数控车削编程与加工电子教案整本书课件全套教学教程.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控车削编程与加工,前 言,数控制造技术是集机械制造技术、计算机技术、机电一体化技术、现代控制技术等于一体的多学科高新制造技术，数控技术水平高低、数控机床拥有量已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。中国加入WTO后逐渐成了制造业大国，数控机床的应用已日趋普及，企业对熟练掌握现代数控机床的编程、操作、维修的高技能人才需求也日益增加。因此，为了满足职业院校数控技术相关专业教学之用和适应中、高级数控技术人员学习、培训需要，根据教育部数控技能型紧缺人才的培养方案的指导思想和数控车工国家职业技能鉴定标准，由北京理工大学出版社组织编写了高等职业院校数控技术专业规划系列教材。,下一页,本书围绕数控车床的设备、加工工艺、编程和操作等核心内容，以数控车削加工的技术应用为主线，全面介绍了数控车床的结构组成、车削加工工艺、FANUC-0i数控系统的编程技术以及数控车床的操作等。尤其具有的特点是本书各知识点都编入相应实例，将数控车削加工工艺（工艺路线确定、装夹方案选择、刀具选用、切削用量设置等）、程序编制方法和数控车床操作有机结合，注重培养学习者对所学知识的实际应用能力和综合应用能力。本书语言通俗易懂，尽可能用平白的语句来叙述，图文并茂，书中节选大量图样，内容更加清晰明了，使读者接受起来更加容易。所以本书不仅适合作为职业院校数控技术应用相关专业教学用书，而且还可以作为从事数控车削工艺、编程等方面的工程技术人员和操作人员的参考书。,上一页,下一页,返回,前 言,本书由江苏联合职业技术学院常州铁道分院赵太平老师担任主编并统稿，常州机电职业技术学院辛岚、张吉玲老师担任副主编。参加编写的有江苏联合职业技术学院常州铁道分院赵太平（第2、3、5、7、9章）、杨晓旻（第6章）、杨红霞（第7、8章），常州机电职业技术学院辛岚（第1、4章）、张吉玲（第10章）。,本书在编写过程中得到江苏联合职业技术学院常州铁道分院胡劲松、喻佩佩等老师的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢。在编写过程中参考数控技术方面诸多论述、教材和数控车床相关手册，在此对参考文献中的各位作者深表谢意。,上一页,返回,前 言,目 录,第1章 数控车床概述,第2章 数控车削加工工艺,第3章 数控车床编程基础,第4章 部分准备功能指令编程及应用,第5章 FANUC系统数控车床操作,第6章 循环指令,下一页,第7章 螺纹编程及应用,第8章 利用子程序编程及应用,第9章 用户宏程序及应用,第10章 典型零件的编程,上一页,目 录,第1章 数控车床概述,1.1 数控车床组成,1.2 数控车床分类及特点,1.1 数控车床组成,数控（numerical control,NC）机床，顾名思义，是一类由数字程序控制的机床。是将事先编好的程序输入到机床的专用计算机中，由计算机指挥机床各坐标轴的伺服电机控制机床各运动部件的先后动作、速度和位移量，并与选定的主轴转速相配合，从而加工出各种不同工件的设备。数控机床种类较多，如数控车床、数控铣床、加工中心、数控电火花机床、数控线切割机床等。,数控车床是数字程序控制车床的简称，其结构如,图1-1,所示。数控车床能自动完成轴类及盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹以及各种回转曲面切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔和铰孔等工作。它是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。,下一页,返回,图1-1 数控车床,返回,1.1.1 数控车床结构,数控车床与普通卧式车床在结构形式上有许多相似之处，其结构仍然是由主轴箱、刀架、进给系统、床身以及液压、气压、润滑系统等部分组成。但数控车床的进给系统与卧式车床在结构上有本质区别。卧式车床的进给系统是经过交换齿轮架、进给箱、溜板箱传到刀架实现纵向和横向进给运动，而数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠传到滑板和刀架，实现Z向（纵向）和X向（横向）的进给运动，如,图1-2,所示。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,图1-2 数控车床结构示意图,返回,数控车床刀架的两个运动方向分别由两台伺服电机驱动，不必使用交换齿轮、光杠等传动部件，传动链短。伺服电动机可以直挂与丝杠联接来带动刀架运动，也可以用同步齿形带联接。多功能数控车床一般采用交流或直流主轴控制单元来控制主轴，按控制指令实现无级变速，与主轴之间无需再用多级齿轮副来进行变速，其主轴箱内的结构较卧式车床简单得多。因此数控车床的结构大为简化，其精度和刚度大大提高。