模具數控加工技術教案第 13 次課--16次 課

第 十 三 次 課 授 課 提 綱 （三）數控車削常用的各種指令 不同的數控車床，其編程功能指令基本相同，但也有個別功能指令的定義有所不同，這里以FANUC―0T系統為例介紹數控車床的基本編程功能指令。 1．快速點定位指令（G00） 該指令使刀架以機床廠設定的最快速度按點位控制方式從刀架當前點快速移動至目標點。該指令沒有運動軌跡的要求，也不需規定進給速度。 指令格式：G00  X____Z____，或G00  U____W____ 【例題3-１】 快速進刀（Ｇ00）編程，如圖3-13所示。 ２．直線插補指令（Ｇ01） 該指令用于使刀架以給定的進給速度從當前點直線或斜線移動至目標點，即可使刀架沿Ｘ軸方向或Ｚ軸方向作直線運動，也可以兩軸聯動方式在Ｘ、Ｚ軸內作任意斜率的直線運動。 指令格式：G01  X___Z___F___，或G01  U___ W___F___ 如進給速度Ｆ值已在前段程序中給定且不需改變，本段程序也可不寫出；若某一軸沒有進給，則指令中可省略該軸指令。 【例題3-２】外圓柱切削編程，如圖3-14所示。 ３．圓弧插補指令（G02、G03） 該指令用于刀架作圓弧運動以切出圓弧輪廓。Ｇ02為刀架沿順時針方向作圓弧插補，而Ｇ03則為沿逆時針方向的圓弧插補。 指令格式：G02 X___Z___I___K___F___，或G02 X___Z___R___F___    G03 X___Z___I___K___F___，或G03 X___Z___R___F___ 【例題3-3 】順時針圓弧插補，如圖3-15所示。 ４．螺紋切削指令（Ｇ32） 該指令用于切削圓柱螺紋，圓錐螺紋和端面螺紋。 指令格式：Ｇ32  X___Z___F___ 其中Ｆ值為螺紋的螺距。 【例題3-4】圓柱螺紋切削，如圖3-16所示。 ５．暫停指令(G04) 該指令可使刀具作短時間（n秒鐘）的停頓，以進行進給光整加工。主要用于車削環槽、不通孔和自動加工螺紋等場合，如圖3-17所示。 指令格式：Ｇ04  P___ 指令中Ｐ后的數值表示暫停時間。 ６．自動回原點指令（G28） 該指令使刀具由當前位置自動返回機床原點或經某一中間位置再返回到機床原點，如圖3-18所示。 指令格式：G28  X(U)____Z(W)____T00 指令中的坐標為中間點坐標，其中X坐標必須按直徑給定。直接返回機床原點時，只需將當前位置設定為中間點即可。刀具復位指令 T00必須寫在G28指令的同一程序段或該程序段之前。刀具以快速方式返回機床原點。 ７．工件坐標系設定指令（Ｇ50） 該指令用以設定刀具出發點（刀尖點）相對于工件原點的位置，即設定一個工件坐標系，有的數控系統用G92指令。該指令是一個非運動指令，只起預置寄存作用，一般作為第一條指令放在整個程序的前面。 指令格式：G50  X___Z___ 指令中的坐標即為刀具出發點在工件坐標系下的坐標值。 【例題3-5】工件坐標系設定，如圖3-19所示。 （四）刀具半徑補償 目前數控車床都具備有刀具半徑自動補償功能。編程時只需按工件的實際輪廓尺寸編程即可，不必考慮刀具的刀尖圓弧半徑的大小；加工時由數控系統將刀尖圓弧半徑加以補償，便可加工出所要求的工件。 1．刀尖圓弧半徑的概念 任何一把刀具，不論制造或刃磨得如何鋒利，在其刀尖部分都存在一個刀尖圓弧，它的半徑值是個難于準確測量的值，如圖3-20所示。 編程時，若以假想刀尖位置為切削點，則編程很簡單。但任何刀具都存在刀尖圓弧，當車削圓柱面的外徑、內徑或端面時，刀尖圓弧的大小并不起作用；但當車倒角、錐面、圓弧或曲面時，就將影響加工精度。