简单零件的精加工.ppt
项目1 外圆及圆弧面精加工程序编制,数控车床编程 项目教学法,项目1简单零件的精加工,一、任务 数控车削仿真加工 任务描述：完成图示零件的数控精加工加工，毛坯加工余量为1mm。,1 阶梯轴零件图,数控车床编程 项目教学法,二、知识链接(一）数控车削外圆柱/圆锥面工艺知识 1.刀具的选择（1）常用车刀种类和用途,图2-2 常用车刀的种类、形状和用途1-切断刀 2-90左偏刀 3-90右偏刀 4-弯头车刀 5-直头车刀 6-成型车刀 7-宽刃精车刀 8-外螺纹车刀 9-端面车刀 10-内螺纹车刀 11-内槽车刀 12-通孔车刀 13-盲孔车刀,数控车床编程 项目教学法,图2-3,数控车床编程 项目教学法,（2）对刀具的要求为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化，数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。数控车床一般选用可转位车刀，使用时需考虑以下几个方面：刀片材质的选择 常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。刀片尺寸的选择 刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃长度L。刀片形状的选择 刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半径的大小直接影响刀尖的强度及被加工零件的表面粗糙度。刀尖圆弧半径大，表面粗糙度值增大，切削力增大且易产生振动，但刀刃强度增加。通常在切深较小的精加工、细长轴加工、机床刚度较差情况下，选用刀尖圆弧较小些；而在需要刀刃强度高、工件直径大的粗加工中，选用刀尖圆弧大些。,数控车床编程 项目教学法,刀杆头部形式的选择 左右手刀柄的选择 有三种选择：R（右手）、L（左手）和N（左右手）。断屑槽形的选择 断屑槽形的参数直接影响着切屑的卷曲和折断，槽形根据加工类型和加工对象的材料特性来确定：基本槽形按加工类型有精加工（代码F）、普通加工（代码M）和粗加工（代码R）；加工材料按国际标准有加工钢的P类、不锈钢、合金钢的M类和铸铁的K类。这两种情况一组合就有了相应的槽形，选择时可查阅具体的产品样本。比如FP就指用于钢的精加工槽形，MK是用于铸铁普通加工的槽形等。,数控车床编程 项目教学法,2.数控车削加工工件的装夹常用装夹方式,图2-4,数控车床编程 项目教学法,图2-5,数控车床编程 项目教学法,3.切削用量选择 背吃刀量ap的确定背吃刀量的选择根据加工余量确定。背吃刀量一般为23。粗加工时，在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量，背吃刀量一般为23。半精加工时，背吃刀量一般为0.51。精加工时，背吃刀量为0.10.4。进给量f 进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000/min以下）。粗加工时，进给量f一般为0.20.3/r。半精加工时，进给量f一般为0.10.2/r。精加工时，进给量f一般为0.1/r。切削速度的确定 表2-1列出硬质合金外圆车刀切削速度的参考值。,数控车床编程 项目教学法,表1 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值,数控车床编程 项目教学法,数控车床编程 项目教学法,（一）数控编程的基本知识1、数控编程概念：这种从分析零件图纸开始，到获得数控机床所需的数控加工程序的全过程叫做数控编程。,%0001 G92 X150.0 Y160.0 Z120.0 G90 G00 X100.0 Y60.0 Z-2.0 S100 M03 G01 X75.0 F100 X35.0 G02 X15.0 R10.0 G01 Y70.0 G03 X-15.0 R15.0 G01 Y60.0 G02 X-35.0 R10.0 G01 X-75.0.,二、知识链接,2、数控编程的内容和步骤1）零件图纸分析2）工艺处理工艺处理涉及内容较多，主要有以下几点：（1）加工方法和工艺路线的确定（2）刀具、夹具的设计和选择（3）对刀点的选择（4）加工路线的确定（5）切削用量的确定 3）数学处理数学处理就是根据零件的几何尺寸和确定的加工路线，计算数控加工所需的输入数据。4）程序编制5）控制介质制备6）程序校验和试切削,数控车床编程 项目教学法,3.数控编程的方法数控编程的方法主要分为两大类：手工编程和自动编程。1）手工编程手工编程是指由人工完成数控编程的全部工作，包括零件图纸分析、工艺处理、数学处理、程序编制等。对于几何形状或加工内容比较简单的零件，数值计算也较简单，程序段不多，采用手工编程较容易完成。因此，在点位加工或由直线与圆弧组成的二维轮廓加工中，手工编程仍广泛使用。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线或列表曲面的零件，用手工编程困难较大，出错的可能增大，效率低，有时甚至无法编出程序。因此必须采用自动编程方法编制数控加工程序。