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,1.1.2 数控车床组成,数控车床主要由控制介质、输入/输出装置、数控系统、伺服系统、车床本体和辅助装置等组成。如,图1-3,所示。,1 控制介质,控制介质又称为信息载体，是人和数控机床之间联系的中间媒介物质。程序的存储介质有纸带、磁带、光盘等。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,图1-3 数控车床系统组成框图,返回,输入输出装置,数控系统,伺服系统,机床本体,反馈装置,2 输入/输出装置,存储介质上记载的加工信息需要通过输入装置传送给机床数控系统，内存中的数控加工程序可以通过输出装置传送到存储介质上。输入/输出装置是机床和外部设备的接口，目前主要有纸带阅读机、软盘驱动器、RS232串行通信口等。,3 数控系统,数控系统是数控机床实现自动加工的核心，由CPU、存储器、控制器、PLC、各类输入/输出接口等组成。主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力等物理量。控制方式可分数据运算处理控制和时序逻辑控制两类。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,数据运算处理控制是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号比较，从而控制各坐标轴的位移。而时序逻辑控制通常由PLC来完成，根据机床加工过程中各动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判断，从而控制机床各部件按顺序工作。,4 伺服系统,伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。主要由伺服电机、驱动控制系统和检测与反馈装置等组成。伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电机运转，通过机械传动装置拖动刀架运动，并可对其位置、速度等进行控制。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,5 车床本体,车床本体是加工运动的实际机械机构，主要包括：主运动机构、进给运动机构和支承部件（如床身、立柱）等。,数控车床机械传动机构与普通车床相比已大大简化，除了部分主轴箱内的齿轮传动外，取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱和绝大部分的传动机构。,主运动机构。主运动机构包括主轴部件和主轴驱动。主运动的最高与最低转速、转速范围、传递功率和动力特性，决定数控车床的切削效率和加工工艺能力。主轴组件的回转精度、刚度、抗震性和热变形，直接影响加工零件的尺寸、位置精度和表面质量等。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,进给运动机构。进给运动机构包括引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副等。它的精度、灵敏度和稳定性，将直接影响到工件的加工精度。,床身。数控车床的床身除了采用传统的铸造床身外，也可采用加强钢筋板或钢板焊接结构，以减轻其结构重量，提高其刚度。,导轨。数控车床上的运动部件都是沿着它的床身、立柱、横粱等部件上的导轨而运行，导轨起支承和导向作用。导轨很大程度上决定数控车床的精度、刚度和精度保持性。目前数控车床上的导轨型式主要有滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。,上一页,下一页,返回,1.1 数控车床组成,刀架。刀架是数控车床普遍采用的一种简单的换刀装置。刀架的结构形式如,图1-7,和,图1-8,所示。,刀架的换刀过程是：接受换刀指令 松开夹紧机构 分度定位 粗定位 精定位 锁紧 发出动作完成回答信号。驱动刀架的工作动力有电动和液压两种。,6 辅助装置,辅助装置是指数控车床上的一些配套部件，如液压、气压装置、润滑系统、自动排屑装置等。,上一页,返回,1.1 数控车床组成,图1-7 基本结构的自动转位刀架,返回,（a）（b）,（a）四工位刀架；（b）转塔式刀架。,图1-8 组合形式的自动转位刀架,返回,（a）（b）,（a）平行交错双刀架；（b）垂直交错双刀架。,1.2.1 数控车床布局,根据床身和导轨相对与水平面位置的不同，数控车床的布局通常有四种形式。,水平床身。如,图1-9（a）,所示，水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身上配有水平放置的刀架可以提高刀架的运动精度。但水平床身下部空间小，排屑困难。,水平床身斜导轨。如,图1-9(b),所示，这种布局形式一方面具有水平床身工艺好的特点，另一方面机床宽度尺寸较水平配置导轨的要小，且排屑容易。