车削中心编程与加工(10页).doc

-车削中心编程与加工-第 10 页项目24 车削中心编程与加工24.1 任务描述加工如图24-1所示零件，毛坯为52mm棒料，材料为45钢，单件生产。图24-1 车削中心加工实例24.2 知识链接24 车削中心简介1.车削中心概念车削中心是一种以车削加工模式为主、添加铣削动力刀头后又可进行铣削加工模式的车-铣合一的切削加工机床类型。2.车削中心特点有一套自动换刀装置，实现多工序连续加工，在一台加工中心上实现原来多台数控机床才能实现的加工功能。具有附加动力刀架和主轴分度机构，除车削外还可以在零件内外表面和端面上铣平面、凸轮、各种键槽、螺旋槽或钻、铰、攻丝等加工。3.车削中心工艺范围车削中心比数控车床工艺范围宽，工件一次安装，几乎能完成所有表面的加工。在车削中心上对工件的加工一般分为三种情况：一种是主轴分度定位后固定，对工件进行钻、铣、攻螺纹等加工。一种是主轴运动作为一个控制轴（C轴），C轴运动和X、Z轴运动合成为进给运动，即三坐标联动，铣刀在工件表面上铣削各种形状的沟槽、凸台、平面等。另一种是利用Y轴功能，X、Y轴协调运动，控制刀具沿工件径向方向移动，相当于铣削加工。机床主轴旋转除作为车削的主运动外，还可作分度运动，即定向停车和圆周进给，并在数控装置的伺服控制下，实现C轴与Z轴联动，或C轴与X轴联动，以进行圆柱面上或端面上任意部位的钻削、铣削、攻螺纹及平面或曲面铣削加工。图24-2为车削中心C轴功能示意图。a) b)c) d)图24-2 C轴功能a)C轴定向时，在圆柱面或端面上铣槽 b)C轴、Z轴进给插补，在圆柱面上铣螺旋槽c)C轴、X轴进给插补，在端面上铣螺旋槽 d)C轴、X轴进给插补，铣直线和平面24.2.2 车削中心编程指令1.极坐标插补功能极坐标插补功能是将轮廓控制由直角坐标系中编程的指令转换成一个直线轴运动（刀具的运动）和一个回转轴的运动（工件的回转）。这种方法适应于在与Z轴垂直的切削平面上进行加工切削加工。1）指令格式指令格式： G12.1；启动极坐标插补方式（使极坐标插补功能有效）指令直角坐标系中的直线和圆弧插补，直角坐标系由直线轴和回转轴组成。 G13.1；极坐标插补方式取消注：可用G112和G113指令。2）极坐标插补平面G启动极坐标插补方式，并选择一个极坐标插补平面，极坐标插补在该平面上完成。极坐标插补平面通常如图24-3所示，X轴为直线轴（直径量），C轴为旋转轴（半径量）。在编程中X轴增量值用U地址，C轴增量值用H地址表示。图24-3 极坐标插补平面3）极坐标插补的移动距离和进给速度在极坐标插补方式，程序指令是在极坐标平面用直角坐标指令的。回转轴的轴地址作为平面中的第二轴（虚拟轴）的地址。当指令G后，极坐标插补的刀具位置从角度0°开始。虚拟轴与直线轴坐标单位相同，即mm；进给速度的单位是mm/min。4）使用时注意事项可以在极坐标插补方式下使用的G代码有：G01、G02、G03、G04、G40、G41、G42、G65、G66、G67、G98、G99。在极坐标插补方式下使用G02、G03时，圆弧半径用R指令；当指定圆弧的圆心时，用I、J指令。F指令的进给速度是零件和刀具间的相对速度。极坐标插补单独使用。在机床上电复位时，为极坐标插补方式取消模式。【例24-1】在车削中心上，将圆棒料铣削成如图所示的正方形，铣削深度为5mm（走刀路线见图24-4）。图24-4 极坐标插补铣正方形参考程序（以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系）：O2401 程序号N10 T0101 选择1号刀，建立刀补N20 M70 C轴功能有效N30 G28 C0 C轴回零N40 M93 S300 动力头正转N50 G98 G00 X70 Z5 快速定位至1点N60 G12.1 极坐标插补开始N70 G42 G01 X30 C0 F100 建立刀具半径补偿，1点2点N80 G01 C15 2点3点N90 X-30 3点4点N100 C-15 4点5点N110 X30 5点6点N120 C0 6点2点N130 G40 X70 取消刀具半径补偿，2点1点N140 G00 Z50 Z向退刀N150 G13.1 取消极坐标插补N160 M95 停止动力头N170 M12 动力头回零N180 M71 取消C轴功能N190 T0100 取消1号刀刀补2.孔加工固定循环指令1）常用孔加工固定循环指令在车削中心上常用孔加工固定循环指令见表24-1。