圖3-21表示了以假想刀尖位置編程時過切削及欠切削現象。 ２．刀具半徑補償的實施 （1）G40－解除刀具半徑指令 （２）G41－刀具半徑左補償指令 （３）G42－刀具半徑右補償指令 圖3-22表示了根據刀具與工件的相對位置及刀具的運動方向如何選用G41或G42指令。 （五）固定循環功能 在數控車床上對外圓柱、內圓柱、端面、螺紋等表面進行粗加工時，刀具往往要多次反復地執行相同的動作，直至將工件切削到所要求的尺寸。于是在一個程序中可能會出現很多基本相同的程序段，造成程序冗長。為了簡化編程工件，數控系統可以用一個程序段來設置刀具作反復切削，這就是循環功能。 固定循環功能包括單一固定循環和復合固定循環功能。 １．單一固定循環指令 常用有以下幾種指令： （１）外徑、內徑切削循環指令G90可完成外徑、內徑及錐面粗加工的固定循環。 ① 切削圓柱面  指令格式為： G90 X(U)__Z(W)__(F__) 如圖3-23所示。 【例題3-6】用G90指令編程，工件和加工過程如圖3-24所示，程序如下： ②切削錐面  指令格式： G90 X(U)__Z(W)__I__(F__) 如圖3-25所示，X(U)、Z(W)的意義同前。I值為錐面大、小徑的半徑差，其符號的確定方法是：錐面起點坐標大于終點坐標時為正，反之為負。 ２．復合固定循環指令 它應用在切除非一次加工即能加工到規定尺寸的場合，主要在粗車和多次切螺紋的情況下使用，它主要有以下幾種： （１）外徑、內徑粗車循環指令G71  該指令將工件切削到精加工之前的尺寸，精加工前工件形狀及粗加工的刀具路徑由系統根據精加工尺寸自動設定。 指令格式：G71 Pns Qnf UΔu WΔw DΔd(F__S _T__) 如圖3-26所示為G71粗車外徑的加工路線。圖中C粗車循環的起點，A是毛坯外徑與端面輪廓的交點。當此指令用于工件內徑輪廓時，G71就自動成為內徑粗車循環，此時徑向精車余量Δu應指定為負值。 （２）端面粗車循環指令G72  它適用于圓柱棒料毛坯端面方向粗車，其功能與G71基本相同，不同之處是G72只完成端面方向粗車，刀具路徑按徑向方向循環，其刀具循環路徑如圖3-27所示，指令格式和其地址含義與G71的相同。 （３）閉合車削循環指令G73  它適用于毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基本接近時的粗車。例如，一些鍛件、鑄件的粗車，此時采用G73指令進行粗加工將大大節省工時，提高切削效率。其功能與G71、G72基本相同，所不同的是刀具路徑按工件精加工輪廓進行循環，其走刀路線如圖3-28所示。 指令格式：G73 Pns Qnf IΔi KΔk UΔu WΔw DΔd(F__S__T__) （４）精加工循環指令G70  用于執行G71、G72、G73粗加工循環指令后的精加工循環。 指令格式：G70  Pns Qnf 指令中的ns、nf與前幾個指令的含義相同。在G70狀態下，ns至nf程序中指定的F、S、T有效；當ns至nf程序中不指定F、S、T時，則粗車循環中指定的F、S、T有效。 【例題3-7】用G70、G71指令編程，如圖3-29所示。 第 十 四 次 課 授 課 提 綱 第四節  數控車削加工實例 一、數控車床的操作 盡管不同的數控系統和數控車床的功能有些差異，數控車床的操作面板也有一些變化，但其基本功能和操作面板的基本形式大同小異。下面介紹HCNC—1T車削數控系統配簡易型數控車床CJK6032的操作面板，如圖3-30所示。 