第三章数控车床的程序编制课件.ppt
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1、第三章 数控车床的程序编制,数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行,可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工,并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序,提高加工精度和生产效率,特别适合于复杂形状回转类零件的加工。,一、数控车床类型 按数控系统的复杂程度可以划分为:1、简易数控车床 低档数控,用单片机或单板机控制。不能存储程序,无刀尖圆弧半径补偿功能。,第一节 数控车床程序编制的基础,一、数控车床类型 按数控系统的复杂程度可以划分为:简易数控车床、经济型数控车床、多
2、功能数控车床、车削中心。,2、经济型数控车床 中档数控,无恒线速度切削功能。3、多功能数控车床 较高档次数控,具备刀尖圆弧半径自动补偿、恒线速度切削、倒角、固定循环、图形显示、用户宏程序等功能。,4、车削中心 配有刀库和换刀机械手。有动力刀架,可安装钻头或铣刀,完成铣削加工。C轴位置控制。,二、工艺装备特点,1、对刀具的要求(1)刀具结构:尽可能采用机夹刀具。(2)刀具强度高,耐用度好。(3)刀具断屑槽:要求有良好的断屑性能。,机夹刀具图片,外圆车刀,内孔车刀,螺纹车刀,切断(槽)车刀,2、对刀座的要求 数控车床的刀具一般通过刀座过渡与刀架连接,刀座的结构应根据刀具的形状、刀架的外形和刀架对主
3、轴的配置形式来决定。,3、数控车床可转位刀具特点 可转位刀具的特点见表3-1。,表3.1可转位车刀特点,3、数控车床可转位刀具特点 可转位刀具的特点见表3-1。,表3.1可转位车刀特点,三、对刀 对刀的实质是确定加工坐标系。对刀的方法有:,1、一般对刀(图3-1),2、机外对刀仪对刀(图3-2),机外对刀仪对刀,3、ATC对刀(图3-3)它是在机床上利用对刀显微镜自动地计算出车刀长度的简称。,4、自动对刀(图3-4),四、数控车床的编程特点1、加工坐标系右手坐标系,X轴对应径向,Z轴对应轴向,主轴的运动方向则以从机床尾架向主轴看,逆时针为,顺时针为,如下图所示。加工坐标系的原点选在便于测量或对
4、刀的基准位置,一般在工件的右端面或左端面上。,2、直径编程方式数控车编程时,X轴的坐标值一般按直径编程,下图所示:图中A点的坐标值为(30,80),B点的坐标值为(40,60)。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致,这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误,给编程带来很大方便。,3、进刀和退刀方式进刀和退刀一般采用快速走刀,以减少空走刀的时间,提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关,应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如下图所示。,第二节 数控车床程序编制的基本方法,一、F功能,F功能指令用于控制切削进给量。在程序中,有两种使用方法。1、每转进给量 编程格式 G9
5、5 F_ F后面的数字表示的是主轴每转进给量,单位为mm/r。例:G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。,F功能指令用于控制切削进给量。在程序中,有两种使用方法。1、每转进给量 编程格式:G95 F_ F后面的数字表示的是主轴每转进给量,单位为mm/r。例:G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。2、每分钟进给量 编程格式:G94 F_ F后面的数字表示的是每分钟进给量,单位为 mm/min。例:G94 F100 表示进给量为100mm/min。,二、S功能 S功能指令用于控制主轴转速。编程格式:S_ S后面的数字表示主轴转速,单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上,S功