表24-1 孔加工固定循环指令G代码钻孔轴切入动作孔底动作回退动作（正向）应用G80取消固定循环G83Z切削进给/断续暂停快速进给端面钻孔循环G84Z切削进给暂停主轴反转切削进给端面攻螺纹循环G85Z切削进给暂停切削进给端面镗孔循环G87X切削进给/断续暂停快速进给径向钻孔循环G88X切削进给暂停主轴反转反转切削进给径向攻螺纹循环G89X切削进给暂停切削进给径向镗孔循环2）孔加工固定循环动作如图24-5所示，固定循环通常由6个动作顺序组成：动作1（AB段）：XY平面快速定位；动作2（BR段）：Z向快速进给到R点； 动作3（RZ段）：Z轴切削进给，进行孔加工；动作4（Z点）：孔底部的动作；动作5（ZR段）：Z轴退刀；动作6（RB段）：Z轴快速回到起始位置。图24-5 固定循环动作3）端面钻孔循环指令G83指令格式：G83 XCZRQPF式中：X、C孔位数据。 Z孔底数据，R点到孔底的距离。 RR点数据，初始平面到R点的距离。 Q每次切削进给的深度，m。 P孔底暂停时间。 F进给速度（mm/min）。4）径向钻孔循环指令G87指令格式：G87 ZCXRQPF式中：Z、C孔位数据。 X孔底数据,R点到孔底的距离。 RR点数据，初始平面到R点的距离。 Q每次切削进给的深度，m。 P孔底暂停时间。 F进给速度（mm/min）。5）钻孔循环的注意事项（1）指定固定循环之前，必须用辅助功能（M指令）使主轴旋转。（2）在每个固定循环中，R（初始平面到R点的距离）总是半径量。Z或X（R点到孔底的距离）是作为直径量还是半径量，取决于数控机床的设置。（3）可用01组G代码取消固定循环，当01组G代码如GOO、G01、G02、G03等与固定循环指令出现在同一程序段时，按后出现的指令执行。【例24-2】在车削中心上，加工如图24-6所示四个轴向均匀分布的孔。图24-6 端面钻孔参考程序（以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系）：O2402 程序名N10 T0101 选择1号刀，建立刀补N20 M70 C轴功能有效N30 G28 C0 C轴回零N40 M93 S500 动力头正转N50 G98 G00 X100 Z15 快速定位至钻孔初始平面N60 G83 X40 C0 Z-26 R-12 Q5000 F50 钻第一个孔，R平面距离初始平面为12mm N70 C90 Q5000 主轴旋转90°，钻第二个孔N80 C180 Q5000 主轴再旋转90°，钻第三个孔N90 C270 Q5000 主轴再旋转90°，钻第四个孔N100 G80 G00 Z50 取消钻孔循环N110 M95 停止动力头N120 M12 动力头回零N130 M71 取消C轴功能N140 T0100 取消1号刀刀补N150 M30 程序结束24.3 任务实施24.3.1 加工工艺的确定如图24-1所示，该零件为一轴类零件，包括回转体外轮廓、端面六方、端面孔的加工。结合零件形状，采用车削中心加工该零件。1）加工方案的确定根据零件m的加工要求，确定各表面的加工方案如下：回转体外轮廓：粗车精车；端面六方：粗铣精车铣；端面孔：钻-扩。2）确定装夹方案工件是棒料，为回转体，可用三爪自定心卡盘装夹。3）确定加工工序加工工艺见表24-2。表24-2 数控加工工序卡数控加工工序卡片产品名称零件名称材 料零件图号45钢工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车 间工步号工 步 内 容刀具号主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/r)背吃刀量/mm备注装夹1：夹住棒料一头，留出长度大约70mm，车端面（手动操作），对刀，调用程序1粗车回转体外轮廓T01015002精车回转体外轮廓T01018003粗铣端面六方T02024000.1554精铣端面六方T020240055钻孔T03035003.86扩孔T04046007切断T05056004装夹2：掉头，平端面，保证总长。4）进给路线的确定铣端面六方的走刀路线如图24-7所示，其余表面加工走刀路线略。图24-7 铣端面六方的走刀路线图24-7中各点坐标如表24-3所示。表24-3 铣端面六方的基点坐标1（,0）2（,-10）3（45.358，0）4（41.34，7.5）5（）6（）7（）8（）9（-）10（-）11（）12（）13（）14（）15（）16（65.258,10）刀具及切削参数的确定见表20-4。表20-4 数控加工刀具卡数控加工刀具卡片工序号程序编号产品名称零件名称材 料零件图号45序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径/mm数量加工表面备注1T010195°右偏外圆刀1回转体外轮廓硬质合金2T020216立铣刀（3齿）端面六方高速钢3T03037.6钻头钻底孔高速钢4T04048钻头扩8孔高速钢5T0505切断刀（B=4）切断硬质合金24 参考程序编制1.工件坐标系的建立以工件右端面与轴线的交点为编程原点建立工件坐标系。