数控车床编程实例课件.ppt
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1、第3章 数控车床的编程3.4 典型零件的数控车削编程举例练习与思考题3.4.1 数控车床刀具补偿3.4典型零件的数控车削编程举例 数控机床中刀具补偿有两种：刀具位置尺寸补偿和刀具半径尺寸补偿。1刀具位置补偿 当采用不同尺寸的刀具加工同一轮廓尺寸的零件，或同一名义尺寸的刀具因换刀重调、磨损以及切削力使工件、刀具、机床变形引起工件尺寸变化时，为加工出合格的零件，必须进行刀具位置补偿。如图3-70所示，车床的刀架装有不同尺寸的刀具。设图示刀架的中心位置为各刀具的换刀点，并以l号刀具的刀尖B点为所有刀具的编程起点。当换2号刀具加工时，2号刀具的刀尖在C点位置，要想运用A、B两点的坐标值来实现从C点到A
2、点的运动，就必须知道B点和C点的坐标差值，利用这个差值对B到A的位移量进行修正，就能实现从C到A的运动。图3-70 刀具位置补偿示意 从以上分析可以看出，数控系统进行刀具位置补偿，就是用刀补值对刀补建立程序段的增量值进行加修正，对刀补撤销段的增量值进行减修正。这里的1号刀是标准刀，我们只要在加工前输入与标准刀的差I、K就可以了。在这种情况下，标准刀磨损后，整个刀库中的刀补都要改变。为此，有的数控系统要求刀具位置补偿的基准点为刀具相关点。因此，每把刀具都要输入I、K，其中I、K是刀尖相对刀具相关点的位置差（图3-71）。图3-71 刀具位置补偿 2刀具半径补偿（1）不具备刀具半径补偿功能的系统补
3、偿 在通常的编程中，将刀尖看作是一个点，然而实际数控切削加工中为了提高刀尖的强度，降低加工表面粗糙度，刀尖处成圆弧过渡刃。在切削内孔、外圆及端面时，刀尖圆弧不影响其尺寸、形状，但在切削锥面和圆弧时，则会造成过切或少切现象（见图3-72）。此时可以用刀尖半径补偿功能来消除误差。简易数控系统不具备半径补偿功能，因此，当零件精度要求较高且又有圆锥或圆弧表面时，要么按刀尖圆弧中心编程，要么在局部进行补偿计算，来消除刀尖半径引起的误差。3.4典型零件的数控车削编程举例图3-72 刀尖圆弧产生过切和少切的现象 1)按假想刀尖编程加工锥面 数控车床总是按“假想刀尖”点来对刀，使刀尖位置与程序中的起刀点（或换
4、刀点）重合。所谓假想刀尖如图3-73所示，b为圆头车刀，P点为圆头刀假想刀尖，相当于a图中尖头刀的刀尖点。图3-73 圆头车刀刀尖半径和假象刀尖3.4典型零件的数控车削编程举例（a）补偿前产生过切现象（b）加入补偿后的切削图3-74圆头车刀加工锥面补偿示意图 若假想刀尖加工如图3-74所示工件轮廓AB移动，即P1P2与AB重合，并按AB尺寸编程，则必然产生图a中欠切的区域ABCD，造成残留误差。因此按图b所示，使车刀的切削点移至AB，并沿AB移动，从而可避免残留误差，但这时假想刀尖轨迹P3P4与轮廓在X方向和Z方向分别产生误差X和Z。3.4典型零件的数控车削编程举例 2）按假想刀尖编程加工圆弧
5、 如果按假想刀尖编程车削半径为R的凸凹圆弧表面AB时，会出现如图3-75所示的情况。图中（a）为车削半径为R的凸圆弧，由于r的存在，则刀尖P点所走的圆弧轨迹并不是工件所要求的圆弧形状。其圆心为“O”，半径为“Rr”，此时编程人员仍按假想刀尖P点进行编程，不考虑刀尖圆弧半径的影响，即粗实线轮廓应按图中虚实线参数进行编程。但要求加工前应在刀补拔码盘上给 z向和x向分别加一个补偿量r。同理，在切削凹圆弧，如图3-75（b）时，则在x向和z向分别减一个补偿量r。3.4典型零件的数控车削编程举例（a）凸圆弧加工（b）凹圆弧加工图3-75 圆头车刀加工凸凹圆弧刀补示意图3.4典型零件的数控车削编程举例 3
6、）按刀尖圆弧中心轨迹编程 不具备刀具半径补偿功能的数控系统，除按假想刀尖轨迹数据编程外，还可以按刀心轨迹编程。如图4-76所示手柄零件是由3段凸圆弧和凹圆弧构成的，这时可用轮廓虚线轨迹所示的3段等距线迹进行编程，即O1圆半径为R1+r，O2圆半径为R2+t，O3圆半径为R3-r，三段圆弧的终点坐标由等距的切点关系求得。这种方法编程比较直观，常被使用。3.4典型零件的数控车削编程举例图3-76 按刀尖圆弧中心轨迹编程3.4典型零件的数控车削编程举例（2）具有刀具半径补偿功能的系统补偿 在现在高级的数控车床控制系统，为使编程简单方便，数控车床一般都设置了刀尖圆弧半径补偿功能，而且可以根据刀尖的实际
