数控车床编程及应用基础

数控车床编程及应用基础一、数控车床的组成及工作特点数控程序输入装置输出装置计算机数控装置(CNC装置)PLC速度控制单元主轴控制主轴电机机床主体伺服电机位置检测反馈存储介质输入输出CNC装置伺服系统数控车床的组成数控车床编程及应用基础工作特点：1、具有高度柔性在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造，更换工具、还夹具，不需要重新调整机床。因此，数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合，即适合单件、小批量产品生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量的工艺装备的费用。2、加工精度高数控机床的加工精度一般可达0.005~0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，机床移动部件移动一个脉冲当量(一般为0.001mm)，而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。数控车床编程及应用基础3、加工质量稳定、可靠加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。4、生产效率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转来和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，极大地提高了生产效率。另外，与加工中心的刀库配合使用，可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。数控车床编程及应用基础5、改善劳动条件数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续地进行加工，直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、加工状态的观测、零件的检验等工作，劳动强度大大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭加工的，既清洁，又安全。6、利于生产管理现代化数控机床的加工，可先精确估计加工时间，对所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理，易于实现加工信息的标准化，目前与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM)有机地结合起来，是现代化集成制造技术的基础。二、数控车床刀具及工装系统数控车床编程及应用基础1、数控机床对刀具的要求⑴、刀具材料应有一定的坚硬性、耐磨性和良好的切削性能，能适应数控机床高速切削。⑵、刀具工作可靠性高，刀具材料有足够的强度和韧性，能承受较高的冲击载荷。刀具材料导热性好，能降低切削温度，提高刀具耐用度，保证数控机床的加工精度。⑶、刀具的尺寸和定位精度高，满足数控机床的加工精度。⑷、刀具具有良好的断屑功能，使得切削加工过程平稳。⑸、刀具能够适应数控机床的快速换刀，减少换刀辅助时间。⑹、数控刀具设计制造要求标准化、模块化。数控车床编程及应用基础2、数控机床对刀具材料的要求⑴、较高的硬度和耐磨性⑵、足够的强度和韧性⑶、较高的耐热性⑷、较好的导热性⑸、良好的工艺性4、数控车床刀具类型按进刀方式可分：左进刀，右进刀和中间进刀按刀具对工件的加工位置可分：内孔加工、外圆加工和端面加工按加工工件正式形状可分：切槽、螺纹和仿形加工3、刀具材料的种类⑴高速钢⑵硬质合金⑶涂层刀具⑷非金属刀具数控车床编程及应用基础数控车床编程及应用基础数控车床编程及应用基础5、可转位刀片型号与ISO表示规则CNMG120408RPF刀片形状的代码，如代码C表示刀尖角为800主切削刃后角的代码，如代码N表示后角为00刀片尺寸公差的代码，如代码M表示刀片厚度公差为±0.130刀片断屑及夹固形式的代码，如代码G表示双面断屑槽，夹固形式为通孔切削刃长度表示方法，如代码12表示切削刃长度为12mm刀片厚度的代码，如代码04表示刀片厚度为4.76mm修光刃的代码，如代码08表示刀尖圆弧半径为0.8mm表示特殊需要的代码进给方向的代码，如代码R表示右进刀，代码L表示左进刀，代码N表示中间进刀断屑槽型的代码数控车床编程及应用基础6、可转位刀片型号的选用⑴、选择刀片夹固系统根据切削加工要求选择合适的刀片夹固方式数控车床编程及应用基础⑵、选择可转位刀片型号选择刀片断屑槽型：根据工件材料的切削性能选用合适的刀片断屑槽型切削刃长度计算：通过刀具主偏角K和切削深度a计算刀片有效切削刃长度L，并推算刀刃的实际长度，然后根据刀刃的实际长度选用合适的切削刃长度代码。刀片有效切削刃长L计算公式：Lmax=(0.25-0.5)LLmax=0.4d式中：d－圆形刀片直径mmL－刀片切削刃长度mmkaLsin数控车床编程及应用基础⑶、选择刀片刀尖圆弧粗加工走刀量经验计算公式：f粗=0.5R式中：R刀尖圆弧半径mmf粗粗加工走刀量mm精加工走刀量f公式：Rt=式中：Rt轮廓深度µmf进给量mm/rrε刀尖圆弧半径mmrf821000数控车床编程及应用基础⑷、选择刀片材料牌号根据车削工件的材料及其硬度、选用的切削用量来选择可转位刀片材料的牌号。数控车床编程及应用基础三、数控车床系统M、S、F、T功能指令1、辅助功能指令(M功能)辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，如下表所示(GSK928TA系统)。