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1、第一章数控加工工艺与编程基础 第二章数控刀具 第三章数控车削加工工艺制定与编程 第四章数控镗铣削加工工艺制定与编程 第五章数控电火花线切割加工工艺制定与编程,目 录,第三章数控车削加工工艺制定与编程,本章学习目的 掌握车削加工的主要工艺和FANUC和SIEMENS802/S两大类系统的主要编程方法。要能够对常用零件进行制定工艺并用手工编程方法编出程序。,第一节 数控车削加工工艺概述,一、 数控车削加工的主要对象,二、 数控车削加工工艺的基本特点 数控车床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量，走刀路线，刀具尺寸以及车床的运动过程。因此，要求编程人员对数控车床的性能、特点、运动方
2、式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。,三、数控车削加工工艺的主要内容,第二节 数控车刀的类型及选用,一、常用车刀的刀位点,二、车刀的类型,数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀,三、常用车刀的几何参数,1尖形车刀的几何参数。尖形车刀的几何参数主要指车刀的几何角度。选择方法与使用普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点如走刀路线及加工干涉等进行全面考虑。,2圆弧形车刀的几何参数: 圆弧形车刀的几何参数除了前角及后角外，主要几何参数为车刀圆弧切削刃的形状及半径。 选择车刀圆弧半径的大小时，应考虑两点：第一，车刀切削刃的圆弧半径应当小于或等于零件凹形轮廓上
3、的最小曲率半径，以免发生加工干涉；第二，该半径不宜选择太小，否则既难于制造，还会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀容易受到损坏。,第三节 数控车削加工工件的裝夹及对刀,一、数控车削加工工件的装夹,(一)工件采用通用夹具装夹,1工件定位要求,可采用三爪自定心卡盘,则采用偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具装夹，偏心卡盘、偏心顶尖,2定位基准(指精基准)选择的原则,(1)基准重合原则 工序基准(设计基准)作为定位基准，并使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。 (2)基准统一原则 在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准。 (3)便于装夹原则 所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简
4、单，敞开性好，操作方便，能加工尽可能多的内容。 (4)便于对刀原则,3常用装夹方式,(1)在三爪自定心卡盘上装夹,(2)在两顶尖之间装夹,(3)用卡盘和顶尖装夹,对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高，但必须先在工件的两端面钻出中心孔。该装夹方式适用于多工序加工或精加工。,(4)用双三爪自定心卡盘装夹 对于精度要求高、变形要求小的细长轴类零件可采用双主轴驱动式数控车床加工，,(二)工件采用找正方式装夹,1找正要求 找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线(同时也是工件坐标系Z轴)找正到与车床主轴回转中心重合。
5、,2找正方法 ：与普通车床上找正工件相同，一般为打表找正。,3装夹方式 一般采用四爪单动卡盘装夹。,(三)其他类型的数控车床夹具,1用于轴类工件的夹具 2用于盘类工件的夹具,二、数控车削加工的对刀,数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。,一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法。 刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。,（1）一般对刀,手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试
6、切-测量-调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。,机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。,（2）机外对刀仪对刀,自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。,（3）自动对刀,第四节 数控车削加工工艺的制定,一、数控车削零件的工艺分析。（第一章已经讲叙这里就不再赘述。） 二、数控车床的选用,按数控系统功能分,按主轴的配置形式分,按刀架数分,全
7、功能型,车削中心,卧式,立式,单刀架,双刀架,经济型,卧式,车削中心,立式,三、数控加工工艺路线的确定,根据装夹定位划分工序,以加工部位划分工序,按所用刀具划分工序,以粗、精加工划分工序,1.数控车削加工工序的划分,2加工顺序的安排,先粗后精,先近后远,内外交叉,刀具集中,基面先行,工序安排的一般原则,3确定走刀路线 走刀路线是指刀具从换刀点开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。,(1)刀具引入、切出 (2)确定最短的空行程路线 (3)确定最短的切削进给路线,4数控加工工序与普通工序的衔接 由于数控加工工序常常穿插于零件加工的整个
8、工艺过程中间，因此在工艺路线设计时要使之与整个工艺过程协调吻合。如果协调衔接得不好就容易产生矛盾，最好的方法是建立相互状态要求(如是否留加工余量，留多少定位面与定位孔的精度要求及形位公差要求对工序的技术要求对毛坯的热处理状态要求等)。这样可以使各工序之间能相互满足加工要求，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控工艺路线设计是后续工序设计的基础，其设计的合理与否可直接影响零件的加工质量与生产效率，所以应认真分析零件图和毛坯图，结合数控加工的特点，灵活运用普通加工工艺的一般原则，合理地设计数控加工工艺路线。,四、切削用量的确定,V,d,切削速度 mmin，由刀具的耐用度决定,光车时的主轴转
