0.4 7 次0.17 4、典型零件的综合编程具体要求：（1）能够根据零件的几何特征和技术要求，编制中等复杂零件的轮廓粗、精加工程序。（2）能够编制切槽加工程序。（3）利用螺纹加工指令G33、G92，能够编制恒螺距螺纹加工程序。（4）能够根据零件图纸，进行编制好的加工程序的阅读。例 8-1 编写图 8-7a所示零件的车削精加工程序，图 b 为刀具安及刀具尺寸装位置图，刀具及切削用量见表82。换刀点位置为（X200、Z350），加工程序见表8-3。（a）加工零件（b）刀具位置图 8-7 典型车削加工零件表 8-2 刀具及切削用量表刀具编号刀具规格加工内容主轴转速S/r?min1进给速度F/mm?r 11 93 精车刀外轮廓精加工630 0.15 2 切槽刀切退刀槽315 0.16 3 螺纹车刀轮廓粗加工200 1.0 6 表 8-3 程序代码及说明程序注释O0002 N10 G50 X200.0 Z350.0 T0101 N20 S630 M03 N30 G00 X41.8 Z272.0 M08 N40 G01 X48.34 Z289.0 F0.15 N50 Z227.0 N60 X50.0 N70 X62.0 W 60.0 N80 Z155.0 N90 X78.0 N100 X80.0 W 1.0 N110 W 19.0 N120 G02 W 60.0 I63.25 K 30.0 N130 G01 Z65.0 N140 X90.0 N150 G00 X200.0 Z350.0 T0100 M09 N160 T0202 N170 S315 M03 N180 G00 X51.0 Z227.0 M08 N190 G01 X45.0 F0.16 N200 G04 U5.0 N210 G00 X51.0 N220 X200.0 Z350.0 T0200 M09 N230 T0303 N240 S200 M03 N250 G00 X62.0 Z296.0 M08 N260 G92 X47.54 Z228.5 F1.5 N270 X46.94 N280 X46.54 N290 X46.38 N300 G00 X200.0 Z350.0 T0200 M09 N310 M05 N320 M30程序号建立工件坐标系主轴正转，转速630r/min 快进，切削液开工进，倒角，进给速度0.15mm/r 精车螺纹大径48.34 退刀精车锥面精车62 外圆退刀倒角精车80 外圆精车圆弧精车80 外圆退刀返回起点，取消刀具补偿，同时切削液关换 2 号刀，并进行刀具补偿主轴正转，转速315 r/min 快进，切削液开工进，车45 槽，进给速度0.16mm/r 暂停进给 5s 快速退刀返回起点，取消刀具补偿，同时切削液关换 3 号刀，并进行刀具补偿主轴正转，转速200 r/min快进，切削液开螺纹切削循环返回起点，取消刀具补偿，同时切削液关主轴停止程序结束说明：该程序采用绝对与相对坐标混合编程。