,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,图1-9 数控车床的布局形式,返回,（a）水平床身；（b）水平床身斜导轨；,斜床身。如,图1-9（c）,所示，斜床身的导轨倾斜角分别为30,、45,、60,和75,等。它具有排屑容易、操作方便、机床占地面积小、外形美观等优点，但大的倾斜角度使得导轨的导向性和受力变差，因此在中小型车床运用较为普遍。,立床身。如,图1-9（d）,所示，从排屑的角度看，立床身布局最好，切屑自由落下，不易损伤导轨面，导轨的维护和防护比较简单，但机床的精度不如其它三种布局形式，所以运用较少。,综上所述，数控车床的床身和导轨的布局形式不仅影响数控车床的结构和外观，而且直接影响数控车床的使用性能。,上一页,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,返回,图1-9 数控车床的布局形式,（c）斜床身；（d）立床身。,1.2.2 数控车床分类,1 按加工零件的基本类型分类,卡盘式数控车床。这类数控车床未配置尾座，适合车削盘类零件。其夹紧方式多为电动或液压控制，卡盘结构多数具有卡爪。,顶尖式数控车床。这类数控车床配有普通尾座或液压尾座，适合车削较长的轴类零件以及直径不大的盘、套类零件。,上一页,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,2按主轴的配置形式分类,卧式数控车床。其主轴轴线处于水平位置，其床身和导轨有多种布局形式，是应用最广泛的数控车床。,立式数控车床。其主轴轴线处于垂直位置，并有一个直径很大的圆形工作台供装夹工件用。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸小的大型复杂零件。,3按数控系统功能分类,经济型数控车床。经济型数控车床是以配置经济型数控系统为特征，常用于开环或半闭环伺服系统控制，这类机床结构简单，价格低廉，无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。,上一页,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,全功能型数控车床。全功能型数控车床主轴一般采用能调速的直流或交流主轴控制单元来驱动，采用伺服电机进给，半闭环或闭环控制，数控系统功能多，这类机床具有高刚度、高精度和高效率等特点。,车削中心。车削中心除了具有数控车削加工功能外，还采用了动力刀架，并可在刀架上安装铣刀等回转刀具，该刀架具备动力回转功能。,FMC车床。FMC车床是一个由数控车床、机器人等构成的一个柔性加工单元。它除了具备车削中心的功能外，还能实现工件的搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。,上一页,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,1.2.3 数控车床特点,随着控制系统性能不断提高，机械结构不断完善，数控车床已成为一种高自动化、高柔性的加工设备，具有以下特点：,加工精度高、质量稳定。数控车床的机械传动系统和结构都具有较高的精度、刚度和热稳定性。数控车床的加工精度基本不受零件复杂程度的影响，零件加工精度和质量由机床保证，消除了操作者的人为误差。所以数控车床加工精度高，而且同一批零件加工尺寸一致性好，加工质量稳定。,上一页,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,加工效率高。数控车床结构刚性好，功率大，能自动进行切削加工，所以能采用较大的、合理的切削用量，可以在一次装夹中完成全部或大部分工序，随着新刀具材料的应用和机床机构不断完善，其加工效率也不断提高，是普通车床的25倍，且加工零件形状越复杂，越能体现数控车床高效率的特点。,适应范围广，灵活性好。数控车床能自动完成轴类及盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹以及各种回转曲面切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔和铰孔等工作。,上一页,下一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,如对由非圆曲线或列表曲线（如流线形曲线）构成其旋转面的零件，各种非标螺距的螺纹或变螺距螺纹等多种特殊旋转类零件，以及表面粗糙度要求非常均匀、Ra又很小的变径表面类零件，都可以通过数控系统所具有的同步运行和恒线速度等功能保证其精度要求。加工程序可以根据加工零件的要求而变化，所以它的适应性和灵活性强，可以加工普通车床无法加工的形状复杂的零件。