第4章数控编程实例.

1第四章数控编程实例掌握数控编程的基本指令与格式；掌握数控车与数控铣的编程方法；本章学习要点：2立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。一、数控车床简介数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种相对于立式数控车床来说，卧式数控车床的结构形式较多、加工功能丰富、使用面广。本教程主要针对卧式数控车床进行介绍。卧式数控车床按功能可进一步分为：经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。概述31．经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工2．普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高。适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。43．车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C）。由于增加了C轴和铣削动力头，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。56二夹具的选择和装夹方式的确定为了缩短生产周期，数控机床上一般采用通用夹具。1．定位基准的选择应该尽量使设计基准、工艺基准与定位基准重合，减少基准不重合误差和编程中的计算工作量，并减少工件的装夹次数；在多工序或者多次装夹中，要选择相同的定位基准，保证工件的位置精度；要保证定位准确、夹紧可靠，操作方便。7(1)三爪自动定心卡盘装夹这种方式装夹工件方便，但精度不是太高。适用于装夹外圆规则的中、小型工件。2．数控车床常用的装夹方式8(3)卡盘和顶尖装夹这种方式装夹工件的刚性好，轴向定位准确，能承受较大的轴向切削力，装夹可靠。实用于装夹较大的工件。一般在卡盘内装一限位支承或利用工件台阶限位，防止工件由于切削力的作用产生轴向位移(2)两顶尖装夹这种装夹方式精度高，能较好地保证工件的同轴度要求，且适合于长度尺寸较大或工序较多的轴类零件的装夹9三刀具的选择1、数控机床车削常用的车刀一般分为3类，即尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀1）尖形车刀以直线形切削刃为特征。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内、外圆车刀，左右端面车刀、切断车刀等用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到102）圆弧形车刀特征：构成主切削刃的刀刃形状为圆弧。该圆弧刃上每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧刃上，而在圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内、外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）成型面。113)成型车刀成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有：小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀，当确有必要选用时，则应在工艺准备的文件或加工程序单上进行详细说明。122、数控车床的刀具选择在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。数控车床上常用的刀具如图所示。13143数控车床坐标系后刀座坐标系前刀座坐标系Y轴向上Y轴向下154数控车床的编程基础1）数控车床编程特点①在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸编写运动坐标值，既可以采用绝对值编程(X，Z)，也可以采用相对值编程(U，W)，或二者混合编程。②为了方便编程和增加程序的可读性，X坐标采用直径编程，即程序中X坐标以直径值表示；用增量编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附以方向符号(正向可以省略)。16③由于车削常用的毛坯为棒料或锻件，加工余量大，为简化编程，数控系统常具有不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削，如圆柱面切削固定循环（G90）、圆锥面切削固定循环（G90）、端面切削固定循环（G94）、车槽循环、螺纹切削固定循环(G92)及复合切削循环(G71-G72)。④编程时，常认为车刀刀尖为一个点。而实际上，为了提高刀具寿命和工件的表面质量，车刀刀尖常为一个半径不大的圆弧。因此，为了提高工件的加工精度，当用圆头车刀加工编程尺寸，需要对刀具半径进行补偿。⑤换刀一般在起刀点进行，同时应注意换刀点选择在工件外安全的地方17⑥小数点编程数控车床编程时，可以使用小数点编程或脉冲数编程。用小数点编程时，轴坐标移动距离的计量单位是mm；用脉冲数编程时，轴坐标移动距离的计量单位是数控系统的脉冲当量。在编程时，一定要注意编写格式和小数点的输入。如X70.0(或X70．)表示X轴运动终点坐标为70mm。如果将上式误写为X70，则表示X轴运动终点坐标为0.07mm，相差1000倍。18⑦主轴旋转指令选择后置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴反转M04；前置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴正转M03；反装刀具，即刀面朝下安装时，采用主轴反转M04；⑧左旋和右旋螺纹的车削加工后置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴反转M04，加工右旋螺纹时，向-Z方向走刀自左向右，加工左旋螺纹时，向+Z方向走刀前置刀架正装刀具，即刀面朝上安装时，采用主轴正转M03，加工右旋螺纹时，向-Z方向走刀；加工左旋螺纹时，向+Z方向走刀；19加工原点：工件原点⑨工件原点204.1数控编程的基本指令4.1.1数控车床编程的基本指令1、辅助功能辅助功能指令又称M指令或M代码。