,数控车床编程 项目教学法,2）自动编程 自动编程是指由计算机来完成数控编程的大部分或全部工作，如数学处理、加工仿真、数控加工程序生成等。自动编程方法减轻了编程人员的劳动强度，缩短了编程时间，提高了编程质量，同时解决了手工编程无法解决的复杂零件的编程难题，也利于与CAD的集成。工件表面形状愈复杂，工艺过程愈繁琐，自动编程的优势就愈明显。,数控车床编程 项目教学法,4）程序结束标志 主程序：M02 M30 子程序：M99,4.编程的基本知识,1）程序的构成,在数控装置中，程序是由程序号、程序段和程序结束标志组成的。O0022；N01；N05 G01 G96 Z5.0 F3.0 S120；N10 G94 X30.0 Z-5.0 F0.2；N20.；N15 M02；,2）程序号的构成,程序号由字母“O”接4位数（19999）表示。程序编号方式为：O；,3）程序段的构成 程序段的构成主要是由程序段序号和各种程序字（功能指令）构成的：N_ G _ X（U）_ Z（W）_ F _ M _ S_ T _；其中，N_为程序段序号；,数控车床编程 项目教学法,5）程序字的构成程序字是由地址和数字构成的：N_ G _ X（U）_ Z（W）_ F _ M _ S_ T _；,数控车床编程 项目教学法,6）准备功能代码的种类 G00G99 模态代码和非模态代码,数控车床编程 项目教学法,7）辅助功能指令,模态功能和非模态功能,数控车床编程 项目教学法,M00指令实际上是一个暂停指令。功能是执行此指令后，机床停止一切操作。按下控制面板上的启动指令后，机床重新启动，继续执行后面的程序。,M00程序停止指令,M01计划停止指令,M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。,M02程序结束指令,M02指令的功能是程序全部结束。此时主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位。该指令写在程序的最后一段。,数控车床编程 项目教学法,M03表示主轴正转，M04表示主轴反转。所谓主轴正转，是从主轴向Z轴正向看，主轴顺时针转动；反之，则为反转。M05表示主轴停止转动。,M03、M04、M05主轴正转、反转、停止指令,M06自动换刀指令,M06为手动或自动换刀指令。当执行M06指令时，进给停止，但主轴、切削液不停。,M07、M08、M09冷却液开关指令,M07表示2号冷却液或雾状冷却液开。M08表示1号冷却液或液状冷却液开。M09表示关闭冷却液开关。,数控车床编程 项目教学法,M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。,M30程序结束指令,M98、M99子程序调用与返回指令,M98为调用子程序指令，M99为子程序结束并返回到主程序的指令。,数控车床编程 项目教学法,8）进给功能指令,也称F功能，表示进给速度，属于模态代码。在G01、G02、G03和循环指令程序段中，必须要有F指令，或者在这些程序段之前已经写入了F指令。进给功能用地址符F和其后1至5位数字表示，通常（F）表示。单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关时（如车削螺纹），单位为mm/r。,、切向进给速度的恒定控制,、进给量设定 94(G98)G95(G99),、进给速度的调整 进给修调开关,、快速移动速度 快速修调开关,数控车床编程 项目教学法,G94、G95，均为模态指令，G94为缺省值。程序段格式为：G94 F；或G95 F G94设定每分钟进给量，G20 in/min、G21mm/min。G95设定每转进给量，G20 in/r、G21mm/r。,9）刀具功能指令,刀具功能用地址符T加4位数字表示，前两位是刀具号，后两位是刀补号。如果后两位数为00，则表示刀具补偿取消。,（1)指令编程,（2)、指令编程,T后接两位数字，表示刀号，选择刀具；D后面也是接两位数，表示刀补号。如果选用了D0，则表示取消刀具补偿。默认D1,数控车床编程 项目教学法,10）主轴转速功能指令,也称S功能，主要表示主轴转速或速度，属于模态代码。主轴转速功能用地址符S加二到四位数字表示。用G97和G96分别指令单位为r/min或m/min，通常使用G97(r/min)。G96S300；主轴转速为300m/minG97S1500；主轴转速为1500r/min在车床系统里，G97表示主轴恒转速，G96表示恒切削速度。,不同数控系统功能代码不完全一致,数控车床编程 项目教学法,数控车床编程 项目教学法,6.机床坐标系的概念,数控机床的坐标系规定已标准化，按右手直角坐标系确定，如图所示，一般假设工件静止，通过刀具相对工件的移动来确定机床各移动轴的方向。,数控车床编程 项目教学法,4、机床原点（机械原点）是机床坐标系的原点，它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处。,1、在标准中，规定平行于机床主轴（传递切削力）的刀具运动坐标轴为Z轴，取刀具远离工件的方向为正方向（+Z）。当机床有几个主轴时，则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z轴。,2、X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。,3、在确定了X、Z轴的正方向后，可按右手直角笛卡尔坐标系确定Y轴的正方向。,机床坐标系确定规则,数控车床编程 项目教学法,数控车床的坐标系是以径向为轴方向，纵向为轴方向。指向主轴箱的方向为轴的负方向，而指向尾座的方向为轴的正方向。轴是以操作者面向的方向为轴正方向。故，根据右手法则，轴正方向指向地（数控车床编程中不涉及Y轴坐标）。数控车床坐标系如右图所示。,坐标轴,数控车床编程 项目教学法,坐标轴,数控车床编程 项目教学法,机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。*数控车床的机床原点和数控铣床的机床原点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。,数控车床编程 项目教学法,机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。下图为数控车床的参考点与机床原点。,数控车床编程 项目教学法,7.工件坐标系（编程坐标系）编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用，为了编程方便，一律假定工件不动，刀具移动所设定的笛卡尔坐标。确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。如下图所示，其中O2即为编程坐标系原点。,数控车床编程 项目教学法,8.编程坐标系与机床坐标系建立联系的方法 1）通过对刀操作使工件坐标系与机床坐标系之间建立对应关系。,对刀操作之前必须回参考点以建立机床坐标系！,（三）编程指令的介绍 1.直径编程方式 在车削加工的数控程序中，一般采用直径编程方式，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值。格式：G36/G37 说明：G36 直径编程 G37 半径编程,数控车床编程 项目教学法,2.进给速度单位的设定G98、G9 格式：G98 F _/G99 F _ 说明：G98：每分钟进给；F 之后的数值直接指定刀具每分钟的进给量,mm/min G99：每转进给；主轴转一周时刀具的进给量，mm/r。,数控车床编程 项目教学法,3.T功能 T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式：T T后面通常有四位数字表示所选择的刀具号码。前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。但也有T后面用两位数。例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。,4.快速定位指令G00,格式：G00 X_ Z_ or G00 U_ W_ 其中，X、Z为快速定位终点，U、W为相对上一点的增量值。说明：,G00指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点。G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。,数控车床编程 项目教学法,5.直线进给指令G01,格式：G01 X _Z_ F_ G01 U_ W_ F_ 其中，X、Z为终点，U、W为相对上一点的增量值。F为进给速度；,数控车床编程 项目教学法,6.圆弧插补指令,程序段格式：G02XZIJF或G02XZRFG03XZIJF或G03XZRF,G02、G03为圆弧插补指令，该指令的功能是使机床在给定的坐标平面内进行圆弧插补运动。圆弧插补有两种方式，一是顺时针圆弧插补G02，一是逆时针插补G03。编程格式有两种，一是I、J、K格式，另一种是R格式。,G02/G03的判断,数控车床编程 项目教学法,三、任务实施 1.工艺过程 精车外轮廓；切断；2.刀具与工艺参数 见表2、表3。,表2 数控加工刀具卡,数控车床编程 项目教学法,表3 数控加工工序卡,3.装夹方案用三爪自定心卡盘夹紧定位。,数控车床编程 项目教学法,4.程序编制O0001N010 T0101N020 M03S500N030 G00 X150 Z100N040 G00 X41 Z0N050 G01 X0 Z0N060 G03 X11 W-5.5 R5.5N070 G01 W-10N080 X17 W-10N090 W-15N100 G02 X29 W-7.348 R7.5N110 G01 W-12.652N120 X41,数控车床编程 项目教学法,N130 G00 X100；N140 Z100；N150 T0100；取消刀补N160 T0202 S300；调用2号刀，建立刀补N170 G00 X42 Z-64.5；N180 G01 X0 F0.1；切断保证长度60.5mmN190 X42 F2；N200 G00 X100；N210 Z100；N220 T0200；取消刀补N230 M05；主轴停N240 M30；程序结束,数控车床编程 项目教学法,五、意见反馈、归纳总结,四、巩固练习 任务描述：毛坯尺寸为 120棒料，材料为45#钢，试车削成如图所示圆轴.,数控车床编程 项目教学法,
