数控车床加工及编程.ppt
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1、第四部分 数控车床加工及编程,41 数控车削加工工艺,42 数控车床程序编制,43 数控车床编程实例,学习目标和重点,目标: 学习和应用FANUC数控系统的各种指令。 掌握FANUC数控系统的各种指令格式和应用范围、技巧。 中等难度的零件加工程序的编制和加工。 重点: FANUC数控系统的各种指令格式和应用范围、技巧。 数控加工及程序编制的综合能力,4.1 数控车削加工工艺,数控车床加工的主要特点 车削刀具 数控车削加工走刀路线,数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。主要是加工轴类、盘类等回转体零件的。通过数控加工程序的运行,它能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面或非圆弧曲线轮廓面、端面和螺
2、纹等工序的切削加工,并能进行车槽、钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等加工。此外,数控车削中心还可以在一次装夹中完成更多的加工工序,包括钻、铣、攻螺纹等。,4.1.1 数控车床加工的主要特点,数控车床上的各种加工方法,4.1.2 数控车削刀具,车削刀具的分类:,外圆车刀 内孔车刀 螺纹车刀 切断切槽刀,1、外圆车刀,1、外圆车刀,1、外圆车刀,外圆车刀主偏角K=75,该75主偏角车刀只能用于外圆粗车削,其刀片为四方形,所以可以转位八次,经济性好.,该75主偏角车刀只能用于外圆粗车削,该主偏角车刀为MCLNR车刀刀片的补充应用.,1、外圆车刀,1、外圆车刀,外圆车刀主偏角K=90,该90主偏角车刀只能用于外
3、圆粗精车削,其刀片为三角形,切削刃较长,刀片可以转位六次,经济性好,2、内孔车刀,根据以下切削方式选择内孔车削刀具形式与主偏角:,外螺纹车刀,3、螺纹车刀,带修光刃的螺纹刀片,可加工出包括牙顶在内的完整螺 纹牙型 保证了正确的底径和顶径 在车削螺纹前,毛坯不需车削, 车后不需去毛刺,内螺纹车刀,4、切断切槽刀,QZQ,QZSR,QZS,QT四大系列 最小切槽宽度1.1mm 最大切断直径60mm 左刀右刀任意选择,4、切断切槽刀,4.1.3 数控车床加工的走刀路线,最短的空行程路线 粗加工(或半精加工)进给路线 精加工进给路线 特殊的进给路线,1、最短的空行程路线,巧用起刀点。(图a) 巧设换(
4、转)刀点。(图b) 合理安排“回零”路线。执行“回零”指令,2、粗加工(或半精加工)进给路线,常用的粗加工进给路线。(图a) 大余量毛坯的阶梯切削进给路线。(图b) 双向切削进给路线 。(图c),3、精加工进给路线,完工轮廓的连续切削进给路线。 在安排一刀或多刀进行的精加工进给路线时,其零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成 。 各部位精度要求不一致的精加工进给路线。 若各部位精度相差不是很大时,应以最严的精度为准,连续走刀加工所有部位; 若各部位精度相差很大,则精度接近的表面安排同一把刀走刀路线内加工,并先加工精度较低的部位,最后再单独安排精度高的部位的走刀路线。,4、特殊的进给路线,在数控
5、车削加工中,一般情况下,Z坐标轴方向的进给路线都是沿着坐标的负方向进给的,但有时按这种常规方式安排进给路线并不合理,甚至可能车坏工件。,4.2 数控车床程序编制,数控车床的品种繁多,结构及数控系统各异,但在许多方面仍有共同之处。本章介绍采用FANUC系统的数控车床的程序编制。,数控系统的功能 工件坐标系设定 加工准备类指令 基本加工类指令 单一固定循环指令 复合固定循环指令 刀具参数补偿指令 切槽加工与程序暂停指令 螺纹切削指令 子程序,4.2.1 数控系统的功能,1、准备功能(G功能) 功能:使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。 格式:G (G00G99共100种),【概念】 模态指令
