第十章数控车削加工-4

第十章数控车削加工-4

第十章数控车削加工

第一节数控车床

数控车床主要是用于加工各种回转表面，如内、外圆柱表面，圆锥表面，成型回转表面等。由于大多数零件都具有回转表面，因此近年来，数控车床广泛应用于加工业，其中以卧式数控车床位用最为广泛。数控车削加工中心在主轴旋转将工件车削后，主轴还可作分度或圆周进给动作以进行铣削、钻削工序，从而可将工件表面上的几何要素全部加工完成。这种加工中心的特点是工序高度集中。

一、数控车床的组成

数控车床又称为叫CNC车床，与普通车床相比，其结构上仍然由主轴箱、刀架、进给传动系统、床身、液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成，只是数控车床的进给系统与普通车床的进给系统在结构上存在着本质上的差别。普通车床主轴的运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传到刀架，实现纵向和横向进给运动。数控车床的进给是由伺服电动机经滚珠丝杠，传到滑板和刀架，实现Z向(纵向)和X向(横向)进给运动。

数控车床的主轴、尾座等部位相对车身的布局形式与普通车床基本一致，但刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化，这是因为刀架和导轨的布局直接影响数控车床的使用性能。另外，数控车床上都设有封闭的保护装置。

(1)床身和导轨的布局数控车床床身导轨与水平面的相对位置，有四种布局形式，分别力平床身、斜床身、平床身斜滑板、立床身。

(2)刀架的布局刀架作为数控车床的重要部件，其布局形式对机床整体布局及工作性能影响很大。目前两坐标联动数控车床多采用12工位的回转刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回转刀架的。回转刀架在机床上的布局有两种形式：—种是回转轴垂直于主轴；另一种是回转轴平行于主轴。

四坐标数控车床的床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。其中每个刀架的切削进给量是分别控制的，出此两刀架可以同时切削同一工件的个同部位，既扩大了加工范围，又提高门加工效率。

二、数控车床编程指令

1、数控车床编程要点

(1)数控车床编程时，根据被加工零件的图样标注尺寸，既可以使用绝对值编程，也可使用增量值编程，还可使用二者混合编程。而且，合理的绝对值、增量值混合编程往往可以减少编程中的计算量，缩短程序段，简化程序。

(2)数控车床的径向X值均以直径值表示，以与图样尺寸、测量尺寸相对应。当使用增量值编程时，径向的增量以实际位移量的两倍值编写，并配以正、负号以确定增量的方向。

(3)X向脉冲当量为Z向的一半，以提高径向尺寸精度。

(4)车床数控系统具有多种切削固定循环，如：内、外径矩形切削循环，锥度切削循环，端面切削循环，螺纹切削循环等。编程时，可依据不同的毛坯材料和加工余量，合理选用切削循环。

(5)数控车床具备刀具刀尖半径补偿功能(G40、G41、G42指令)。为提高刀具寿命和加工表面的质量，在车削中，经常使用半径不大的圆弧刀尖进行切削，正确使用刀具补偿指令可在编程时直接依据零件轮廓尺寸编程，减小繁杂的计算工作量，提高程序的通用性。在使用刀补指令时，要注意选择正确的刀补值与补偿方向号，以免产生过切、少切等情况。

(6)合理、灵活使用数控系统给定的其他指令功能，如零点偏置指令、坐标系平移指令、返回参考点指令、

直线倒角与圆弧倒角指令等，以使程序运行简捷可靠，充分发挥数控系统的功能。

(7)车床的数控系统具有子程序调用功能，可以实现一个子程序的多次调用。在一条调用指令中，可重复999次调用执行，而且可实现子程序调用子程序的多重嵌套调用。当程序中出现顺序固定、反复加工的要求时，使用于程序调用技术可缩短加工程序，使程序简单、明了，这在以棒料为毛坯的车削加工中尤为重要。

2、准备功能G指令

准备功能(又称为G功能)的指令由字符“G”和其后的二位或三位数值组成。它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。

(1)G功能根据功能的不同分成若干组，其中00组的G功能称非模态G功能，其余组的G功能称模态G功能。

非模态G功能是指只在所规定的程序段中有效，程序段结束时即被注销。模态G功能是指一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。

(2)模态G功能组中包含一个默认G功能，上电时将被初始化为该功能。

(3)不同地址符的不同组的代码G可以放在同一程序段中，而且与顺序无关。例如，G90、G17可与G01放在同一程序段中。

3、辅助功能M指令

辅助功能M指令(又称为M功能)内地址字M和其后的两位数字组成，主要用于控制机床各种辅助功能的开关动作，以及零件程序的走向。

(1)M功能也有非模态M功能和模态M功能两种形式。

非模态M功能(当段有效代码)是指只在书写了该代码的程序段中有效。

模态M功能(续效代码)是指一组可相互注销的M功能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。

(2)模态M功能组中包含一个默认功能，上电时将被初始化为该功能。

(3)另外，M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能两类。

前作用M功能是指在程序段编制的轴运动之前执行。

后作用M功能是指在程序段编制的轴运动之后执行。

M代码规定的功能对不同的机床制造厂来说是不完全相同的，可参考相关机床说明书。

4、CNC内定的辅助功能指令

（1）程序暂停指令M00

当CNC执行到M00指令时，将暂停执行当前程序，以方便操作者进行刀具和工件的尺寸测量、工件调头、手动变速等操作。

暂停时，机床的进给停止，而全部现存的模态信息保持不变，欲继续执行后续程序，需重按操作面板上的“循环启动”键，M00指令为非模态后作用M功能指令。

（2）程序结束指令M02

M02指令一般放在主程序的最后一个程序段中。当CNC执行到M02指令时，机床主轴、进给、冷却液全部停止，加工结束。

使用M02指令的程序结束后，若要重新执行该程序，就得重新调用该程序，或在自动加工子菜单下按子菜单“F4”键，然后再按操作面板上的“循环启动”键。M02指令为非模态后作用M功能指令。

（3）子程序调用指令M98及子程序返回指令M99

M98指令用来调用子程序。M99指令表示子程序结束，执行M99指令使控制返回到主程序。

5、PLC设定的辅助功能

（1）主轴功能指令M03、M04M05

M03指令用来启动主轴，并以程序中编制的主轴速度顺时针方向(从Z轴正向朝Z轴负向看)旋转。