数控车削编程基础可编辑全文

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数控车床可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和 端面等工序的切削加工,并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等 加工。
数控车床的类型
(1)按主轴的配置形式分类:立式数控车床(用于直径大、轴 向尺寸相对较小的大型复杂零件)、卧式数控车床;
(2)按数控系统功能分类:经济型数控机床、普通数控机床、 车削加工中心;
利用进给路线的计算数据和已确定的切削用量,便可根 据CNC系统的加工指令代码和程序段格式,逐段编写出 零件加工程序清单。多数CNC系统的基本数控加工指令 和程序段未完全标准化,必须严格参加有关编程说明书 进行,不允许有丝毫的差错。
2. 数控编程的内容与步骤 (2)数控编程的步骤
5)程序的输入、校验与首件试切
图C进给长度总和最短,在同等条件下,所需时间最少, 生产率最高,刀具损耗最少。但因其留给精车的余量不均匀, 所以当精度要求较高时,应安排半精加工。
二、 数控车削加工工艺
3. 进给路线的确定 (3)精加工最后一刀的切削进给路线要连续 不要在连续的轮廓加工过程中安排切入、切出、换刀或停 顿,以免因切削力突然发生改变而造成弹性变开,使光滑 的轮廓上产生刀痕等缺陷。
2. 工序及装夹方式的确定
(1)划分加工工序
应按工序集中的原则划分工序,即工件在一次安装下尽可 能完成大部分甚至全部表面的加工
✓ 较为简单的零件
以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序
✓ 整个工件加工时间较长或程序复杂较长时,可取一个 独立、完整的数控程序连续加工的内容为一道工序。
2. 工序及装夹方式的确定 (1)划分加工工序 以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序 ✓ 零件结构复杂,同一个装夹要换多把刀具 以粗、精加工划分工序
② X坐标的确定 X坐标运动一般是水平的,它平行于工件的主装夹面,是刀具 或工件运动的主要坐标。
若Z轴是水平的,从主轴向工件看,X轴正向指向右边; 若Z轴是垂直的,从主轴向立柱看,X轴正向指向右边。
X坐标的确定
(2)机床坐标系的规定 1)运动方向的确定(机床坐标轴的确定)
③ Y坐标的确定 根据X、Z坐标,按照右手笛卡尔坐标来确定。
数控车削编程基础
主要内容
一、数控车床基本结构 二、数控车削加工工艺 三、数控车削编程基础知识 四、数控车床常用指令代码 五、数控车削编程实例
一、数控车床基本结构
1、数控机床产生
单件小批量生产,机床加工总量的80%(批量10-100件) 为满足多品种、小批量的自动化生产,迫切需要一种灵活的、通
用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。 在加工过程中不断的引入数字数据,从而对某一生产过程实现
在工艺刚性系统和机床功率充许的条件下,尽可能选取较 大的背吃刀量,以减少进给次数提高效率。要适当留出半 精加工或粗加工的余量;
5. 切削用量的选择
(2)主轴转速n的确定
车内外圆时的主轴转速n
查阅相关的数控加工切削用量资料,选取切削速度 v(m/min),计算主轴转速n(r/min)。
n=1000v/πd
车螺纹时的主轴转速
主轴转速与沿Z轴的进给量要保持同步关系,保证螺距。 注意参照机床系统推荐的车削螺纹时的主轴转速范围。
5. 切削用量的选择 (3)进给速度(进给量)的确定 确定进给量的原则: ✓ 在保证质量的前提下,为提高生产效率,采用较高的 进给速度。 ✓ 切断、车深孔、精车时,选用较低的进给速度; ✓ 刀具空行程,特别是远距离“回零”时,可以设定尽 量高的进给速度; ✓ 进给速度与主轴转速、背吃刀量相适应。 进给速度的计算 查阅相关表格
特点 优点
1、对加工对象的改型适应性强 为单件、小批量以及试制新产品提供极大方便。 2、加工精度高 同一批加工零件的尺寸一致性好,产品合格率高,加工质量稳定。 3、加工生产效率高(缩短换刀时间,刀具库和换刀机械手,各种形式的 交互平台,采用脱机编程,采用快速夹具)
4、操作者的劳动强度减轻 5、良好的经济效益 6、有利于生产管理的现代化 7、易于建立计算机通信网络 缺点 价格较贵 调试、维修复杂,需要专门人员