6、:又称续效代码。该指令代码一经定义,其功能一直保持有效,直到被相应的代码取消或被同组的代码所取代。 非模态指令:只在写有该代码的程序段中才有效。,4.2.1 数控系统的功能,2、辅助功能(M功)能 功能:控制机床或系统的开关功能的一种命令。 格式:M (从M00M99共100种) 常用指令: M03主轴正转;M04主轴反转;M05主轴停止; M08切削液开;M09切削液关;M30程序结束。,4.2.1 数控系统的功能,3、进给功能(F功能) 功能:用于指定刀具进给速度。F为续效代码。 进给模式:数控车床分每转进给mm/r和每分钟进给mm/min 。 每分钟进给模式G94mm/min 格式:G9
7、4 F; 每转进给模式G95mm/r 格式:G95 F;,4.2.1 数控系统的功能,4、主轴转速功能(S功能) 功能:用于指定主轴转速,一般为r /min 模式:数控车床有恒转速与恒线速控制模式 恒线速度控制G96m/min 格式:G96 S; 功能:在车削端面或工件直径变化较大时使用,提高切削质量。 转速与线速度的转换关系: n = 1000/ d 恒转速控制G97(上电时默认状态)r/min 格式:G97 S; 功能:该指令可设定主轴转速并取消恒线速度控制,在车削螺纹或工件直径变化不大时使用。 主轴最高转速限制G92r/min 格式:G92 S; 功能:可防止因主轴转速过高,离心力太大,
8、产生危险及影响机床寿命。,4.2.1 数控系统的功能,5、刀具功能(T功能) 功能:用于选择刀具与刀具偏置量。 格式:T,G、M、F、S、T指令中哪些指令是模态指令?哪些是非模态指令?,部分G、M指令是模态指令 全部的F、S指令是模态指令 T指令是非模态指令!,4.2.2 工件坐标系设定G50,格式:G50 X Z ; 功能:编程时,首先确定工件原点后用G54设定工件坐标系。 式中:X、Z刀尖(刀位点)起始点相对于工件原点的X、Z向 坐标值(X为直径值)。,G50 X200. Z150.;,在执行G50前必须进行什么操作?,在执行G50前必须先调整机床,将刀尖放在程序所要求的起始点位置上“对刀
9、”,【例】G50指令设定工件坐标系。,4.2.3 加工准备类指令,在完成数控准备类指令后,才能编制数控加工运行指令!,4.2.3 加工准备类指令,快速定位指令G00 格式:G00 X_ Z_; 功能:使刀具从当前点,以系统预先设定好的速度移动定位至所指定的目标点(X,Z)。 其中:X、Z目标点的绝对值坐标。 注意:G00的运动轨迹不一定是直线,若不注意则容易干涉。 该指令不用指定运行速度。,【例】G00编程。 G00 X50. Z84. ;,4.2.4 基本加工类指令,1、直线插补指令G01 格式:G01 X_ Z_ F_; 功能:使刀具从当前点,以指令的进给速度沿直线移 动目标点(X,Z)
10、其中:X、Z目标点的绝对值坐标; F进给量。,【例】G01编程。 G01 X80. Z-80. F0.2 ;,4.2.4 基本加工类指令,2、圆弧插补指令G02/G03 格式:G02 / G03 X_ Z_ R_ F_; 功能:指令刀具以设定的进给速度作圆弧运动,切削出圆弧轮廓。 其中:G02顺时针圆弧插补; G03逆时针圆弧插补; R圆弧半径:圆心角180时,用+R表示;否则用-R表示。 注意:采用后置刀架车床编程。 G02/G03的判断。,程序格式: XY平面: G17 G02 X Y I J (R) F G17 G03 X Y I J (R) F ZX平面: G18 G02 X Z I
11、K (R) F G18 G03 X Z I K (R) F YZ平面: G19 G02 Z Y J K (R) F G19 G03 Z Y J K (R) F,其中: X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值; I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标,与G90,G91无关; R为指定圆弧半径,当圆弧的圆心角180o时,R值为正, 当圆弧的圆心角1800时,R值为负。,4.2.4 基本加工类指令,4.2.4 基本加工类指令,【例】G02/G03编程。 答:绝对编程: G02 X46.Z-15.078 R23. F0.2 ; 增量编程: G02 U26. W-15.078 R23. F0.2; 混合
