28数控车床编程与操作

第3章数控车床编程与操作•3.1数控车床主要功能与分类•3.2数控车削加工工艺分析•3.3数控车床FANUC-0iMateTC操作面板•3.4F、S、T功能指令•3.5数控车床对刀方法实训•3.6刀尖圆弧半径补偿方法实训•3.7简单形面加工•3.8切槽与切断•3.9深孔钻循环•3.10螺纹加工•3.11综合练习实训•习题三目录3.1数控车床的主要功能与分类按主轴的配置形式分按其数控系统的功能分简易数控车床经济型数控车床多功能数控车床车削中心卧式数控车床立式数控车床3.2数控车床加工工艺分析3.2.1数控车削刀具类型在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、内孔车刀、钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等。（a）外圆车刀(b)内孔车刀(c)螺纹车刀(d)切断（槽）车刀图3－1数控车削刀具根据与刀体的联接固定方式不同，车刀可分为焊接式车刀机夹可转位车刀：机夹可转位车刀由刀杆、刀片、刀垫及夹紧元件组成。13、盲孔车刀12、通孔车刀11、内槽车刀1、切断(槽)刀131211109876543212、90°左偏刀8、外螺纹车刀3、90°右偏刀10、内螺纹车刀5、直头车刀6、成形车刀9、端面车刀7、宽刃精车刀4、弯头车刀图3－2焊接式车刀图3－3机夹可转位车刀的夹紧方式根据切削刃的形状数控车削用的车刀分为尖形车刀圆弧形车刀成型车刀3.2.2数控车削加工工艺分析（一）确定工序和装夹方式1、工序划分（1）保持精度原则（2）提高生产效率的原则2、工件装夹方式数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，工件毛坯装在主轴顶针和尾座顶针间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。图3－5三爪自定心卡盘图3－6四爪单动卡盘图3－7工件找正（二）切削用量的选择切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1、主轴转速n的确定（1）光车时主轴转速光车时主轴转速应根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具的耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床允许的切削速度范围内查阅有关切削用量手册选取。需要注意的是交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。实际编程中，切削速度Vc确定后，还要按式（3－1）计算出车床主轴转速n（r/min）：n=1000VC/πD（3－1）式中n—主轴转速，单位为r/minD—工件直径，单位为mmVC—切削速度，单位为m/min（2）车螺纹时主轴转速大多数经济型数控车床的数控系统推荐车螺纹时主轴转速n为：n≤（1200/p）－k（3－2）式中n—主轴转速，单位为r/minP—被加工螺纹螺距，单位为mmk—保险系数，一般为802、进给速度Vf的确定确定进给速度的原则如下：（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100～200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。计算进给速度时，可参考表3-2、表3-3或查阅切削用量手册选取每转进给量f，然后按式（3－3）计算进给速度。Vf＝fn（3－3）式中Vf—进给速度，单位为mm/minf—每转进给量，单位为mm/rn—转速，单位为r/min表3-2硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量工件材料车刀刀杆尺寸B×H/mm工件直径dw/mm背吃刀量ap/mm≤3＞3～5＞5～8＞8～12＞12进给量f/mm·r-1碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢16×252040601004000.3～0.40.4～0.50.5～0.70.6～0.90.8～1.2—0.3～0.40.4～0.60.5～0.70.7～1.0——0.3～0.50.5～0.60.6～0.8———0.4～0.50.5～0.6—————20×3025×252040601004000.3～0.40.4～0.50.5～0.70.8～1.01.2～1.4—0.3～0.40.5～0.70.7～0.91.0～1.2——0.4～0.60.5～0.70.8～1.0———0.4～0.70.6～0.9————0.4～0.6铸铁及铜合金16×2540601004000.4～0.50.5～0.80.8～1.21.0～1.4—0.5～0.80.7～1.01.0～1.2—0.4～0.60.6～0.80.8～1.0——0.5～0.70.6～0.8————20×3025×2540601004000.4～0.50.5～0.90.9～1.31.2～1.8—0.5～0.80.8～1.21.2～1.6—0.4～0.70.7～1.01.0～1.3——0.5～0.80.9～1.1———0.7～0.9注：1.加工断续表面及有冲击的工件时，表内进给量乘系数k=0.75～0.85。2.无外皮加工时，表内进给量应乘系数k=1.1。3.加工耐热钢及其合金时，进给量不大于1mm/r。4.加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为44～56HRC时，乘系数k=0.8；当钢的硬度为57-62HRC时，乘系数k=0.5。