操作面板上各按鍵的功能如下： （1）電源開關； （2）急停按鈕； （3）超程解除按鈕； （4）工作方式選擇波段開關； （5）自動方式； （6）單段方式； （7）手動/點動方式 ； （8）步進方式； （9）回零方式； （10）進給倍率； （11）刀位選擇； （12）循環啟動； （13）進給保持； （14）機床鎖住； （15）冷卻液開/關； （16）主軸正轉/主軸停止/主軸反轉/主軸點動； 二、數控車削實例 【例題3-8】已知毛坯為 30mm的棒料，材料為45鋼，試數控車削成如圖3-31所示的正錐。 1．根據零件圖樣要求和毛坯情況，確定工藝方案及加工路線 對短軸類零件，軸心線為工藝基準，用三爪自定心卡盤一次裝夾完成粗精加工。 其工步順序如下： （1） 粗車端面及外圓錐面，留1mm精車余量。 （2）精車外圓錐面到尺寸。 （3）按第一種車錐路線進行加工，終刀距S1=8mm，S2=16mm。 ２．選擇機床設備 根據零件圖樣要求，可選用MJ-50型數控臥式車床。 ３．選擇刀具 根據加工要求，選用兩把刀具，T01為90°粗車刀，T02為90°精車刀。同時把這兩把刀安裝在自動換刀刀架上，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應的刀具參數中。 ４．確定切削用量 切削用量的具體數值應根據該機床性能，相關的手冊并結合實際經驗確定。設定分三次走刀，前兩次背吃刀量ap=2mm，最后一次背吃刀量為ap=1mm 。 ５．確定工件坐標系 確定以工件右端面在與軸心線的交點O為工件原點，建立X0Z工件坐標系，如圖3-31所示。 ６．編寫程序 按該機床規定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下： 【例題3-9】在CK7815型數控車床上對圖3-32（a）所示的零件進行精加工，圖中的 85mm外圓柱面不加工。試編制其精車程序。 １． 根據零件圖紙要求，按先主后次的加工原則，確定加工工藝方案 2．選擇刀具并繪制刀具布置圖 根據加工要求需選用三把刀具，其刀具布置如圖3-32（b）所示。T01號刀車外圓，T02刀切槽，T03號刀車螺紋。對刀時，用對刀顯微鏡以T01號刀為基準刀，測量其它兩把刀相對于基準刀的偏差值，并把它們的刀偏值輸入相應刀具的刀偏單元中。 ３．選擇切削用量  其切削用量如表3-4所示。 ４．編制數控精車程序 該機床可以采用絕對值和增量值混合編程，絕對值用X、Z地址，增量值用U、W地址，采用小數點編程，其加工程序如下。   第三章小結 本章介紹了數控車床的用途、組成及布局、分類和典型結構，重點分析了數控車削的加工工藝與工裝，詳細介紹了數控車削編程所遇到的常用指令用法，最后通過數控車削實例對其工藝和編程進行了綜合應用。 數控車削的加工工藝設計與工裝的選用非常重要，直接影響編程，所以對于大部分的簡單回轉類零件，常常結合工藝設計采用手工編程。而對于復雜的回轉類零件，可以先確定其車削工藝，再借助CAD/CAM軟件進行自動編程。 數控車削的加工仍以二維坐標聯動加工為主，常用編程指令的用法比較簡單，但固定循環指令的參數較多，運用時較為復雜，應結合大多數車削數控系統所具有的模擬功能和實際加工加以理解 第 十 五 次 課 授 課 提 綱 現場教學 1、現場講解華中Ⅰ型數控車數控系統的用戶界面、功能、編程、程序輸入和程序校驗等內容； 2、現場演示華中Ⅰ型數控車系統下的程序調試和加工零件的過程； 3、學生實際操

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