代码功能字代码功能字M00程序停止M08开冷却泵M02程序结束M09关冷却泵M03主轴顺时针旋转M12程序暂停M04主轴逆时针旋转M30程序停止并返回开始处M05主轴旋转停止M92程序无条件跳转数控车床编程及应用基础2、进给量指令(F功能)指令格式F_指令功能F表示进給地址符。指令说明F表示主轴每转进给量，单位为mm/r；也可以表示进给速度，单位为mm/min。其量纲通过G指令设定。有两种使用方法：⑴、每转进给量：G99F_例：G99F0.2表示进给量为0.2mm/r⑵、每分钟进给量：G98F_例：G98F100表示进给量为100mm/min注：G98可省略。数控车床编程及应用基础3、主轴转速指令指令格式S_指令功能S表示主轴转速地址符，指令说明S表示主轴转速，单位为r/min；也可以表示切削速度，单位为m/min。其量纲通过G指令设定。使用方法如下：⑴、最高转速限制：G50S_例：G50S3000表示最高转速限制为3000r/min⑵恒线速控制：G96S_例：G96S150表示切削点线速度控制在150m/min⑶恒线速取消：G97S_例：G97S3000表示恒线速取消后主轴转速为3000r/min数控车床编程及应用基础4、刀具号指令指令格式T_指令功能T表示刀具地址符，前两位数表示刀具号，后两位数表示刀具补偿号。通过刀具补偿号调用刀具数据库内刀具补偿参数。例：T0303表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半经补偿值。数控车床编程及应用基础5、准备指令(G指令)⑴、快速进给指令（G00）指令格式G00X（U）_Z（W）_指令功能G00指令表示刀具以机床给定的快速进给速度移动到目标点，又称为点定位指令。指令说明采用绝对坐标编程，X、Z表示目标点在工件坐标系中的坐标值；采用增量坐标编程，U、W表示目标点相对当前点的移动距离与方向。数控车床编程及应用基础例题：如图所示，刀具从换刀点Ａ（刀具起点）快进到Ｂ点，试分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编写G00程序段。绝对坐标编程：G00X40Z122增量坐标编程：G00U-60W-80数控车床编程及应用基础2、直线插补指令（G01）指令格式G01X（U）_Z（W）_F_指令功能G01指令使刀具以设定的进给速度从所在点出发，直线插补至目标点。指令说明采用绝对坐标编程，X、Z表示目标点在工件坐标系中的坐标位置；采用增量坐标编程U、W表示目标点相对当前点的移动距离与方向，其中F表示进给速度，在无新的F指令替代前一直有效。数控车床编程及应用基础例题：如图所示，设零件各表面已完成粗加工，试分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编写G00，G01程序段。绝对坐标编程：G00X18Z2A-BG01X18Z-15F50B-CG01X30Z-26C-DG01X30Z-36D-EG01X42Z-36E-F增量坐标编程：G00U-62W-58A-BG01Ｗ-17Ｆ50Ｂ-ＣG01U12W-11Ｃ-ＤG01W-10Ｄ-ＥG01U12Ｅ-Ｆ数控车床编程及应用基础3、圆弧插补指令（G02，G03）指令格式G02X（U）_Z（W）I_K_(R)F_G03X（U）_Z（W）I_K_(R)F_指令功能G02、G03指令表示刀具以Ｆ进给速度从圆弧起点向圆弧终点进行圆弧插补。指令说明1）G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。圆弧的顺、逆方向判断见下页图1所示，朝着与圆弧所在平面相垂直的坐标轴的负方向看，顺时针为G02，逆时针为G03，下页图1分别表示了车床前置刀架和后置刀架对圆弧顺与逆方向的判断；2）下页图2所示，采用绝对坐标编程，X、Z为圆弧终点坐标值；采用增量坐标编程，U、W为圆弧终点相对圆弧起点的坐标增量，R是圆弧半径，当圆弧所对圆心角为0°～180°时，Ｒ取正值；当圆心角为180°～360°时，R取负值。I、K为圆心在X、Z轴方向上相对圆弧起点的坐标增量（用半径值表示），I、K为零时可以省略。数控车床编程及应用基础图1图2数控车床编程及应用基础例题：如图所示，走刀路线为A-B-C-D-E-F，试分别用绝对坐标方式和增量坐标方式编程。绝对坐标编程G03X34Z-4K-4（或R4）F50A-BG01Z-20B-CG02Z-40R20C-DG01Z-58D-EG02X50Z-66I8（或R8）E-F增量坐标编程G03U8W-4k-4（或Ｒ4）Ｆ50A-BG01W-16B-CG02W-20R20C-DG01W-18D-EG02U16W-8I8（或R8）E-F数控车床编程及应用基础4、螺纹切削指令（G32）指令格式G32X（U）_Z（W）_F_指令功能切削加工圆柱螺纹、圆锥螺纹和平面螺纹。指令说明１)Ｆ表示长轴方向的导程，如果Ｘ轴方向为长轴，Ｆ为半径值。对于圆锥螺纹（图3-1-9），其斜角α在450以下时，Ｚ轴方向为长轴；斜角α在450～900时，Ｘ轴方向为长轴；２)圆柱螺纹切削加工时，Ｘ、Ｕ值可以省略，格式为G32Z（W）_F；３)端面螺纹切削加工时，Ｚ、Ｗ值可以省略，格式为G32X（U）_F；４)螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2。数控车床编程及应用基础例题：如图所示，走刀路线为A-B-C-D-A，切削圆锥螺纹，螺纹导程为4mm,δ1=3mm，δ2=2mm，每次背吃刀量为１mm，切削深度为2mm。G00X16G32X44W-45F4G00X50W45X14G32X42W-45F4G00X50W45