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　　教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 第一节数控车削概述 与普通车床相比数控车床比较适合车削具有以下要求和特点的回转体零件 1．精度要求高的零件 2．表面粗糙度值小的零件 3．表面轮廓形状复杂的零件 4．带特殊螺纹的零件教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工二数控车削加工的主要内容 根据数控车床的工艺特点数控车削加工主要有以下加工内容 1．车削外圆 2．车削内孔 3．车削端面 4．车削螺纹教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车削外圆车削外圆是最常见最基本的车削方法工件外圆一般由圆柱面圆锥面圆弧面及回转槽等基本件组成锥面的车削可以分别视为内圆外圆的一种特殊形式锥面可分为内锥面和外锥面在普通车床上加工锥面的方法有小滑板转位法尾座偏移法靠模法和宽刀法等而在数控车床上车削圆锥则完全和车削其他外圆一样不必像普通车床那么麻烦在车削圆弧面时则更能显示数控车床的优越性教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车削内孔车削内孔是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面是常用的车削加工方法之一在车削盲孔和台阶孔时车刀要先纵向进给当车到孔的根部时再横向进给从外向中心进给车端面或台阶端面教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车削端面车削端面包括台阶端面的车削偏刀车削端面可采用较大背吃刀量切削顺利表面光洁而且大小端面均可车削使用90deg左偏刀从外向工件中心进给车削端面适用于加工尺寸较小的端面使用90deg左偏刀从工件中心向外进给车削端面适用于加工工件中心带孔的端面使用右偏刀车削端面刀头强度较高适宜车削较大端面尤其是铸锻件的大端面教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车削螺纹车削螺纹是数控车床的特点之一在普通车床上一般只能加工少量的等螺距螺纹而在数控车床上只要通过调整螺纹加工程序指出螺纹终点坐标值及螺纹导程即可车削各种不同螺距的圆柱螺纹锥螺纹或端面螺纹等螺纹的车削可以通过单刀切削的方式进行也可进行循环切削教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工第二节数控车削工艺制订数控车削加工工艺是以普通车削加工工艺为基础结合数控车床的特点综合运用多方面的知识解决数控车削加工过程中面临的工艺问题主要内容有分析零件图纸确定工序和工件在数控车床上的装夹方式确定各表面的加工顺序和刀具的进给路线以及刀具夹具和切削用量的选择教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工一数控车削加工工艺分析 编制加工程序前应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点认真而详细地考虑零件图的工艺分析确定工件在数控车床上的装夹刀具夹具和切削用量的选择等制定车削加工工艺之前必须首先对被加工零件的图样进行分析它主要包括以下内容教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 1结构工艺性分析 2．构成零件轮廓的几何要素 3．尺寸公差要求 4．形状和位置公差要求 5．表面粗糙度要求 7．加工数量 6．材料要求教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性即所设计的零件结构应便于加工成型在数控车床上加工零件时应根据数控车削的特点认真审视零件结构的合理性例如图4-5a所示零件教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 图4-5结构工艺性示例教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2．构成零件轮廓的几何要素 由于设计等各种原因在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分尺寸模糊不清及尺寸封闭等缺陷从而增加编程的难度有时甚至无法编写程序如图4-6所示教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3．尺寸公差要求 在确定控制零件尺寸精度的加工工艺时必须分析零件图样上的公差要求从而正确选择刀具及确定切削用量等 在尺寸公差要求的分析过程中还可以同时进行一些编程尺寸的简单换算如中值尺寸及尺寸链的解算等在数控编程时常常对零件要求的尺寸取其最大和最小极限尺寸的平均值即ldquo中值rdquo作为编程的尺寸依据教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工4．形状和位置公差要求 图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要要求在工艺准备过程中除了按其要求确定零件的定位基准和检测基准并满足其设计基准的规定外还可以根据机床的特殊需要进行一些技术性处理以便有效地控制其形状和位置误差教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工二车削加工工件装夹三爪自定心卡盘装夹两顶尖之间装夹双三爪定心卡盘装夹卡盘和顶尖装夹常用装夹方式通用夹具装夹教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2．四爪单动卡盘 四爪单动卡盘如图4-8所示它的四个对分布卡爪是各自独立运动的因此工件装夹时必须调整工件夹持部位在主轴上的位置使工件加工面的回转中心与车床主轴的四面转中心重合图四爪单动卡盘a四爪单动卡盘b四爪单动卡盘装夹工件1-卡爪2-螺杆3-木板教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 软爪软爪是一促具有切削性能的夹爪当成批加工某一工件时为了提高三爪自定心卡盘的定心精度可以采用软爪结构即用黄铜或软钢焊在三个卡爪上然后根据工件形状和直径把三个软爪的夹持部分直接在车床上车出来定心误差只有001-002mm即软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的如图4-11所示如加工成圆弧面圆锥面或螺纹等形式可获得理想的夹持精度教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 图4-11加工软爪教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 5．花盘弯板当在非回转体零件上加工圆柱面时由于车削效率较高经常用花盘弯板进行工件装夹教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工找正法找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线同时也是工件坐标系Z轴找正到与车床主轴回转中心重合一般为打表找正通过调整卡爪使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重合装夹方法数控车削工件的装夹教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工也可以改变夹紧力的作用点采用轴向夹紧的方式薄壁零件容易变形普通三爪卡盘受力点少采用开缝套筒或扇形软卡爪可使工件均匀受力减小变形薄壁零件的装夹教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工三数控车床切削用量的选择 1．背吃刀量的确定 在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下尽可能选取较大的背吃刀量以减少进给次数当零件的精度要求较高时应考虑适当留出精车余量其所留精车余量一般为01～05mm教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 2．主轴转速的确定1光车时的主轴转速切削速度除了计算和查表选取外还可根据实践经验确定需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小因而切削速度不能太低4-1为硬质合金外圆车刀切削速度的参考值选用时可参考选择1光车时的主轴转速教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2车螺纹时的主轴转速 切削螺纹时数控车床的主轴转速将受到螺纹螺距或导程的大小驱动电动机的升降频率特性螺纹插补运算速度等多种因素的影响故对于不同的数控系统推荐不同的生轴转速选择范围例如大多数经济型数控车床的数控系统推荐切削螺纹时的主轴转速为 教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3．进给量或进给速度的确定 3．进给量或进给速度的确定 1单向进给量计算单向进给

　　量包括纵向进给量和横向进给量进给量的数值可按式1-2计算粗车时一般取03～08mmr精车时常取01～03mmr切断时常取005～02mmr表4-2是硬质合金车刀粗车外圆或端面的进给量参考值表4-3是按表面粗糙度选择进给量的参考值供参考选用教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 2合成进给速度的计算合成进给速度是指刀具作合成运动斜线及圆弧插补等时的进给速度例如加工斜线及圆弧等轮廓零件时刀具的进给速度由纵横两个坐标轴同时运动的速度合成获得即教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工第二节数控车削工艺制订四数控车刀的选择选择数控车削刀具通常要考虑数控车床的加工能力工序内容及工件材料等因素与普通车削相比数控车削对刀具的要求更高不仅要求精度高刚度好耐用度高而且要求尺寸稳定安装调整方便教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1．常用车刀类型 ①焊接式车刀 焊接式车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上形成一个整体 ②机械夹固式可转位车刀 机械夹固式可转位车刀是已经实现机械加工标准化系列化的车刀教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1数控车刀与加工表面车床刀具教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2车削刀具及其主要特点教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3．车刀的类型及选择数控车削常用的车刀一般分为三类即尖形车刀圆弧车刀和成型车刀①尖形车刀尖形车刀的刀尖同时也为其刀位点由直线形的主副切削刃构成切削刃为一直线deg内外圆车刀端面车刀切断槽车刀等②圆弧形车刀圆弧形车刀的切削刃是一圆度误差或轮廓误差很小的圆弧该圆弧上每一点都是圆弧形车刀的刀尖其刀位点不在圆弧上而在该圆弧的圆心上③成形车刀教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工4机械夹固式可转位车刀机械夹固式可转位车刀是已经实现机械加工标准化系列化的车刀数控车床常用的机夹可转位车刀结构主要由刀杆l刀片2刀垫3及夹紧元件4组成刀片每边都有切削刃为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教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工①选择刀片材质常见刀片材料有高速钢硬质合金涂层硬质合金陶瓷立方氮化硼和金钢石等其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片选择刀片材质主要依据被加工工件的材料被加工表面的精度表面质量要求切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工②刀片形状的选择刀片形状主要依据被加工工件的表面形状切削方法刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择刀片是机夹可转位车刀的重要组成元件刀片大致可分为三大类17种教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工可转位车刀的选用1刀片的紧固方式2刀片外形的选择3刀杆头部形式的选择4刀片后角的选择5左右手柄的选择6刀尖圆弧半径的选择7断屑槽形的选择教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工5．