表3－3按表面粗糙度选择时给量的参值工件材料表面粗糙度Ra/μm切削速度范围Vc/m·min-1刀尖圆弧半径rε/mm0.51.02.0进给量f/mm·r-1铸铁、青铜、铝合金＞5～10＞2.5～5＞1.25～2.5不限0.25～0.400.15～0.250.10～0.150.40～0.500.25～0.400.15～0.200.50～0.600.40～0.600.20～0.35碳钢及合金钢＞5～10＜50＞500.30～0.500.40～0.550.45～0.600.55～0.650.55～0.700.65～0.70＞2.5～5＜50＞500.18～0.250.25～0.300.25～0.300.30～0.350.30～0.400.30～0.50＞1.25～2.5＜5050～100＞1000.100.11～0.160.16～0.200.11～0.150.16～0.250.20～0.250.15～0.220.25～0.350.25～0.35注：rε=0.5mm，用于12mm×12mm以下刀杆；rε=1mm，用于30mm×30mm以下刀杆；rε=2mm，用于30mm×45mm及以上刀杆。3、背吃刀量ap的确定背吃刀量ap根据机床、工件和刀具的刚度来确定。在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少许加工余量，一般为0.2～0.5mm。在进行粗车、精车时，切削用量可采用以下原则：（1）粗车时，首先优选大的背吃刀量ap，其次选择较大的进给量f，最后确定合理的切削速度v。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，这样选择有利于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本。（2）精车时，应选用较小的切削深度和进给率，尽可能选用较高的切削速度。在切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，可选择低速来进行精车。精车时加工精度和表面质量要求较高，加工余量小而均匀。因此选择精车切削用量的出发点是在保证达到加工质量要求的前提下，尽可能提高生产率。提高切削速度，可使切削变形、切削力减小、而且能抑制积削瘤和鳞刺的产生。增大进给量，有利于断屑，但使残留面积高度和切削力增大。增大切削深度，会使切削力显著增加，对加工质量不利。（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，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用模拟方法确定。同时，主轴转速n、进给速度Vf和背吃刀量ap三者能相互适应，以形成最佳切削用量。3.3数控车床FANUC-0iMateTC操作面板3.3.1数控系统操作面板以大连机床厂FANUC－0iMateTC数控系统为例，介绍数控车床FANUC-0iMateTC操作面板。操作面板由数控系统操作面板（也称CRT/MDI面板）和机床操作面板组成。图3－8FANUC-0iMate数控系统操作面板1、MDI按键功能表3—5MDI面板上按键的功能说明2、CRT界面（1）坐标位置界面按键进入坐标位置界面。按菜单软键[绝对]、菜单软键[相对]、菜单软键[综合]，CRT界面将对应出现绝对坐标界面（如图3－9a）、相对坐标界面（如图3－9b）、和综合坐标界面（如图3－9c）。（a）绝对坐标界面（b）相对坐标界面（c）综合坐标界面图3－9坐标位置界面（2）程序管理界面按进入程序管理界面。图3－10程序管理界面（3）参数设置界面在MDI键盘上按键，进入参数设置界面。图3－11参数设置界面3.3.2机床操作面板机床操作面板的开关功能、开关的形式（分按钮和旋钮开关等）及其排列与具体的数控车床的型号和生产厂家有关。大连机床厂的FANUC－0iMateTC数控机床操作面板如图3－12所示。图3－12数控机床操作面板表3－6开关功能说明3.3.3数控车床基本操作1、激活车床按“系统启动”按钮，此时车床电机和伺服控制的指示灯变亮。检查“急停”按钮是否松开至，若未松开，将其松开。2、手动操作（1）车床回参考点（2）手动/连续方式将控制面板上的模式选择旋钮指向“JOG”，机床进入手动模式。分别按下、、、键，控制刀架的移动方向。按进给方向按钮开始连续移动，松开则停止。按下快速按钮，进入手动快速移动状态。（3）手动脉冲方式旋转控制面板上的模式选择旋钮指向“手轮/单步”，机床进入手动脉冲模式。旋转旋钮，选择坐标轴。旋转“手轮进给速度”旋钮，选择合适的脉冲当量。摇动手轮，精确控制机床的移动。（4）手动/点动方式将控制面板上的模式选择旋钮指向“手轮/单步”，机床进入手动脉冲模式。旋转“手摇快速倍率”旋钮，可选择合适的点动步长。3、自动加工方式（1）自动/连续方式自动加工流程如下：①检查机床是否回参考点，若未回，先将机床回参考点。②输入一段程序或打开机床内的现有程序。③将控制面板上的模式选择旋钮指向“自动”，系统进入自动运行模式。（2）数控程序在运行过程中可根据需要暂停、急停和重新运行。①数控程序在运行时，按“循环暂停”按钮，程序停止执行；再点击“循环启动”按钮，程序从暂停位置开始执行。②数控程序在运行时，按下“急停”按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先将急停按钮松开，再按“循环启动”按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。4、自动/单段方式自动/单段加工流程如下：①检查机床是否回参考点，若未回，先将机床回参考点。②输入一段程序或打开机床内的现有程序。③将控制面板上的模式选择旋钮指向“自动”，系统进入自动运行模式。④旋转操作面板上的“单段”旋钮，使它指向“I”位置。⑤按操作面板上的“循环启动”按钮，程序开始执行。⑥自动/单段加工方式执行每一行程序均需点击一次“循环启动”按钮。3.3.4数控程序管理1、显示数控程序目录旋转模式选择按钮指向“编辑”，进入编辑状态。按MDI键盘上的，CRT界面转入编辑页面。按菜单软键[LIB]，数控机床现有的数控程序名列表显示在CRT界面上，如图3－14所示。图3－14数控程序目录界面2、选择一个数控程序按MDI键盘上的键，CRT界面转入编辑页面。利用MDI键盘输入“Ox”(X为数控程序目录中显示的程序号)，按键开始搜索，搜索到后“OX”显示在屏幕首行程序号位置，NC程序将显示在屏幕上。3、删除一个数控程序CRT界面进入编辑状态，利用MDI键盘输入“Ox”(x为要删除的数控程序在目录中显示的程序号)，按键，程序即被删除。4、新建一个NC程序CRT界面转入编辑页