6、能指令还有如下作用。1、最高转速限制 编程格式:G50 S_ S后面的数字表示的是最高转速:r/min。例:G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。,2、恒线速控制 编程格式:G96 S_ S后面的数字表示的是恒定的线速度m/min。例:G96 S150 表示切削点线速度控制在150m/min。,例图3-6中所示,为保持线速度在150 m/min,则各直径主轴转速分别为:,3、恒线速取消 编程格式:G97 S_ S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速,如S未指定,将保留G96的最终值。例:G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。,注意:采用
7、恒线速度控制时要配合S50指令控制主轴最高转速。,三、T功能 T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式:T T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字,前两位是刀具号,后两位是刀具补偿号,包括刀具长度补偿和刀尖圆弧半径补偿。补偿号为00时表示取消补偿。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。,刀具补偿值的输入:补偿值必须在加工之前通过MDI面板输入到CNC系统中的相应补偿地址中去。如下图所示的“X、Z和R”栏,不同的刀补号对应的不同偏置量。,刀具补偿分为形状和磨耗两项,两者之和构成刀具长度补偿参数。,刀具长度补偿
8、的作用:刀具长度补偿(即形状补偿)主要是调整实际工作的刀具与标准刀具的差异,将实际工作刀具的刀位点调整到与标准刀重合的位置上。补偿值是工作刀具的刀尖到基准刀具刀尖的矢量坐标值。刀具磨耗补偿的作用:磨耗补偿主要用于补偿刀具的磨损,也可用于加工尺寸的微调。,四、M功能M00:程序暂停,可用NC启动按钮(循环启动按钮)使程序继续运行;M01:计划暂停,与M00作用相似,但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效;,四、M功能M03:主轴顺时针旋转;M04:主轴逆时针旋转;M05:主轴旋转停止;M08:冷却液开;M09:冷却液关;M02:程序结束M30:程序停止,程序复位到起始位置。,五、G功能,
9、1、加工坐标系设置 数控车床加工坐标系设定指令有:G50和G54G59。G50使用方法与G92类似。编程格式:G50 X_ Z_;式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。在数控车床编程时,所有X坐标值均使用直径值,如图3-6所示。例:按图3-6设置加工坐标的程序段如下:G50 X128.7 Z375.1;,例:按图3-6设置加工坐标的程序段如下:G50 X128.7 Z375.1;,2、倒角、倒圆编程 倒角、倒圆编程可以简化倒角程序。,1)45倒角 ZX倒角:刀具运动轨迹如图3-7a)。编程格式:G01 Z(W)Ii。XZ 倒角:刀具运动轨迹如图3-7b)。编程格式:G01 X(U)Ki。
10、,例:加工图3-8所示零件的部分程序段为:,N20 G00 X10.Z22.;N30 G01 Z10.R5;N40 X38.K-4.;N50 Z0;,2)任意角度倒角在直线进给程序段尾部加上C_,可自动插入任意角度的倒角。C的数值是从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点或与终点之间的距离,如图3-9所示。,例:N10 G01 X50.C10.;N20 X100.Z-100.;,3)倒圆角编程格式:G01 Z(W)_ Rr时,圆弧倒角情况如图3-7c)所示。编程格式:G01 X(U)_ Rr时,圆弧倒角情况如图3-7d)所示。,4)任意角度倒圆角角在直线进给程序段尾部加上R_,可自动插入任意角度的倒
11、圆角。R的数值是从假设没有倒角的拐角交点距倒角始点或与终点之间的距离,如图3-10所示。,例:N10 G01 X50.R10.;N20 X100.Z-100.;,例:加工下图所示零件的轮廓,程序如下:N10 G00 X10 Z22;N20 G01 Z10 R5 F0.2;N30 X38 K-4;N40 Z0;,3、刀尖圆弧自动补偿功能问题的引出:数控车床编程时,刀位点通常是取在理论刀尖上,而实际上刀尖存在圆角,如图3-11所示。在切削内孔、外圆及端面时,刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状。但在切削锥面和圆弧时,则会造成过切或少(欠)切现象,如图3-12所示。,图3.24 刀尖圆角R,3、刀尖圆弧自动