7、情况，选择刀位点轨迹，编程和补偿都十分方便。对于具有刀具半径补偿功能的数控系统，在编程时，只要按零件的实际轮廓编程即可，而不必按照刀具中心运动轨迹编程。使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀具半径，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。即执行刀具半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。3.4典型零件的数控车削编程举例 利用机床自动进行刀尖半径补偿时，需要使用G40、G41、G42指令。当系统执行到含T代码的程序指令时，仅仅是从中取得了刀具补偿的寄存器地址号(其中包括刀具几何位置补偿和刀具半径大小)，此时并不会开始实施刀尖半径补偿
8、。只有在程序中遇到G41、G42、G40指令时，才开始从刀库中提取数据并实施相应的刀径补偿。3.4典型零件的数控车削编程举例一、典型零件数控车削编程的步骤：1、零件图样分析2、加工工艺性分析（含基点、节点坐标的计算及编程原点的确定）3、确定工序和装夹方式4、选择刀具和确定走刀路线5、选择切削用量6、拟定工序卡片7、加工程序的编制 3.4.2 典型零件的数控车削编程举例3.4典型零件的数控车削编程举例二、车床综合编程实例1 如图3-77所示工件，需要进行精加工，其中85mm外圆不加工。毛坯为85mm340mm棒材，材料为45钢。图3-77 带中心孔轴3.4典型零件的数控车削编程举例3.4典型零件
9、的数控车削编程举例（1）零件图样分析 带中心孔的轴的加工表面主要是外圆柱面、圆锥面、螺纹等组成。零件图样描述清楚，尺寸标注完整，基本符合数控加工尺寸的标注要求，比较适合采用数控车床加工。（2）加工工艺性分析 编程原点选在装夹端的中心面3.4典型零件的数控车削编程举例（3）确定工序和装夹方式 以85mm外圆及右中心孔为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持85mm外圆，用机床尾座顶尖顶住右中心孔。工步顺序：1）自右向左进行外轮廓面加工：倒角切削螺纹外圆切削锥度车62mm外圆倒角车80mm外圆车R70mm圆弧车80mm外圆；2）切槽；3）车螺纹。3.4典型零件的数控车削编程举例（4）选择刀具，画出刀具布置
10、图（图3-78、表3-7）根据要求，选用三把刀具，一号刀车外圆，二号刀切槽，三号刀车螺纹。图3-78 刀具布置图零件号N1-103零件名称带中心孔轴零件材料45钢程序号O1111序号 刀具号 刀具名称及规格加工表面数量刀尖圆弧半径/mm补偿号1 T01 93度左偏刀车外圆1 012 T02 3mm宽槽车刀切槽1 023 T03螺纹车刀 车螺纹1 03编制 审核 批准3.4典型零件的数控车削编程举例表3-7 数控加工刀具卡片3.4典型零件的数控车削编程举例（5）确定切削用量切削用量 根据被加工表面质量要求、工件材料和刀具材料，可参考切削用量手册来确定切削速度、进给量和背吃刀量。（6）拟定工序卡片
11、。（见表3-8）将上述各项内容综合后，填写以下数控加工工序卡片，作为数控程序编制人员、操作人员的指导性文件。零件号N1-103零件名称带中心孔轴零件材料45钢程序号O1111机床型号CK6140制表日期工步号工步内容夹具刀具号主轴转速（r/min）进给速度（r/min）背吃刀量（mm）补偿号 备注1倒角三爪自定心卡盘T01 630 0.15 012车螺纹大径T01 630 0.15 013车外圆T01 630 0.15 014车锥面T01 630 0.15 015车圆弧T01 630 0.15 016切槽T02 315 0.10 027车螺纹T03 200 0.10 03（7）编制程序 确定以
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