第二章数控编程与操作

第2章数控车削加工编程数控车削加工概述2.1数控车削加工的工艺与工装2.2数控车床编程概述2.3轴套类零件加工编程2.4特形面车削加工编程2.5复合固定循环指令及数控车削加工编程综合实例2.6车削编程综合实例2.8螺纹车削加工编程2.72.1数控车削加工概述2.1.1数控车床的分类1．按车床主轴的配置形式分(1)卧式数控车床(2)立式数控车床2．按数控系统控制的轴数分类(1)两轴控制的数控车床(2)四轴控制数控车床(3)多轴控制数控机床3．按数控系统的功能分类(1)经济型数控车床(2)全功能型数控车床(3)精密型数控车床2.1.2数控车削加工的主要对象1．轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件加工2．高精度零件加工3．淬硬工件的加工4．高效率加工2.1.3车床数控系统及功能数控系统是数控机床的核心。不同数控机床可能配置不同的数控系统，不同的数控系统，其指令代码也有差别，编程时应首先阅读机床的使用说明书，根据机床所使用的数控系统指令代码及编程格式进行编程。2.2数控车削加工的工艺与工装2.2.1数控车削加工刀具及其选择1．数控车削刀具分类及用途（1）焊接式车刀（2）机夹可转位车刀2．数控车削刀具的选用（1）刀片材质的选择（2）刀片尺寸的选择（3）刀片形状的选择2.2.2数控车削加工工件的装夹与定位1．数控车床的定位及装夹要求2．常用的夹具型式3．常用的定位方法2.2.3数控车削加工的工艺路线的制定数控车削加工走刀路线的设计主要遵循以下原则：（1）保证零件的加工精度和表面粗粗度的要求；（2）提高加工效率。2.2.3数控车削加工的工艺路线的制定数控车削加工走刀路线的设计主要遵循以下原则：（1）保证零件的加工精度和表面粗粗度的要求；（2）提高加工效率。1、粗加工进给路线分析切削进给路线最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。2．车圆弧的加工路线分析在数控车床上加工圆弧时，一般需要多次走刀，先将大部分余量切除，最后才车得所需圆弧。3．车圆锥的加工路线分析在车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况，而每一种情况又有两种加工路线。4．车螺纹时轴向进给距离的分析车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。2.2.4数控车削加工的切削用量选择数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给速度（进给量）等。1、背吃刀量ap的确定2、主轴转速n的确定（1）车光轴时的主轴转速（2）车螺纹时的主轴转速3．进给速度进给量(进给速度)f的确定4．选择切削用量时应注意的几个问题①粗车时②半精车或精车时③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工件材料加工方式背吃刀量/mm切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)刀具材料粗加工5～760～800.2～0.4粗加工2～380～1200.2～0.4精加工0.2～0.3120～1500.1～0.2车螺纹70～100导程YT类钻中心孔500～800r/min钻孔～300.1～0.2W18Cr4V碳素钢b600MPa切断(宽度5mm)70～1100.1～0.2YT类粗加工2～350～800.2～0.4精加工0.1～0.1560～1000.1～0.2合金钢b=1470MPa切断(宽度5mm)40～700.1～0.2YT类粗加工2～350～700.2～0.4精加工0.1～0.1570～1000.1～0.2铸铁200HBS以下切断(宽度5mm)50～700.1～0.2YG类粗加工2～3600～10000.2～0.4精加工0.2～0.3800～12000.1～0.2铝切断(宽度5mm)600～10000.1～0.2YG类粗加工2～4400～5000.2～0.4精加工0.1～0.15450～6000.1～0.2黄铜切断(宽度5mm)400～5000.1～0.2YG类2.3数控车床编程概述2.3.1数控车床的坐标系1．机床坐标系2．工件坐标系的建立3．机床参考点2.3.2数控车床的编程特点1．直径编程方式2．绝对坐标与增量坐标3．具有固定循环加工功能4．进刀和退刀方式2.3.3数控系统的功能1．准备功能G指令2．辅助功能（M功能）3．主轴功能（S功能）主轴转速功能表示机床主轴的转速大小，用地址S和其后的数字组成。（1）恒线速取消（G97）：指令格式：G97S（2）恒线速度控制（G96）：编程格式：G96S＿（3）主轴最高速度限定（G50）：编程格式：G50S4．F功能（进给功能）进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，刀具的切削进给速度由F和其后面的数值指定。（1）每转进给量（G99）：编程格式G99F＿（2）每分钟进给量（G98）：编程格式G98F＿5．刀具功能T：编程格式：T＿代码功能说明M00程序暂停执行完M00指令后，机床所有动作均被切断。重新按下自动循环起动按钮，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；只有当机床操作面板上的“任选停止”开关置于接通位置时，CNC才执行该功能。执行完M01指令后，自动运行停止M03主轴顺时针旋转主轴顺时针旋转M04主轴逆时针旋转主轴逆时针旋转M05主轴旋转停止主轴旋转停止M08冷却液开冷却液开M09冷却液关冷却液关M02主程序结束执行指令后，机床便停止自动运转，机床处于复位状态M30主程序结束执行M30后，返回到程序的开头，而M02可用参数设定不返回到程序开头，程序复位到起始位置M98调用子程序调用子程序M99子程序结束子程序结束，返回主程序2.4轴套类零件加工编程2.4.1基本指令1．工件坐标系设定指令G50编程格式：G50X＿Z＿；2．公制/英制变换（G21、G20）G20指令坐标尺寸以英制输入。G21指令坐标尺寸以公制输入。3.快速点位运动指令G00编程格式：G00X（U）Z（W）_；4．直线插补指令G01G01X（U）Z（W）F＿；5.暂停指令G04编程格式：G04X（P）＿G00常见运动轨迹直线插补指令G01坐标系设定指令G50暂停指令应用2.4.2.