数控加工编程与操作课件PPT.pptx

绪论,一、数控机床概述,（一）数控机床的产生与发展 1．数控技术与数控机床 2．数控机床的产生和发展 （1）柔性制造系统。 （2）计算机集成制造系统。 （二）数控机床的组成及加工原理 1．数控机床的组成 （1）控制介质与程序输入输出设备。 （2）数控装置。 （3）伺服系统。 （4）辅助控制装置。。 （5）机床本体,典型的柔性制造系统,,与传统的普通机床相比，数控机床机械部件具有以下几个优点： ① 采用了高性能的主轴及进给伺服驱动装置，机械传动装置得到简化，传动链较短。 ② 数控机床的机械结构具有较高的动态特性、动态刚性、阻尼精度、耐磨性以及抗热变性。 ③ 较多地采用高效传动件，如滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨等。,2．数控机床的加工原理 （1）数控机床的加工过程。 （2）数控转换与译码过程。 ① 译码 ② 刀补运算 ③ 插补计算 ④ PLC控制,数控加工过程,CNC系统的数据转换过程,3.数控机床的分类,,（1）按工艺用途分类 ①金属切削类数控机床 ②金属成型类数控机床 ③特种加工类数控机床 （2）按控制运动轨迹分类 ①点位控制数控机床 ②直线控制数控机床 ③轮廓控制数控机床,（3）按伺服系统的控制方式分类 ①开环伺服系统。 ②闭环伺服系统。 ③半闭环伺服系统。,开环控制伺服驱动示意图,闭环控制伺服驱动示意图,半闭环控制伺服驱动示意图,二、数控机床坐标系,（一）标准坐标系及运动方向命名规则 1．机床相对运动的规定 2．坐标系的规定 3．运动方向的规定,右手笛卡尔直角坐标系,机床坐标系,（二）机床原点与机床参考点 1．机床原点 2．机床参考点,数控车床的机床坐标系与机床原点,数控车床的参考点与机床原点,（三）工件坐标系的建立 1．工作坐标系概述,工件坐标系是确定零件图上各几何要素（点、直线和圆弧）的位置而建立的坐标系，编程人员在编写程序时，根据零件图样及加工工艺，以工件上某一固定点为零点建立的笛卡尔坐标系，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。工件坐标系直接影响到编程时的计算量、程序的繁简程度及零件的加工精度，因此，编程时一定要恰当地选择工件坐标系。,2．工件坐标系的设定方法,工件坐标系的原点位置为工件原点，亦称工件零点。工件原点一般按如下原则选取。,① 工件原点尽可能选择在工艺定位基准上。 ② 工件原点应选在工件图样的尺寸基准上，这样可以直接用图纸标注的尺寸，作为编程点的坐标值，减少数据换算的工作量。 ③ 尽量选在精度较高的工件表面上，以提高被加工零件的加工精度。 ④ 对于对称零件，工件原点最好选在对称中心上；对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上，这样能使工件方便地装夹、测量和检验。 ⑤ Z轴方向上零点一般设在工件表面。 ⑥ 对于卧式加工中心，最好把工件原点设在回转中心上。 ⑦ 编程时，应将刀具起点和程序原点设在同一处，这样可以简化程序，便于计算。,工件坐标系,三、数控编程基本知识,（一）数控编程的内容及方法 1．数控编程的内容 （1）分析零件图样，制定工艺方案。 （2）数值计算。 （3）编写零件加工程序。 （4）制备控制介质。 （5）程序校验和首件试切。 2．数控编程的方法 （1）手工编程 （2）自动编程,数控编程的内容和步骤,,（二）数控程序的结构与格式 1．数控加工程序的组成结构 （1）程序号 （2）程序内容 （3）程序结束 2．程序段格式 （1）程序段号 （2）程序字 （3）程序段结束,字—地址可变程序段格式,项目一 数控车削加工工艺分析,1.1 项目导入,图1-1 轴承座,图1-1所示为轴承座零件图，材料为45#钢，毛坯为 80×120 mm棒料，小批量生产。要求分析其数控车削加工工艺，编制数控加工工序卡、数控车削加工刀具卡。,1.2 相关知识,1.2.1 数控车削加工工艺内容的选择 1.2.2 数控加工零件图的工艺性分析 1.2.3 数控车削加工工艺路线的拟定 1.2.4 零件的定位与夹具的选择 1.2.5 数控车削加工刀具及其选择 1.2.6 数控车削加工的切削用量选择 1.2.7 对刀点与换刀点的确定 1.2.8 数控编程中的数值计算 1.2.9 数控加工的工艺文件编制,1.2.1 数控车削加工工艺内容的选择,1．适于数控车削加工的内容 数控车削主要的加工对象是：精度要求高的回转体零件；表面粗糙度要求高的回转体零件；轮廓形状特别复杂的零件；带特殊螺纹的回转体零件等。,2．不适于数控车削加工的内容,（1）占机调整时间长 。 （2）加工部位分散，需要多次安装、设置 原点。 （3）按某些特定的制造依据（如样板、样 件、模胎等）加工的型面轮廓 。,1.2.2 数控加工零件图的工艺性分析,1．