精车时,选精度高、耐用度好的刀具,以保证加工精度;
4. 刀具的选择
数控车床用得最普遍的刀具材料有硬质合金和高速钢刀具;
主要采用不重磨镶嵌式可转位刀片的刀具。常见的可转位 刀片的夹紧方式有杠杆式、楔块上压式、螺栓上压式。
数控车削刀具及适用的工序内容
数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的 刀片和刀体都有标准,刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金 以及高速钢。
5. 切削用量的选择
切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合 实际经验,通过试切削的方法确定,使机床主轴转速、背 吃刀量及进给量三者都能相互适应,以形成最佳的切削效 果。
三 数控车削编程基础知识
1. 数控编程
数控加工程序包括了加工零件和控制机床动作等各种意图的 全部信息,是数控机床的指挥者。
自动控制,叫数控。(NC)
数控机床就是采用了数字控制的机床
2.数控机床的发展
1952年第一台数控机床
六个阶段 电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、 微处理器、基于工控PC机的通用CNC系统
数控机床的发展趋势 工序集中、高速、高效、高精度、以及方便使 用、
提高可靠性
3.数控机床的特点及主要技术指标
4.机床坐标系
为了确定机床的运动方向和移动的距离,就要在机床上建 立一个坐标系,这个坐标系就叫机床坐标系。
(1)刀具相对于静止的工件而运动的原则
在机床上始终认为工件静止,而刀具是运动的。编程人员 不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下,就可以依据零件 图样,确定机床的加工过程。
(2)机床坐标系的规定
4. 刀具的选择
5.切削用量的选择
切削三要素:背吃刀量、主轴转速、进给速度(进给量)
粗车时,采用尽可能大的背吃刀量ap,大的进给量f(提 高效率,并容易断屑),较低的主轴转速n;
精车时,采用较小的背吃刀量ap,较小的进给量f,尽可 能高的主轴转速n;保证加工质量的同时,要兼顾生产率。
5. 切削用量的选择 (1)背吃刀量ap的确定
数控机床某一部件运动的正方向规定为增大刀具与工件之间距 离的方向。即刀具离开工件的方向便是机床某一运动的正方向。
① Z坐标的确定 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定,与主轴轴线平行的 标准坐标轴即为Z轴。Z坐标的正方向是增加刀具与工件之间距 离的方向。
Z坐标的确定
(2)机床坐标系的规定 1)运动方向的确定(机床坐标轴的确定)
3. 进给路线的确定 (4)车削螺纹的引入与超越 车削螺纹时,Z向的进给与主轴转速保持严格的速比关系, 才能保证所加工的螺距。 两端设置足够的升速进刀段δ1和降速退刀段δ2 δ1一般取螺纹螺距的3~5倍 δ2一般取螺纹螺距的1~2倍
3. 进给路线的确定
(5)车槽之后的退刀路线要合理
车槽加工结束时,要注意合理地安排退刀路线,避免车刀 与工件发生碰撞。
把零件的加工工艺路线、加工参数、刀具的运动轨迹、位移 量、切削参数(主轴转速、进给量、背吃刀量)、辅助功能 (换刀、主轴正反转、切削液开与关等),按照数控系统规 定的指令代码及程序格式编写成加工程序,再把这一程序中 的内容输入到数控机床的数控系统中,从而指挥机床加工零 件。这一过程叫数控编程。
2. 数控编程的内容与步骤
作为一名编程人员,不但要熟悉数控机床的结构、数控系统的 功能及标准,而且必须是一名好的工艺人员,要熟悉零件的加 工工艺、装夹方法、刀具、切削用量的选择等方面的知识。
3. 数控编程的方法 (1)手工编程
编程人员根据加工图样和工艺,采用数控程序指令和指定 的格式进行程序编写。
对于加工形状简单的零件,计算比较简单、程序不多,采 用手工编程较容易完成,而且经济、及时。
2. 工序及装夹方式的确定
(2)装夹工件
力求在一次装夹中尽可能完成大部分或甚至全部表面的加 工。
通常选用外圆、端面或内孔端面装夹工件,并力求设计基 准、工艺基准和编程原点统一。
3. 进给路线的确定
刀具从起刀点开始到加工结束相对于工件运动的路径, 其中包括切削加工路径及刀具引入和返回等空行程程路径。
