1、第3章 數(shù)控車床的編程,3.4 典型零件的數(shù)控車削編程舉例 練習與思考題,3.4.1 數(shù)控車床刀具補償,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,數(shù)控機床中刀具補償有兩種：刀具位置尺寸補償和刀具半徑尺寸補償。 1刀具位置補償 當采用不同尺寸的刀具加工同一輪廓尺寸的零件，或同一名義尺寸的刀具因換刀重調(diào)、磨損以及切削力使工件、刀具、機床變形引起工件尺寸變化時，為加工出合格的零件，必須進行刀具位置補償。,如圖3-70所示，車床的刀架裝有不同尺寸的刀具。設圖示刀架的中心位置為各刀具的換刀點，并以l號刀具的刀尖B點為所有刀具的編程起點。 當換2號刀具加工時，2號刀具的刀尖在C點位置，要想運用A、B兩點的坐標值來

2、實現(xiàn)從C點到A點的運動，就必須知道B點和C點的坐標差值，利用這個差值對B到A的位移量進行修正，就能實現(xiàn)從C到A的運動。,圖3-70 刀具位置補償示意,從以上分析可以看出，數(shù)控系統(tǒng)進行刀具位置補償，就是用刀補值對刀補建立程序段的增量值進行加修正，對刀補撤銷段的增量值進行減修正。 這里的1號刀是標準刀，我們只要在加工前輸入與標準刀的差I、K就可以了。在這種情況下，標準刀磨損后，整個刀庫中的刀補都要改變。為此，有的數(shù)控系統(tǒng)要求刀具位置補償?shù)幕鶞庶c為刀具相關點。因此，每把刀具都要輸入I、K，其中I、K是刀尖相對刀具相關點的位置差（圖3-71）。,圖3-71 刀具位置補償,2刀具半徑補償 （1）不具備刀

3、具半徑補償功能的系統(tǒng)補償 在通常的編程中，將刀尖看作是一個點，然而實際數(shù)控切削加工中為了提高刀尖的強度，降低加工表面粗糙度，刀尖處成圓弧過渡刃。在切削內(nèi)孔、外圓及端面時，刀尖圓弧不影響其尺寸、形狀，但在切削錐面和圓弧時，則會造成過切或少切現(xiàn)象（見圖3-72）。此時可以用刀尖半徑補償功能來消除誤差。 簡易數(shù)控系統(tǒng)不具備半徑補償功能，因此，當零件精度要求較高且又有圓錐或圓弧表面時，要么按刀尖圓弧中心編程，要么在局部進行補償計算，來消除刀尖半徑引起的誤差。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,圖3-72 刀尖圓弧產(chǎn)生過切和少切的現(xiàn)象,1)按假想刀尖編程加工錐面 數(shù)控車床總是按“假想刀尖”點來對刀，使刀

4、尖位置與程序中的起刀點（或換刀點）重合。所謂假想刀尖如圖3-73所示，b為圓頭車刀，P點為圓頭刀假想刀尖，相當于a圖中尖頭刀的刀尖點。,圖3-73 圓頭車刀刀尖半徑和假象刀尖,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（a） 補償前產(chǎn)生過切現(xiàn)象 （b）加入補償后的切削 圖3-74圓頭車刀加工錐面補償示意圖,若假想刀尖加工如圖3-74所示工件輪廓AB移動，即P1P2與AB重合，并按AB尺寸編程，則必然產(chǎn)生圖a中欠切的區(qū)域ABCD，造成殘留誤差。因此按圖b所示，使車刀的切削點移至AB，并沿AB移動，從而可避免殘留誤差，但這時假想刀尖軌跡P3P4與輪廓在X方向和Z方向分別產(chǎn)生誤差X和Z。,3.4典型零件的數(shù)

5、控車削編程舉例,2）按假想刀尖編程加工圓弧 如果按假想刀尖編程車削半徑為R的凸凹圓弧表面AB時，會出現(xiàn)如圖3-75所示的情況。圖中（a）為車削半徑為R的凸圓弧，由于r的存在，則刀尖P點所走的圓弧軌跡并不是工件所要求的圓弧形狀。其圓心為“O”，半徑為“Rr”，此時編程人員仍按假想刀尖P點進行編程，不考慮刀尖圓弧半徑的影響，即粗實線輪廓應按圖中虛實線參數(shù)進行編程。但要求加工前應在刀補拔碼盤上給 z向和x向分別加一個補償量r。同理，在切削凹圓弧，如圖3-75（b）時，則在x向和z向分別減一個補償量r。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（a）凸圓弧加工 （b）凹圓弧加工 圖3-75 圓頭車刀加工凸凹

6、圓弧刀補示意圖,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,3）按刀尖圓弧中心軌跡編程 不具備刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，除按假想刀尖軌跡數(shù)據(jù)編程外，還可以按刀心軌跡編程。如圖4-76所示手柄零件是由3段凸圓弧和凹圓弧構(gòu)成的，這時可用輪廓虛線軌跡所示的3段等距線跡進行編程，即O1圓半徑為R1+r，O2圓半徑為R2+t，O3圓半徑為R3-r，三段圓弧的終點坐標由等距的切點關系求得。這種方法編程比較直觀，常被使用。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,圖3-76 按刀尖圓弧中心軌跡編程,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（2）具有刀具半徑補償功能的系統(tǒng)補償 在現(xiàn)在高級的數(shù)控車床控制系統(tǒng)，為使編程簡單方便，數(shù)控