,上一页,返回,1.2 数控车床分类及特点,第2章 数控车削加工工艺,2.1 数控车削加工工艺概述,2.2 数控车削加工工艺制定,2.3 数控车削加工工序划分与设计,2.4 数控车削加工工艺文件,2.5 数控车削加工工艺制定实例,2.1 数控车削加工工艺概述,数控车削是数控加工中最常用的加工方法之一，其加工工艺与普通车床的加工工艺有相似之处，但由于数控车床具有直线、圆弧插补功能，许多数控系统还具有非圆曲线的编程功能等，工艺范围较普通车床宽得多，因此数控车床加工零件往往比普通车床加工零件的工艺规程要复杂。数控加工前要编写数控加工程序，数控程序内容实际包括工件加工的工艺过程、刀具选用、切削用量和走刀路线等，所以必须掌握相关数控加工工艺，否则就无法合理地编制零件的加工程序。,下一页,返回,1 数控车削加工工艺主要内容,数控车床的加工工艺主要包括如下内容：,通过数控车削加工的适应性分析，确定进行数控加工的零件内容（即加工对象）。,分析零件图，明确加工内容和技术要求。,确定加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控加工工序的衔接等。,数控加工工序的设计。如选择定位基准、确定装夹方案、选用刀具、确定切削用量等。,编制数控加工程序。,填写数控加工工艺技术文件。,上一页,下一页,返回,2.1 数控车削加工工艺概述,2 数控车削加工工艺特点,工艺规程是操作人员在加工时的指导性文件。由于普通车床受控于操作工人，因此，在普通车床上用的工艺规程实际上只是一个工艺过程卡，车床的切削用量、走刀路线、工序的工步往往都是由操作工人自行选定。数控车床的加工程序是数控车削加工的指令性文件。数控车床运行受控于程序指令，加工的全过程都是按照程序指令自动执行的。因此数控车床与普通车床相比，工艺规程有较大的差别，涉及的内容也较为广泛。,上一页,下一页,返回,2.1 数控车削加工工艺概述,数控车床的加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括切削用量、走刀路线、刀具选用以及车床的运动过程等，这些具体的问题，不仅是在数控加工工艺设计时认真考虑的问题，而且还必须作出合理选择并编入到数控加工程序中，这就要求编程人员对数控车床的性能、特点、刀具系统、运动方式、加工范围以及工件的装夹方法等都要非常熟悉。,因此，数控车床加工工艺的制定时工艺内容是非常具体的，工艺设计是很严密的。数控车削加工工艺合理与否不仅会影响车床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。,上一页,返回,2.1 数控车削加工工艺概述,数控车削加工工艺制定的合理与否，对数控加工程序编制、数控车床加工效率以及工件的加工精度都有重要的影响。因此，根据车削加工的一般工艺原则并结合数控车床的特点，制订零件的数控车削加工工艺显得非常重要。其主要内容有：分析被加工零件图样，确定在数控车床上加工内容，在此基础上确定在数控车床上的工件装夹方式、加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具、切削用量的选择等。,1 分析零件图样,分析零件图样是工艺准备中的首要工作。内容包括零件轮廓的组成要素，尺寸、形状、位置公差要求，表面粗糙度要求，材料及热处理、毛坯以及生产批量等，这些都是制定合理工艺方案的依据。,下一页,返回,2.2 数控车削加工工艺制定,2 确定数控车削加工内容,在分析零件形状、精度和其它技术要求的基础上，考虑零件或零件的某些部位是否适合在数控车床上加工。对于一个零件来讲，并非全部的加工内容都适合在数控车床上完成，这就要对零件图样进行全面分析，选择出那些最需要、最适合在数控车床上的加工的内容，充分发挥数控车床作用，提高经济效益。,3 数控车削加工方案的拟定,数控车削加工方案的拟定是制定数控车削加工工艺的重要内容之一，其主要内容包括：选择各加工表面的加工方法、安排工序的先后顺序、确定刀具的走刀路线等。,上一页,返回,2.2 数控车削加工工艺制定,数控车削加工工序划分常有以下几种方法：,按安装次数划分工序。以每一次装夹作为一道工序。这种方法划分主要适用于加工内容不多的零件。,按加工部位划分工序。按零件的结构特点分成几个加工部分，每个部分作为一道工序。,按所用刀具划分工序。这种方法用于工件在切削过程中基本不变形，退刀空间足够大的情况。此时可以着重考虑加工效率、减少换刀时间和尽可能缩短走刀路线。刀具集中分序法是按所用刀具划分工序，即用同一把刀或同一类刀具加工完成零件所有需要加工的部位，以达到节省时间、提高效率的目的。,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,按粗、精加工划分工序。对易变形或精度要求较高的零件常用这种方法。这种划分工序一般不允许一次装夹就完成加工，而是粗加工时留出一定的加工余量，重新装夹后再完成精加工。,数控车削加工工序划分后，对每个加工工序都要进行设计。数控车削加工工序设计主要包括选择定位基准、确定装夹方案、选用刀具、确定切削用量等内容。,1 确定装夹方案,数控车削加工在零件加工定位基准的选择上相对比较简单。定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工零件定位面的选择。