《數(shù)控編程與操作》課件第4章

第4章數(shù)控車削編程4.1數(shù)控車削編程的工藝準(zhǔn)備

4.2數(shù)控車削編程的特點(diǎn)

4.3車床數(shù)控系統(tǒng)的主要基本功能

4.4數(shù)控車床的常用編程指令及應(yīng)用

思考與訓(xùn)練

4.1數(shù)控車削編程的工藝準(zhǔn)備

4.1.1數(shù)控車削加工的主要對(duì)象

數(shù)控車削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一，與常規(guī)車削加工相比，數(shù)控車削加工的主要對(duì)象有以下幾類：

(1)幾何形狀復(fù)雜、尺寸繁多、精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。

(2)表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件。

(3)輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件。

(4)帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。4.1.2數(shù)控車削加工的進(jìn)給路線的確定

數(shù)控車削加工的進(jìn)給路線包括切削加工的路線及刀具引入、切出等空行程路線。

1)刀具的引入、切出路線

在數(shù)控車床上進(jìn)行加工時(shí)，尤其是精車時(shí)，要妥當(dāng)考慮刀具的引入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向引入、切出。車螺紋時(shí)，除保證螺紋長(zhǎng)度外，還應(yīng)增加刀具引入距離δ1和超越距離δ2。如圖4-1所示，δ1和δ2的數(shù)值與車床拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、螺紋的螺距和精度有關(guān)。δ1一般為2～5mm，對(duì)于大螺距和高精度的螺紋取大值；δ2一般取δ1的1/4左右。若螺紋收尾處沒(méi)有退刀槽，則收尾處的形狀與數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)，一般按45°退刀收尾。圖4-1切削螺紋時(shí)引入距離與超越距離

2)特殊的進(jìn)給路線

一般情況下，在數(shù)控車削加工中，Z軸方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是沿著負(fù)方向進(jìn)給的，而有時(shí)按其常規(guī)的負(fù)方向安排進(jìn)給路線并不合理，甚至可能車壞工件。

例如，當(dāng)采用尖形車刀加工大圓弧外表面零件時(shí)，安排如圖4-2所示的兩種不同的進(jìn)給方法，其結(jié)果也不相同。圖4-2兩種不同的進(jìn)給方法對(duì)于圖4-2(a)所示的第一種進(jìn)給方法(負(fù)Z走向)，因切削時(shí)尖形車刀主偏角為100°～105°，這時(shí)切削力在X向的較大分力Fp，將沿著圖4-3所示的正X方向作用，當(dāng)?shù)都膺\(yùn)動(dòng)到圓弧的換象限處，即由負(fù)Z、負(fù)X方向，向負(fù)Z、正X方向變換時(shí)，吃刀抗力Fp與傳動(dòng)橫拖板的傳動(dòng)力方向相同，若螺旋副間有機(jī)械傳動(dòng)間隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即扎刀)，其嵌入量在理論上等于其機(jī)械傳動(dòng)間隙量(如圖4-3所示)。即使該間隙量很小，由于刀尖在X向換向時(shí)，橫向拖板進(jìn)給過(guò)程的位移量變化也很小，加上處于動(dòng)摩擦與靜摩擦之間呈過(guò)渡狀態(tài)的拖板慣性的影響，仍會(huì)導(dǎo)致橫向拖板產(chǎn)生嚴(yán)重的爬行現(xiàn)象，從而大大降低零件的表面質(zhì)量。對(duì)于圖4-2(b)所示的第二種進(jìn)給方法，當(dāng)?shù)都膺\(yùn)動(dòng)到圓弧的換象限處，即由正Z、負(fù)X方向，向正Z、正X方向變換時(shí)，吃刀抗力Fp與絲杠傳動(dòng)橫向拖板的傳動(dòng)力方向相反，不會(huì)受螺旋副機(jī)械傳動(dòng)間隙的影響而產(chǎn)生嵌刀現(xiàn)象，如圖4-4所示。比較而言，圖4-2(b)所示的進(jìn)給方案是較合理的。圖4-3嵌刀現(xiàn)象圖4-4合理的進(jìn)給方案

3)最短的空行程路線

合理設(shè)置對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)和起刀點(diǎn)的位置，可以使空行程最短。根據(jù)需要，這三種工藝點(diǎn)可以分別設(shè)置于不同位置，也可以設(shè)置在同一點(diǎn)。換刀點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)盡量離工件近些，但要保證換刀時(shí)不與工件、尾座或頂尖發(fā)生碰撞，同時(shí)要便于裝夾刀具和測(cè)量。圖4-5所示為采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的進(jìn)給路線?？紤]到換刀要方便，其換刀點(diǎn)A設(shè)置在離坯件較遠(yuǎn)的位置處。圖(a)中將換刀點(diǎn)與起刀點(diǎn)重合在一起，按三刀粗車的進(jìn)給路線安排如下：第一刀為A→B→C→D→A；第二刀為A→E→F→G→A；第三刀為A→H→I→J→A。圖(b)則是將起刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)分離，并將起刀點(diǎn)設(shè)于圖示B點(diǎn)位置，仍按相同的切削量進(jìn)行粗車，其進(jìn)給路線如下：第一刀為B→C→D→E→B；第二刀為B→F→G→H→B；第三刀為B→I→J→K→B。顯然，在相同的背吃刀量下，按圖(b)方式加工，刀具空行程的時(shí)間比圖(a)短。圖4-5粗車矩形循環(huán)進(jìn)給路線在安排刀具進(jìn)刀、退刀路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短，或者為零，這樣才可滿足空行程路線為最短的要求。另外，在不發(fā)生加工干涉現(xiàn)象的前提下，宜盡量采用X、Z軸雙向同時(shí)回零，使回零路線最短。

4)最短的切削進(jìn)給路線

切削進(jìn)給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具的損耗。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼。圖4-6為粗車某零件時(shí)幾種不同切削進(jìn)給路線的安排示意圖。圖4-6(a)所示為利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復(fù)合循環(huán)功能控制車刀沿著工件輪廓進(jìn)行進(jìn)給的路線，刀具切削總行程最長(zhǎng)，一般只用于單件小批量生產(chǎn)；圖4-6(b)所示為利用固定循環(huán)功能安排的“三角形”進(jìn)給路線，刀具切削運(yùn)動(dòng)的距離較短，但空行程較多；圖4-6(c)所示為利用矩形循環(huán)功能安排的“矩形”進(jìn)給路線，刀具進(jìn)給長(zhǎng)度總和最短，切削所需時(shí)間(不含空行程)最短，刀具的損耗也最少。因此，在同等條件下，應(yīng)選擇方案(c)。圖4-6粗車進(jìn)給路線示例

5)大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線

如圖4-7所示為車削大余量工件時(shí)的兩種加工路線，圖(a)所示為不合理的階梯切削路線，因?yàn)楹蛨D(b)比較，在同樣背吃刀量ap的條件下，此方式加工所剩的余量過(guò)多。圖(b)按1→5的順序切削，每次切削所留余量相等。圖4-7大余量毛坯的階梯切削路線根據(jù)數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，還可以放棄常用的階梯車削法，改用依次從軸向和徑向進(jìn)刀，順著工件毛坯輪廓進(jìn)給的路線，如圖4-8所示。圖4-8軸向和徑向進(jìn)刀路線

6)應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量

在數(shù)控車床上加工圓弧時(shí)，一般需要多次走刀，先粗車將大部分余量切除，最后精車成形。

圖4-9所示為車圓弧的階梯走刀路線，即先粗車成階梯，最后一次走刀精車出圓弧。此方法在確定了每刀背吃刀量ap后，須精確計(jì)算出每次走刀的Z向終點(diǎn)坐標(biāo)，即求圓弧與直線的交點(diǎn)。盡管此方法刀具切削距離較短，但數(shù)值計(jì)算較繁，增加了編程的工作量。圖4-10所示為車圓弧的同心圓弧走刀路線，先按不同半徑的同心圓來(lái)車削，最后將圓弧加工出來(lái)。此方法在確定了每刀背吃刀量ap后，對(duì)于90°圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)較易確定，數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，編程方便，一般在圓弧半徑R較小時(shí)常采用。如圖4-10(b)所示加工大圓弧時(shí)，若采用同心圓弧進(jìn)給路線，則空行程時(shí)間較長(zhǎng)。此時(shí)，可考慮采用圖4-11所示的切削路線，即先車一個(gè)圓錐(將圖4-11中剖面線部分切除)，再車圓弧。但要注意車圓錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定，若確定不好，則可能損壞圓弧表面，也可能將余量留得過(guò)大。此種方法數(shù)值計(jì)算較繁，但刀具切削路線短。圖4-9階梯走刀路線圖4-10同心圓弧走刀路線圖4-11車錐法切削路線此外，正確選用加工指令也能有效地縮短進(jìn)給路線。對(duì)于多次重復(fù)的進(jìn)給路線，應(yīng)編寫(xiě)子程序，以簡(jiǎn)化編程，減少程序段。

總之，通過(guò)對(duì)上述數(shù)控車削中常見(jiàn)的加工路線的分析，不難看出，沒(méi)有一成不變的加工路線。實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮并靈活運(yùn)用。

4.1.3數(shù)控車削加工的刀具及其選擇

1．常用車刀的刀位點(diǎn)

常用車刀的刀位點(diǎn)如圖4-12所示，其中圖(a)所示為90°偏刀；圖(b)所示為螺紋車刀；圖(c)所示為切斷刀；圖(d)所示為圓弧車刀。圖4-12車刀的刀位點(diǎn)

2．車刀的類型

數(shù)控車削用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

1)尖形車刀

以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽(斷)車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。

用這類車刀加工零件時(shí)，其零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。

2)圓弧形車刀

圓弧形車刀如圖4-13所示，其特征是構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓度誤差很小的圓弧。該圓弧刃上的每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上，編程時(shí)要進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。

圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)、外圓表面，特別適宜于車削精度要求較高的凹曲面或大外圓弧面。圖4-13圓弧形車刀

3)成型車刀

成型車刀俗稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。

數(shù)控車削加工中常見(jiàn)的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀，當(dāng)確有必要選用時(shí)，則應(yīng)在工藝準(zhǔn)備文件或加工程序單上進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

3．常用車刀的幾何參數(shù)

刀具切削部分的幾何參數(shù)對(duì)零件的表面質(zhì)量及切削性能影響極大，因此，應(yīng)根據(jù)零件的形狀、刀具的安裝位置以及加工方法等，正確選擇刀具的幾何形狀及有關(guān)參數(shù)。

1)尖形車刀的幾何參數(shù)

尖形車刀的幾何參數(shù)主要指車刀的幾何角度。選擇方法與使用普通車削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)進(jìn)行全面考慮。

例如：在加工圖4-14所示的零件時(shí)，要使其左右兩個(gè)45°錐面由一把車刀加工出來(lái)，則車刀的主偏角應(yīng)取50°～55°，副偏角取50°～52°，這樣既保證了刀頭有足夠的強(qiáng)度，又利于主、副切削刃車削圓錐面時(shí)不致發(fā)生加工干涉。

選擇尖形車刀不發(fā)生干涉的幾何角度，可用作圖或計(jì)算的方法。如副偏角選擇大于作圖或計(jì)算所得不發(fā)生干涉的極限角度值6°～8°即可。當(dāng)確定幾何角度困難或無(wú)法確定(如尖形車刀加工接近于半個(gè)凹圓弧的輪廓等)時(shí)，則應(yīng)考慮選擇其它類型車刀后，再確定其幾何角度。圖4-14示例件

2)圓弧形車刀的幾何參數(shù)

(1)圓弧形車刀的選用。

圓弧形車刀具有寬刃切削(修光)性質(zhì)，能使精車余量相當(dāng)均勻而改善切削性能，還能一刀車出跨多個(gè)象限的圓弧面。

例如，當(dāng)圖4-15所示零件的曲面精度要求不高時(shí)，可以選擇用尖形車刀進(jìn)行加工。當(dāng)曲面形狀精度和表面粗糙度均有要求時(shí)，選擇尖形車刀加工就不合適了，因?yàn)檐嚨吨髑邢魅械膶?shí)際吃刀深度在圓弧輪廓段總是不均勻的，如圖4-16所示。當(dāng)車刀主切削刃靠近其圓弧終點(diǎn)時(shí)，該位置上的切削深度ap1將大大超過(guò)其圓弧起點(diǎn)位置上的切削深度ap，致使切削阻力增大，可能產(chǎn)生較大的線輪廓度誤差，并增大其表面粗糙度數(shù)值。因此，當(dāng)曲面形狀精度和表面粗糙度要求較高時(shí)，可選擇圓弧形車刀加工，如圖4-15所示。圖4-15曲面車削示例圖4-16切削深度不均勻性示例

(2)圓弧形車刀的幾何參數(shù)。

圓弧形車刀的幾何參數(shù)除了前角及后角外，主要幾何參數(shù)為車刀圓弧切削刃的形狀及半徑。

選擇車刀切削刃圓弧半徑的大小時(shí)，應(yīng)考慮兩點(diǎn)：第一，車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)當(dāng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；第二，該半徑不宜選擇太小，否則既難于制造，還會(huì)因其刀頭強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差，使車刀容易受到損壞。

4．機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的選用

為了減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)控車削加工時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片，機(jī)夾刀片常采用可轉(zhuǎn)位車刀。這種車刀就是把經(jīng)過(guò)研磨的可轉(zhuǎn)位多邊形刀片用夾緊組件裝夾在刀桿上。車刀在使用過(guò)程中，一旦切削刃磨鈍后，通過(guò)刀片的轉(zhuǎn)位，即可用新的切削刃繼續(xù)切削，只有當(dāng)多邊形刀片所有的刀刃都磨鈍后，才需要更換刀片。

1)刀片材質(zhì)的選擇

常見(jiàn)刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金鋼石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金。選擇刀片材質(zhì)的主要依據(jù)是被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過(guò)程有無(wú)沖擊和振動(dòng)等。

2)可轉(zhuǎn)位車刀的選用

下面介紹與刀片選擇有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題。

(1)刀片的緊固方式。

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，一般緊固方式有上壓式(代碼為C)、上壓與銷孔夾緊(代碼M)、銷孔夾緊(代碼P)和螺釘夾緊(代碼S)四種。但這仍沒(méi)有包括可轉(zhuǎn)位車刀所有的夾緊方式，而且各刀具商所提供的產(chǎn)品并不一定包括了所有的夾緊方式，因此選用時(shí)要查閱產(chǎn)品樣本。

(2)刀片形狀的選擇。

刀片形狀與加工的對(duì)象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃數(shù)等有關(guān)。一般外圓車削常用80°凸三邊形(W型)、四方形(S型)和80°棱形(C型)刀片。仿形加工常用55°(D型)、

35°(V型)菱形和圓形(R型)刀片。主偏角為60°、75°、90°的刀頭常用三角形(T型)刀片。不同的刀片形狀有不同的刀尖強(qiáng)度，一般刀尖角越大，刀尖強(qiáng)度越大，反之亦然。圓刀片(R型)刀尖角最大，35°菱形刀片(V型)刀尖角最小。在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工條件惡劣與否，按重、中、輕切削有針對(duì)性地選擇。在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選用刀尖角較大的刀片，反之，機(jī)床剛性和功率小、小余量、精加工時(shí)宜選用較小刀尖角的刀片。表4-1所示為可轉(zhuǎn)位刀片的形狀及代號(hào)。表4-1可轉(zhuǎn)位刀片的形狀及代號(hào)續(xù)表

(3)刀桿頭部形式的選擇。

刀桿頭部形式按主偏角和直頭、彎頭分有15～18種，各形式規(guī)定了相應(yīng)的代碼，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和刀具樣本中都一一列出，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。有直角臺(tái)階的工件，可選主偏角大于或等于90°的刀桿。一般粗車可選主偏角45°～90°的刀桿；精車可選45°～75°的刀桿；中間切入、仿形車選45°～107.5°的刀桿。工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)可選較小值，工藝系統(tǒng)剛性差時(shí)，可選較大值。當(dāng)?shù)稐U為彎頭結(jié)構(gòu)時(shí)，則既可加工外圓，又可加工端面。

(4)刀片后角的選擇。

常用的刀片后角有N(0°)、C(7°)、P(11°)、E(20°)等類型。一般粗加工、半精加工可用N型；半精加工、精加工可用C、P型，也可用帶斷屑槽形的N型刀片；加工鑄鐵、硬鋼可用N型；加工不銹鋼可用C、P型；加工鋁合金可用P、E型等；加工彈性恢復(fù)性好的材料可選用較大一些的后角；一般孔加工刀片可選用C、P型，大尺寸孔可選用N型。

(5)左右手刀柄的選擇。

刀柄有R(右手)、L(左手)、N(左右手)三種，要注意區(qū)分左、右刀的方向。選擇時(shí)要考慮車床刀架是前置式還是后置式、前刀面是向上還是向下、主軸的旋轉(zhuǎn)方向以及需要的進(jìn)給方向等。

(6)刀尖圓弧半徑的選擇。

刀尖圓弧半徑不僅影響切削效率，而且關(guān)系到被加工表面的粗糙度及加工精度。從刀尖圓弧半徑與最大進(jìn)給量的關(guān)系來(lái)看，最大進(jìn)給量不應(yīng)超過(guò)刀尖圓弧半徑尺寸的80％，否則將惡化切削條件，甚至出現(xiàn)螺紋狀表面和打刀等問(wèn)題。刀尖圓弧半徑還與斷屑的可靠性有關(guān)，為保證斷屑，切削余量和進(jìn)給量有一個(gè)最小值。當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑減小，所得到的這兩個(gè)最小值也相應(yīng)減小，因此，從斷屑可靠出發(fā)，通常對(duì)于小余量、小進(jìn)給車削加工應(yīng)采用較小的刀尖圓弧半徑，反之宜采用較大的刀尖圓弧半徑。粗加工時(shí)，選擇刀尖圓弧半徑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①為提高刀刃強(qiáng)度，應(yīng)盡可能選取大刀尖半徑的刀片，大刀尖半徑可允許大進(jìn)給。

②在有振動(dòng)傾向時(shí)，則選擇較小的刀尖半徑。

③常用刀尖半徑為1.2～1.6mm。

④粗車時(shí)進(jìn)給量不能超過(guò)表4-2給出的最大進(jìn)給量，作為經(jīng)驗(yàn)法則，一般進(jìn)給量可取為刀尖圓弧半徑的一半。

精加工時(shí)，選擇刀尖圓弧半徑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①精加工的表面質(zhì)量不僅受刀尖圓弧半徑和進(jìn)給量的影響，而且受工件裝夾穩(wěn)定性、夾具和機(jī)床的整體條件等因素的影響。②在有振動(dòng)傾向時(shí)選較小的刀尖半徑。

③非涂層刀片比涂層刀片加工的表面質(zhì)量高。表4-2不同刀尖半徑時(shí)的最大進(jìn)給量

(7)斷屑槽形的選擇。

斷屑槽的參數(shù)直接影響著切屑的卷曲和折斷，目前刀片的斷屑槽形式較多，各種斷屑槽刀片使用情況不盡相同。槽形根據(jù)加工類型和加工對(duì)象的材料特性來(lái)確定，各供應(yīng)商表示方法不一樣，但思路基本一樣：基本槽形按加工類型有精加工(代碼F)、普通加工(代碼M)和粗加工(代碼R)；加工材料按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有加工鋼的P類、不銹鋼、合金鋼的M類和鑄鐵的K類。這兩種情況一組合就有了相應(yīng)的槽形，比如FP是用于鋼的精加工槽形，MK是用于鑄鐵普通加工的槽形等。如果加工向兩方向擴(kuò)展，如超精加工和重型粗加工，以及材料也擴(kuò)展，如耐熱合金、鋁合金，有色金屬等等，就有了超精加工、重型粗加工和加工耐熱合金、鋁合金等補(bǔ)充槽形，選擇時(shí)可查閱具體的產(chǎn)品樣本。一般可根據(jù)工件材料和加工的條件選擇合適的斷屑槽形和參數(shù)，當(dāng)斷屑槽形和參數(shù)確定后，主要靠進(jìn)給量的改變控制斷屑。

3)刀夾的選擇

數(shù)控車刀一般通過(guò)刀夾(座)裝在刀架上。刀夾的結(jié)構(gòu)主要取決于刀體的形狀、刀架的外形和刀架對(duì)主軸的配置三種因素。刀架對(duì)主軸的配置形式只有幾種，而刀架與刀夾聯(lián)結(jié)部分的結(jié)構(gòu)形式較多，致使刀夾的結(jié)構(gòu)形式很多，用戶在選型時(shí)，除滿足精度要求外，應(yīng)盡量減少種類、形式，以利于管理。4.1.4車削用量的選擇

1．背吃刀量ap的確定

在車床主體—夾具—刀具—零件這一系統(tǒng)剛性允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。當(dāng)零件的精度要求較高時(shí)，則應(yīng)考慮留出精車余量，常取0.1～0.5mm。

2．主軸轉(zhuǎn)速的確定

1)光車

光車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。在實(shí)際生產(chǎn)中，主軸轉(zhuǎn)速可用公式(3-1)計(jì)算得出。在確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，首先需要確定其切削速度，而切削速度又與背吃刀量和進(jìn)給量有關(guān)。

加工時(shí)切削速度的確定，除了參考表4-3列出的數(shù)值外，主要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。

進(jìn)給量f與背吃刀量有著較密切的關(guān)系，粗車時(shí)一般取為0.3～0.8mm/r，精車時(shí)常取0.1～0.3mm/r，切斷時(shí)宜取0.05～0.2mm/r，具體選擇時(shí)，可參考表4-4、表4-5。表4-3切削速度參考表

2)車螺紋

車削螺紋時(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距(或?qū)С?大小、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦有不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。如大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型車床數(shù)控系統(tǒng)推薦車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速如下：

式中，n——主軸轉(zhuǎn)速(r/min)；

P——工件螺紋的導(dǎo)程(mm)，英制螺紋為相應(yīng)換算后的毫米值；

K——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取80。n≤

3．進(jìn)給速度的確定

進(jìn)給速度是指在單位時(shí)間里，刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離(mm/min)。有些數(shù)控車床規(guī)定可以選用以進(jìn)給量(mm/r)表示的進(jìn)給速度。

進(jìn)給速度的大小直接影響表面粗糙度的值和車削效率，因此進(jìn)給速度的確定應(yīng)在保證表面質(zhì)量的前提下，選擇較高的進(jìn)給速度。一般應(yīng)根據(jù)零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查閱切削用量手冊(cè)選取。需要說(shuō)明的是切削用量手冊(cè)給出的是每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，因此要根據(jù)vf?=?f×n計(jì)算進(jìn)給速度。表4-4、表4-5分別給出了硬質(zhì)合金車刀車外圓及端面的進(jìn)給量和按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值，供參考選用。表4-4硬質(zhì)合金車刀粗車外圓及端面的進(jìn)給量表4-5按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值4.1.5車削加工的夾具選擇

1．定位基準(zhǔn)的選擇

在數(shù)控車削中，應(yīng)盡量讓零件在一次裝夾下完成大部分甚至全部表面的加工。對(duì)于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對(duì)于套類零件則以內(nèi)孔作定位基準(zhǔn)。

2．常用車削夾具和裝夾方法

在數(shù)控車床上裝夾工件時(shí)，應(yīng)使工件相對(duì)于車床主軸軸線有一個(gè)確定的位置，并且在工件受到各種外力的作用時(shí)，仍能保持其既定位置。常用的車削裝夾方法見(jiàn)表4-6。表4-6常用的車削裝夾方法續(xù)表

4.2數(shù)控車削編程的特點(diǎn)

1．?dāng)?shù)控車床編程坐標(biāo)系的建立

數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的坐標(biāo)方向與數(shù)控車床機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)方向一致，即X軸對(duì)應(yīng)徑向，Z軸對(duì)應(yīng)軸向，C軸(主軸)的運(yùn)動(dòng)方向判斷方法為：從機(jī)床尾架向主軸看，逆時(shí)針為“+C”向，順時(shí)針為“－C”向，如圖4-17所示。

編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在便于測(cè)量或?qū)Φ兜幕鶞?zhǔn)位置，一般取在工件右端面與中心線的交點(diǎn)處，如圖4-17所示。圖4-17數(shù)控車床坐標(biāo)系

2．直徑編程方式

數(shù)控車床的編程有直徑、半徑兩種方法。所謂直徑編程是指X軸的坐標(biāo)值取為零件圖樣上的直徑值，半徑編程是指X軸的坐標(biāo)值取為零件圖樣上的半徑值，CK7150A數(shù)控車床通常采用直徑編程。如圖4-18所示，XA?=?30，ZA?=?0，XB?=?40，ZB?=?－20。采用直徑尺寸編程與零件圖樣中的尺寸標(biāo)注一致，這樣可避免尺寸換算過(guò)程中可能造成的錯(cuò)誤，給編程帶來(lái)很大方便。圖4-18直徑編程

3．進(jìn)刀和退刀方式

對(duì)于車削加工，進(jìn)刀時(shí)應(yīng)采用快速走刀以接近工件切削起點(diǎn)附近的某個(gè)點(diǎn)，再改用切削進(jìn)給，以減少空走刀的時(shí)間，提高加工效率。切削起點(diǎn)的確定與工件毛坯余量的大小有關(guān)，應(yīng)以刀具快速走到該點(diǎn)時(shí)刀尖不與工件發(fā)生碰撞為原則，如圖4-19所示。圖4-19切削起始點(diǎn)的確定

4.3車床數(shù)控系統(tǒng)的主要基本功能

車床數(shù)控系統(tǒng)的主要基本功能包括準(zhǔn)備功能(G功能)、輔助功能(M功能)、進(jìn)給功能(F功能)、刀具功能(T功能)和主軸功能(S功能)等。

4.3.1準(zhǔn)備功能

配備了BEIJING-FANUC0iMate-TB系統(tǒng)的CK7150A車床的G指令見(jiàn)表4-7。表4-7BEIJING-FANUC0iMate-TB數(shù)控系統(tǒng)G指令表續(xù)表4.3.2輔助功能

配備了BEIJING-FANUC0iMate-TB系統(tǒng)的CK7150A車床的M指令見(jiàn)表4-8。表4-8BEIJING-FANUC0iMate-TB數(shù)控系統(tǒng)M指令表4.3.3進(jìn)給功能

進(jìn)給功能表示刀具運(yùn)動(dòng)時(shí)的進(jìn)給速度，由F和其后的若干數(shù)字組成。數(shù)字的單位取決于數(shù)控系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方法。

1．每分鐘進(jìn)給量(G98)

編程格式：

G98F

說(shuō)明：F后面的數(shù)字表示每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。

【例4-1】G98F100表示進(jìn)給量為100mm/min。

2．每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(G99)

編程格式：

G99F

說(shuō)明：

(1)?F后面的數(shù)字表示主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mm/r；

(2)?G99為數(shù)控車床的初始狀態(tài)。

【例4-2】G99F0.2表示進(jìn)給量為0.2mm/r。

3．注意事項(xiàng)

(1)編寫(xiě)程序時(shí)，第一次遇到直線(G01)或圓弧(G02/G03)插補(bǔ)指令時(shí)，必須編寫(xiě)F指令，如果沒(méi)有編寫(xiě)F指令，CNC將采用F0。當(dāng)工作在快速定位(G00)方式時(shí)，機(jī)床將以通過(guò)機(jī)床軸參數(shù)設(shè)定的快速進(jìn)給率移動(dòng)，與編寫(xiě)的F指令無(wú)關(guān)。

(2)?F指令為模態(tài)指令，實(shí)際進(jìn)給率可以通過(guò)CNC操作面板上的進(jìn)給倍率修調(diào)旋鈕，在0～120%之間調(diào)整。4.3.4主軸功能

主軸功能表示機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速大小，由S和其后的若干數(shù)字組成。

主軸功能有恒轉(zhuǎn)速控制和恒線速度控制兩種指令方式，并可限制主軸最高轉(zhuǎn)速。

1．主軸速度以轉(zhuǎn)速設(shè)定

編程格式：

G97S

說(shuō)明：

(1)?S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

(2)該指令用于車削螺紋或工件直徑變化較小的場(chǎng)合。采用此功能，可設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速并取消恒線速度控制。

2．主軸速度以恒線速度設(shè)定

編程格式：

G96S

說(shuō)明：

(1)?S后面的數(shù)字表示線速度，單位為m/min。

(2)該指令用于車削端面或工件直徑變化較大的場(chǎng)合。采用此功能，可保證當(dāng)工件直徑變化時(shí)，主軸的線速度不變，從而保證切削速度不變，提高了加工質(zhì)量。

3．主軸最高轉(zhuǎn)速限制

編程格式：

G50S

說(shuō)明：

(1)?S后面的數(shù)字表示主軸的最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

(2)該指令可防止因主軸轉(zhuǎn)速過(guò)高、離心力太大而產(chǎn)生危險(xiǎn)及影響機(jī)床壽命。

【例4-3】

設(shè)定主軸速度的編程如下：

G50S2500；設(shè)定主軸最高轉(zhuǎn)速為2500r/min。

G96S150；線速度恒定，切削速度為150m/min。

G97S300；取消線速度恒定功能，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min。4.3.5刀具功能

刀具功能用于指定刀具和刀具參數(shù)，由T和其后的四位數(shù)字組成。

編程格式：

T□□□□

說(shuō)明：

(1)前兩位數(shù)字表示刀具的序號(hào)(0～99)，刀具的序號(hào)要與刀盤上的刀位號(hào)相對(duì)應(yīng)。

(2)后兩位數(shù)字表示刀具補(bǔ)償號(hào)(01～64)，包括刀具形狀補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償。

