数控车床编程实例.ppt

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刀具位置补偿按基准刀尖编程基准车刀当前车刀刀架转位几何补偿磨损补偿ZjXjXmZmZ1X2X1Z2按刀架中心编程2．刀具半径补偿（1）不具备刀具半径补偿功能的系统补偿在通常的编程中，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ΔX和ΔZ。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“R＋r”，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）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。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Ø85mm外圆不加工。毛坯为Ø85mm×340mm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Ø85mm外圆及右中心孔为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持Ø85mm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Ø62mm外圆—倒角—车Ø80mm外圆—车R70mm圆弧—车Ø80mm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1T0193度左偏刀车外圆1012T023mm宽槽车刀切槽1023T03螺纹车刀车螺纹103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。（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T016300.15012车螺纹大径T016300.15013车外圆T016300.15014车锥面T016300.15015车圆弧T016300.15016切槽T023150.10027车螺纹T032000.1003（7）编制程序确定以三爪自定心卡爪前端面中心O点为工件原点，并将点A作为换刀点。该工件的加工程序说明见表3-9。表3-9加工程序及说明程序说明O1111N001G50X200.0Z350.0T0101；N002S630M03；N003G00X41.8Z292.0M08；N004G01X47.8Z289.0F0.15；N005Z230.0；N006X50.0；N007X62.0W-60.0；N008Z155.0；N009X78.0；N010X80.0W-1.0；N011W-19.0；N012G02W-60.0R70.0；N013G01Z65.0；N014X90.0；程序代号建立工件坐标系，调一号刀，并进行刀补主轴转速为630r/min，主轴正转快速接近工件，切削液开直线进给，进给量为0.15mm/r（倒角）精车Ø47.8mm螺纹外径X向退刀车锥面车Ø62mm外圆X向退刀倒角车Ø80mm外圆顺时针圆弧插补，车R70mm圆弧车Ø80mm外圆X向退刀，车小台阶端面程序说明N015G00X200.Z350.T0100M09；N016M06T0202；N017S315M03；N018G00X51.0Z230M08；N019G01X45.0F0.10；N020G04O5.0；N021G00X51.0；N022X200.0Z350.0T0200M09；N023T0303；N024S200M03；N025G00X62.0Z296.0M08；N026G92X47.54Z228.5F1.5N027X46.94N028X46.54；N029X46.38；N030G00X200.Z350.T0300M09；N031M05；N032M30；返回换刀点，取消刀补，切削液关调二号刀，并进行刀补主轴正转，转速为315r/min快速移动至切槽处，切削液开切Ø45mm槽暂停进给5s退刀快速返回换刀点，取消刀补，切削液停调三号刀，并进行刀补主轴正转，转速为200r/min快速接车螺纹进给刀起点，切削液开螺纹切削循环，螺矩为1.5mm螺纹切削循环，螺矩为1.5mm螺纹切削循环，螺矩为1.5mm螺纹切削循环，螺矩为1.5mm快速返回换刀点，取消刀具补偿，切削液关主轴停止程序结束续表3-9例2：完成如图所示手柄的加工。毛坯尺寸ф25mm×90mm的棒料。785827.514R29φ18R45(φ10)φ8R38(10)1427.55878R29R3R45183.4典型零件的数控车削编程举例1、图纸分析（1）加工内容：此零件加工包括车端面、外圆、圆弧。（2）尺寸完整性：尺寸完整且符合数控车削的尺寸标注。2、加工工艺性分析（1）毛坯尺寸：ф25mm×90mm的棒料尺寸，尺寸余量适中。（2）工件坐标系：左端面为尺寸的设计基准面，在相应工序前，先加工左端面，作为Z向编程的原点，故工件零点定于每次装夹后的右端面（精加工面）（3）起刀点设在（80，50）（4）数学处理（如图3-80所示）3-80手柄车削计算图解27.5φ18R3587814φ8R45CGBEFOOHADWR29(φ10)余料车削示意图O123O3R45GBFEAWDR3R29O25878H27.514C8(10)18余料车削示意图O1联立方程组可计算三个光滑连接的圆弧的端点A、B、C的坐标。（以工件右端为原点）3.4典型零件的数控车削编程举例A点的坐标为：XA=4.616(直径值)ZA=-1.083B点的坐标为：XB=13.846(直径值)ZB=-30.39C点的坐标为：XC=10(直径值)ZC=-583.4典型零件的数控车削编程举例3、确定工序和装夹方式分两道工序：1）采用毛坯外圆定位，三爪卡盘装夹手柄右端，车削手柄左端外圆台阶到尺寸，对圆弧成形面则留下适当的余量先粗车成斜面，其中间工序尺寸参见图3-81(a)所示，台阶和锥面可使用G71复合循环先粗车，再精车台阶到尺寸。2）当一端车好后，将工件调头，用三爪卡盘夹住8×14的外圆，先粗车右端锥面，再精车右端所有圆弧部分，其中间工序尺寸参见图3-81(b)