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,数控车床常用的装夹方法有以下几种。,三爪自定心卡盘装夹,三爪自定心卡盘是是数控车床最常用的卡具。它的特点是可以自定心，夹持工件时一般不需要找正，装夹速度较快，但夹紧力较小，定心精度不高。适于装夹中小型圆柱形、正三边或正六边形工件，不适合同轴度要求高的工件的二次装夹。,三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘装夹迅速、方便，但夹持范围变化小，尺寸变化大时需要重新调整卡爪位置。数控车床上经常采用液压卡盘，液压卡盘特别适合于批量生产。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,软爪装夹,由于三爪自定心卡盘定心精度不高，当加工同轴度要求高的工件二次装夹时，常常使用软爪。软爪是一种具有切削性能的卡爪。软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的。,四爪单动卡盘装夹,用四爪单动卡盘装夹时，夹紧力较大，装夹精度较高，不受卡爪磨损的影响，但夹持工件时需要找正。适于装夹偏心距较小、形状不规则或大型的工件等。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,中心孔定位装夹,两顶尖拨盘。顶尖分为前顶尖和后顶尖。前顶尖两种形式，一种是插在主轴锥孔内，另一种是夹在卡盘上。后顶尖是插在尾座套筒，也有两种形式，一种是固定式，另一种是回转式。两顶尖只对工件起定心和支撑作用，工件安装时要用鸡心夹头或对分夹头夹紧工件一端，必须通过鸡心夹头或对分夹头带动工件旋转。这种方式适于装夹轴类零件，利用两顶尖定位还可以加工偏心工件。,拨动定尖。拨动定尖有内、外拨动顶尖和端面拨动顶尖两种。内、外拨动顶尖是通过带齿的锥面嵌入工件，拨动工件旋转。端面拨动顶尖是利用端面的拨爪带动工件旋转，适合装夹直径在50-150mm之间的工件。,用两端中心孔定位，容易保证定位精度，但由于顶尖细小，装夹不够牢靠，不宜用大的切削用量进行加工。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,一夹一顶。一端用三爪或四爪卡盘，通过卡爪夹紧工件并带动工件转动，另一端用尾顶尖支撑。这种方式定位精度较高，装夹牢靠。,心轴与弹簧卡头装夹,以孔为定位基准，用心轴装夹来加工外表面。以外圆为定位基准，采用弹簧卡头装夹来加工内表面。用心轴或弹簧卡头装夹工件的定位精度高，装夹工件方便、快捷，适于装夹内外表面的位置精度要求较高的套类零件。,利用其它工装夹具装夹,数控车削加工中有时会遇到一些形状复杂和不规则的零件，不能用三爪或四爪卡盘等夹具装夹，需要借助其它工装夹具装夹，如花盘、角铁等，对于批量生产时，还要采用专用夹具装夹。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,2 选用刀具,刀具选择是数控加工工序设计中的重要内容之一。,刀具选择合理与否不仅影响到机床的加工效率，而且还直接影响到加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。选择刀具主要考虑如下几方面的因素：,一次连续加工的表面尽可能多；,在切削加工过程中，刀具不能与工件轮廓发生干涉；,有利于提高加工效率和加工表面质量；,有合理的刀具强度和寿命。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,3 确定切削用量,数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。在编制加工程序的过程中，选择合理的切削用量，使背吃刀量、主轴转速和进给速度三者间能互相适应，以形成最佳切削参数，这是工艺处理的重要内容之一。,1）选择切削用量的一般原则,粗车切削用量选择。粗车时一般以提高生产效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度、加大进给量和背吃刀量都能提高生产效率，由于切削速度对刀具使用寿命影响最大，背吃刀量对刀具使用寿命影响最小，所以考虑粗车切削用量时，首先尽可能选择大的背吃刀量，其次选择大的进给速度，最后在保证刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,精车、半精车切削用量选择。精车和半精车的切削用量选择要保证加工质量、兼顾生产效率和刀具使用寿命。精车和半精车的背吃刀量是根据零件加工精度和表面粗糙度要求，以及精车后留下的加工余量决定的，一般情况一刀切去余量。精车和半精车的背吃刀量较小，产生的切削力也较小，所以在保证表面粗糙度的情况下，适当加大进给量。,2）背吃刀量（ap）的确定,在车床主体、夹具、刀具和零件这一系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。