单一循环指令1．圆柱面或圆锥面切削循环（1）圆柱面切削循环编程格式：G90X（U）＿Z（W）＿F＿；（2）圆锥面切削循环编程格式：G90X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；式中：X、Z--圆柱面切削的终点坐标值；圆柱面切削循环圆锥面切削循环2．端面切削循环（1）平面端面切削循环编程格式G94X(U)＿Z(W)＿F＿；（2）锥面端面切削循环编程格式G94X(U)＿Z(W)＿R＿F＿R-端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时R为负，反之为正。端面切削循环（圆柱面）端面切削循环（圆锥面）2.4.3轴类零件编程实例例2-1：零件图如图2-28所示，毛坯为Ф40的棒料，要求采用G90、G94指令编写加工程序。（1）指定加工方案①车端面及粗车Ф10外圆，留余量0.5mm②粗车Ф38、Ф32外圆，留余量0.5mm③从右至左精加工个面④切断（2）确定刀具①端面车刀T0101：车端面及粗车Ф10外圆②90°外圆车刀T0202：用于粗、精车外圆③切槽刀（3mm宽）T0303：用于切断（3）编程编程原点设在零件的右端面，程序如下：程序说明O0030G97G99；T0101；S500M03；G00X45.0Z0；G01X0F0.2；G01X45.0；G94X10.5Z-3.5；G00X100.0；Z100.0；T0202；G00X41.0Z1；G90X38.5Z-33.0；X35.0Z-18.5;X32.5;G00X6.0Z1.0;M03S1000;G01X10.0Z-1.0F0.1;Z-4.0;X32.0;Z-19.0;X36.0;X38.0W-1.0;Z-33.0;X45.0;G00X100.0Z100.0;M03S400;T0303;G00X42.0Z-33.0M08;G01X1.0F0.2;X45.0M09;G00X100.0Z100.0M05;M30;程序名设定主轴转速为r/min，进给率为mm/r换1号刀主轴正转，转速为500r/min刀具快速定位车端面退刀粗车Ф10外圆，留余量0.5mmX方向退刀Z方向退刀换2号刀刀具快速定位粗车外圆至Ф38.5，长度为33mm粗车外圆至Ф35，长度为18.5mm粗车外圆至Ф32.5，长度为18.5mm刀具快速定位，准备进行精车主轴正转，转速为1000r/min车端面倒角精车Ф10外圆车阶台面精车Ф32外圆车阶台面车倒角精车Ф38外圆退刀快速退刀主轴正转，转速为400r/min换3号刀刀具快速定位，冷却液开切断退刀，冷却液关快速退刀程序结束2.5特形面车削加工编程2.5.1基本指令1.圆弧插补指令G02/G03编程格式：用I、K指定圆心位置：G02/G03X（U）Z（W）IKF_；用圆弧半径R指定圆心位置：G02/G03X（UZ（W）RF_；2.刀尖圆弧自动补偿指令（1）刀尖圆弧自动补偿指令指令：G41G42G40G41--刀具半径左补偿，沿着刀具前进方向看，刀具位于零件左侧。G42--刀具半径右补偿，沿着刀具前进方向看，刀具位于零件右侧。G40--取消刀具半径补偿，用于取消G41、G42指令。指令格式：G41G00G42G01X(U)Z(W);G40（2）假想刀尖位置序号确定（3）刀尖半径补偿值的设定刀尖圆弧半径刀补加载刀补卸载G40状态补偿取消G40补偿引入G42起点终点G42图2　　刀补的加载和卸载图　3X方向刀尖位置Z方向刀尖位置假想刀尖位置切削残留过切削切削残留切削残留切削残留过切削与欠切削现象刀具的加载与卸载2.6复合固定循环指令及数控车削加工编程综合实例2.6.1复合固定循环1.外圆/内径粗切循环G71编程格式：G71U(△d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)；说明：（1）程序段中各地址符的含义：△d-背吃刀量（切削深度），半径值，无正负号；e--退刀量，半径值；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；△u--X轴方向精加工余量，直径值；△w--Z轴方向精加工余量；f、s、t--F、S、T代码。（2）C点为粗车循环的起点。（3）在G71指令的程序段内，要指定精加工工件时程序段的顺序号、精加工留量、粗加工的每次切深以及F、S和T功能等。ns→nf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。（4）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。2．端面粗车固定循环G72端面粗切循环适于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工，路径为从外径方向往轴心方向车削端面时的走刀路径。编程格式：G72U(△d)R(e)G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)该指令执行过程与G71基本相同，不同之处是其切削进程平行于X轴外，其他与G71相同。3．封闭切削循环G73该指令适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车加工，例如，铸造、锻造毛坯或半成品的粗车，对零件轮廓的单调性没有要求，编程格式：G73U(△i)W(△k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)式中：△i--X轴向总退刀量，半径值；△k--Z轴向总退刀量（半径值）；d—粗车循环次数；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；△u--X轴向精加工余量；△w--Z轴向精加工余量；f、s、t--F、S、T代码。4.精加工循环该指令用于执行G71,G72,G73粗加工循环指令后的精加工循环。编程格式：G70P(ns)Q(nf)式中：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。说明：（1）G70指令不能单独使用，只能配合G71,G72,G73指令使用，完成精加工固定循环。（2）精加工时，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns--