模具数控加工技术教案第 13 次课--16次 课

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第 十 三 次 课 授 课 提 纲 （三）数控车削常用的各种指令 不同的数控车床，其编程功能指令基本相同，但也有个别功能指令的定义有所不同，这里以FANUC―0T系统为例介绍数控车床的基本编程功能指令。 1．快速点定位指令（G00） 该指令使刀架以机床厂设定的最快速度按点位控制方式从刀架当前点快速移动至目标点。该指令没有运动轨迹的要求，也不需规定进给速度。 指令格式：G00  X____Z____，或G00  U____W____ 【例题3-１】 快速进刀（Ｇ00）编程，如图3-13所示。 ２．直线插补指令（Ｇ01） 该指令用于使刀架以给定的进给速度从当前点直线或斜线移动至目标点，即可使刀架沿Ｘ轴方向或Ｚ轴方向作直线运动，也可以两轴联动方式在Ｘ、Ｚ轴内作任意斜率的直线运动。 指令格式：G01  X___Z___F___，或G01  U___ W___F___ 如进给速度Ｆ值已在前段程序中给定且不需改变，本段程序也可不写出；若某一轴没有进给，则指令中可省略该轴指令。 【例题3-２】外圆柱切削编程，如图3-14所示。 ３．圆弧插补指令（G02、G03） 该指令用于刀架作圆弧运动以切出圆弧轮廓。Ｇ02为刀架沿顺时针方向作圆弧插补，而Ｇ03则为沿逆时针方向的圆弧插补。 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___ 【例题3-3 】顺时针圆弧插补，如图3-15所示。 ４．螺纹切削指令（Ｇ32） 该指令用于切削圆柱螺纹，圆锥螺纹和端面螺纹。 指令格式：Ｇ32  X___Z___F___ 其中Ｆ值为螺纹的螺距。 【例题3-4】圆柱螺纹切削，如图3-16所示。 ５．暂停指令(G04) 该指令可使刀具作短时间（n秒钟）的停顿，以进行进给光整加工。主要用于车削环槽、不通孔和自动加工螺纹等场合，如图3-17所示。 指令格式：Ｇ04  P___ 指令中Ｐ后的数值表示暂停时间。 ６．自动回原点指令（G28） 该指令使刀具由当前位置自动返回机床原点或经某一中间位置再返回到机床原点，如图3-18所示。 指令格式：G28  X(U)____Z(W)____T00 指令中的坐标为中间点坐标，其中X坐标必须按直径给定。直接返回机床原点时，只需将当前位置设定为中间点即可。刀具复位指令 T00必须写在G28指令的同一程序段或该程序段之前。刀具以快速方式返回机床原点。 ７．工件坐标系设定指令（Ｇ50） 该指令用以设定刀具出发点（刀尖点）相对于工件原点的位置，即设定一个工件坐标系，有的数控系统用G92指令。该指令是一个非运动指令，只起预置寄存作用，一般作为第一条指令放在整个程序的前面。 指令格式：G50  X___Z___ 指令中的坐标即为刀具出发点在工件坐标系下的坐标值。 【例题3-5】工件坐标系设定，如图3-19所示。 （四）刀具半径补偿 目前数控车床都具备有刀具半径自动补偿功能。编程时只需按工件的实际轮廓尺寸编程即可，不必考虑刀具的刀尖圆弧半径的大小；加工时由数控系统将刀尖圆弧半径加以补偿，便可加工出所要求的工件。 1．刀尖圆弧半径的概念 任何一把刀具，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧，它的半径值是个难于准确测量的值，如图3-20所示。 编程时，若以假想刀尖位置为切削点，则编程很简单。但任何刀具都存在刀尖圆弧，当车削圆柱面的外径、内径或端面时，刀尖圆弧的大小并不起作用；但当车倒角、锥面、圆弧或曲面时，就将影响加工精度。图3-21表示了以假想刀尖位置编程时过切削及欠切削现象。 ２．刀具半径补偿的实施 （1）G40－解除刀具半径指令 （２）G41－刀具半径左补偿指令 （３）G42－刀具半径右补偿指令 图3-22表示了根据刀具与工件的相对位置及刀具的运动方向如何选用G41或G42指令。 （五）固定循环功能 在数控车床上对外圆柱、内圆柱、端面、螺纹等表面进行粗加工时，刀具往往要多次反复地执行相同的动作，直至将工件切削到所要求的尺寸。于是在一个程序中可能会出现很多基本相同的程序段，造成程序冗长。为了简化编程工件，数控系统可以用一个程序段来设置刀具作反复切削，这就是循环功能。 固定循环功能包括单一固定循环和复合固定循环功能。 １．单一固定循环指令 常用有以下几种指令： （１）外径、内径切削循环指令G90可完成外径、内径及锥面粗加工的固定循环。 ① 切削圆柱面  指令格式为： G90 X(U)__Z(W)__(F__) 如图3-23所示。 【例题3-6】用G90指令编程，工件和加工过程如图3-24所示，程序如下： ②切削锥面  指令格式： G90 X(U)__Z(W)__I__(F__) 如图3-25所示，X(U)、Z(W)的意义同前。I值为锥面大、小径的半径差，其符号的确定方法是：锥面起点坐标大于终点坐标时为正，反之为负。 ２．复合固定循环指令 它应用在切除非一次加工即能加工到规定尺寸的场合，主要在粗车和多次切螺纹的情况下使用，它主要有以下几种： （１）外径、内径粗车循环指令G71  该指令将工件切削到精加工之前的尺寸，精加工前工件形状及粗加工的刀具路径由系统根据精加工尺寸自动设定。 指令格式：G71 Pns Qnf UΔu WΔw DΔd(F__S _T__) 如图3-26所示为G71粗车外径的加工路线。