尺寸标注应符合数控加工的特点 2．几何要素的条件应完整、准确 3．尺精度及技术要求分析 4．统一几何类型及尺寸,1.2.3 数控车削加工工艺路线的拟定,1．加工方法的选择 数控车削内、外回转表面的加工方案的确定，应注意以下几点。 （1）加工精度为IT8～IT9级、表面粗糙度Ra1.6～3.2 m、除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。,（2）加工精度为 IT6～IT7级、表面粗糙度Ra0.2～0.63 m、除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。 （3）加工精度为IT5级、表面粗糙度Ra＜0.2 m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。,2．工序的划分,（1）工序的划分的原则。工序的划分原则有工序集中原则和工序分散原则两种。 （2）工序划分方法。在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序 。 （3）回转类零件非数控车削加工工序的安排。,3．加工顺序的安排,（1）先粗后精原则。 （2）先近后远原则。 （3）内外交叉原则。 （4）刀具集中原则。 （5）基面先行原则。,4．确定进给路线,确定进给路线的重点，在于确定粗加工及空行程的进给路线，因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。 （1）刀具引入、切出。 车螺纹时，必须设置刀具引入距离1和刀具切出距离2，即升速段和减速段，这样可避免因车刀升降速而影响螺距的稳定，如图1-2所示。,,图1-2 切螺纹时的引入、引出距离,（2）确定最短的空行程路线 。 （3）确定最短的切削进给路线 。如图1-3所示，为粗车零件时几种不同切削进给路线的安排示意图。 （4）零件轮廓精加工一次走刀完成 。,,（a）沿轮廓进给的路线 （b）“三角形”进给路线 （c）“矩形”进给路线 图1-3 走刀路线示例,1.2.4 零件的定位与夹具的选择,1．定位基准的选择 （1）粗基准的选择。选择粗基准时，必须达到两个基本要求：首先应该保证所有加工表面都有足够的加工余量；其次应该保证零件上加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度。,（2）精基准的选择原则。 基准重合原则 、基准统一原则 、自为基准原则 、互为基准原则 和便于装夹原则 。,2．常用车削夹具和装夹方法,（1）夹具与夹紧方案的选择。在数控车床上装夹工件时，应使工件相对于车床主轴轴线有一个确定的位置，并且在工件受到各种外力的作用下，仍能保持其既定位置。 （2）数控车床常用装夹方法。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。数控车床常用装夹方法见表1-1。,表1-1 数控车床常用装夹方法,,1.2.5 数控车削加工刀具及其选择,1．车削刀具材料 （1）车刀的类型 。常用车刀的种类、形状和用途，如图1-6所示。 （2）常用车刀的几何参数。刀具切削部分的几何参数对零件的表面质量及切削性能影响极大，应根据零件的形状、刀具的安装位置、加工方法等，正确选择刀具的几何形状及有关参数。,,图1-6 常用车刀的种类、形状和用途 1—切断刀 2—90°左偏刀 3—90°右偏刀 4—弯头车刀 5—直头车刀 6—成型车刀 7—宽刃精车刀 8—外螺纹车刀 9—端面车刀 10—内螺纹车刀 11—内槽车刀 12—通孔车刀 13—盲孔车刀,（3）机夹可转位车刀的选用 。为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化，数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹刀片，机夹刀片常采用可转位车刀。 （4）刀夹。数控车刀一般通过刀夹（座）装在刀架上。刀夹的结构主要取决于刀体的形状、刀架的外形和刀架对主轴的配置3种因素。刀架对主轴的配置形式只有几种，而刀架与刀夹连接部分的结构形式多，致使刀夹的结构形式很多，用户在选型时，除满足精度要求外，应尽量减少种类、形式，以利于管理。,2．数控车削刀具的类型及其选择,（1）夹具与夹紧方案的选择。在数控车床上装夹工件时，应使工件相对于车床主轴轴线有一个确定的位置，并且在工件受到各种外力的作用下，仍能保持其既定位置。 （2）数控车床常用装夹方法。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。数控车床常用装夹方法见表1-1。,1.2.6 数控车削加工的切削用量选择,1．背吃刀量ap的确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能选择较大的背吃刀量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些，一般为0.1～0.5 mm。,2．主轴转速n的确定,（1）车光轴时的主轴转速。 在实际生产中，主轴转速可用下式计算： 式中： vc—切削速度，由刀具的耐用度决定； d—零件待加工表面的直径（mm）。,,（2）车螺纹时的主轴转速 。 大多数经济型车床数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下： 式中：P—被加工工件螺纹导程（螺距），mm； k—保险系数，一般为80。,,3．进给量（进给速度）f 的确定,进给量f是指工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离（mm/r），它与背吃刀量有着较密切的关系。进给量是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度、表面粗糙度要求、刀具及工件的材料性质选取。最大进给量受机床、刀具、工件系统刚度和进给驱动及控制系统的限制。,4．选择切削用量时应注意的几个问题,切削用量选择是否合理，对于实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。切削用量选择的一般原则如下。 （1）粗车时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本，首先选择大的背吃刀量ap，其次选择较大的进给量f，增大进给量f有利于断屑；最后根据已选定的吃刀量和进给量，并在工艺系统刚性、刀具寿命和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度vc，减少刀具消耗，降低加工成本。,（2）半精车或精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，通常选择较小的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度，以保证零件加工精度和表面粗糙度。,,（3）在安排粗、精车用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围。对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。 表1-3所示为数控车削切削用量推荐表，供编程时参考。,表1-3 数控切削用量推荐数据,,,,,,,,,,,,1.2.7 对刀点与换刀点的确定,1．对刀点 对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点的选择原则如下。,1.2.8 数控编程中的数值计算,1．基点和节点的坐标计算 基点坐标是编程中必需的重要数据，如图1-12所示。如图1-13所示，对图中曲线用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F等即为节点。,,,图1-12 零件轮廓的基点 图1-13 零件轮廓的节点,2．刀位点轨迹的计算,刀位点是标志刀具所处不同位置的坐标点，不同类型的刀具其刀位点不同，数控系统就是从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具的切削刃加工出所要求的零件轮廓。,,1.2.9 数控加工的工艺文件编制,1．数控编程任务书 数控编程任务书阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及进行数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一，见表1-4。,表1-4 数控编程任务书,续表,2．数控加工工序卡,数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、径向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择，见表1-5。,,,,表1-5 数控加工工序卡片,3．数控刀具卡片,数控加工时，对刀具的要求十分严格，刀具卡片主要反映刀具编号、刀具名称及规格、刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见表1-6。,,表1-6 数控刀具卡片,4．数控加工程序单,数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，经过数值计算，按照机床特定的指令代码编制的，是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单以及手动数据输入（MDI）、实现数控加工的主要依据。