(3)刀具序號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)可以不必相同，但為了方便通常使它們一致。

(4)取消刀具補(bǔ)償?shù)腡指令編程格式為：T00或T□□00。

注意：一個(gè)程序段只能指定一個(gè)T代碼。當(dāng)移動(dòng)指令和T代碼在同一程序段時(shí)，CK7150A一般是先執(zhí)行移動(dòng)指令，再執(zhí)行T功能指令。

【例4-4】

選擇刀具及取消刀具補(bǔ)償，編程如下：

T0303；換3號(hào)刀，并且3號(hào)刀具補(bǔ)償值有效。

T0300；取消刀具補(bǔ)償。 4.4數(shù)控車床的常用編程指令及應(yīng)用

4.4.1基本編程指令

1．絕對(duì)編程方式和增量編程方式

采用絕對(duì)編程方式時(shí)，數(shù)控車削加工程序中目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)以地址X、Z表示；采用增量編程方式時(shí)，目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)以地址U、W表示。此外，數(shù)控車床還可以采用混合編程方式，即在同一程序段中絕對(duì)編程方式與增量編程方式同時(shí)出現(xiàn)，如G00X50W10。

2．快速點(diǎn)定位指令(G00)

快速點(diǎn)定位指令的功能是使刀具以點(diǎn)位控制方式從刀具所在點(diǎn)快速移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)。

編程格式：

G00X(U)

Z(W)

說(shuō)明：

(1)?X、Z為絕對(duì)坐標(biāo)方式時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，U、W為增量坐標(biāo)方式時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。

(2)常見(jiàn)G00軌跡如圖4-20所示，從A到B有四種方式：直線AB、直角線ACB、直角線ADB、折線AEB。折線的起始角θ是固定的(22.5°或45°)，它決定于各坐標(biāo)軸的脈沖當(dāng)量。圖4-20數(shù)控車床G00的軌跡

3．直線插補(bǔ)指令(G01)

直線插補(bǔ)指令的功能是使刀具以給定的進(jìn)給速度，從當(dāng)前點(diǎn)沿直線移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)。

編程格式：

G01X(U)

Z(W)

F

說(shuō)明：

(1)?X、Z為絕對(duì)坐標(biāo)方式時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，U、W為增量坐標(biāo)方式時(shí)的目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。

(2)?F是進(jìn)給速度。

【例4-5】

如圖4-21所示，車削f60外圓柱面，刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，編程如下：

(1)絕對(duì)坐標(biāo)方式：

G01X60Z-80F0.3；

或 G01Z-80F0.3；

(2)增量坐標(biāo)方式：

G01U0W-82F0.3；

或 G01W-82F0.3；

(3)混合坐標(biāo)方式：

G01X60W-82F0.3；

或 G01U0Z-80F0.3；圖4-21車削外圓柱面

【例4-6】

如圖4-22所示，車削外圓錐面，刀具從C點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)，編程如下：

(1)絕對(duì)坐標(biāo)方式：

G01X80Z-80F0.3；

(2)增量坐標(biāo)方式：

G01U21.2W-85F0.3；

(3)混合坐標(biāo)方式：

G01X80W-85F0.3；

或 G01U21.2Z-80F0.3；圖4-22車削外圓錐面

4．圓弧插補(bǔ)指令(G02、G03)

圓弧插補(bǔ)指令的功能是使刀具以給定的進(jìn)給速度，從所在點(diǎn)出發(fā)，沿圓弧移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)。其中G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，G03為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。

圓弧的順、逆方向的判斷：沿與圓弧所在平面(如XOZ)相垂直的另一坐標(biāo)軸的負(fù)方向(如－Y)看去，順時(shí)針為G02，逆時(shí)針為G03，如圖4-23所示。圖4-23圓弧的順、逆方向的判斷編程格式：

G02(G03)X(U)__Z(W)__I__K__F__

或 G02(G03)X(U)__Z(W)__R__F__

說(shuō)明：

(1)?X(U)、Z(W)表示圓弧終點(diǎn)的坐標(biāo)；

(2)?I、K是圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量坐標(biāo)，I為半徑值編程；

(3)?R是圓弧半徑，不帶正負(fù)號(hào)；

(4)?F是進(jìn)給速度。

【例4-7】

如圖4-24所示，車削圓弧AB，刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，編程如下：

(1)絕對(duì)坐標(biāo)方式：

G02X60Z-40R70F0.2；

或 G02X60Z-40I69.9K3.4F0.2；

(2)增量坐標(biāo)方式：

G02U30W-40R70F0.2；

或 G02U30W-40I69.9K3.4F0.2；圖4-24車削順時(shí)針圓弧

【例4-8】

如圖4-25所示，車削圓弧CD，刀具從C點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)，編程如下：

(1)絕對(duì)坐標(biāo)方式：

G03X60Z-20R20F0.2；

或 G03X60Z-20I0K-20F0.2；

(2)增量坐標(biāo)方式：

G03U40W-20R20F0.2；

或 G03U40W-20I0K-20F0.2；圖4-25車削逆時(shí)針圓弧

5．暫停指令(G04)

暫停指令的功能是使刀具做短時(shí)間的停頓。

編程格式：

G04X(U)

或 G04P

說(shuō)明：

(1)?X、U指定時(shí)間，單位為s，允許小數(shù)點(diǎn)；

(2)?P指定時(shí)間，單位為ms，不允許小數(shù)點(diǎn)。該指令應(yīng)用于如下場(chǎng)合：

(1)車削溝槽或鉆孔時(shí)，為使槽底或孔底得到準(zhǔn)確的尺寸精度及光滑的加工表面，在加工到槽底或孔底時(shí)，應(yīng)暫停適當(dāng)時(shí)間。

(2)使用G96車削工件輪廓后，改成G97車削螺紋時(shí)，可暫停適當(dāng)時(shí)間，使主軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再進(jìn)行車螺紋，以保證螺距加工精度要求。

【例4-9】

若要使刀具暫停1秒鐘，編程如下：

G04X1.0；

或 G04P1000；

【例4-10】

在FANUC0iMate-TB數(shù)控車床上加工如圖4-26所示零件，要求車端面、精車外圓、切斷。圖4-26編程實(shí)例1

(1)根據(jù)零件圖確定工件的裝夾方式及加工工藝路線。

以軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤一次裝夾完成加工，其工藝路線為：車端面→精車各外圓→切斷。

(2)刀具選擇。

選擇90°外圓車刀T0101，用于車端面及精車各外圓；切斷刀T0202：寬3mm，用于切斷。

(3)切削用量的確定，見(jiàn)表4-9所示。表4-9切?削?用?量?表(4)編程。

編程原點(diǎn)設(shè)在零件圖的右端面與中心線相交處，程序如下：

O4001 程序名

N10T0101； 調(diào)用1號(hào)外圓車刀

N20M03S500； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500r/min

N30G00X42Z0； 刀具快速定位，準(zhǔn)備車端面

N40G01X0Z0F0.2； 車端面

N50G01Z1； 退刀

N60M03S800； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為800r/minN70G00X14； 刀具快速定位，準(zhǔn)備車倒角

N80G01X20Z-2F0.15； 車倒角

N90Z-20； 車f20外圓

N100G03X30W-5R5； 車R5圓弧面

N110G01Z-50； 車f30外圓

N120X40Z-60； 車錐面

N130Z-83； 車f40外圓

N140X42； 退刀

N150G00X100Z100； 回刀具起點(diǎn)N160M03S300T0202； 調(diào)用2號(hào)切斷刀，轉(zhuǎn)速300r/min

N170G00X42Z-83； 刀具快速定位，準(zhǔn)備切斷

N180G01X1F0.05； 切斷

N190X42； 退刀

N200G00X100Z100； 遠(yuǎn)離工件

N210M05； 主軸停轉(zhuǎn)

N220M30； 程序結(jié)束4.4.2刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令(G40～G42)

目前的數(shù)控車床都具備刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能，編程時(shí)，只需按工件的實(shí)際輪廓尺寸編寫(xiě)，不必考慮刀具的刀尖圓弧半徑的大小，加工時(shí)由數(shù)控系統(tǒng)將刀尖圓弧半徑加以補(bǔ)償，便可加工出所要求的工件尺寸來(lái)。

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(gè)刀尖圓弧，它的半徑值是個(gè)難于準(zhǔn)確測(cè)量的值。若以假想刀尖位置為切削點(diǎn)，則編程很簡(jiǎn)單。但任何刀具都存在刀尖圓弧，當(dāng)車削外圓柱面或端面時(shí)，刀尖圓弧的大小并不起作用，但當(dāng)車倒角、錐面、圓弧或曲面時(shí)，就將影響零件的加工精度。圖4-27所示為以假想刀尖位置編程時(shí)出現(xiàn)的過(guò)切削及欠切削現(xiàn)象。圖4-27過(guò)切削及欠切削現(xiàn)象編程時(shí)若以刀尖圓弧中心編程，可避免過(guò)切削和欠切削現(xiàn)象，但計(jì)算刀位點(diǎn)比較麻煩，并且如果刀尖圓弧半徑值發(fā)生變化，還需改動(dòng)程序。

數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補(bǔ)償功能正是為解決這個(gè)問(wèn)題所設(shè)定的。它允許編程者以假想刀尖位置編程，然后給出刀尖圓弧半徑，由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償值，生成刀具路徑，完成對(duì)工件的合理加工。

2．刀具半徑補(bǔ)償指令

(1)指令。

G41是刀具半徑左補(bǔ)償指令，即沿著刀具前進(jìn)方向看，刀具位于工件輪廓的左邊；G42是刀具半徑右補(bǔ)償指令，即沿著刀具前進(jìn)方向看，刀具位于工件輪廓的右邊；G40是取消刀具半徑補(bǔ)償指令。

(2)編程格式：

(3)說(shuō)明：

①?G41、G42、G40必須與G01或G00指令組合；

②?X(U)、Z(W)是G01、G00運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)；

③?G41、G42只能預(yù)讀兩段程序。

3．刀具半徑補(bǔ)償量的設(shè)定

刀具半徑補(bǔ)償量可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償設(shè)定畫(huà)面設(shè)定。T指令與刀具補(bǔ)償編號(hào)必須相對(duì)應(yīng)，并且要輸入假想刀尖號(hào)。

【例4-11】

在FANUC0iMate-TB數(shù)控車床上加工如圖4-28所示零件，要求采用刀具半徑補(bǔ)償指令編程，精車各外圓面。圖4-28編程實(shí)例2(1)確定刀具。

選擇90°外圓車刀T0101，用于精車各外圓面。

(2)編程。

編程原點(diǎn)設(shè)在零件圖的右端面與中心線相交處，程序如下：

O4005 程序名

N10T0101； 調(diào)用1號(hào)外圓刀

N20M03S500； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500r/min

N30G00X30Z10； 刀具快速定位

N40G42X24Z5； 建立刀具半徑右補(bǔ)償，準(zhǔn)備精車

N50X8； 徑向進(jìn)刀

N60G01Z0F0.15； 刀具到達(dá)端面N70G03X12Z-2R2； 車R2逆圓弧

N80G01Z-27； 車f12圓柱面

N90G02X18Z-30R3； 車R3順圓弧

N100G03X24Z-33R3； 車R3逆圓弧

N110G01Z-64； 車f24圓柱面

N120G40G00X30Z-68； 取消刀補(bǔ)

N130X100Z100； 退刀

N140M05； 主軸停轉(zhuǎn)

N150M30； 程序結(jié)束4.4.3單一固定循環(huán)指令

單一固定循環(huán)可以將一系列的連續(xù)加工動(dòng)作，如“切入→切削→退刀→返回”，用一個(gè)循環(huán)指令完成，從而簡(jiǎn)化編程。

1．外徑/內(nèi)徑車削循環(huán)(G90)

外徑/內(nèi)徑車削循環(huán)指令的功能為切除零件的內(nèi)、外圓柱面(圓錐面)上的大部分余量。

1)直線車削循環(huán)

編程格式：

G90X(U)

Z(W)

F

直線車削循環(huán)的軌跡如圖4-29所示，由4個(gè)步驟組成。圖中1(R)表示第一步是快速運(yùn)動(dòng)，2(F)表示第二步按進(jìn)給速度切削，其余3(F)、4(R)的意義與2(F)、1(R)相似。圖4-29G90直線切削示意圖

2)錐體車削循環(huán)

編程格式：

G90X(U)

Z(W)

R

F

錐體車削循環(huán)的軌跡如圖4-30所示，R值的正負(fù)與刀具軌跡有關(guān)，增量值編程時(shí)，U、W、R值的正負(fù)與刀具軌跡的關(guān)系見(jiàn)表4-10。圖4-30G90錐體切削示意圖表4-10G90編程時(shí)R值的正負(fù)與刀具軌跡的關(guān)系

2．端面車削循環(huán)(G94)

1)平端面車削循環(huán)

編程格式：

G94X(U)

Z(W)

F

平端面車削循環(huán)的軌跡如圖4-31所示，由4個(gè)步驟組成。圖中1(R)表示第一步是快速運(yùn)動(dòng)，2(F)表示第二步按進(jìn)給速度切削，其余3(F)、4(R)的意義與2(F)、1(R)相似。圖4-31G94平端面車削示意圖

2)錐面車削循環(huán)

編程格式：

G94X(U)

Z(W)

R

F

錐面車削循環(huán)的軌跡如圖4-32所示，R值的正負(fù)與刀具軌跡有關(guān)，增量值編程時(shí)，U、W、R值的正負(fù)與刀具軌跡的關(guān)系見(jiàn)表4-11。圖4-32G94平錐面車削示意圖表4-11G94編程時(shí)R值的正負(fù)與刀具軌跡的關(guān)系

【例4-12】

設(shè)毛坯是f40的棒料，零件如圖4-33所示，要求采用G90、G94指令編寫(xiě)加工程序。圖4-33采用G90、G94編程實(shí)例(1)制定加工方案

①車端面及粗車f10外圓，留余量0.5mm；

②粗車f38、f32外圓，留余量0.5mm；

③從右至左精加工各面；

④切斷。

(2)確定刀具

①端面車刀T0101：車端面及粗車f10外圓；

②?90°外圓車刀T0202：用于粗、精車外圓；

③切槽刀T0303：刀寬3mm，用于切斷。

(3)切削用量確定，見(jiàn)表4-12所示。表4-12切?削?用?量?表(4)編程。

編程原點(diǎn)設(shè)在零件圖的右端面與中心線相交處，程序如下：

O4010 程序名

G97G99； 設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速單位為r/min，進(jìn)給率單位為mm/r

T0101； 換1號(hào)刀

S500M03； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500r/min

G00X41Z0； 刀具快速定位

G01X0F0.2； 車端面

G01X41； 退刀

G94X10.5Z-3.5； 粗車f10外圓，留余量0.5mm

G00X100； X方向退刀

Z100； Z方向退刀

T0202； 換2號(hào)刀

G00X41Z1； 刀具快速定位G90X38.5Z-33； 粗車外圓至f38.5，長(zhǎng)度為33mm

X35Z-18.5； 粗車外圓至f35，長(zhǎng)度為18.5mm

X32.5； 粗車外圓至f32.5，長(zhǎng)度為18.5mm

G00X6Z1;； 刀具快速定位，準(zhǔn)備進(jìn)行精車

M03S1000； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min

G01X10Z-1F0.1； 車端面倒角

Z-4； 精車f10外圓

X32； 車階臺(tái)面

Z-19； 精車f32外圓

X36； 車階臺(tái)面

X38W-1； 車倒角Z-33； 精車f38外圓

X45； 退刀

G00X100Z100； 快速退刀

M03S400； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為400r/min

T0303； 換3號(hào)刀

G00X42Z-33M08； 刀具快速定位，冷卻液開(kāi)

G01X1F0.1； 切斷

X45M09； 退刀，冷卻液關(guān)

G00X100Z100M05； 快速退刀，主軸停轉(zhuǎn)

M30； 程序結(jié)束4.4.4復(fù)合固定循環(huán)指令

在復(fù)合固定循環(huán)中，只要定義好零件的輪廓，就可完成從粗加工到精加工的全過(guò)程，使程序得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化。

1．外圓粗車循環(huán)(G71)

該指令只需指定精加工路線，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出粗加工路線，適用于車削圓棒料毛坯。其軌跡如圖4-34所示。圖4-34外圓粗車循環(huán)示意圖(1)編程格式：

G71U

dRe

G71PnsQnfU

uW

wF

S

T

(2)說(shuō)明：

①?

d是切深，無(wú)正負(fù)號(hào)，半徑值；

②?e是退刀量，無(wú)正負(fù)號(hào)，半徑值；

③?ns是指定精加工路線的第一個(gè)程序段的段號(hào)；

④?nf是指定精加工路線的最后一個(gè)程序段的段號(hào)；

⑤?

u是X方向上的精加工余量，直徑值；

⑥?

w是Z方向上的精加工余量。

(3)注意：

①粗車過(guò)程中，ns→nf程序段中的F、S、T功能均被忽略，只有G71指令中指定的F、S、T功能有效。

②零件沿X軸的外形必須是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的。

2．端面粗車循環(huán)(G72)

端面粗車循環(huán)適于Z向余量小，X向余量大的棒料粗加工。該指令的執(zhí)行過(guò)程除了其切削行程平行于X軸之外，其它與G71相同，其軌跡如圖4-35所示。圖4-35平端面粗車循環(huán)示意圖

(1)編程格式：

G72U

dRe

G72PnsQnfU

uW

wF

S

T

(2)注意：

①粗車過(guò)程中，ns→nf程序段中的F、S、T功能均被忽略，只有G72指令中指定的F、S、T功能有效。

②零件輪廓必須符合X軸、Z軸方向同時(shí)單調(diào)增大或單調(diào)減少。

3．成型車削循環(huán)(G73)

該指令可以車削固定的圖形，適用于車削鑄造、鍛造類毛坯或半成品，對(duì)零件輪廓的單調(diào)性沒(méi)有要求，其軌跡如圖4-36所示。圖4-36成型車削循環(huán)示意圖

(1)編程格式：

G73U

iW

kRd

G73PnsQnfU

uW

wF

S

T

(2)說(shuō)明：

①?

i是X方向的總退刀量，半徑值；

②?

k是Z方向的總退刀量；

③?d是循環(huán)次數(shù)；

④?ns是指定精加工路線的第一個(gè)程序段的段號(hào)；

⑤?nf是指定精加工路線的最后一個(gè)程序段的段號(hào)；

⑥?

u是X方向上的精加工余量，直徑值；

⑦?

w是Z方向上的精加工余量；⑧粗車過(guò)程中，ns→nf程序段中的F、S、T功能均被忽略，只有G73指令中指定的F、S、T功能有效。

4．精車循環(huán)(G70)

用G71、G72、G73粗車完畢后，可以用G70進(jìn)行精加工。精加工時(shí)，G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令無(wú)效，只有在ns→nf程序段中的F、S、T才有效。

(1)編程格式：

G70PnsQnf

(2)說(shuō)明：

①?ns是指定精加工路線的第一個(gè)程序段的段號(hào)；

②?nf是指定精加工路線的最后一個(gè)程序段的段號(hào)。

【例4-13】

在FANUC0iMate-TB數(shù)控車床上加工如圖4-37所示零件，毛坯是f30的棒料。

(1)確定工藝方案：

①車端面；

②從右至左粗加工各面；

③從右至左精加工各面；

④切斷。圖4-37編程實(shí)例3

(2)選擇刀具。

①外圓刀T0101：用于車端面，以及粗車、精車各外圓表面；

②切斷刀T0202：寬3mm，用于切斷。

(3)切削用量的確定，見(jiàn)表4-13所示。表4-13切?削?用?量?表

(4)編程。

編程原點(diǎn)設(shè)在零件圖的右端面與中心線相交處。可采用兩種方法編程，第一種方法是采用G90粗車各外圓；第二種方法是采用G71粗車各外圓，G70精車各外圓。程序分別如下：

程序①：

O4015 程序名

N10T0101G96G99；

N20S120M03；

N30G50S2000；

N40G00X32Z5；

N50G94X0Z0F0.15； 車端面 N60G97S500；

N70G90X26.5Z-63； 車外圓f26.5×63

N80X23.5Z-36.5； 車外圓f23.5×36.5

N90X20.5Z-33； 車外圓f20.5×33

N100X16.5Z-13.8； 車外圓f16.5×13.8

N110X12.5Z-11； 車外圓f12.5×11

N120M03S800；

N130G00X6Z1； 刀具快速定位，準(zhǔn)備精車各外圓面

N140G01X12Z-2F0.08； 精車倒角2×45°

N150Z-11； 精車外圓f12

N160G02X20W-4R4； 精車圓弧R4N170G01W-18； 精車外圓f20

N180X26Z-40； 精車錐面

N190Z-63； 精車外圓f26

N200X32； 刀具沿X方向退刀

N210G00X100Z100T0202； 刀具遠(yuǎn)離工件并換2號(hào)刀

N220M03S300；

N230G00X22Z-33；

N240G01X16F0.08； 切槽f16×3

N250X28F0.3；

N260Z-53； N270X20F0.08； 切槽f20×3

N280X32F0.3；

N290Z-63；

N300X1F0.08； 切斷

N310X32F0.3；

N320G00X100Z100M05；

N330M02； 程序②：

O4020 程序名

N10T0101G96G99；

N20S120M03；

N30G50S2000；

N40G00X32Z5；

N50G94X0Z0F0.15； 車端面

N60G97S500；

N70G71U1.5R1； 粗車各外圓

N80G71P90Q150U0.5W0F0.15；

N90G00X6Z1；

N100G01X12Z-2F0.08； N110Z-11；

N120G02X20W-4R4；

N130G01W-18；

N140X26Z-40；

N150Z-63；

N160G70P90Q150； 精車各外圓

N170G00X100Z100T0202；

N180M03S300；

N190G00X22Z-33；

N200G01X16F0.08； 切槽f16×3N210X28F0.3；

N220Z-53；

N230X20F0.08； 切槽f20×3

N240X32F0.3；

N250Z-63；

N260X1F0.08； 切斷

N270X32F0.3；

N280G00X100Z100M05；

N290M02；

【例4-14】

在FANUC0iMate-TB數(shù)控車床上加工如圖4-38所示零件，設(shè)毛坯是f30的棒料。圖4-38外圓粗精車循環(huán)實(shí)例(1)確定工藝方案。