2.基点坐标计算（略）3.参考程序参考程序见表20-5。表20-5 参考程序主程序程序说明O2403主程序名N10T0101选择1号刀，建立刀补N20M03 S500启动主轴N30G00 X60 Z5快进至进刀点N40X53 Z1快进至G71复合循环起点N50G71 U1 R1G71循环粗加工回转体外轮廓N60G71 P70 Q120 U0.6 W0.1 FN70G00 X45 Z1径向进刀N80G01 Z-5车45外圆N90X46车台阶N100G03 X50 Z-7 R2车R2圆弧N110G01 Z-45车50外圆N120X53径向退刀N130G70 P70 Q120 F0.1 S800G70循环精加工回转体外轮廓，主轴变速N140G00 X100X向快速退刀N150G00 Z100 M05Z向快速退刀，停主轴N160T0100取消1号刀刀补N170M98 P2413调子程序O2413粗铣端面六方N180M00测量，修改3号刀半径补偿值，修调进给倍率N190M98 P2413调子程序O2413精铣端面六方N200T0303选择3号刀（7.6钻头），建立刀补N210M70C轴功能有效N220G28 C0C轴回零N230M93 S600动力头正转N240G98 G00 X80 Z10快速定位至钻孔初始平面N250G83 X30 C0 Z-16 R-7 Q5000 F70钻出6个7.6的孔N260C60 Q5000N270C120 Q5000N280C180 Q5000N290C240 Q5000N300C300 Q5000N310G80 G00 Z50取消钻孔循环N320M95停止动力头N330M12动力头回零N340M71取消C轴功能N350T0300取消3号刀刀补N360T0404选择4号刀（8钻头），建立刀补N370M70C轴功能有效N380G28 C0C轴回零N390M93 S800动力头正转N400G98 G00 X80 Z10快速定位至钻孔初始平面N410G83 X30 C0 Z-16 R-7 Q5000 F60扩出6个8的孔N420C60 Q5000N430C120 Q5000N440C180 Q5000N450C240 Q5000N460C300 Q5000N470G80 G00 Z50取消钻孔循环N480M95停止动力头N490M12动力头回零N500M71取消C轴功能N510T0400取消4号刀刀补N520T0505选择5号刀，建立刀补（左刀尖为刀位点）N530M03 S600启动主轴N540G00 X55 Z5快进至进刀点N550Z-44.4N560G01 X50.2 F径向接近工件N570X0 F切断工件N580G00 X100X向快速退刀N590Z100 M05Z向快速退刀，返回换刀点，停主轴N600T0500取消3号刀刀补N610M30程序结束子程序程序说明N10O2413子程序名N20T0202选择2号刀，建立刀补（铣刀端面中心为刀位点）N30M70C轴功能有效N40G28 C0快进至进刀点N50M93 S400动力头正转N60G98 G00 X80 Z5快速定位至进刀点N70极坐标插补开始N80G00 X75.258 C0到1点（见图24-7）N90G42 G00 X65.258 C-101点2点，建立刀具半径补偿N100G02 X45.258 C0 R10 F602点3点N110G03 X41.34 C7.5 R153点4点N120G01 X33.66 C4点5点N130G03 X7.58 C21.651 R155点6点N140G01 X-7.68 C6点7点N150G03 X-33.66 C14.151 R157点8点N160G01 X-41.34 C7.5 8点9点N170G03 X-41.34 C-7.5 R159点10点N180G01 X-33.66 C10点11点N190G03 X-7.68 C-21.651 R1511点12点N200G01 X7.68 C12点13点N210G03 X33.66 C-14.151 R1513点14点N220G01 X41.34 C14点15点N230G03 X45.258 C0 R1515点3点N240G02 X65.258 C10 R103点16点N250G40 G00 X75.258 C016点1点，取消刀具半径补偿N260Z50Z向退刀N270取消极坐标插补N280M95停止动力头N290M12动力头回零N300M71取消C轴功能N310T0700取消3号刀刀补N320M99子程序结束思考题与习题24-8 在车削中心上，加工如图24-8所示四个轴向均匀分布的孔。图24-824-2 完成如图24-9所示零件的加工。按单件生产安排其数控车削工艺，编写出加工程序。毛坯为70mm棒料，材料为45钢。图6-4 孔加工练习图24-9