这类指令的作用是控制机床或系统的辅助功能动作，如冷却泵的开、关；主轴的正转、反转；程序结束等。21FUNUC系统指令22CAK6150P数控车床主轴转速采用机械换挡与电磁离合器联合调速233．FTS功能指令(1)F功能F功能也称进给功能，作用是指定执行元件(如刀架、工作台等)的进给速度。程序中用F和其后面的数字组成，有每转进给和每分钟进给。每转进给：在一条含有G99的程序段后面，F单位是以mm／r表示，如：G99G01X—Z—F0.2；该程序表示主轴转一转，刀具移动0.2mm，即进给量f为0.2mm／r。每分钟进给：在一条含有G98的程序段后面，F单位是以mm／min表示，如：G98G01X—Z—F100；则进给速度F=100mm／min24G98指令(或G99指令)只能被G99指令(或G98指令)取消。机床开机状态一般为G99，即为每转进给量方式。(2)S功能S功能也称主轴转速功能，作用是指定主轴的转速。主轴转速有两种表示方式：一种是指定转速，以r／min为计量单位，用G97来指令主轴转速。如G97S2500表示主轴转速为2500r／min，切削过程中转速恒定，转速不随直径大小而变化，使用在车削直径变化较小及车削螺纹的场合。25另一种是指定线速度，以m／min为计量单位，用G96来指令恒线速度，如G96S100表示切削速度为100m／min。在车削工件的端面、锥面或圆弧等直径变化较大的表面时，希望切削速度不受工件径向尺寸变化的影响当刀具接近工件中心时，机床主轴转速会变得越来越高，为防飞车，此时应限制主轴最高转速。因此，在用G96指令恒线速度的同时，还要用G50指令来限制主轴最高转速。例如，G50S2000(主轴最高转速为2000r／min)。26(3)T功能T功能也称为刀具功能，其作用是指定刀具号码和刀具补偿号码。程序中用T和其后的数字表示。T××××为4位表示方法.例如，T0101表示1号刀具1号补正；T0115表示1号刀具15号补正。通常情况下，刀具序号应与刀架上的刀位号相对应，以免出错。若要取消刀具补偿，可采用T××00。例如：T0200表示取消2号刀具的刀具补偿。273．准备功能G指令准备功能指令又称G指令或G代码，它是建立机床或控制数控系统工作方式的一种指令。G指令由字母G和其后两位数字组成。不同的数控车床，其指令系统也不尽相同。例如，FANUC系统的数控车床常用的准备功能指令，见表4—3。2829注：①有标记“”的指令为开机时即已被设定的指令。②属于“00组群”的G码是非模态指令，只能在指定的程序段中有效。③一个程序段中可使用若干个不同组群的G指令，在FANUC系统中，若使用一个以上同组群的G指令则最后一个G指令有效。30快速点定位指令G00功能：G00在编程中常用来作快速接近工件切削起点或快速返回换刀点等。其运动速度程序中不设定，由机床原始设置来确定。快速运动到接近定位点时通过1-3级降速以实现精确定位指令格式：G00X（U）_Z（W）_；（1）几个最基本的指令31直线插补指令G01功能：指定直线插补，其作用是切削加工任意斜率的平面或空间直线。指令格式：G01X（U）_Z（W）_F_；N30G90G01X40.Z-30.F500N40X60.Z-48.N30G91G01X10Z-30F500N40X20Z-1832功能：G02为顺圆插补；G03为逆圆插补，用以在指定平面内按设定的进给速度沿圆弧轨迹切削。圆弧插补指令G02、G03指令格式：G02(G03)X（U）_Z（W）_R_F_；33车床圆弧插补：34④R与I、K可以在同一程序段中出现，但在执行时R优先，I、K被忽略。⑤进行整圆加工时只能用I、K来表示圆弧指令。注：①圆弧的大小也可以用I、K表示：I、K为起点到圆心的矢量（矢量方向指向圆心）；②G02(G03)指令段中不能使用T指令；③圆心角≤180°，R为正；≥180°，R为负；35暂停指令G04G04指令可使刀具作暂短的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。地址码X或P为暂停时间，其中X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04X5.0;表示在前一程序执行完后，要经过5s以后，后一程序段才执行。地址P后面不允许用小数点，单位为ms。如G04P1000表示暂停1s。格式：G04X-；P-；36例如，图为锪孔加工，孔底有表面粗糙度要求。程序如下：G91G01Z-7.0F60；G04X5.0；(刀具在孔底停留5s)G00Z7.0；37G21／G20为米制／英制指令转换注：①G21，G20指令可作为选择参数设定于系统中，系统通电后保留前次关机时的方式。②G21，G20不能在程序中途转换。格式：必须在程序的一个独立的程序段中指定G20或G21,然后才能输入坐标尺寸。例：G97M03S500;T0202;G20;G00X3.218；38G40指令取消刀尖半径的补偿，应写在程序开始的第一个程序段或取消刀尖半径补偿的程序段；G42指令为刀尖半径右补偿，如图(a)所示，从y轴正向往负向看，刀具在工件的右侧；G41指令为刀尖半径左补偿，如(b)所示，从y轴正向往负向看，刀具在工件的左侧。G40、G41、G4239编制加工过程中应注意：由于刀尖圆弧半径的存在，切削工件右端面或是切断工件时，无需指令G41，G42进行刀尖半径补偿，但是X轴进给的终点坐标应为一2R，即刀尖越过工件中心线例如，车削图所示零件，采用刀具半径补偿指令。40上图中，A0→A1为产生刀补过程，A4→A5为取消刀补过程，相对于（a）图，（b）图中的刀具多走了一个补偿值。其程序为：N40G00X20.Z2.；快进至A0点N50G42G01X20.0Z0;右补偿N60Z-20.0;车Φ20外圆N70X70.0Z-55.0;车锥面A2→A4N80G40G00X80.0Z-55.0;退刀并取消补偿A4→A541FANUC系统建立工件坐标系的方法一般有以下两种：(1)G50指令建立工件坐标系通过设置刀具起点相对工件坐标系的坐标值，来设定工件坐标系建立工件坐标系42(2)G54～G59指令建立工件坐标系直接采用G54～G59指令建立工件坐标系，对于采用增量位置检测装置的数控系统，要求数控机床先进行回零操作。当工件装夹在