数控加工程序单见表1-7。,,表1-7 数控加工程序单,,1.3 项目实施,1.3.1 零件图工艺分析 1.3.2 确定装夹方案 1.3.3 确定加工顺序及走刀路线 1.3.4 刀具选择 1.3.5 切削用量选择 1.3.6 数控加工工艺卡的拟订,1.3.1 零件图工艺分析,该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。,1.3.2 确定装夹方案,如图1-14所示，图中双点画线为心轴装置。,,图1-14 外轮廓车削装夹方案,1.3.3 确定加工顺序及走刀路线,加工顺序的确定按“由内到外、由粗到精、由近到远”的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。走刀路线如图1-15所示。,,图1-15 外轮廓加工走刀路线,1.3.4 刀具选择,将所选定的刀具及其参数填入轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。轴承座加工选用刀具卡片见表1-8。,表1-8 轴承套数控加工刀具卡片,注：车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。 本例中选,55°。,1.3.5 切削用量选择,根据被加工表面质量要求，以及刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与进给量，计算结果填入表1-9工序卡中。,1.3.6 数控加工工艺卡的拟订,将前面分析的各项内容综合，编制数控加工工序卡。轴承套数控加工工序卡见表1-9。,,,表1-9 轴承套数控加工工序卡,项目二 阶台轴的工艺分析与编程,2.1 项目导入,图2-1 阶台轴,图2-1所示为阶台轴，已知材料为45#热轧圆钢，毛坯为 38×125 mm棒料。要求制定零件的加工工艺，编写零件的数控加工程序，并通过数控仿真加工调试、优化程序，最后进行零件的加工检验。,2.2 相关知识,2.2.1 阶台轴车削工艺 2.2.2 数控车床的编程特点 2.2.3 数控系统功能 2.2.4 轴类零件加工编程基本指令 2.2.5 轴类零件加工编程单一循环指令 2.2.6 轴类零件编程实例,2.2.1 阶台轴车削工艺,1．轴类零件的结构工艺特点,,图2-2 轴的种类,2．轴类零件加工的主要问题,轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而存在差异，而轴的工艺规程的编制是生产中经常遇到的工作。 轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。 轴类零件加工的典型工艺路线如下： 毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽等→热处理→磨削。,3．主要技术要求,（1）尺寸精度 。 （2）几何形状精度 。 ① 位置精度。 ② 表面粗糙度。,4．定位基准的选择,对实心的轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一，而对于空心主轴，除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用，互为基准。,5．加工阶段的划分,轴类零件加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力，因此要划分加工阶段。轴类零件的加工基本上划分为下列3个阶段。,（1）粗加工阶段 毛坯处理：毛坯备料、锻造和正火； 粗加工：锯去多余部分，车端面、钻中心孔和荒车外圆等。,（2）半精加工阶段 半精加工前热处理：对于45#钢一般采用调质处理以达到220～240HBS； 半精加工：车工艺锥面（定位锥孔），半精车外圆端面和钻深孔等。,（3）精加工阶段 精加工前热处理：局部高频淬火； 精加工前各种加工：粗磨定位锥面、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等； 精加工：精磨外圆和内外锥面以保证轴最重要表面的精度。,6．加工顺序的安排和工序的确定,轴类零件各表面先后加工顺序，在很大程度上与定位基准的转换有关。当零件加工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大致可以确定了。因为各阶段开始总是先加工定位基准面，即先行工序必须为后面的工序准备好所用的定位基准。,7．轴类零件的装夹与定位方法,轴类零件常用的装夹方法如下。 （1）在三爪卡盘自定心卡盘上装夹。 （2）在两顶尖之间装夹。 （3）用一夹一顶方式装夹。 （4）用三爪自动夹紧拨盘装夹工件。,8．轴类零件加工的刀具选择,轴类零件数控车削的表面主要有外圆、端面以及沟槽和切断。轴类零件数控车削常用的刀具有外圆车刀和外圆切刀，如图2-4所示。,,（a）车削外圆 （b）车削端面 （c）切槽和切断 图2-4 轴类零件车削,（1）外圆车刀的选择 轴类零件数控车削一般要分粗、精加工阶段来完成，而各加工阶段对刀具的要求是不同的。轴类零件数控加工常用外圆机夹可转位车刀。,（2）车刀的装夹注意事项 ① 数控车刀的装夹首要原则是在不干涉前提下，尽可能短的刀杆悬伸，一般以不超过刀柄厚度的1.5倍为宜。 ② 数控车床和数控车刀制造时对中心高的要求很高，一般车刀装夹时不需要垫刀片，应该能保证中心高。装夹时注意保证刀杆底面及侧面与刀座的定位面要贴合。 ③ 压紧（锁紧）及螺钉拧紧时不要用增力工具（如管子、活扳手）等，螺钉上应使用高温涂料。,（3）切断刀的选择 切断刀的几何形状和角度如图2-5所示。,,图2-5 切断刀的几何形状和角度,（4）切刀的装夹 切刀装夹时应注意如下两点。 ① 切刀伸出刀架不宜过长，刀头中心线必须装得与工件轴线垂直，以保证两副偏角相等、主切削刃与工件轴线平行。 ② 切断实心工件时，切刀刀尖必须装得与工件轴线等高。,9．轴类零件切削用量的选择,数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速s或切削速度v、进给速度或进给量f。这些参数均应在数控车床给定的允许范围内选取。切削用量的具体数值应根据所选择的机床性能、相关手册并结合实际经验确定。,10．阶台轴的车削走刀路线,阶台轴的车削方法分低台阶车削和高台阶车削两种方法，如图2-6所示。,,图2-6 阶台轴车削方法,11．轴类工件的测量,阶台轴检验时的常用测量工具有游标卡尺（见图2-7）和外径千分尺（见图2-8）。,,图2-7 游标卡尺 1—下量爪 2—内量爪 3—尺身 4—螺钉 5—游标 6—深度尺,,图2-8 外径千分尺 1—尺架 2—固定量杆 3—测微螺杆 4—锁紧装置 5—测力装置 6—微分筒,2.2.2 数控车床的编程特点,1．直径编程方式,,在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值一般采用直径编程。因为被加工零件的径向尺寸在测量和图样上标注时，一般用直径值表示，采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。,2．绝对坐标与增量坐标,FANUC数控系统的数控车床，是用地址符来指令坐标字的输入形式的，在一个程序段中，可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。地址符X、Z表示绝对坐标编程，地址U、W表示增量坐标编程。,3．具有固定循环加工功能,由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，加工时需要多次走刀，为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可自动进行多次重复循环切削。,4．进刀和退刀方式,切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如图2-9所示。,,图2-9 切削起始点的确定,2.2.3 数控系统的功能,1．准备功能G指令,,准备功能也叫G功能或G代码。它是使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。G代码由地址G和后面的两位数字组成，从G00～G99共100种。G指令主要用于规定刀具和工件的相对运动轨迹（即插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿等多种加工操作。不同的数控系统，G指令的功能不同，编程时需要参考机床制造厂的编程说明书。,2．辅助功能（M功能）,辅助功能也叫M功能或M代码。辅助功能是用地址M及两位数字表示的。它主要用来表示机床操作时各种辅助动作及其状态。,3．主轴功能（S功能）,（1）恒线速取消（G97）。 编程格式：G97 S＿ G97是取消恒线速度控制的指令。 （2）恒线速度控制（G96）。 编程格式：G96 S＿ S后面的数字表示的是恒定的线速度：单位为m/min。 G96是恒线速度控制的指令。 （3）主轴最高速度限定（G50）。 编程格式：G50 S＿ G50除有坐标系设定功能外，还有主轴最高转速设定功能，即用S指定的数值设定主轴每分钟的最高转速。,4．F功能（进给功能）,（1）每转进给量（G99）。 编程格式G99 F＿ F后面的数值表示主轴每转刀具的进给量，单位为mm/r。