(6)特殊的进给路线
数控加工,一般情况下,Z轴方向的进给运动都是沿着负 方向进给的,但有时负方向进给并不合理,甚至可能车坏 工件。
4.刀具的选择
与普通车床相比,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。这要求采用新型优质材料刀具。
粗车时,选强度高、耐用度好的刀具,以满足大背吃刀量、 大进给量;
为了确定机床上的成形运动和辅助运动,必须先确定机床上 运动的方向和运动的距离,必须设定一个机床坐标系。
(2)机床坐标系的规定
1)标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的关系与笛卡尔直角坐 标系相同。
X、Y、Z组成直角坐标,围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐 标轴由A、B、C表示。
(2)机床坐标系的规定 1)运动方向的确定(机床坐标轴的确定)
正确选择工件坐标原点。也即建立工件坐标系,确定编 程原点
确定机床的对刀点和换刀点
选择合理的进给路线
确定有关辅助装置
2. 数控编程的内容与步骤
(2)数控编程的步骤
3)数值计算
根据零件图的几何尺寸,按已确定的坐标系和进给路线, 计算零件粗、精加工各运动轨迹,得到刀位数据。
4)编制加工程序清单
(1)最短的空行程路线
设置循环起点
3. 进给路线的确定
(1)最短的空行程路线
巧设换(转)刀点
为了考虑换刀的方便和安全,有时将刀点设置在离坯件转 远位置处,当换第二把刀后,进行下一次加工时空行程路 线必然较长。综合考虑换刀安全与空行程距离。
3. 进给路线的确定 (2)最短的切削进给路线 切削进给路线短,可有效地提高生产率,降低刀具的损耗。
(3)按刀架数量分类:单刀架数控车床、双刀架数控车床。
卧式数控车床
立式数控车床
数控车床的组成与布局
数控车床一般由数控装置(核心)、床身、主轴 箱、刀架、进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、 润滑系统、排屑器等各部分组成。
数控车床简图
二、数控车削加工工艺
数控车削工艺制订得合理与否,对程序编制、数控车床的 加工效率和零件的加工精度都有直接影响。
(1)数控编程的内容
分析零件图样、进行工艺处理和数值计算、编写零件加 工程序、校对程序及首件试切
(2)数控编程的步骤
1)分析图样
包括几何形状和尺寸、加工精度、表面质量、使用材 料和热处理
2. 数控编程的内容与步骤
(2)数控编程的步骤
2)工艺处理
确定加工方案。编程人员根据图样的技术要求,选择适 合的数控机床,选择或设计夹具及工件装夹方法坐标系(编程坐标系)
如果直接使用机床坐标系进行编程会带来很多麻烦,零件 图中尺寸的标注是不考虑机床加工空间中的位置。
(1)确定工件坐标系(编程坐标系)
确定工件坐标轴,以及工件原点。
5.工件坐标系(编程坐标系)
(2)设置工件坐标系
实际加时工,要把工件坐标系转化为机床坐标系中。通过 对刀点和指令(G50、G92)实现。
1. 对零件图样进行工艺分析
仔细阅读图样,详细了解图样的技术要求,明确加工内容。
✓ 了解零件的材料、毛坏类型、生产批量、尺寸精度、形位 公差、表面粗糙度等技术要求
分析图样上的几何条件是否充分
分析图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点
✓ 编程原点与工艺基准(定位基准)、设计基准、测量基准 尽量统一。
3. 数控编程的方法
(2)计算机辅助编程
1)数控语言编程
采用某种高级语言(APT),由计算机完成复杂的几何计 算。在我国已被陶汰。
2)人机交互图形编程
UG PRO/E、MasterCAM
3)数字化编程
用测量机或扫描仪对零件或实物的形状和尺寸进行测量或 扫描,然后经计算机处理后自动生成数控加工程序。这种 方法十分方便,但成本较高,仅用于一些特殊场合。
4.数控机床按加工方式分类
金属切削类数控机床(数控车床、加工中心、数控钻床、数控磨床、数 控镗床) 金属成型类数控机床(数控折弯、弯管、回转头压力机) 数控特种加工机床(数控线切割、电火花、数控激光切割机) 其他数控机床(火焰切割机、数控三坐标测量机) 按功能水平分类: 高、中、低档
5.数控车床组成部分
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