第7章数控车床编 程实 例5

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1、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

2、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,2刀

3、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

4、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

5、刀尖轨迹P3P4与轮廓在X方向和Z方向分别产生误差X和Z。,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“Rr”，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

6、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

7、 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

8、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

9、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85mm外圆不加工。毛坯为85mm340mm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

10、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85mm外圆及右中心孔为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持85mm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62mm外圆倒角车80mm外圆车R70mm圆弧车80mm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-

11、78 刀具布置图,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。,（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,续表3-9,例2：完成如图所示手柄的

12、加工。毛坯尺寸25mm90mm的棒料。,3.4 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： 25mm90mm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,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

13、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=-1.083,B点的坐标为：XB= 13.846 (直径值) ZB=-30.39,C点的坐标为：XC= 10 (直径值) ZC=-58,3.4 典 型 零 件 的 数 控 车 削 编 程 举 例,3、确定工序和装夹方式 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

14、调头，用三爪卡盘夹住814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)所示。(为了确定粗车时的中间工序尺寸，可将手柄画到坐标纸上，利用网格粗略决定，或者利用CAD绘图来确定。),图3-81 车削中间工序图,4、确定走刀路线、选择刀具和切削用量 1）外圆粗车车刀T0101：进给速度0.05mm/r，主轴转速300r/min，背吃刀量0.8mm 2）外圆精车车刀T0202：进给速度0.03mm/r，主轴转速800r/min 5、拟定工序卡片 6、编制加工程序,3.4 典 型 零 件 的 数 控 车 削 编 程 举 例,9,25mm90mm,O0022 /主程序

15、号 N010 G50 X80.0 Z50.0 T0100； /建立工件坐标系 N020 T0101 S300 M03； /主轴正转，调用1号刀刀补，转速300 r/ min N030 G00 X25.0 Z12.0； /快进到X=25，Z=12的循环起点 N040 G94 X0 Z8 F50; N050 Z4; N060 Z0; N070 G71 U0.8 R1.2; N080 G71 P110 Q160 X0.2 Z0.2 F50；,10,端面车削循环,外圆粗车循环,9,25mm90mm,N090 G00 X80.0 Z50.0 T0100； N100 M06 T0202 S800; N11

16、0 G00 X8.0 Z5.0； N120 G01 X6.0 Z0; N130 X8.0 Z-1.0; N140 Z-14.0 F30； N150 X10.0； N140 Z-42.0； N160 G01 X20.0 Z-55.0； N170 G70 P110 Q160; N180 G00 X80.0 Z50.0；/ 快退至起刀点 N190 M02;,10,外圆轮廓精车,25mm90mm,O0023 N010 G50 X80.0 Z50.0 T0100； N020 T0101 S300 M03； N030 G00 X25.0 Z5.0； N040 G71 U0.8 R1.2; N050 G71 P080 Q120 X0.2 Z0.2 F50； N060 G00 X80.0 Z50.0 T0100； N070 M06 T0202 S800; N080 G00 X4.5 Z5.0； N09