如：G99 F0.2，表示进给量为0.2 mm/r。 （2）每分钟进给量（G98）。 编程格式G98 F＿ F后面的数值表示刀具每分钟的进给量，单位为mm/min。如：G98 F200表示进给量为200 mm/min。,,5．刀具功能T,编程格式：T＿ T功能指令用于指定加工所用刀具和刀具参数。T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。,,2.2.4 轴类零件加工编程基本指令,1．工件坐标系设定指令G50,,编程格式：G50 X＿ Z＿ ； 该指令是规定刀具起刀点（或换刀点）至工件原点的距离。坐标值X、Z为起刀点刀尖（刀位点）相对于加工原点的位置。在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，例如图2-11所示，设置工件坐标系的程序段如下： G50 X128.7 Z375.1; 执行该程序段后，系统内部即对（X128.7 Z375.1）进行记忆，并显示在显示器上，这就相当于在系统内部建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系。,,图2-11 坐标系设定指令G50,2．公制/英制变换（G21、G20）,G20指令坐标尺寸以英制输入。 G21指令坐标尺寸以公制输入。,3．快速点位运动指令G00,功能：控制刀具以点位控制方式，从刀具当前点快速移动到目标点，其移动速度由机床参数来设定。 编程格式：G00 X（U）＿Z（W）＿； 式中：X、Z为刀具移动的目标点坐标。X、Z为绝对坐标，U、W为相对坐标。,4．直线插补指令G01,编程格式： G01 X（U）＿ Z（W）＿ F＿； 功能：使刀具以指定进给速度F，从当前点出发以直线插补方式移动到目标点。应用于端面、内外圆柱和圆锥面的加工。 应用举例如下。 例：（见图2-13，选右端面回转中心O为编程原点）,,,图2-13 直线插补指令G01,绝对值编程： … N10 G00 X50.0 Z5.0 S800 T0101 M03；（P0 → P1） N20 G01 Z-40.0 F0.3；（P1 → P2） N30 X80.0 Z-60.0；（P2 → P3） N40 G00 X200.0 Z100.0；（P3 → P0） …,增量值编程： … N10 G00 U-150.0 W-95.0 S800 T0101 M03； N20 G01 W-45.0 F100； N30 U30.0 W-20.0； N40 G00 U120.0 W160.0； …,5．暂停指令G04,编程格式：G04 X（P）＿ ； 功能及应用：该指令可使刀具做短时间的停顿。其应用于车削沟槽或钻孔时，为提高槽底或孔底的表面加工质量及有利于铁屑充分排出，在加工到孔底或槽底时，暂停适当时间。,,例：如图2-14所示，为利用暂停指令G04进行切槽加工的实例。对槽的外圆柱面粗糙度有要求，编写加工程序如下。,,图2-14 暂停指令应用,… N060 G00 X1.6；快速到① N070 G01 X0.75 F0.05；以进给速度切削到② N080 G04 X0.24；暂停0.24s N090 G00 X1.6；快速到① …,2.2.5 轴类零件加工编程单一循环指令,,单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入—切削—退刀—返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定循环，圆柱面单一固定循环如图2-15所示，圆锥面单一固定循环如图2-16所示。,,,图2-15 圆柱面切削循环 图2-16 圆锥面切削循环,① 圆柱面切削循环。 编程格式：G90 X（U）＿ Z（W）＿ F＿； ② 圆锥面切削循环。 编程格式：G90 X（U）＿ Z（W）＿ R＿ F＿； 程序中：X、Z—圆柱面切削的终点坐标值； U、W—圆柱面切削的终点相对于循环起点的增量坐标。 R—圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。 如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，R值为负，反之为正。,应用举例：应用G90切削循环功能编写图2-17所示零件的加工程序。具体加工程序如下：,,图2-17 G90指令的应用,O0010 N10 T0101； N20 M03 S1000； N30 G00 X55.0 Z5.0 M08；（刀具定位到循环起点） N40 G01 G96 F2.5 S150； N50 G90 X45.0 Z-25.0 F0.2； N60 X40.0； N70 X35.0； N80 G00 X200.0 Z200.0； N90 M30；,2.2.6 轴类零件编程实例,,例2-1：零件图如图2-18所示，毛坯为40的棒料，要求采用G90指令编写加工程序。,,图2-18 G90指令的应用示例,图2-18 G90指令的应用示例 1．确定加工方案 ① 粗车38、32外圆，留余量0.5 mm。 ② 从右至左精加工个面。 ③ 切断。 2．确定刀具 ① 90°外圆车刀T0101：用于粗、精车外圆。 ② 切槽刀（3 mm宽）T0202：用于切断。 3．编程 编程原点设在零件的右端面，程序见表2-3。,表2-3 程序清单,,2.3 项目实施,2.3.1 加工工艺分析 2.3.2 编制加工程序 2.3.3 零件的仿真加工 2.3.4 零件的实操加工 2.3.5 零件检验,2.3.1 加工工艺分析,1．零件图分析,,如图2-1所示阶台轴，该零件形状简单，结构尺寸变化不大。该零件有3个台阶面、两处直槽，前后两端台阶同轴度误差为0.02 mm，中段轴颈有圆柱度要求，其允差为0.04 mm。径向尺寸中，35、29、33精度要求较高。轴向尺寸中33外圆段有长度公差要求，表面粗糙度值不大于Ra3.2 m。,2．确定装夹方案,35圆柱面加工时，要先加工好中心孔，采取两顶尖定位装夹好三爪卡盘辅助夹紧的方法来保证该圆柱面的轴线对基准A的同轴度要求。,3．确定加工顺序及走刀路线,工序一：第一次安装，夹毛坯外圆，车削零件右轮廓至尺寸要求。 工步一：车右端面； 工步二：打中心孔，装顶尖； 工步三：粗、精加工、外圆29、33圆柱面至尺寸要求，倒角； 工步四：车宽3mm的沟槽。,工序二：第二次装夹，软爪夹33外圆柱面，数控车削零件左端轮廓至尺寸要求。 工步一：车左端面，保证工件长度； 停车，测量35外圆柱面的实际长度L；Z向对刀，输入刀具偏移量（L-40）。 工步二：打中心孔，装顶尖； 工步三：粗、精加工35轮廓至尺寸要求，倒角。,4．刀具及切削用量的选择,首先根据零件加工表面的特征确定刀具类型：选择外圆车刀（刀具装在刀架上的1号刀位）加工外圆面和端面，选用切刀（刀具装在刀架上的2号刀位）切槽。刀具及切削参数见表2-4。,,表2-4 刀具及切削参数,,5．填写工艺文件,,表2-5 阶台轴数控加工工序卡1,,,续表,,,表2-6 阶台轴数控加工工序卡2,,,2.3.2 编制加工程序,,表2-7 阶台轴车削数控加工程序单1（第一次安装，加工右端）,续表,,表2-8 阶台轴车削数控加工程序单2（第二次安装，加工左端）,续表,2.3.3 零件的仿真加工,1．进入仿真系统,,“开始”菜单→“程序”→“数控仿真系统”，运行仿真系统（上海宇龙仿真系统），如图2-19所示。,,图2-19 上海宇龙仿真系统,2．选择机床,“机床”菜单→“选择机床”，如图2-20所示。本项目选择的是FANUC 0I系统沈阳机床厂数控车床，如图2-21所示。,,,图2-20 选择机床界面,,图2-21 沈阳机床厂数控车床面板,3．启动系统,在电源开按钮 上单击鼠标左键。 检查急停按钮是否松开至 状态，若未松开，单击急停按钮 ，将其松开。,4．车床回参考点,单击回原点按钮 ，选择机床工作模式为回原点模式。此时CRT界面如图2-22所示。,,,,图2-22 各轴回参考点,5．定义/装夹毛坯,,,,“零件”菜单→“定义毛坯”，打开定义毛坯对话框，如图2-23所示，本项目选择的毛坯尺寸是38×125 mm；并安装毛坯，“零件”菜单→“放置零件”，如图2-24所示；安装中根据需要移动工件，改变工件的装卡位置。,图2-23 定义毛坯,,,图2-24 安装毛坯,6．刀具选择及安装,,,,“机床”菜单→“选择刀具”打开刀具选择对话框，如图2-25所示，本项目选择两把刀，93°菱形外圆车刀和3mm切断刀，分别安装在刀架1、2号位置上。,图2-25 刀具选择界面,7．对刀/设定工件坐标系,,,,数控程序一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。下面具体说明车床对刀的方法。其中将工件右端面中心点设为工件坐标系原点，与将工件上其他点设为工件坐标系原点的对刀方法类似。,（1）试切法设定工件坐标系。 ① 切削外径：点击操作面板上的“JOG模式”按钮 ，手动状态指示灯变亮 ，机床进入手动操作模式，点击控制面板上的 或 按钮，使机床在X轴方向移动；同样使机床在Z轴方向移动。通过手动方式将机床移动到如图2-26所示的大致位置。,,,,,,,,图2-26 通过手动方式移动机床 图2-27 试切外圆,点击操作面板上的“主轴正转” 或“主轴反转” 按钮，使其指示灯变亮 、 ，主轴转动。再点Z轴负方向按钮 ，移动Z轴，用所选刀具试切工件外圆，如图2-27所示。然后按Z轴正方向按钮 ，X方向保持不动，刀具退出。,,② 测量切削位置的直径：点击操作面板上的“主轴停止”按钮 ，使主轴停止转动，点击菜单“测量/坐标测量”如图2-28所示，点击试切外圆时所切线段，选中的线段由红色变为黄色。记住下面对话框中对应的X的值“α”。,,图2-28 测量切削外圆直径,③ 按下功能键区的 键。 ④ 把光标定位在需要设定的坐标系上。 ⑤ 光标移到X。 ⑥ 输入直径值“α”。 ⑦ 按菜单软键[测量]，完成X轴的对刀。,,⑧ 切削端面：点击操作面板上的“主轴正转” 或“主轴反转” 按钮，使其指示灯变亮，主轴转动。将刀具移至如图2-29的位置，机床在手动操作模式下点击控制面板上的X轴负方向按钮 ，切削工件端面，如图2-30所示。然后按X轴正方向按钮 ，Z方向保持不动，刀具退出。 ⑨ 点击操作面板上的 按钮，使主轴停止转动。 ⑩ 把光标定位在需要设定的坐标系上。,,,,,,,图2-29 切削端面前刀具初始位置 图2-30 切削端面,在MDI键盘上按下需要设定的轴“Z”键。 输入工件坐标系原点的距离（注意距离有正负号）。 按菜单软键[测量]，自动计算出坐标值并填入，完成Z轴的对刀，如图2-31所示。,,,,,,,图2-31 对刀结束示意图,（2）设置偏置值完成多把刀具对刀。 方法一：选择一把刀为标准刀具，采用试切法或自动设置坐标系法完成对刀，把工件坐标系原点放入G54～G59，然后通过设置偏置值完成其他刀具的对刀。下面介绍刀具偏置值的获取办法。 点击MDI键盘上 键和[相对]软键，进入相对坐标显示界面，如图2-32所示。,,选定的标刀试切工件端面，将刀具当前的Z轴位置设为相对零点（设零前不得有Z轴位移）。 依次点击MDI键盘上的 、 ， 输入“W0”，按软键[预定]，则将Z轴当前坐标值设为相对坐标原点。 标刀试切零件外圆，将刀具当前X轴的位置设为相对零点（设零前不得有X轴的位移）：依次单击MDI键盘上的 、 ， 输入“U0”，按软键[预定]，则将X轴当前坐标值设为相对坐标原点。此时CRT界面，如图2-33所示。,,换刀后，移动刀具使刀尖分别与标准刀切削过的表面接触。接触时显示的相对值，即为该刀相对于标刀的偏置值X，Z（为保证刀准确移到工件的基准点上，可采用手动脉冲进给方式）。此时CRT界面，如图2-34所示，所显示的值即为偏置值。 将偏置值输入到形状参数补偿表内。 方法二：分别对每一把刀进行测量，输入刀具偏移量。,,,,图2-32 进入相对坐标显示界面 图2-33 CRT界面 图2-34 界面显示的为偏置值,8．输入程序,,,,按 按钮，进入编辑模式，按 键，开始输入编辑程序。,,9．单步加工,,,,检查机床是否回零，若未回零，先将机床回零。 再导入数控程序或自行编写一段程序。 点击操作面板上的“自动模式” 按钮，使其指示灯变亮 。 点击操作面板上的“单段” 按钮。 点击操作面板上的“循环启动” 按钮，程序开始执行。,,,,,10．自动加工,,,,检查机床是否回零，若未回零，先将机床回零。导入数控程序或自行编写一段程序。 点击操作面板上的“自动模式”按钮 ，使其指示灯变亮 。 点击操作面板上的“循环启动”按钮 ，程序开始执行。,,,2.3.4 零件的实操加工,1．毛坯、刀具、工具准备（课前准备） 2. 程序输入与编辑,（1）开机。 （2）回参考点。 （3）输入程序。,3．阶台轴数控加工,,,,（1）设置主轴转动指令，使主轴转动。 （2）完成X向对刀。手动JOG方式，车削外圆，沿+Z方向退刀，按下主轴停止键，测量切削外圆的直径，如为48.25；按OFFSET/SETTING键，移动光标到相应刀号的位置，如1号刀在G01，输入X48.25，按测量键，完成X方向对刀。,,,,,,（3）Z向对刀。在手动JOG方式下按主轴正转键使主轴转动，车削端面，沿+X方向退刀，按下主轴停止键，按OFFSET/SETTING键，移动光标到相应刀号的位置，输入Z0，按测量键，完成Z方向对刀。换T02刀，同理通过上述（2）～（4）步骤完成T02的对刀过程。 （4）设置编程坐标系。 （5）自动加工，调出加工程序，选择机床工作模式为“自动运行”模式，按“循环启动”键，机床进行自动加工。,,,2.3.5 零件检验,,表2-9 阶台轴检验,,,,表2-10 阶台轴编程与加工考核表,,,,,,,,,,项目三 螺纹轴的工艺分析与编程,知识目标,1.掌握含圆柱面、圆锥面、沟槽和螺纹要素复杂轴类零件的结构特点和工艺特点，正确分析此类零件的加工工艺 2.掌握数控车削加工螺纹的工艺知识和编程指令 3.掌握复合循环指令G71、G70的编程格式与应用,能力目标,1．巩固数控车一般指令的使用方法 2．会分析螺纹轴零件的工艺，能正确选择设备、刀具、夹具与切削用量，能编制数控加工工艺卡 3．能正确使用数控系统的螺纹加工指令编制含螺纹结构零件的数控加工程序，并完成零件的加工 4．能正确使用数控系统的复合循环指令G71、G70编制外圆轮廓的粗、精加工程序 5．能正确运用数控系统仿真软件，校验编写的零件数控加工程序，并虚拟加工零件 6．培养学生独立工作的能力和安全文明生产的习惯,