12、补偿功能问题的引出:数控车床编程时,刀位点通常是取在理论刀尖上,而实际上刀尖存在圆角,如图3-11所示。在切削内孔、外圆及端面时,刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状。但在切削锥面和圆弧时,则会造成过切或少(欠)切现象,如图3-12所示。,3、刀尖圆弧自动补偿功能解决办法:用刀尖圆弧半径补偿功能便可消除误差这种现象,图下图所示。现在的数控系统一般均具备这项功能。,刀具圆弧半径自动补偿指令:G41刀尖圆弧半径左补偿;G42刀尖圆弧半径右补偿;G40取消刀尖圆弧半径补偿指令。设置刀尖圆弧半径自动补偿值圆弧半径与位置补偿时,不仅需要包含刀尖圆弧半径值,而且还要设置刀尖圆弧位置的编码。指定圆弧位置编码值的方法
13、参考图3-3,设置方法参见表4-4中的“R”栏和“T”栏。,指定圆弧位置编码值的方法参考图3-13,补偿值必须在加工之前通过MDI面板输入到CNC系统中的相应补偿地址中去。,图3-13,指定圆弧位置编码值的方法参考图3-13,补偿值必须在加工之前通过MDI面板输入到CNC系统中的相应补偿地址中去。,例:应用刀尖圆弧自动补偿功能加工图3-14所示零件:刀尖位置编码:3N10 G50 X200 Z175 T0101;N20 M03 S1500;N30 G00 G42 X58 Z10 M08;N40 G96 S200;N50 G01 Z0 F1.5;N60 X70 F0.2;N70 X78 Z-4;
14、N80 X83;N90 X85 Z-5;N100 G02 X91 Z-18 R3 F0.15;N110 G01 X94;N120 X97 Z-19.5;N130 X100;N140 G00 G40 G97 X200 Z175 S1000;N150 M30;,4、单一固定循环 单一固定循环可以将一系列连续加工动作,如“切入-切削-退刀-返回”,用一个循环指令完成,从而简化程序。,例图3-15图形若用一般程序写法,则程序段为:N10 G00 X50.;N20 G01 Z-30.F_;N30 X65.;N40 G00 Z2.;若改为固定循环,则只需一句程序:G90 X50.Z-30.F_;,(1)圆
15、柱面或圆锥面切削循环 G90 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环,圆柱面单一固定循环如图3-15所示,圆锥面单一固定循环如图3-16所示。,圆柱面切削循环,编程格式:G90 X(U)_ Z(W)_ F_,说明:X(U),Z(W)为C点坐标值,增量值时为A点到C点的增量.F为切削进给速度。,例:应用圆柱面切削循环功能加工图3-17所示零件。O0317N10 G50 X200.Z200.T0101;N20 G97 G40 S695 M03;N30 G00 X55.Z4.M08;N40 G01 G96 Z2.F2.5 S120;N50 G90 X45.Z-25.F0.35;N60 X40.;N
16、70 X35.;N80 G00 G97 X200.Z200.S695 T0100;N90 M30;,该程序端面A重复加工,为提高效率,将程序进行修改。,修改后,A面重复加工的距离有所减小。O0317N10 G50 X200.Z200.T0101;N20 G97 G40 S695 M03;N30 G00 X55.Z4.M08;N40 G01 G96 Z2.F2.5 S120;N50 G90 X45.Z-25.F0.35;N55 G00 X47.;N60 G90 X40.Z-25.;N65 G00 X42.;N70 G90 X35.Z-25.;N80 G00 G97 X200.Z200.S695
17、T0100;N90 M30;,圆锥面切削循环,编程格式:G90 X(U)_ Z(W)_ I_ F_,说明:X(U),Z(W),F值的意义同前。I值为切削终点C 与切削始点B的X轴增量值。图3-16中I0。若C点在A点的左 上方时,为内孔车 削循环。,例:图3-19的锥面切削N40 G01 G96 X65.Z2.F2.5 S120;N50 G90 X60.Z-35.I-5.F0.3;N60 X50.;N70 G00 X100.Z100.;,(2)端面切削循环G94,指令格式:G94 X(U)_ Z(W)_ F_;G94 X(U)_ Z(W)_ K_ F_;,说明:X(U),Z(W),F值的意义同