图中C粗车循环的起点，A是毛坯外径与端面轮廓的交点。当此指令用于工件内径轮廓时，G71就自动成为内径粗车循环，此时径向精车余量Δu应指定为负值。 （２）端面粗车循环指令G72  它适用于圆柱棒料毛坯端面方向粗车，其功能与G71基本相同，不同之处是G72只完成端面方向粗车，刀具路径按径向方向循环，其刀具循环路径如图3-27所示，指令格式和其地址含义与G71的相同。 （３）闭合车削循环指令G73  它适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓形状基本接近时的粗车。例如，一些锻件、铸件的粗车，此时采用G73指令进行粗加工将大大节省工时，提高切削效率。其功能与G71、G72基本相同，所不同的是刀具路径按工件精加工轮廓进行循环，其走刀路线如图3-28所示。 指令格式：G73 Pns Qnf IΔi KΔk UΔu WΔw DΔd(F__S__T__) （４）精加工循环指令G70  用于执行G71、G72、G73粗加工循环指令后的精加工循环。 指令格式：G70  Pns Qnf 指令中的ns、nf与前几个指令的含义相同。在G70状态下，ns至nf程序中指定的F、S、T有效；当ns至nf程序中不指定F、S、T时，则粗车循环中指定的F、S、T有效。 【例题3-7】用G70、G71指令编程，如图3-29所示。 第 十 四 次 课 授 课 提 纲 第四节  数控车削加工实例 一、数控车床的操作 尽管不同的数控系统和数控车床的功能有些差异，数控车床的操作面板也有一些变化，但其基本功能和操作面板的基本形式大同小异。下面介绍HCNC—1T车削数控系统配简易型数控车床CJK6032的操作面板，如图3-30所示。 操作面板上各按键的功能如下： （1）电源开关； （2）急停按钮； （3）超程解除按钮； （4）工作方式选择波段开关； （5）自动方式； （6）单段方式； （7）手动/点动方式 ； （8）步进方式； （9）回零方式； （10）进给倍率； （11）刀位选择； （12）循环启动； （13）进给保持； （14）机床锁住； （15）冷却液开/关； （16）主轴正转/主轴停止/主轴反转/主轴点动； 二、数控车削实例 【例题3-8】已知毛坯为 30mm的棒料，材料为45钢，试数控车削成如图3-31所示的正锥。 1．根据零件图样要求和毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘一次装夹完成粗精加工。 其工步顺序如下： （1） 粗车端面及外圆锥面，留1mm精车余量。 （2）精车外圆锥面到尺寸。 （3）按第一种车锥路线进行加工，终刀距S1=8mm，S2=16mm。 ２．选择机床设备 根据零件图样要求，可选用MJ-50型数控卧式车床。 ３．选择刀具 根据加工要求，选用两把刀具，T01为90°粗车刀，T02为90°精车刀。同时把这两把刀安装在自动换刀刀架上，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。 ４．确定切削用量 切削用量的具体数值应根据该机床性能，相关的手册并结合实际经验确定。设定分三次走刀，前两次背吃刀量ap=2mm，最后一次背吃刀量为ap=1mm 。 ５．确定工件坐标系 确定以工件右端面在与轴心线的交点O为工件原点，建立X0Z工件坐标系，如图3-31所示。 ６．编写程序 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下： 【例题3-9】在CK7815型数控车床上对图3-32（a）所示的零件进行精加工，图中的 85mm外圆柱面不加工。试编制其精车程序。 １． 根据零件图纸要求，按先主后次的加工原则，确定加工工艺方案 2．选择刀具并绘制刀具布置图 根据加工要求需选用三把刀具，其刀具布置如图3-32（b）所示。T01号刀车外圆，T02刀切槽，T03号刀车螺纹。对刀时，用对刀显微镜以T01号刀为基准刀，测量其它两把刀相对于基准刀的偏差值，并把它们的刀偏值输入相应刀具的刀偏单元中。 ３．选择切削用量  其切削用量如表3-4所示。 ４．编制数控精车程序 该机床可以采用绝对值和增量值混合编程，绝对值用X、Z地址，增量值用U、W地址，采用小数点编程，其加工程序如下。   第三章小结 本章介绍了数控车床的用途、组成及布局、分类和典型结构，重点分析了数控车削的加工工艺与工装，详细介绍了数控车削编程所遇到的常用指令用法，最后通过数控车削实例对其工艺和编程进行了综合应用。 数控车削的加工工艺设计与工装的选用非常重要，直接影响编程，所以对于大部分的简单回转类零件，常常结合工艺设计采用手工编程。而对于复杂的回转类零件，可以先确定其车削工艺，再借助CAD/CAM软件进行自动编程。 数控车削的加工仍以二维坐标联动加工为主，常用编程指令的用法比较简单，但固定循环指令的参数较多，运用时较为复杂，应结合大多数车削数控系统所具有的模拟功能和实际加工加以理解 第 十 五 次 课 授 课 提 纲 现场教学 1、现场讲解华中Ⅰ型数控车数控系统的用户界面、功能、编程、程序输入和程序校验等内容； 2、现场演示华中Ⅰ型数控车系统下的程序调试和加工零件的过程； 3、学生实际操

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