车削工具系统为了提高效率减少换刀辅助时间数控车削刀具已经向标准化系列化模块化方向发展目前数控车床的刀具系统常用的有两类一类是刀块式结构是用凸键定位螺钉夹紧该结构定位可靠夹紧牢固刚性好但换装刀具费时不能自动夹紧另一类结构是圆柱柄上铣有齿条的结构该结构可实现自动夹紧换装比较快捷刚性较刀块式差教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工刀块式车刀系统圆柱齿条式车刀系统教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 五车削加工顺序的确定 如图4-17a所示手柄零件批量生产加工时用一台数控车床该零件加工所用坯料为mm的棒料加工顺序如下教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 第一道工序如图b所示将一批工件全部车出工序内容有先车出mm和mm两圆柱面及20deg圆锥面粗车掉R42mm圆弧的部分余量换刀后按总长要求留下加工余量切断教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 第二道工序调头按图4-17c所示用mm外圆及mm端面装夹工件工序内容有先车削包络mm球面的30deg圆锥面然后对全部圆弧表面进行半精车留少量的精车余量最后换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成型教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 在分析了零件图样和确定了工序装夹方式后接下来即要确定零件的加工顺序制定零件车削加工顺序一般遵循下列原则 1．先粗后精按照粗车rarr半精车rarr精车的顺序逐步提高加工精度1．先粗后精按照粗车rarr半精车rarr精车的顺序逐步提高加工精度教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 2．先近后远这量所说的远和近是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的在一般情况下离对刀点远的部位后加工以便缩短刀具移动距离减少空行程时间而且对于车削而言先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性改善其切削条件教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 3．内外交叉对既有内表面内型腔又有外表面需加工的零件安排加工顺序时应先进行内外表面粗加工后进行内外表面精加工切不可将零件上一部分表面外表面或内表面加工完毕后再加工其它表面内表面或外表面教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工确定走刀路线的一般原则是 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求 缩短走刀路线减少进退刀时间和其他辅助时间 方便数值计算减少编程工作量 尽量减少程序段数走刀路线的确定教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车圆锥的加工路线分析数控车床上车外圆锥假设圆锥大径为D小径为d锥长为L车圆锥的加工路线如图所示按图a中的阶梯切削路线二刀粗车最后一刀精车二刀粗车的终刀距S要作精确的计算可有相似三角形得D-d2L＝D-d2S-apD-d2L＝D-d2S-ap此种加工路线粗车时刀具背吃刀量相同但精车时背吃刀量不同同时刀具切削运动的路线最短教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车圆锥的加工路线分析按图b的相似斜线切削路线也需计算粗车时终刀距S同样由相似三角形可计算得出按此种加工路线刀具切削运动的距离较短按图c的斜线加工路线只需确定每次背吃刀量ap而不需计算终刀距编程方便但在每次切削中背吃刀量是变化的且刀具切削运动的路线较长走刀路线的确定教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车圆弧的加工路线指令车圆弧若用一刀就把圆弧加工出来这样吃刀量太大容易打刀所以实际车圆弧时需要多刀加工先将大多余量切除最后才车得所需圆弧右图为车圆弧的阶梯切削路线即先粗车成阶梯最后一刀精车出圆弧此方法在确定了每刀吃刀量ap后须精确计算出粗车的终刀距S即求圆弧与直线的交点此方法刀具切削运动距离较短但数值计算较繁走刀路线的确定教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车圆弧的加工路线分析右图为车圆弧的同心圆弧切削路线即用不同的半径圆来车削最后将所需圆弧加工出来此方法在确定了每次吃刀量aP后对90deg圆弧的起点终点坐标较易确定数值计算简单编程方便常采用但按图b加工时空行程时间较长右图为车圆弧的车锥法切削路线即先车一个圆锥再车圆弧但要注意车锥时的起点和终点的确定若确定不好则可能损坏圆锥表面也可能将余量留得过大确定方法如图所示连接OC交圆弧于D过D点作圆弧的切线AB教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车圆弧的加工路线分析螺球柱端面加工外轮廓

　　粗加工外轮廓粗精加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工4．车螺纹时的加工路线分析 在数控车床上车螺纹时沿螺距方向的Z向进给应和车床主轴的转速保持严格的速比例关系因此应避免在进给机构加速或减速的过程中切削为此要有升速进刀段和降速进刀段如图示4-26所示一般为2～5㎜一般为1～2㎜这样在切削螺纹时能保证在升速后使刀肯接触工件刀具离开工件后再降速教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 5．车槽加工路线分析 ①对于宽度深度值相对不大且精度要求不高的槽可采用与槽等宽的刀具直接切入一次成型的方法加工如图4-27所示刀具切入到槽底后可利用延时指令使刀具短暂停留以修整槽底圆度退出过程中可采用工进速度教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 ②对于宽度值不大但深度较大的深槽零件为了避免切槽过程中由于排屑不畅使刀具前部压力过大出现扎刀和折断刀具的现象应采用分次进刀的方式刀具在切入工件一定深度后停止进刀并退回一段距离达到排屑和断屑的目的教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 ③宽槽的切削通常把大于一个切刀宽度的槽称为宽槽宽槽的宽度深度的精度及表面质量要求相对较高在切削宽槽时常采用排刀的方式进行粗切然后是用精切槽刀沿槽的一侧切至槽底精加工槽底至槽的另一侧再沿侧面退出切削方式如图形4-29所示教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 7．空行程进给路线 ①合理安排ldquo回零rdquo路线 合理安排退刀路线时应使其前一刀终点与后一刀起点问的距离尽量减短或者为零以满足进给路线为最短的要求另外在选择返回参考点指令时在不发生加工干涉现象的前提下宜尽量采用xz坐标轴同时返回参考点指令该指令的返回路线将是最短的教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 图4-30a为采用矩形循环方式粗车的一般情况考虑到精车等加工过程中换刀的方便故将对刀点A设置在离坯件较远的位置处同时将起刀点与对刀点重合在一起按三刀粗车的进给路线安排如下 ②巧用起刀点和换刀点 第一刀为ArarrBrarrCrarrDrarrA 第二刀为ArarrErarrFrarrGrarrA 第三刀为ArarrHrarrIrarrJrarrA教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工一单一循环指令二粗车复合循环程序三刀具补偿四子程序调用教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工一单一循环指令1．圆柱面或圆锥面切削循环G90适用于外圆柱圆锥表面切削①圆柱面内外切削循环指令格式G90XU__ZW___F____XZmdash圆柱面切削终点的绝对坐标值UWmdashmdash圆柱面切削终点的相对于循环起点的相对坐标值教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工②圆锥面内外切削循环指令格式G90XU__ZW___R___F____XZmdash圆柱面切削终点的绝对坐标值UWmdashmdash圆柱面切削终点的相对于循环起点的相对坐标值Rmdashmdash圆锥面切削的起点相对于终点的半径差具体计算方法为起点半径尺寸减去终点半径尺寸对外径车削锥度右小时R取负值反之为正对内孔车削锥度左小右大时取正值反之为负教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工外圆车削循环教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工R24mdash632195教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2．G94mdashmdash端面车削循环格式G94XZKF算法G94XxbZzbKzbminuszcFf或  G94UxbminusxaWzbminuszaKzbminuszcFfK0时教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工端面车削循环教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工不同K值时的情形教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工在使用G90G94时已经使程序简化了一些但碰到既有圆柱又圆锥表面曲线回转体表面时编程也有点复杂复合固定循环功能指令能使这种编程进一步简化使用这些复合固定循环时只需对零件的轮廓定义后就可以完成从粗加工互精加工的全过程教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工二粗车复合循环程序1．毛坯内外径粗车复合循环指令G711格式G71U△dReG71PnsQnfU△uW△wFfSsTt其中△dmdash每次X向循环的切削深度半径值无正负号emdash每次X向退刀量半径值无正负号nsmdashmdash精加工轮廓程序段中的开始程序段号nfmdashmdash精加工轮廓程序段中的结束程序段号△umdashmdashX方向精加工余量直径值△wmdashmdashZ方向精加工余量FstmdashmdashFST指令复合循环指令教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工外圆车削复合循环复合循环指令教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2其它说明①在使用G71进行粗加工时只有含在G71程序段中的FST功能才有效而包含在nsmdashmdashnf程序段中的FST指令对粗车循环无效②G71指令必须带有PQ地址nsnf且与精加工路径起止顺序号对应否则不能进行加工③nsnf的程序段必须为G00G01指令即从A互A＇的动作必须是直线或点定位运动且程序段中不应编有Z向移动指令④在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中不能调用子程序⑤在进行外形加工时△u取正内孔加工时△u取负值从右向左加工△u取正值从左向右加工△u取负值⑥当用恒表面切削速度控制时ns～nf的程序段中指定的G96G97无效应在G71程序段以前指定⑦循环起点的选择应在接近工件处以缩短刀具行程和避免空进给教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工G50X100Z50T0100M03S600G00X50Z2G71U2R1G71P10Q20U08W04F80N10G00X4G01X10Z-1F70W-19G02N20G00X46G71U△dReG71PnsQnfU△uW△wFfSsTt教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2．G72mdashmdash端面粗车复合循环1概述端面粗车复合循环指令G72与G71类似不同的是G72首先Z向进刀△dX向切削后按e值45度方向退刀如此循环直至粗加工余量切除2格式G72U△dReG72PnsQnfU△uW△wFfSsTt其中△dmdash-每次Z方向循环的切削深度无正负号emdash每次Z向切削退刀量nsmdashmdash精加工轮廓程序段中的开始程序段号nfmdashmdash精加工轮廓程序段中的结束程序段号△umdashmdashX方向精加工余量直径量△wmdashmdashZ方向精加工余量FstmdashmdashFST指令教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工端面车削复合循环教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3其它说明①在使用G72进行粗加工时只有含在G72程序段中的FST功能才有效而包含在nsmdashmdashnf程序段中的FST指令对粗车循环无效②G72切削循环下切削进给方向平行于X轴U△u和W△w的符号为正表示沿轴的正方向移动负表示沿轴负方向移动③G72指令必须带有PQ地址nsnf且与精加工路径起止顺序号对应否则不能进行加工④ns的程序段必须为G00G01指令即从A到A＇的动作必

　　须是直线或点定位运动且程序段中不应编有X向移动指令⑤在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中不能调用子程序⑥当用恒表面切削速度控制时ns～nf的程序段中指定的G96G97无效应在G71程序段以前指定⑦循环起点的选择应在接近工件处以缩短刀具行程和避免空进给G71G72指令适合于型材棒料的粗车加工将工件切削至精加工之前的尺寸粗加工后可使用G70指令完成精加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工N10G54N20T0101N25S400M03N30G00X160Z2ZXN40G72U3R01N50G72P60Q110U2W05F100N60G00X160Z60N70G01X120Z70F80N80Z80N90X80Z90N100Z110N110X36Z132N120G00X200Z100N125T0100N130M30教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3．G73mdashmdash环状粗车复合循环固定形状粗车循环指令G73是一种封闭切削循环适用于对铸锻造毛坯切削1格式G73U△iW△kR△dG73PnsQnfU△uW△wFfSsTt其中△imdashmdashX轴向的总退刀量半径值正值△kmdashZ轴向的总退刀量及方向△dmdashmdash粗车循环加工次数nsmdashmdash精加工轮廓程序段中的开始程序段号nfmdashmdash精加工轮廓程序段中的结束程序段号△umdashmdashX方向精加工余量直径量△wmdashmdashZ方向精加工余量FstmdashmdashFST指令教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工G73车削复合循环回退量X向△i△u2Xdd-1Z向△k△w2wdG73U△iW△kR△dG73PnsQnfU△uW△wFfSsTt教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2说明所谓固定形状粗车循环是指按照一定的形状逐渐接近工件的最终形状切削循环次数按铸锻造毛坯各表面最大加工余量计算各符号含义与G71G72基本相同教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工4．精车复合循环指令G70格式G70PnsQnf说明nsmdashmdash精加工轮廓程序段中的开始程序段号nfmdashmdash精加工轮廓程序段中的结束程序段号精加工时G71G72G73程序段中的FST指令无效只有在nsmdashnf程序段中的FST才有效教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工上机编程实例复合车削循环图例教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1．粗车外圆复合循环方式A－A1－A2－AO0009G50X0Z0G00X400Z50M03S400G71U2R1G71P100Q200U08W05F80N100G00X180G01X180Zminus150F30X220Zminus250X220Zminus310G02X320Zminus360R50G01X320Zminus400N200G01X360Zminus500G00X400Z50M30教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2．粗车端面复合循环方式A－A2－B1－A1－AO0010G50X0Z0G00X400Z50G72U2R1G72P100Q200U08W05F80N100G00Zminus600G01X320Zminus400F30X320Zminus360G03X220Zminus310R50G01X220Zminus250G01X180Zminus150N200G01X180Z10G00X400Z50  M30教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3．环状复合循环方式A－A1－B－A余量X6Z6O0011G50X0Z0G00X400Z50G73U48W45R3G73P100Q200U08W05F80N100G00X180Z00  G01X180Zminus150F30  X220Zminus250  X220Zminus310  G02X320Zminus360R50  G01X320Zminus400N200G01X360Zminus500G00X400Z50M30教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工 G71G72G73为粗车固定循环完整程序需要配合精车循环G70 粗精车之间一般需要换刀两把刀具形状不可能完全一样 解决方法刀具补偿功能教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工三刀具补偿1刀具几何形状与磨损补偿刀具几何补偿是补偿刀具形状和刀具安装位置与编程时理想刀具或基准刀具的偏移的刀具磨损补偿则是用于补偿当刀具使用磨损后刀具头部与原始尺寸的误差的这些补偿数据通常是通过对刀后采集到的而且必须将这些数据准确地储存到刀具数据库中然后通过程序中的刀补代码来提取并执行刀具补偿教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工刀具的几何补偿和磨损补偿教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1刀补指令用T代码表示常用T代码格式为TxxxxTxx00若设定刀具几何补偿和磨损补偿同时有效时刀补量是两者的矢量和若使用基准刀具则其几何补偿位置补偿为零刀补只有磨损补偿按基准刀尖编程的情况下若还没有磨损补偿时则只有几何位置补偿XXjZZj批量加工过程中出现刀具磨损后则XXjXmZZjZm而当以刀架中心作参照点编程时每把刀具的几何补偿便是其刀尖相对于刀架中心的偏置量因而第一把车刀XX1ZZ1第二把车刀XX2ZZ3教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2刀补实现数控系统对刀具的补偿或取消刀补都是通过拖板的移动来实现的对带自动换刀的车床而言执行T指令时将先让刀架转位按前2位数字指定的刀具号选择好刀具后再按后2位数字对应的刀补地址中刀具位置补偿值的大小来调整刀架拖板位置实施刀具几何位置补偿和磨损补偿不允许将T代码指令写在坐标系设定指令G50XZ的后部当一个程序行中同时含有刀补指令和刀具移动指令时是先执行T代码指令后执行刀具移动指令教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工换刀时的自动调整教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2刀尖半径补偿虽然采用尖角车刀对加工及编程都很方便但由于刀头越尖就越容易磨损并且当刀具太尖而进给速度又较大时可明显地感觉出一般的轮廓车削将产生车螺纹的效果即使减小进给速度也会影响到加工表面的粗糙度为此精车时常将车刀刀尖磨成圆弧过渡刃采用这样的车刀车内外圆和端面时刀尖圆弧不影响加工尺寸和形状但转角处的尖角肯定是无法车出的并且在切削锥面或圆弧面时会造成过切或少切因此有必要对此采用刀尖半径补偿来消除误差教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工如图所示有刀尖存在时对刀尖按轮廓线A编程加工即可以得到想要的轮廓A不需要考虑刀补而用圆弧头车刀时若还按假想刀尖编程加工而又不考虑刀补则实际切削得到的轮廓将是线B只有考虑刀补人工考虑刀补量进行编程时如果以刀尖圆弧中心为刀位点时按图示补偿后圆弧中心轨迹线计算如果以假想刀尖为刀位点时按轨迹线C计算编程加工后方可保证切削得到要求的轮廓线A当然也可以还是按照轨迹A编程再在程序中适当位置加上刀补代码让机床自动进行刀补刀补方式及其轨迹比较见表教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1刀补方式及其轨迹比较

　　车刀类型 刀补方式 刀位点 编程轨迹 切削轨迹 刀尖轨迹 尖角车刀 不补偿 刀尖 A A A 圆角车刀 不补偿 假想刀尖 A B A 人工刀补 C A C 机床刀补 A A C教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2刀尖半径补偿使用G40G41G42指令当系统执行到含T代码的程序指令时仅仅是从中取得了刀具补偿的寄存器地址号其中包括刀具几何位置补偿和刀具半径大小此时并不会开始实施刀尖半径补偿只有在程序中遇到G41G42G40指令时才开始从刀库中提取数据并实施相应的刀径补偿G41mdashmdash刀尖半径左补偿沿着进给方向看刀尖位置应在编程轨迹的左边G42mdashmdash刀尖半径右补偿沿着进给方向看刀尖位置应在编程轨迹的右边如图2-41所示G40mdashmdash取消刀尖半径补偿刀尖运动轨迹与编程轨迹一致教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3刀位点与刀尖方位刀位点假想的刀尖点刀尖圆弧中心点即是刀具上用于作为编程相对基准的参照点当执行没有刀补的程序时刀位点正好走在编程轨迹上而有刀补时刀位点将可能行走在偏离于编程轨迹的位置上教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工刀位点与刀尖方位教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工虽然说只要采用刀径补偿就可加工出准确的轨迹尺寸形状但若使用了不合适的刀具如左偏刀换成右偏刀那么采用同样的刀补算法还能保证加工准确吗肯定不行为此就引出了刀尖方位的概念如果以刀尖圆弧中心作为刀位点进行编程则应选用0或9作为刀尖方位号其他号都是以假想刀尖编程时采用的只有在刀具数据库内按刀具实际放置情况设置相应的刀尖方位代码才能保证对它进行正确的刀补否则将会出现不合要求的过切和少切现象教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工4刀径补偿的引入由没有设定刀径补偿的运动轨迹到首次执行含G41G42的程序段即是刀尖半径补偿的引入过程编程时书写格式为G40先取消以前可能加载的刀径补偿如果以前未用过G41或G42则可以不写这一行G41G42G01G00Dxx在要引入刀补的含坐标移动的程序行前加上G41或G42 教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工刀补的加载和卸载教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工5刀径补偿的取消卸载执行过刀径补偿G41或G42的指令后刀补将持续对每一编程轨迹有效若要取消刀补则需要在某一编程轨迹的程序行前加上G40指令或单独将G40作一行书写注意1刀径补偿的引入和卸载不应在G02G03圆弧轨迹程序行上实施2刀径补偿引入和卸载时刀具位置的变化是一个渐变的过程3当输入刀补数据时给的是负值则G41G42互相转化4G41G42指令不要重复规定否则会产生一种特殊的补偿教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工6编程应用示例刀补编程图例教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工轮廓精车考虑刀径补偿其程序编写如下O0017T0101 刀补数据库启动G92X1000Z100S600M03G90G00X500Z50G42G01X300Z00D01刀补引入G01Zminus300刀补实施中X500Zminus450G02X650Zminus550R120G01X800刀补实施中G40G00X1000取消刀补Z100 返回T0100关闭刀具数据库M05M02教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工3刀具参数的设置输入教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1．参考点操作G28G29mdashmdash参考点控制格式G28XZT0000经指令中间点再自动返回参考点见图2-46G29XZ从参考点经中间点返回指令点算法G90G28XxbZzbT0000或G91G28XxbminusxaZzbminuszaT0000G90G29XxcZzc或G91G29XxcminusxbZzcminuszb教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工执行G28指令时各轴先以G00的速度快移到程序指令的中间点位置然后自动返回参考点到达参考点后相应坐标方向的指示灯亮执行G29指令时各轴先以G00的速度快移到由前段G28指令定义的中间点位置然后再向程序指令的目标点快速定位教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1使用G28指令前要求机床在通电后必须手动返回过一次参考点2使用G28指令时必须预先取消刀补量用T0000否则会发生不正确的动作3G28G29指令均属非模态指令只在本程序段内有效4G28G29指令时从中间点到参考点的移动量不需计算G29指令一般在G28后出现其应用习惯通常为在换刀程序前先执行G28指令回参考点换刀点执行换刀程序后再用G29指令往新的目标点移动教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工回参考点的路线教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工参考点编程图例教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工上图程序为绝对编程 增量相对编程G90G28X700Z1300 A－B－R G91G28X400Z1000T0202 换刀 T0202G29X300Z1800 R－B－C G29X-800Z500对于没有参考点设定功能的机床在需要换刀时应先用G00快速移到远离工件的某一坐标处注意不要超程再在M00程序指令下用手工旋动刀架进行换刀旋动前应松动刀架锁紧手柄转位后则应锁紧手柄然后按ldquo循环启动rdquo或F10功能键继续运行下一段带刀补功能T代码的程序实施刀补刀具补偿教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工如果所用的车床不具备刀补功能则应在为手工换刀准备的M00程序段后紧接着写上一段建立新的工件坐标系的G92或G50X_Z_ 程序指令XZ后跟的值应按前后两把刀具的偏置来计算只要保证由新的刀尖位置建立的新的坐标原点与换刀前的坐标原点重合即可这样换刀前后的程序都可在同一坐标系中编写基本不受换刀的影响教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2．编程调试实例例图所示零件需要三把车刀分别用于粗精车切槽和车螺纹刀具装夹布置如图将其刀偏数据输入刀库中对应程序编写如下有参考点功能时可用括号中程序行代替带下划线的程序行教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工O0018G92X0Z0G90G00X400Z50M03T0101G71U1R2P100Q200X02Z02F50N100G00X180Z50G01X180Zminus150F30X220Zminus250X220Zminus310G02X320Zminus360R50G01X320Zminus400N200G01X360Zminus500G00X700Z1000T0100G28X400Z50T0000M05M00T0202G00X200Zminus150M03G29X200Zminus150M03 G01X150F20G04X20G00X200G00X700Z1000T0200G28X400Z50T0000 M05M00 T0303  G00X200Z50M03教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工1子程序调用数控车床程序的编写也可采用主子程序的形式CNC系统按主程序指令运行但在主程序中遇见调用子程序的指令时将开始按子程序的指令运行在子程序中遇见调用结

　　束指令时自动返回并将控制权重新交给主程序对程序中有一些顺序固定或反复出现的加工图形可将其写成子程序然后由主程序来调用这样可以大大简化整个程序的编写如图2-50所示的工件因工件较薄在一次装夹中可车三只这时可只编第一只工件的镗内孔车内螺纹车端面和切断等加工的程序作为子程序整个车削过程为主程序编程时只需调用三次子程序改变编程零点即可车削三只工件教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工子程序调用图例教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工机床控制软件中子程序调用指令为M98格式为M98PxxxxLxxx其中P后跟子程序号L后可跟子程序调用次数默认为1主子程序调用关系示意图教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工在程序编写时HCNC－1T系统要求子程序和主程序必须写在同一个文件中都是以字母ldquoOrdquo开头以ldquoOxxxxrdquo单独作为一程序行书写子程序中还可以再调用其他子程序即可多重嵌套调用一个子程序应以ldquoM99rdquo作程序结束行可被主程序多次调用一次调用时最多可重复999次调用一个子程序需要注意的是在MDI方式下使用子程序调用指令是无效的教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工2程序的单段跳段和空运行所谓单段运行即是每次只运行一段程序但它和MDI运行是不同的MDI运行是临时从键盘输入一段程序然后立即执行一次可执行一段程序而单段运行则是对由多个程序段组成的已预先编写好的整个程序采用逐步运行的方法一次读入一个程序段的内容按ldquo循环启动rdquo键执行执行完后即处于等待状态直到再按ldquo循环启动rdquo后才又读入下一段程序并运行它也是一次只运行一段程序从整个运行结果看单段运行和自动连续运行并没有什么不同由于连续运行时程序的执行往往并不一定要等到前一段完全结束才开始运行下一段这样图纸上的尖角通常都实际加工成了圆弧过渡的效果教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工要想得到尖角应该如前面提到的需增加G04的暂停指令而采用单段运行方式就可很好地保证尖角的形成如果程序中没有使用G04而又希望得到尖角可通过监控在需要的时候按下单段运行的开关至灯亮有效不需要时可再按下单段运行开关至灯熄采用单段方式还可根据需要暂停加工来进行中间加工结果的检测和ldquo进给保持rdquo开关键功能相比单段运行则可确保在某段程序运行完成后才暂停因此不会像ldquo进给保持rdquo那样往往在加工中途的工件表面留下刀具接痕此外还有很重要的一点就是采用单段方式可以很方便地观察到每一段程序的运行效果因而既有助于更好地理解程序也有助于检查出程序运行的错误所在教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工程序的跳段运行主要是用于个别不大确定的程序段中这些程序段指令在有时候需要运行有时候却又不需要运行比如说有些程序段是试车时或首次运行时需要用到调试运行通过后就不再需要的跳段运行的处理是在可能需要跳段运行的个别程序段前加上一个ldquordquo符号程序执行时数控系统在读到带ldquordquo符号的程序段时先去检测判断ldquo跳段开关rdquo是否接通有效若有效则跳过这一程序段而去执行下一段程序指令若未接通将无视这一符号照常运行这段程序因此不需要运行时可在运行到该程序段之前先按下跳段开关至灯亮为有效状态需要运行这些程序段时应在运行前先按下跳段开关至灯灭为断开无效状态教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工空运行检查是正式加工前必须进行的操作之一当程序编写完成以后可先进行空运行检查检查程序中有无语法错误检查行走轨迹是否符合要求有无超程的可能还可以检验工艺顺序是否安排得合理等等空运行时系统将忽略程序中的进给速度指令的限制直接以机床各轴能移动的最快速度移动因此应在未安装毛坯的情况下进行如果已经装夹好了工件和刀具后要检查程序则需要先按下ldquo机械锁住rdquo按钮再进行教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工端面钻孔复合循环3切槽和钻孔的处理教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工G74mdashmdash端面钻孔复合循环格式G74XZIiKkFDd如图a所示e为退刀量由参数设定i为X轴方向的移动量无正负之分k为Z向断续进给的切削量无正负d为每次切削到Z向终点后X轴方向的退刀量在G90方式时Z为Z向切削终点如孔底B的绝对Z坐标在G91方式时Z为从循环起点A开始至Z向终点B的Z坐标增量此循环功能可用于内外圆的断续切削或端面圆环槽的断续切削若省略X和ID的指令则可用于钻孔加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工如图b所示的钻孔其程序编写如下O0019G92X500Z1000G00X0Z680G74Z80K50F008S800M03G00X500Z1000M05M02教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工外圆切槽复合循环教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工G75mdashmdash外圆切槽复合循环格式G75XZIiKkFDd此功能可用于端面的断续切削也可用于外圆槽的断续切削如图2-53a所示各符号的意义与G74相同当省略ZKD则可用于切断或切窄槽教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工如图b所示宽外圆槽的加工其程序编写如下O0020G92X900Z1250G00X420Z410S600M03G75X200Z250I30K39F025G00X900Z1250M05M02数控车削系统没有提供上述G74G75的复合循环功能如果需要进行类似的端面钻孔及切槽加工可参照上述循环动作分解为G00G01基本动作来编写程序教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工综合加工应用实例实例1图所示为一活塞缸盖零件简图该零件采用数控车床加工设左端长51mm的外圆部分已由上一道工序加工完成现为装夹定位端本次装夹好后先后完成外形内孔和切槽等的车削其程序编写如下教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工综合加工应用实例活塞缸盖零件简图该零件采用数控车床加工设左端长51mm的外圆部分已由上一道工序加工完成现为装夹定位端本次装夹好后先后完成外形内孔和切槽等的车削其程序编写如下教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工程序内容含义O0021G92X1500Z2000T0101S300M03G90G00X1180Z1415G01X820F03G00X1030G01X1105Z1350F02Z480F03G00X1500Z2000T0100T0303G00X895Z1800Z1450G01Z615F03主程序号建立工件坐标系进行刀具补偿主轴正转转速300rmin快进到X118Z1415X方向工进到X82进给速度03mmr粗车端面快退至X103工进速度02mmr粗车短锥面Z向进给至Z48粗车110的外圆返回起刀点取消刀补[可用G28回参考点去换刀]自动换刀不能自动换刀的机床用M00快进至X895Z180Z向快进至Z145Z向工进至Z615粗车90的孔教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工子程序调用教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工车削手柄试计算并编程教学任务二模具数控车削加工模具数控车削加工取工件右端顶点处为工件原点

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