18、前。K值为切削终点C到切削始点B的Z轴增量值。例图3-22中K0。,例图3-21所示零件的程序段为:O0321N10 G50 X200.Z200.T0101;N20 G97 G40 S450 M03;N30 G00 X85.Z10.M08;N40 G01 G96 Z5.F3 S120;N50 G94 X30.Z-5.F0.2;N60 Z-10.;N70 Z-15.;N80 G00 G97 X200.Z200.S450 T0100;N90 M01;,同理,该程序外圆部分重复加工,为提高效率,可将程序进行修改。,修改后的程序循环如下:O0321N10 G50 X200.Z200.T0101;N20
19、 G97 G40 S450 M03;N30 G00 X85.Z10.M08;N40 G01 G96 Z5.F3 S120;N50 G94 X30.Z-5.F0.2;N60 G00 Z-3.;N70 G94 X30.Z-10.;N80 G00 Z-8.;N90 G94 X30.Z-15.;N80 G00 G97 X200.Z200.S450 T0100;N90 M01;,例图3-23所示零件的程序段为:O0323N10 G50 X200.Z200.T0101;N20 G97 G40 S450 M03;N30 G00 X55.Z4.M08;N40 G01 G96 X55.Z2.F3 S120;N5
20、0 G94 X20.Z0 K-5.F0.2;N60 Z-5.;N70 Z-10.;N80 G00 G97 X200.Z200.S450 T0100;N90 M30;,同理,该程序外圆部分重复加工,为提高效率,也可将程序进行修改。同学们可自行修改。,5、复合固定循环(G70G76),在复合固定循环中,在零件轮廓定义之后,即可完成从粗加工到精加工的全过程,使程序得到进一步简化。,其中G70是G71、G72、G73粗车后的精加工指令,一般配合使用。见下表所示。,(1)外圆粗切循环外圆粗切循环是一种复合固定循环。适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工,如图3-24所示。,(1)外圆粗切循环编程格式:
21、G71 U(d)R(e)G71 P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)式中:d背吃刀量;e退刀量;ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号;nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号;uX轴向精加工余量;wZ轴向精加工余量;f、s、tF、S、T代码。,程序的一般结构(以G71/70编程为例):;G71 U(d)R(e);G71 P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F_ S_ T_;N(ns);N(nf);G70 P(ns)Q(nf)精加工程序段;,注 意:nsnf程序段中的 F、S、T功能,即使被 指定也对粗车循环无效。零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。可以
22、进行刀具补偿。nsnf之间的程序段不能调用子程序。图3-24中的C点坐标,图中并没有给出具体坐标值,控制系统根据A点坐标值、u、w和d可自动计算出其坐标值。,例:图3-25图形,循环起始点在A(42,12),切削深度d=6mm,退刀量e=2mm,X方向精加工余量u=2 mm,Z方向精加工余量w=2 mm。,O0325;N10 G50 X200.0 Z140.0 T0101;N20 G90 G40 G97 S240 M03;N30 G00 X116.0 Z90.0 M08;N40 G96 S120;,刀具快速移动到复合循环起点位置,N50 G71 U2.0 R1.0;N60 G71 P70 Q1
23、30 U2.0 W2.0 F0.3;N70 G00 X40.0;/ns N80 G01 Z-30.0 S150;N90 X60.0 Z-60.;N100 Z-80.0;N110 X100.0 Z-90.0;N120 Z-110.0;N130 X120.0 Z-130.0;/nfN140 X125.0 G40;N150 G70 P70 Q130;N160 G00 X125.0 Z0;N170 X41.0;N180 G01 X0;N190 G00 X200.0 Z140.0 T0100;N200 M30;,粗加工循环,精加工轮廓,例:循环起始点在A(200,200),切削深度d=3mm,退刀量e=
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