数控车床编程实例课件.ppt

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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，要想运用A、B两点的坐标值来实现从C点到A

2、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刀具半径补偿（1）不具备刀具半径补偿功能的系统补

3、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

4、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

5、 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

6、）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

7、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

8、。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

9、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

10、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1 T01 93度左偏刀车外圆1 012 T02 3mm宽槽车刀切槽1 023 T03螺纹车刀 车螺纹1 03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

11、。（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T01 630 0.15 012车螺纹大径T01 630 0.15 013车外圆T01 630 0.15 014车锥面T01 630 0.15 015车圆弧T01 630 0.15 016切槽T02 315 0.10 027车螺纹T03 200 0.10 03（7）编制程序 确定以

12、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O1111N001 G50 X200.0 Z350.0 T0101；N002 S630 M03；N003 G00 X41.8 Z292.0 M08；N004 G01 X47.8 Z289.0 F0.15；N005 Z230.0；N006 X50.0；N007 X62.0 W-60.0；N008 Z155.0；N009 X78.0；N010 X80.0 W-1.0；N011 W-19.0；N012 G02 W-60.0 R70.0；N013 G01 Z65.0；N014

13、X90.0；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47.8mm螺纹外径X向退刀车锥面车62mm外圆X向退刀倒角车80mm外圆顺时针圆弧插补，车R70mm圆弧车80mm外圆X向退刀，车小台阶端面程序 说明N015 G00 X200.Z350.T0100 M09；N016 M06 T0202；N017 S315 M03；N018 G00 X51.0 Z230 M08；N019 G01 X45.0 F0.10；N020 G04 O5.0；N021 G00 X51.0；N022 X200.0

14、Z350.0 T0200 M09；N023 T0303；N024 S200 M03；N025 G00 X62.0 Z296.0 M08；N026 G92 X47.54 Z228.5 F1.5N027 X46.94N028 X46.54；N029 X46.38；N030 G00 X200.Z350.T0300 M09；N031 M05；N032 M30；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45mm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，

15、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

16、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

17、，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0.8mm2）外圆精车车刀T0202：进给速度0.03mm/r，主轴转速800r/min5、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

18、925mm90mmO0022/主程序号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/minN030 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925mm90mmN090 G00 X80.0 Z50.0 T0100；N100 M06 T0202 S800;N110

19、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25mm90mmO0023N010 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

20、F50；N060 G00 X80.0 Z50.0 T0100；N070 M06 T0202 S800;N080 G00 X4.5 Z5.0；N090 G01 X4.5 Z0 F30；N100 X14.0 Z-7.0；N110 X18.5 Z-13.0；N120 Z-23.0；N130 G70 P080 Q120;/外圆粗车循环/快速移到精车起始处225mm90mmN140 G00 X0 Z2.0;N150 G01 Z0 F30；N160 G03 X4.616 Z-1.083 R3.0；N170 X13.846 Z-30.39 R29.0；N180 G02 X10.0 Z-58.0 R45.0；

21、N190 G01 X25.0；N200 G00 X80.0 Z50.0 M05；N210 M02；例3：完成如图所示零件的加工。毛坯尺寸50mm120mm的铸件。1图纸分析与加工工艺性分析（1）加工内容：此零件加工包括车端面、外圆、倒角、圆弧、螺纹、槽等。（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）*三爪定心卡盘装夹50外圆、平端面、对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。*调头，采用三爪卡盘装夹48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）（3）换刀点：（120，200）（4）公

22、差处理：尺寸公差取中值。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2工艺方案制订（1）工步和走刀路线的确定：l装夹50外圆表面，探出70mm，车左端面，粗加工零件左侧外轮廓：245倒角、48外圆、R20、R16、R10圆弧，留X向精车余量0.5mm，Z向精车余量0.1mm。*精加工上述轮廓。*手工钻孔，孔深至尺寸要求。*粗加工孔内轮廓，留X向精车余量0.4mm，Z向精车余量0.1mm。*精加工孔内轮廓。l调头装夹48外圆，车端面，粗加工零件右侧外轮廓：245倒角，螺纹外圆、36端面、锥面、48外圆到圆弧面，留X向精车余量0.5mm，Z向精车余量0.1mm。*精加工上述轮廓。*切槽。*螺纹加工。