9、速,S1000v/d,切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径单位为mm,车螺纹时主轴转速,S1200/p -k,P工件螺纹的螺距或导程，mm k保险系数，一般取为80 S主轴转速，rmin。,(二) 进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。 确定进给速度的原则是： 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100200mmmin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2050mmmin范围
10、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2050mmmin 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。,背吃刀量,根据余量确定，其原则是尽量选择大的背吃刀量，减少进给次数。可留少许精加工余量，一般为0.20.5mm,车削用量的具体选择原则如下。 1粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f ，最后确定一个合适的切削速度。选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。 2精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小(但不太小)的背吃刀量
11、ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。 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。表3-3所示为数控车削用量推荐表，供编程时参考。,第五节 数控车床的程序编制 一、数控车床编程特点 1目前数控车床大都使用准备功能指令G50完成工件坐标系设定 2在程序段中，根据图样尺寸，坐标值可以用绝对值，或增量值，或二者混合编程使用坐标地址X、Z时为绝对值编程方式，使用坐标地址U、W时为增量值编程方式 3采用绝对值编程时，X的编程值用工件直径表示。用增量值编程时，U的编程值应是X轴方向增量值的二倍，并要标上方向符号。 4为提高径向尺寸精度，X
12、轴方向的脉冲当量常取Z轴的一半。例如，经济型数控车床中，Z轴的脉冲当量为0.0lmmP，X轴的脉冲当量取0.005rnmP.,二、FANUC系统的程序编制,（一）F、S、T功能 1进给功能(F功能) F功能用于指定进给速度，它有每分进给和每转进给两种指令模式。 (1) 每分钟进给模式(G98) 指令格式为： G98_F_ 该指令在F后面直接指定刀具每分钟的进给量。G98为模态指令，在程序中指定后，直到G99被指定前，一直有效。 （2）每转进给模式(G99)指令格式为： G99_F_ 该指令在F后面直接指定主轴转一转刀具的进给量G99也为模态指令，在程序中指定后，直到G98被指定前，一直有效。,
13、2主轴转速功能设定(G50、G96、G97) 主轴转速功能有恒线速度控制和恒转速度控制两种指令方式，并可限制主轴最高转速。 （1）主轴最高转速限制 格式：G50 S_ 该指令可防止因主轴转速过高，离心力太大，产生危险及影响机床寿命。 （2）主轴速度以恒线速度设定(单位：mmin) 格式：G96 S_ 该指令用于车削端面或工件直径变化较大的场合。采用此功能，可保证当工件直径变化时，主轴的线速度不变，从而保证切削速度不变，提高了加工质量。 （3）主轴速度以恒转速设定(单位：rmin) 格式：G97 S_ 该指令用于车削螺纹或工件直径变化较小的场合。采用此功能，可设定主轴转速并取消恒线速度控制。,3
14、工件坐标系设定(G50) 编程时，首先应该确定工件原点并用G50指令设定工件坐标系。车削加工工件原点一般设置在工件右端面或左端面与主轴轴线的交点上。 指令格式为：G50 X _Z_ 其中：X、Z值分别为刀尖起始点相对工件原点的Z向和X向坐标，注意X应为直径值。假设刀尖的起始点距离工件原点的X向尺寸和Z向尺寸分别为200 mm(直径值)和150 mm，工件坐标系的设定指令为： G50 X200.0 Z150.0,4回参考点指令 (1)返回参考点检查(G27) 数控机床通常是长时间连续工作，为了提高加工的可靠性及保证零件的加工精度，可用G27指令来检查工件原点的正确性。 指令格式为：G27 X（U
15、）_Z(W)_ 其中：X、Z值指机床参考点在工件坐标系的绝对值坐标U、W表示机床参考点相对刀具目前所在位置的增量坐标。 注意： 使用G27指令时，若先前用了刀具补偿，必须将刀具补偿取消后，才可使用G27指令。 使用G27指令前,机床必须已经回过一次参考点(手动返回或者自动返回过) G27指令执行后,数控系统会继续执行下面的程序,若需机床停止,应在G27程序段后加M00或M01等辅助指令.,(2)自动返回参考点(G28) G28指令的功能是使刀具从当前位置以快速定位(G00)移动方式，经过中间点回到参考点。指定中间点的目的是使刀具沿着一条安全路径回到参考点。 指令格式为：G28 X（U）_Z(W
16、)_ 其中：X、Z是刀具经过中间点的绝对值坐标U、W为刀具经过的中间点相对起点的增量坐标。 注意： 使用G28指令时，若先前用了刀具补偿，也必须将刀具补偿取消后，才可使用G28指令。 (3)从参考点返回(G29) 此指令的功能是使刀具由机床参考点经过中间点到达目标点。 指令格式为：G29 X _Z_ 其中X、Z后面的数值是指刀具的目标点坐标。,5基本移动G指令(G00、G01、G02、G03),G00快速定位指令,格式: G00X_Z_;,终点坐标的绝对值,指令含义:快速走刀至(X,Z)坐标处;走刀速度系统自动确定.,走刀起点,走刀终点,X,Z,O,G01直线插补指令,格式: G01X_Z_F_;,终点坐标的绝对值,进给速度,走刀起点,走刀终点,X,Z,O,走刀起点,走刀终点,X,O,G02顺时针圆弧插补指令,格式:
