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数控车床编程与操作


数控车床编程与操作
刘蔡保 主编


? ? ? ? ? ? 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章



数控机床简介 数控车床简介 数控车床编程 数控车床加工工艺 典型数控车床零件加工工艺与编程 FANUC数控车床操作

第一章 数控机床简介
第一节

数控机床概述
? 数控机床:凡是用数字化的代码把零件加 工过程中的各种操作和步骤以及刀具与工 件之间的相对位移量记录在介质上,送入 计算机或数控系统,经过译码运算、处理, 控制机床的刀具与工件的相对运动,加工 出所需的零件,此类机床统称为数控机床。

第一章 数控机床简介
第二节 数控机床的历史和未来趋势
? 数控机床的历史
1.数控(NC)阶段(1952~1970年) 2.计算机数控(CNC)阶段(1970年~现在)

? 数控未来发展的趋势
1. 继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 2. 向高速化和高精度化发展 3. 向智能化方向发展
① 应用自适应控制技术 ② 引入专家系统指导加工 ③ 引入故障诊断专家系统 ④ 智能化数字伺服驱动装置

第一章 数控机床简介
第三节 数控机床的基本组成和工作原理

?

数控机床的基本组成

第一章 数控机床简介
第三节 数控机床的基本组成和工作原理

?

数控机床的工作原理
通过数控装置的插补软件或插补运算器,把要 求的轨迹用以“最小移动单位”为单位的等效 折线进行拟合,并找出最接近理论轨迹的拟合 折线。简单说来,就是以无数的小折线模拟出 斜线和曲线。

第一章 数控机床简介
第四节 数控机床的特点

? ? ? ? ? ?

加工精度高 机床的柔性强 自动化程度高,劳动强度低 生产率高 良好的经济效益 有利于现代化管理

第二章 数控车床简介
第一节 数控车床的结构和分类
? 数控车床的结构

第二章 数控车床简介
第一节 数控车床的结构和分类
? 数控车床的分类
1.按车床主轴位置分类 卧式数控车床 立式数控车床 2.按加工零件的基本类型分类 卡盘式数控车床 顶尖式数控车床 3.按刀架数量分类 单刀架数控车床 双刀架数控车床 4.按功能分类 经济型数控车床 普通数控车床 车削加工中心

第二章 数控车床简介
第二节 数控车床的特点
? 从加工对象看,数控车床具有以下特点
1.精度要求高的零件 2.表面粗糙度好的回转体零件 3.轮廓形状复杂的零件带 4.一些特殊类型螺纹的零件 5.超精密、超低表面粗糙度的零件

第二章 数控车床简介
第二节 数控车床的特点
? 与结构和工作特点看,数控车床具有以下特点

1.采用了全封闭或半封闭防护装置 2.采用自动排屑装置 3.主轴转速高,工件装夹安全可靠。 4.可自动换刀 5.双伺服电路驱动 6.无极变速 7.数控车床的最后一个结构特点是轻拖动

第二章 数控车床简介
第三节 数控车床刀具
? 数控车床刀具的类型

第二章 数控车床简介
第三节 数控车床刀具
? 数控车床常用的刀具结构形式
整体式

焊接式

机夹式

可转位式

第二章 数控车床简介
第三节 数控车床刀具
? 数控车床刀具的材料

第二章 数控车床简介
第四节 数控刀具 的切削用量的选择
? 切削用量的选择原则
1.粗加工时切削用量的选择原则
首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等, 选取尽可能大的进给量;最后根据刀具耐用度确定最佳切削速度: 2.精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量;其次根据已加工表面的粗糙度要求, 选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下.尽可能选取较高的切削速 度。

?

切削用量各要素的选择方法
1.背吃刀量的选择 根据工件的加工余量确定。 2.进给量和进给速度的选择 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以 及刀具和工件材料来选择。 3.切削速度的选择 主要考虑刀具和工件的材料以及切削加工的经济性。必 须保证刀具的经济使用寿命。同时切削负荷不能超过机床的额定功率。

第二章 数控车床简介
第五节 切削液
? 切削液的分类
1.油基切削液 矿物油 动植物油 普通复合切削液 极压切削油 2.水基切削液 乳化液 合成切削液 半合成切削液

?

切削液的作用与性能
1.冷却作用 2.润滑作用 3.清洗作用 4.防锈作用

第三章 数控车床编程

从零件图样到编制零件加工程 序和制作控制介质的全过程,称之 为加工程序编制。 编程者(程序员或数控车床操 作者)根据零件图样和工艺文件的 要求,编制出可在数控机床上运行 以完成规定加工任务的一系列指令 的过程。

第三章 数控车床编程
第一节 数控机床编程的必要知识点
? 数控车床的坐标系和点
数控车床的坐标系分为机床坐标和工件坐标系(编程坐标系) 两种。无论哪种坐标系,都规定与机床主轴轴线平行的方向为Z轴 方向。刀具远离工件的方向为Z轴方向,即从卡盘中心至尾座顶尖 中心的方向为正方向。X轴位于水平面内,且垂直于主轴轴线方向, 刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。

第三章 数控车床编程
第一节 数控机床编程的必要知识点
? 进给速度
用F表示刀具中心运动时的进给速度。由地址码F和后面若干位 数字构成。进给率的单位是直线进给率mm/min,还是旋转进给率 mm/r,取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法。

第三章 数控车床编程
第一节 数控机床编程的必要知识点
? 常用的辅助功能

第三章 数控车床编程
第二节 坐标点的寻找
? 由于数控车床加工的工件为回转体零件,所以在求X方向的坐 标值是必须按照直径值去计算。

第三章 数控车床编程
第三节 快速定位 G00
? 功能:快速定位,用于不接触工件的走刀和远离工件走刀时。

?

格式 G00 X__Z__ X、Z表示走刀的终点坐标 ★ G00走刀不车削工件,即平常所说的走空刀,对减少加工过程中 的空运行时间有很大作用。 ★ G00指令不需指定进给速度F的值,由机床系统默认设定,一般 可达到15m/min。

第三章 数控车床编程
第四节 直线 G01
? 功能:车削工件时,刀具按照指定的坐标和速度,以任意斜率 由起始点移动到终点位置做直线运动。

?

格式 G01 X__Z__F__ 其中X、Z是终点(目标点)的坐标,F是进给速度,既走刀速 度,为模态码。

第三章 数控车床编程
第五节 圆弧G02/03
? 功能:圆弧指令命令刀具在指定的平面内按给定的速度F做圆 弧运动,车削出圆弧轮廓。圆弧分为顺时针圆弧和逆时针圆弧, 与走刀方向、刀架位置有关。

?

格式 G02 X__Z__R__F__ 顺时针圆弧 G03 X__Z__R__F__ 逆时针圆弧 X、Z为圆弧终点坐标,R为圆弧半径,F是进给速度。

第三章 数控车床编程
第五节 圆弧G02/03
? 圆弧顺逆的判断 圆弧指令分为顺时针指令(G02)和逆时针指令(G03),圆弧 的顺逆和刀架的前置后置有关 。

第三章 数控车床编程
第六节 复合形状粗车循环G73
? 功能:车削时按照轮廓加工的最终路径形状,进行反复循环加工。

?

格式: G00 X Z G73 G73

循环起点

X向的总吃刀量,半径值,mm。 Z向的每次吃刀量,mm。 循环次数。 开始和结束段号。

U△u W△w R△r P Q U△u1 W△w1

X向和Z向精车余量,mm。

F f

进给速度 。

第三章 数控车床编程
第六节 复合形状粗车循环G73
★ 循环起点定位可用不仅可用G00指令,还可以使用G01.G02.G03等,这里用 G00只是格式说明。并且用 G00指令可以实现快速定位。 ★ 循环指令均可自动退刀,我们不需指定。注意自动退刀要避免产生刀具干涉。 ★ 该指令可以切削凹陷形的零件。 ★ 循环起点要大于毛坯外径,即定位在工件的外部。 ★ 粗车循环后用精车循环G70指令进行精加工,将粗车循环剩余的精车余量切削 完毕。格式如下: G00 X Z 循环起点 G70 P Q F f 进给速度
程序开始段号 程序结束段号

★ 精车时要提高主轴转速,降低进给速度,以达到表面要求。 ★ 精车循环指令常常借用粗车循环指令中的循环起点,因此不必指定循环起点。

第三章 数控车床编程
第五节 圆弧G02/03
? 中间带有凹陷部分的工件

?

头部有倒角的工件 ?

头部为球形的工件

第三章 数控车床编程
第七节 螺纹切削G32
? 功能:G32指令车削螺纹的方法和普通车床一样,采用多次车削、逐步递 减的方式。

螺纹的车削方式

螺纹的描述方式

?

格式 G32 X__Z__F__ X、Z螺纹终点坐标,F是螺距。 ★ 该指令不需指定进给速度,进给速度和主轴转速由系统自动配给,保证螺纹加工到位。 ★ 由“螺纹描述方式”图中,在螺纹加工过程中,直线部分是螺纹加工部分,用G32指令; 虚线部分是退刀和定位部分,用G00/G01指令;图中标示的每个坐标点必须经过。

第三章 数控车床编程
第八节 简单螺纹循环G92
? 功能:G92是简单循环,只需指定螺纹加工的循环起点和每次螺纹终点。

G92螺纹的描述方式

?

格式 G00 X__Z__ G92 X__Z__R__F__ X、Z螺纹终点坐标;R是锥度,直螺纹时可不写;F是螺距。 ★ 该指令不需指定进给速度,进给速度和主轴转速有系统自动给定,保证螺纹加工到位。 ★ 由图中得知,虚线部分不用描述,该指令只需要描述循环起点和每次螺纹加工终点。 ★ 由于每次的循环起点可设为一个点,所以起点只需要指定一次,模态有效。

第三章 数控车床编程
第九节 简单加工工艺的编制
? 此处涉及的简单的加工工序的编制,相关举例说明请在本 书中查阅,此处不再赘述。

第三章 数控车床编程
第十节 外径粗车循环 G71
? 功能:该指令由刀具平行于Z轴方向(纵向)进行切削循环,又称纵向切削循 环。适合加工轴类零件。

?

格式: G00 X Z 循环起点 G71 U△u R△e 退刀量 G71 P Q

X向每次吃刀量,mm

开始和结束段号。 X向和Z向精车余量,mm。

U△u1 W△w1 F f

进给速度 。

第三章 数控车床编程
第十节 外径粗车循环 G71
★ ★ ★ ★ G71循环程序段的第一句只能写X值,不能写Z或X、Z同时写入。 该循环的起始点位于毛坯外径处。 该指令只能切削前小后大的工件,不能切削凹进形的轮廓。 用G98(即用mm/min)编程时,螺纹切削后用割断刀的进给速度F 一定要写,否则进给速度的单位将变成mm/r并用螺纹切削的进给 速度,引起撞刀。 ★ 使用该指令头部倒角,由于实际加工是最后加工,描述路径时无 需按照延长线描述。 ★ 由G71每一次循环都可以车削得到工件,避免了G73出现的走空刀 的情况。因此,当加工程序既可用G71编制,也可用G73编制时, 尽量选取G71编程。由于G71循环按照直线车削,加工速度高于 G73,有利于提高工作效率。

第三章 数控车床编程
第十一节 端面粗车循环 G72
? 功能:该指令又称横向切削循环,与G71指令类似,不同之处是G72的刀具路 径是按径向X轴方向)进行切削循环的,适合加工盘类零件。

?

格式: G00 X Z 循环起点 G72 W△w R△e 退刀量 G72 P Q

Y向每次吃刀量,mm

开始和结束段号。 X向和Z向精车余量,mm。

U△u1 W△w1 F f

进给速度 。

第三章 数控车床编程
第十一节 端面粗车循环 G72
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ G72精加工程序段的第一句只能写Z值,不能写X或X、Z同时写入。 该循环的起刀点位于毛坯外径处。 该指令只能切削前小后大的工件,不能切削凹进形的轮廓。 一般上 G72指令采用平放的外圆车刀,防止竖放的外圆车刀扎如工件,引起撞刀。 由于G72走刀是逐步深入工件内部,所以G72指令可以加工内孔轮廓工件。 使用该指令头部倒角,由于实际加工走刀的关系,描述路径时无需按照延长线述。 G72描述路径与G73和G71不同,G72从工件后部开始描述,相应的出现了圆弧的方 向问题。

第三章 数控车床编程
第十一节 端面粗车循环 G72
? 内轮廓加工循环(内孔加工、内圆加工) G72走刀是逐步深入工件内部,所以G72指令可以加工内孔轮廓工件。由于G71走 刀一次加工到工件的尾部,会引起撞刀,G73类似。

★ G72做内部轮廓加工时,给定的精车余量为负值,如G72 P 此时U、W为负值,才会使粗车加工留有余量。

Q

U-0.2 W-0.1 F



第三章 数控车床编程
第十二节 螺纹切削循环 G76
? 功能:G76只需指定螺纹加工的循环地点和最后一刀螺纹终点坐标既可。

?

格式


Z 循环起点 Q △dmin R△e
精车余量

m:精加工重复次数(01~99); γ :螺纹尾部倒角量,即斜向退刀量(00~99mm) θ :螺纹刀刀尖角度,允许配合牙形角角度: 80°、60°、55°、30°、29°、0° 此类命令中均是2位数指定,不足的补“0”, 精加工4次,无倒角量,60°螺纹刀→P040060

G00 X

G76 P mγ θ G76 X Z

最小背吃刀量,半径值μ m 导程(导程=螺距×线数)

Ph Q △dmax R__ F

螺纹终点坐标

牙深μ m 最大被吃刀量μ m 锥度mm

第三章 数控车床编程
第十二节 螺纹切削循环 G76
★ 该指令不需指定进给速度,进给速度和主轴转速由系统自动给定,保证螺纹加 工到位。 ★ 由图中得知,虚线部分不用描述,该指令只需要描述循环起点和最后一刀的螺 纹加工终点。 ★ 该指令不需指定精确的最大和最小切深,系统根据给定的数值计算每次的吃刀 量,按递减方式切深。 ★ G76内的相关数值设定:精车次数即认为等同于螺纹加工次数;若题目中未指 定螺纹刀的角度,按照60°;精车余量一般取值不大于最小背吃刀量。直螺纹 时锥度写R0。

第三章 数控车床编程
第十三节 切槽循环 G75
? 功能:在X方向对工件进行切槽的处理

?

格式


Z
循环起点 每次退刀量,mm

G00 X

G75 R△e G75 X Z
切槽终点坐标

Ph Q
x向吃刀量μ m

R__ F

进给速度 切完一个刀宽后,槽底移动量μ m

切完一个刀宽后,槽顶移动量μ m

第三章 数控车床编程
第十四节 镗孔循环 G75
? 功能:在Z方向对工件进行孔加工的处理

?

格式


Z
循环起点 每次退刀量,mm

G00 X

G74 R△e G74 X Z
镗孔终点坐标

Ph Q
z向吃刀量μ m

R__ F

进给速度 切完一个刀宽后,孔底移动量μ m

切完一个刀宽后,孔顶移动量μ m

第三章 数控车床编程
第十五节 锥度螺纹
? 锥度螺纹是螺纹的前后具有半径差的螺纹,半径差由前端的螺纹半径值减去 尾端的螺纹的的半径值得出,因此:顺锥,锥度R<0;逆锥,锥度R>0。

?

由图中得知,锥度R并非是工件成形螺纹的半径差,螺 纹加工的起点是以循环起点为基础,所作出的延长线(A’ 点)来计算的,因为螺纹加工的循环起点必须在工件外部, 即按照:起点→A’→B的顺序进行加工。 延长线的计算方法和倒角的类似,用相似三角形,不再 赘述。 G92和G76指令只需给出加工的终点,而A’点不需指出, 在计算的时候只需我们给定锥度(半径的差值)即可。

第三章 数控车床编程
第十六节 多头螺纹
? 功能:多头螺纹一般用G92指令来实现,通过分度旋入的方法加工出所需的螺纹,度 数指定按照微度,即180°要写成180000。

?

格式 G00 X__Z__ G92 X__Z__R__F__Q _ X、Z螺纹终点坐标;R是锥度,直螺纹时可不写;F是导程,导程=线数×螺距。Q是螺纹分度度数。 ★ 该指令不需指定进给速度,进给速度和主轴转速由系统自动配给,保证螺纹加工到位。 ★ M20×3(P1.5)表示该螺纹导程为3,螺距为1.5,则该螺纹为双头螺纹。 ★ 加工方法同G92指令。 ★ Q为非摸态码,因此每步必须要写。

第三章 数控车床编程
第十七节 椭圆
? 功能:数控车床加工曲线的原理是“拟合曲线”,即用直线模拟曲线(详见第一章 第三节),由于机床设定Z向脉冲(即最小移动量)是个定值,因此,机床加工曲线 实际上是根据每次Z向的移动量去计算X值,并用直线连接。

?

格式

第三章 数控车床编程
第十八节 简单外径循环 G90
? 功能:外径粗加工。

?

格式 G00 X__Z__ G90 X__Z__R__F__ X、Z每次加工终点坐标;R是锥度;F是进给速度。

第三章 数控车床编程
第十九节 简单端面循环 G90
? 功能:外径粗加工。

?

格式 G00 X__Z__ G94 X__Z__R__F__ X、Z每次加工终点坐标;R是锥度;F是进给速度。

第三章 数控车床编程
第二十节 绝对编程和相对编程
? 对于 X 轴和 Z 轴的相对坐标指令是 U 和W,指X方向或Z方向移动了多少 距离。X向差值根据系统不同,可以是半径值,也可以是直径值,此处X方 向差值以直径举例说明。

第四章 数控车床加工工艺
第一节 数控车床加工过程
? 数控加工是在数控机床上按照事先编制好的加工程序 自动地对工件进行加工的过程。其具体步骤与要求如 下:
1.分析零件图样 2.工艺处理 3.数学处理 4.编写零件加工程序单 5.制备控制介质及程序校验 6.数控加工工艺文件

第四章 数控车床加工工艺
第一节 数控车床加工过程
? 数控加工及其特点
1.具有复杂形状加工能力 2.高质量 3.高效率 4.高柔性 5.易于形成网络控制 6.技术要求高

第四章 数控车床加工工艺
第二节 数控加工工序的划分原则与内容
? 数控加工工艺与普通加工工艺有许多相同之处,也有许多差异: 在数控加工中对加工零件进行工艺分析,拟定工艺方案都涉及到一 些工艺问题的处理。数控加工工艺的合理确定对实现优质、高效、 经济的数控加工具有极其重要的意义。 1.数控加工工序的划分 2.工序划分的方法 3.加工路线的确定 4.切削参数的确定 5.编程误差及其控制 6.数学处理 7.零件的工艺规程

第四章 数控车床加工工艺
第三节 数控加工工艺的编制
? 编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。 这些专用技术文件既是数控加工、产品验收的依据,也是需要操作 者遵守、执行的规程。 1.数控加工走刀路线图 2.数控车削加工刀具卡片 3.数控车削加工工序卡片 4.数控加工程序说明卡 5.数控车削加工刀具调整图 6.数控加工专用技术文件的编写要求 7.零件的工艺规程

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
一、螺纹特型轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二、细长轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
三、特长螺纹轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二、细长轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
四、复合轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
五、圆锥销配合件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
六、螺纹手柄

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
七、单球手柄

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
八、螺纹特型件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
九、球头特种件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十、弧形轴特件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十一、螺纹配合件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十二、螺纹多槽件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十三、螺纹宽槽轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十四、双头孔轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十五、螺纹圆弧轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十六、双头特型轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十七、长轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十八、长轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
十九、螺纹轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十、球身螺纹轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十一、双头轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十二、双头多槽螺纹件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十三、掉头内外螺纹轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十四、螺纹及孔轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十五、球身螺纹长轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十六、双头孔及弧轴

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十七、球头螺纹手柄

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十八、圆弧螺纹组合件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
二十九、三件套圆弧组合件

第五章 典型数控车床零件的加工工艺与编程
三十、复合轴组合件

第六章 FANUC数控系统操作
第一节 FANUC 0i系列数控系统
? 输入面板和显示器

第六章 FANUC数控系统操作
第一节 FANUC 0i系列数控系统
? 操作面板

第六章 FANUC数控系统操作
第二节 FANUC 0i Mate-TC数控系统
? 输入面板和显示器

第六章 FANUC数控系统操作
第二节 FANUC 0i Mate-TC数控系统
? 操作面板

简介
? 化学工业出版社(简称化工社)建于1953年,是一家综 合性科技出版社。 ? 高职高专教材现有1500余种,包括一批教育部高职高专 规划教材、“十一五”国家级规划教材和省(市)级精 品教材等。品种覆盖化学、化工、材料加工与应用、机 械设计制造、机电设备、电子信息、自动化技术、环境 保护、生物技术、制药技术、艺术设计以及安全、能源、 食品、园林、建筑、建材、旅游、经贸、管理等专业和 公共基础课程。教材突出高职特色,强化学生的职业技 能和实践能力培养。 ? 化工社教学资源网(www.cipedu.com.cn)是一个专业教 学服务支持平台。


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