12、编程: G02 X46. W-15.078 R23. F0.2; G02 U26. Z-15.078 R23. F0.2;,R编程有几种编程方式?,4.2.4 基本加工类指令,【例】刀具按走刀路线进行加工,已知进给量0.25mm/r,切削速度150mm/min,试编程。,O4002; T0101; G50 X200. Z50.; G96 S150 M03; G00 X14. Z6.; G01 Z0. F0.25; X30.; G03 X40. Z-5. R5.; G01 Z-20.; X60. Z-30.; G02 X81.214 Z-34.393 R15.; G01 X110.; G00 X
13、200. Z50.; M30;,4.2.4 基本加工类指令,3、自动倒角指令G01 由Z轴向X轴倒角 格式:G01 Z(W) I F ; 其中:Z、W图中b点的绝对值(增量)坐标。 I 当向X轴正向倒角时为正值,反之,取负值。 由X轴向Z轴倒角 格式:G01 X(U) K F ; 其中:X、U图中b点的绝对值(增量)坐标。 K 当向X轴正向倒角时为正值,反之,取负值。,4.2.4 基本加工类指令,4、自动倒圆指令G01 由Z轴向X轴倒圆 格式:G01 Z(W) R F ; 其中:Z、W图中b点的绝对值(增量)坐标。 R 当向X轴正向倒角时为正值,反之,取负值。 由X轴向Z轴倒圆 格式:G01
14、X(U) R F ; 其中:X、U图中b点的绝对值(增量)坐标。 R 当向X轴正向倒角时为正值,反之,取负值。,4.2.4 基本加工类指令,【例】以图示走刀路线加工,已知进给量0.15mm/r,主轴转速800r/min,试用自动倒角倒圆指令编程。,O4003; S800 M03; T0101 M08; G00 X21. Z5.; W-5.; G01X60. K-2. F0.15; Z-12.; X72. Z-32.; Z-47.; G02 X82. Z-52. R5.; G01 X92.; U10.0 W-5.0; G00 X240. Z150. M30;,4.2.5 单一固定循环指令,轴向切
15、削循环G90 径向切削循环G94,单一固定循环是指一个循环切削指令可使刀具产生四个动作,即可使刀具完成:“切入切削退刀返回”一个循环动作,可简化编程。,1、轴向切削循环G90,格式:G90 X(U) Z(W) R F ; (模态指令) 式中:X、Z切削终点绝对坐标; U、W切削终点相对于循环起点增量坐标; R切削终点至切削起点的向量值(半径值); 功能:能完成圆柱、圆锥的粗、精切削加工。,1、轴向切削循环G90,O4006; G96 S120 M03; G50 S3500; T0101; G00 X55. Z3.; G90 X46. Z-44.95 F0.2; X42.; X40.2; G00
16、 X100. Z100.; T0202 S150; X40. Z3.; G01 Z-45. F0.07; X55.; G00 X100. Z100.; M30;,1、需要建立刀尖半径补偿?,用G90怎样进行精加工?,1、轴向切削循环G90,O4007; G96 S120 M03; G50 S3500; T0303; G00 X50. Z5.; G90 X49. Z-45. R-5.5 F0.2; X45.; X41.; X40. S150 F0.07; G00 X100. Z100.; M30;,2、径向切削循环G94,格式:G94 X(U) Z(W) R F ; (模态指令) 式中:X、Z切
17、削终点绝对坐标; U、W切削终点相对于循环起点增量坐标; R切削终点至切削起点的向量值(Z轴方向); 功能:能完成直端面或锥端面切削循环。,O4008; G96 S120 M03; G50 S3500; T0404; G00 X85. Z5.; G94 X40.5 Z-3. F0.2; Z-6.5; Z-9.9; X40. Z-10. S150 F0.07; G00 X100. Z100.; M30;,2、径向切削循环G94,O4009; G96 S120 M03; G50 S3500; T0404; G00 X119. Z5.; G94 X20. Z0. R-22. F0.2; Z-3.5;