当零件的精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，常取0.10.5 mm。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,3）进给速度的确定,进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动的距离(mmmin)。进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。,有些数控车床规定可以选用以进给量(mmr)表示的进给速度。进给量是指工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离(mmr)，它与背吃刀量有着较密切的关系。粗车时一般取为0.30.8 mmr，精车时常取0.10.3 mmr，切断时宜取0.050.2 mmr。,上一页,下一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,4）主轴转速的确定,光车时主轴转速,光车时，主轴转速的确定应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。,切削速度又称为线速度，是指车刀切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。,车螺纹时主轴转速。,车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐有不同的主轴转速选择范围。,上一页,返回,2.3 数控车削加工工序划分与设计,2.4 数控车削加工工艺文件,数控加工工艺文件不仅是进行数控加工和产品验收的依据，也是操作者遵守和执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，进行技术储备。这些由工艺人员制订的工艺文件是编程员在编制数控加工程序时所依据的相关技术文件。编制数控加工工艺文件是数控加工工艺设计的重要内容之一。,不同的数控机床，工艺文件的内容有一定的差异。一般来说，数控车床所需工艺文件应包括以下几种：,编程任务书。数控加工工序卡片。,数控机床调整卡。数控加工刀具卡。,数控加工进给路线图。数控加工程序单。,返回,1）零件轮廓几何要素分析,零件加工面主要有内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、切槽、倒角和外螺纹等。,2）精度分析,尺寸精度分析。该零件精度要求较高的尺寸主要有：外圆48 、36 ，内孔24 ，长度10 、83,0.11和螺纹的中径 等。,形位精度分析。主要的形位精度有：外圆48轴线对组合基准轴线-的同轴度公差及螺纹线对-轴线的圆跳动公差。,下一页,返回,2.5 数控车削加工工艺制定实例,表面粗糙度分析。零件加工后的表面粗糙度要求为Ra1.6 m，螺纹的粗糙度为Ra3.2m，切槽与其他表面的粗糙度为Ra6.3m。,要保证零件加工精度和表面粗糙度，就要通过制定合适的加工工艺，选择工件的装夹方法，通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗、精加工路线，合理的切削用量及冷却液等措施来保证。,3）加工工艺分析,制定加工方案与加工路线。采用两次装夹后完成粗、精加工的加工方案，先加工左端内、外形，完成粗、精加工后，掉头加工工件右端。进行数控加工时尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工，以提高加工过程中工件与刀具的刚性。,上一页,下一页,返回,2.5 数控车削加工工艺制定实例,工件的定位及装夹。工件采用三爪卡盘进行定位与装夹。当掉头加工右端时，采用一夹一顶的装夹方式。工件装夹过程中，应对工件进行找正，以保证工件轴线与主轴轴线同轴。,刀具的选用。根据零件加工要求，需要选用外圆车刀（加工外轮廓、端面）、内孔车刀（加工内孔）、切槽刀（加工退刀槽）、螺纹刀（加工螺纹）、钻头和中心钻。除钻头和中心钻外，其它刀片材料均选用硬质合金。刀具卡见,表2-8,.,上一页,下一页,返回,2.5 数控车削加工工艺制定实例,表2-8 刀具卡,返回,产品名称或代号,零件名称,轴,零件图号,Z-01,序号,刀具号,刀具规格名称,数量,加工表面,刀具半径/mm,备注,1,T01,90,外圆粗车刀,1,端面、粗车外轮廓,1.2,2,T02,90,外圆精车刀,1,精粗车外轮廓,0.5,3,T03,95,内孔粗车刀,1,粗车内孔,1.0,4,T04,95,内孔精车刀,1,精车内孔,0.5,5,T05,切槽刀,1,退刀槽,B=,4 mm,6,T06,普通外螺纹车刀,1,螺纹,7,20,钻头,1,预钻孔,8,中心钻,1,顶尖孔,确定切削用量。加工参数的确定取决于实际加工经验、工件的加工精度及表面质量、工件的材料性质、刀具的种类及形状、刀柄的刚性等诸多因素。,主轴转速。硬质合金刀具材料切削钢件时，切削速度取80 m/min220 m/min，根据公式及加工经验，并根据实际情况，本工件粗加工主轴转速在400 r/min1000 r/min内选取，精加工的主轴转速在800 r/min2000 r/min内选取。,进给速度。粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下，可选择较高的进给速度，一般取100 mm/min200 mm/min。精加工的进给速度一般取粗加工进给速度的1/2。切槽、切断、车孔加工或采用高速钢刀具进行加工时，应选用较低的进给速度，一般在50 mm/min100 mm/min内选取。,上一页,下一页,返回,2.5 数控车削加工工艺制定实例,背吃刀量。背吃刀量根据机床与刀具的刚性以及加工精度来确定，粗加工的背吃刀量一般选取2 mm5 mm（直径量），精加工的背吃刀量等与精加工余量，精加工余量一般取0.2 mm0.5 mm（直径量）。,4）加工工艺制定,通过以上分析，该零件的加工工艺见,表2-9,。,上一页,返回,2.5 数控车削加工工艺制定实例,表2-9 加工工艺卡,下一页,返回,(厂名),数控加工工艺卡片,产品代号,零件名称,零件图号,轴,Z-01,工艺序号,程序编号,夹具名称,使用设备,车间,001,三爪卡盘,数控实训中心,工步号,工步内容,刀具号,刀具规格,主轴转速,进给,速度,背吃刀量,1,手动加工左端面,T01,90,外圆车刀,500,2,手动钻孔,20,钻头,300,3,粗加工左端内轮廓,T03,95,内孔车刀,600,100,1,4,精加工左端内轮廓,T04,1000,60,0.15,上一页,下一页,返回,表2-9 加工工艺卡,5,粗加工左端外圆轮廓,T01,90,外圆车刀,600,180,1.0,6,精加工左端外圆轮廓,T02,1200,80,0.15,7,掉头手动加工右端面,T01,500,8,手动,钻中心孔,中心钻,300,9,粗加工右端外圆轮廓,T01,90,外圆车刀,600,180,1.0,10,精加工右端外圆轮廓,T02,1200,80,0.15,上一页,返回,表2-9 加工工艺卡,11,切槽,T05,4,M,M,宽,切,槽,刀,600,60,12,车螺纹,T06,普,通,外,螺,纹,车,刀,400,1.5mm/r,编 制,审,核,批 准,共 1页 第 1 页,第3章 数控车床编程基础,3.1 数控车床程序编制概述,3.2 FANUC系统数控车床编程,3.1 数控车床程序编制概述,3.1.1 程序编制方法和步骤,数控加工是一种在数控机床上进行零件加工的工艺方法。在数控机床上加工零件时，首先要根据零件图，按规定的代码及程序格式将加工零件的全部工艺过程、工艺参数等以数字信息的形式，记录在控制介质上，然后输入到数控装置，数控装置再将输入的信息进行运算处理后，转换成驱动伺服机构的指令信号，最后由伺服机构控制机床的各种动作，自动地加工出零件来。,数控编程就是数控机床加工程序的编制。它是数控机床使用中最重要的一个环节。,下一页,返回,1 程序编制的方法,目前数控程序编制的方法主要有手工编程和自动编程。,手工编程,手工编程是指利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的计算，并进行指令编程的方法。当零件形状不十分复杂或数控程序不太长时，采用手工编程方便、经济。这种方法比较简单，对机床操作人员来讲必须掌握。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,自动编程,自动编程软件编程,利用通用的计算机和专用的自动编程软件。编程人员首先利用数控语言编写一个描述零件形状、尺寸、几何要素间的相互关系及进给路线、工艺参数等,“,源程序,”,，相应的自动编程系统对源程序进行编译、计算、处理得出加工程序。使用较多的是APT（Automatically Programmed Tools）语言编程。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,CAD/CAM计算机辅助编程,利用CAD/CAM计算机辅助编程是以零件CAD模型为基础的一种加工工艺规划及数控编程为一体的自动编程方法。CAD/CAM软件采用人机交互方式，进行零件几何建模，对车床刀具进行定义和选择，确定刀具相对于零件的运动方式、切削参数、自动生成刀具轨迹，再经过后置处理，最后按照数控车床的数控系统要求生成数控加工程序。目前正被广泛应用，编程效率高，程序质量好。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,2 程序编制的步骤,数控编程中手工编程的步骤一般分为以下几个过程，如,图3-1,所示。,分析零件图样。首先应正确分析零件图，确定零件的加工部位，根据零件的技术要求，分析加工零件的形状、基准面、尺寸公差和粗糙度的要求，还有加工面的种类、零件的材料、热处理等其它技术要求。