①車端面；

②從右至左粗加工各面；

③從右至左精加工各面；

④切斷。

(2)選擇刀具。

①外圓刀T0101：用于車端面、粗車各外圓表面；

②外圓刀T0202：用于精車各表面；

③切斷刀T0303：寬3mm，用于切斷。

(3)切削用量確定，見(jiàn)表4-14所示。表4-14切?削?用?量?表

(4)編程。

編程原點(diǎn)設(shè)在零件圖的右端面與中心線相交處。采用G73粗車各外圓，G70精車各外圓，程序如下：

O4025 程序名

N10T0101G96G99；

N20S120M03；

N30G50S2000；

N40G00X32Z5；

N50G94X0Z0F0.15； 車端面

N60G97S500；

N70G90X26.5Z-59； 粗車各外圓面N80X22.5Z-41.8；

N90X18.5Z-16；

N100X14.5Z-15；

N110G00X14.5Z-15；

N120G01X18.5Z-16；

N130X22.5Z-41.8；

N140G00X100；

N150Z100T0303；

N160G00X25Z-35.8S300；

N170G01X14；

N180X25； N190Z-32.8；

N200X14；

N210X25；

N220Z-29.8；

N230X20.8；

N240G00X100；

N250Z100T0202；

N260G73U3W0.5R2；

N270G73P280Q360U0.5W0F0.15S500；

N280G00X6Z1S800；

N290G01X12Z-2F0.08；

N300Z-15； N310G03X12W-14.8R8.6；

N320G01Z-35.8；

N330X20；

N340Z-41.8；

N350G03U6W-3R3；

N360G01X26Z-59；

N370G70P280Q360； 精車各外圓面

N380G00X100Z100T0303S300；

N390G00X15Z-15；

N400G01X10； 切槽N410G01X32；

N420G00Z-59；

N430G01X1； 切斷

N440X32；

N450G00X100Z100M05；

N460M30； 4.4.5車螺紋指令

該指令用于螺紋切削加工。

1．基本螺紋切削指令

該指令用于車削等螺距直螺紋、錐螺紋，其軌跡如圖4-39所示。圖4-39車螺紋示意圖

(1)編程格式：

G32X(U)__Z(W)__F__

(2)說(shuō)明：

①?X(U)、Z(W)是螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)；

②?F是螺紋螺距。

(3)注意：

①車螺紋期間的進(jìn)給速度倍率、主軸速度倍率無(wú)效(固定100%)；

②車螺紋期間不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97；③車螺紋時(shí)，必須設(shè)置升速段δ1和降速段δ2，這樣可避免因車刀升、降速而影響螺距的穩(wěn)定；

④因受機(jī)床結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)的影響，車螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速有一定的限制；

⑤螺紋加工中的走刀次數(shù)和進(jìn)刀量(背吃刀量)會(huì)直接影響螺紋的加工質(zhì)量，車削螺紋時(shí)的走刀次數(shù)和背吃刀量可參考表4-15。表4-15普通螺紋走刀次數(shù)和背吃刀量的參考表【例4-15】

如圖4-40所示，用G32進(jìn)行圓柱螺紋切削。圖4-40切削圓柱螺紋設(shè)定升速段為5mm，降速段為2mm。

螺紋牙底直徑=大徑－2×牙深=30－2×0.6495×2=27.4mm

程序如下：

G00X29.1Z5；

G32Z-42.F2；(第一次車螺紋，背吃刀量為0.9mm)

G00X32；

Z5；

X28.5；(第二次車螺紋，背吃刀量為0.6mm)

G32Z-42.F2；

G00X32；

Z5；X27.9；

G32Z-42.F2；(第三次車螺紋，背吃刀量為0.6mm)

G00X32；

Z5；

X27.5；

G32Z-42.F2；(第四次車螺紋，背吃刀量為0.4mm)

G00X32；

Z5；

X27.4；

G32Z-42.F2；(最后一次車螺紋,背吃刀量為0.1mm)

G00X32；

Z5；

2．螺紋切削循環(huán)指令

螺紋切削循環(huán)指令把“切入→螺紋切削→退刀→返回”四個(gè)動(dòng)作作為一個(gè)循環(huán)，用一個(gè)程序段來(lái)指令，如圖4-41所示。圖4-41用G92車直螺紋示意圖

1)直螺紋切削

(1)編程格式：

G92在X(U)

Z(W)

F

其中，F(xiàn)為螺紋螺距。

(2)直螺紋切削的軌跡如圖4-41所示。

2)錐螺紋切削

(1)編程格式：

G92X(U)

Z(W)

R

F

其中，R的取值參見(jiàn)表4-10，F(xiàn)為螺紋螺距。

(2)錐螺紋切削的軌跡如圖4-42所示。圖4-42用G92車錐螺紋示意圖【例4-16】

如圖4-40所示，用G92進(jìn)行圓柱螺紋切削。

G00X40Z5；(刀具定位到循環(huán)起點(diǎn))

G92X29.1Z-42F2；(第一次車螺紋)

X28.5；(第二次車螺紋)

X27.9；(第三次車螺紋)

X27.5；(第四次車螺紋)

X27.4；(最后一次車螺紋)

G00X150Z150；(刀具回?fù)Q刀點(diǎn))

3．復(fù)合螺紋切削循環(huán)指令

該指令用于多次自動(dòng)循環(huán)車螺紋，數(shù)控加工程序中只需指定一次，并在指令中定義好有關(guān)參數(shù)，則能完成一個(gè)螺紋段的全部加工，如圖4-43所示。圖4-43螺紋車削多次循環(huán)示意圖

(1)?G76的編程需要同時(shí)用兩條指令定義，其編程格式為：

G76Pm

r

aQ

dminRd

G76X(U)

Z(W)

RiPkQ

dFL

(2)說(shuō)明：

①?m是精車重復(fù)次數(shù)，取值為1～99，該參數(shù)為模態(tài)量；

②?r是螺紋尾端倒角值，該值的大小可設(shè)置在0.0L～9.9L之間，系數(shù)應(yīng)為0.1的整數(shù)倍，用00～99之間的兩位整數(shù)來(lái)表示，其中L為螺距，該參數(shù)為模態(tài)量；③?a是刀具角度，可從80°、60°、55°、30°、29°、0°六個(gè)角度中選擇，用兩位整數(shù)來(lái)表示，該參數(shù)為模態(tài)量；

m、r、a用地址P同時(shí)指定，例如：m?=?2，r?=?1.2L，a?=?60°，表示為P021260。

④?

dmin是最小車削深度，用半徑值編程。車削過(guò)程中每次的車削深度為 ，當(dāng)計(jì)算深度小于這個(gè)極限值時(shí)，車削深度鎖定在這個(gè)值，該參數(shù)為模態(tài)量；⑤?d是精車余量，用半徑值編程，該參數(shù)為模態(tài)量；

⑥?X(U)、Z(W)是螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)值；

⑦?i是螺紋錐度值，用半徑值編程。若R?=?0，則為直螺紋；

⑧?k是螺紋高度，用半徑值編程；

⑨?

d是第一次車削深度，用半徑值編程；