18、 Z-6.5; Z-9.5; Z-10. S150 F0.07; G00 X100. Z100.; M30;,2、径向切削循环G94,4.2.6 复合固定循环指令,轴向粗车复合循环G71 径向粗车复合循环G72 仿形粗车复合循环G73 精车复合循环G70,1、轴向粗车复合循环G71,格式:G71 U(d) R(e); G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t); N (ns) ; F(f) S(s); N (nf) ; 功能:适合于使刀具从当前点,以系统预先设定好的速度移 动 定位至所指定的目标点用圆柱棒料粗车阶梯轴的外 圆或内孔需切除较多余量时的情况。,
19、1、轴向粗车复合循环G71,其中:d每次切削背吃刀量,即x轴向的进刀,深度以半径值表 示,一定为正值; e每次切削结束的退刀量; ns精车开始程序段的顺序号; nf精车结束程序段的顺序号; ux轴方向精加工余量,以直径值表示; wz轴方向精加工余量; f粗车时进给量; s粗车时主轴功能(在G71之前即已指令,大都省略); t粗车时所用刀具(在G71之前即已指令,故大都省略); s精车时主轴功能; f精车时进给量。,1、轴向粗车复合循环G71,G71指令的刀具循环路径,注意:由循环起始点C到A点的移动只能用G00或G01,且不能有z轴方向 移动指令。 车削的路径必须是单调增大或减小,即不可有内凹
20、的轮廓外形。,1、轴向粗车复合循环G71,【例】以FANUC PM系统的CNC车床车削如图示工件。,O1000; S800 M03; T0101 M08; G00 X84. Z3.; G71 U3. R1.; G71 P10 Q20 U0.2 W0.05 F0.2; N10 G00 X20.; G01 Z-20. F0.1 S1000; X40. Z-40.;,G03 X60. Z-50. R10.; G01 Z-70.; X80.; Z-90.; N20 X84.; G70 P10 Q20; G00 X100. Z100.; M30;,2、径向粗车复合循环G72,格式:G72 W(d) R(
21、e); G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t); N (ns) ; F(f) S(s); N (nf) ; 功能:适用于直径方向的切除余量比轴向余量大时。,2、径向粗车复合循环G,【例G72】粗车刀1号,每次背吃 刀量为3mm,进给量为0.2mm/r,主轴 转速为500r/min;精车刀2号,精车余 量X轴为0.2mm,Z轴为0.05mm,主轴转 速为800 r/min,进给量为0.07mm/r。,O4011; S500 M03 T0101; G00 X166. Z3.; G72 W3. R1.; G72 P10 Q20 U0.2 W0.05 F0.2
22、; N10 G00 Z-40.; G01 X120. F0.07 S800; G03 X100. Z-30. R10.; G01 X40. Z-15.; Z-5.; X10.; N20 Z3.; G00 X100. Z100.; T0202; X166. Z3.; G70 P10 Q20; G00 X100. Z100.; M30;,3、仿形粗车复合循环G73,格式:G73 U( i) W(k) R(d); G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t); N (ns) ; F(f) S(s); N (nf) ; 功能:适用于零件毛坯已基本成型的铸件或锻件的加
23、工。 式中: i粗车时径向切除的余量(半径值)。 k粗车时轴向切除的余量。 d粗切削次数。,3、仿形粗车复合循环G73,G73指令的刀具循环路径,3、仿形粗车复合循环G73,【例G73】车削铸件 。X轴向粗加工总余量为6mm(半径),z轴向为6mm,粗加工次数为3次。粗车刀1号,精车刀2号,精车余量X轴为0.2mm,Z轴为0.05mm。,4012; S500 M03; T0101 M08; G00 X112. Z6. ; G73 U6.0 W6.0 R3.0; G73 P10 Q20 U0.2 W0.05 F0.2; N10 G00 X30. Z1.; G01 Z-20. F0.07 ; X6
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