,确定加工工艺过程。在分析零件图的基础上，确定加工工序、加工路线、装夹方法，选择刀具、工装及切削用量等工艺参数。同时充分利用数控机床的指令功能的特点，简化程序，缩短加工路线，充分发挥机床的效能。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,图3-1 数控编程的步骤,返回,分,析,零,件,图,样,确,定,加,工,工,艺,过,程,数,值,计,算,编,写,程,序,制,作,控,制,介,质,程,序,校,验,首,件,试,切,数值计算。根据已确定的加工路线和零件的加工公差的要求，计算编程时需要的数据。数据计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控系统的功能。,编写程序。根据数控系统具有的功能指令代码和程序段格式，编写加工程序。必要时还应该填写数控加工工序卡片、数控刀具卡片等有关的工艺文件。,制作控制介质。就是把编写好的程序单上的内容记录在控制介质上，通过数控机床的输入装置，将控制介质上的数控加工程序输入到机床的数控装置。,程序校验和首件试切。为了保证零件加工的正确性，数控加工程序必须经过校验和试切才能用于正式加工。一般通过图形显示和动态模拟功能或空进给校验等方法检查机床的运动轨迹与动作的正确性。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,3.1.2 常用数控系统,数控车床在配置数控系统时，可根据其功能和性能要求，选用不同的数控系统。系统不同，其指令代码也有差异。目前，常用的数控系统主要有FANUC、SIEMENS、华中数控等。,1 FANUC数控系统简介,FANUC数控系统是由日本富士通公司研制开发的。,FANUC公司创建于1956年，1959年首先推出电液步进电机。70年代，一方面从Gettes公司引进直流伺服电机制造技术，一方面与西门子合作，1976年成功开发出5系统，后与西门子联合开发出7系统。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,FANUC公司目前生产的CNC装置有：F0、F10、F11、F12、F15、F16、F18。F00、F100、110、120、150系列是在F0、10、11、12、15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位一体的CNC。,2 SIEMENS数控系统,SIEMENS数控系统是德国西门子公司开发研制的，SIEMENS公司是生产数控系统的著名厂家，SINUMERIK的CNC数控装置主要有：SINUMERIK 38810820850805840系列等。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,3 国产数控系统,我国数控系统研制和生产自20世纪80年代初开始发展很快。目前常用于车床的数控系统有华中数控系统，如HNC21/22T、广州数控系统，如GSK980T以及广泰数控、航天数控系统等。,华中数控以,“,世纪星,”,系列数控单元为典型产品，HNC,21T为车削系统，最大联动轴数为4轴，采用开放式体系结构，内置嵌入式工业PC。,除此之外，国内使用较多的数控系统还有西班牙的FAGOR、日本三菱、美国A-B数控系统等。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,3.1.3 数控系统主要功能,数控系统可以通过硬件和软件的结合，实现许多功能，其中包括以下功能：,准备功能。准备功能也称G功能，用来指挥机床动作方式。包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、固定循环、公英制转换等。,插补功能。CNC装置通过软件插补，其中数据采样插补是当前应用的主要方式。一般数控装置都有直线插补和圆弧插补，高档的数控系统还具有抛物线插补、螺旋线插补、极坐标插补、正弦插补和样条插补等功能。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,主轴速度功能。CNC装置可以控制主轴的运动，也可以实现主轴速度的控制和准确定位。,进给功能。用F代码可以直接控制各轴的进给速度。同时可以通过主轴上的位置编码器实现同步进给。,补偿功能。包括刀具长度补偿、刀具半径补偿和刀尖圆弧半径补偿；坐标轴的反向间隙补偿；进给传动件的传动误差补偿，如丝杠螺距补偿。,辅助功能（M功能）。辅助功能是数控加工中不可缺少的功能。数控系统常用的辅助功能有程序结束、主轴正反转/停止、冷却液开/关等。,字符图形显示功能。CNC装置可配置不同尺寸的单色或彩色显示器，通过软件和接口实现字符显示和图形显示。可以显示数控程序、机床参数、各种补偿量、故障信息、动态刀具轨迹等。,上一页,下一页,返回,3.1 数控车床程序编制概述,输入、输出和通信功能。一般CNC装置可以接多种输入、输出外部设备，实现程序和参数输入、输出和存储。CNC还具有RS-2