7、車床一般都設置了刀尖圓弧半徑補償功能，而且可以根據(jù)刀尖的實際情況，選擇刀位點軌跡，編程和補償都十分方便。對于具有刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，在編程時，只要按零件的實際輪廓編程即可，而不必按照刀具中心運動軌跡編程。使用刀具半徑補償指令，并在控制面板上手工輸入刀具半徑，數(shù)控裝置便能自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。即執(zhí)行刀具半徑補償后，刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出所要求的工件輪廓。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,利用機床自動進行刀尖半徑補償時，需要使用G40、G41、G42指令。 當系統(tǒng)執(zhí)行到含T代碼的程序指令時，僅僅是從中取得了刀具補償?shù)募拇嫫鞯刂诽?其中包括

8、刀具幾何位置補償和刀具半徑大小)，此時并不會開始實施刀尖半徑補償。只有在程序中遇到G41、G42、G40指令時，才開始從刀庫中提取數(shù)據(jù)并實施相應的刀徑補償。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,一、典型零件數(shù)控車削編程的步驟： 1、零件圖樣分析 2、加工工藝性分析（含基點、節(jié)點坐標的計算及編程原點的確定） 3、確定工序和裝夾方式 4、選擇刀具和確定走刀路線 5、選擇切削用量 6、擬定工序卡片 7、加工程序的編制,3.4.2 典型零件的數(shù)控車削編程舉例,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,二、車床綜合編程實例1 如圖3-77所示工件，需要進行精加工，其中85mm外圓不加工。毛坯為85mm340mm棒

9、材，材料為45鋼。,圖3-77 帶中心孔軸,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（1）零件圖樣分析 帶中心孔的軸的加工表面主要是外圓柱面、圓錐面、螺紋等組成。零件圖樣描述清楚，尺寸標注完整，基本符合數(shù)控加工尺寸的標注要求，比較適合采用數(shù)控車床加工。 （2）加工工藝性分析 編程原點選在裝夾端的中心面,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（3）確定工序和裝夾方式 以85mm外圓及右中心孔為工藝基準，用三爪自定心卡盤夾持85mm外圓，用機床尾座頂尖頂住右中心孔。工步順序： 1）自右向左進行外輪廓面加工：倒角切削螺紋外圓切削錐度車62mm外圓倒角車80mm外圓車R70mm

10、圓弧車80mm外圓； 2）切槽； 3）車螺紋。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（4）選擇刀具，畫出刀具布置圖（圖3-78、表3-7） 根據(jù)要求，選用三把刀具，一號刀車外圓，二號刀切槽，三號刀車螺紋。,圖3-78 刀具布置圖,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,表3-7 數(shù)控加工刀具卡片,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（5）確定切削用量切削用量 根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、工件材料和刀具材料，可參考切削用量手冊來確定切削速度、進給量和背吃刀量。 （6）擬定工序卡片。（見表3-8） 將上述各項內(nèi)容綜合后，填寫以下數(shù)控加工工序卡片，作為數(shù)控程序編制人員、操作人員的指導性文件。,（7）編制程序 確定

11、以三爪自定心卡爪前端面中心O點為工件原點，并將點A作為換刀點。該工件的加工程序說明見表3-9。,表3-9 加工程序及說明,續(xù)表3-9,例2：完成如圖所示手柄的加工。毛坯尺寸25mm90mm的棒料。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,1、圖紙分析 （1）加工內(nèi)容：此零件加工包括車端面、外圓、圓弧。 （2）尺寸完整性：尺寸完整且符合數(shù)控車削的尺寸標注。 2、加工工藝性分析 （1）毛坯尺寸： 25mm90mm的棒料尺寸，尺寸余量適中。 （2）工件坐標系：左端面為尺寸的設計基準面，在相應工序前，先加工左端面，作為Z向編程的原點，故工件零點定于每次裝夾后的右端面（精加工面） （3）起刀點設在（80，50

12、） （4）數(shù)學處理（如圖3-80所示）,3-80 手柄車削計算圖解,聯(lián)立方程組可計算三個光滑連接的圓弧的端點 A、B、C的坐標。（以工件右端為原點）,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,A點的坐標為：XA= 4.616 (直徑值) ZA=-1.083,B點的坐標為：XB= 13.846 (直徑值) ZB=-30.39,C點的坐標為：XC= 10 (直徑值) ZC=-58,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,3、確定工序和裝夾方式 分兩道工序： 1）采用毛坯外圓定位，三爪卡盤裝夾手柄右端，車削手柄左端外圓臺階到尺寸，對圓弧成形面則留下適當?shù)挠嗔肯却周嚦尚泵?，其中間工序尺寸參見圖3-81(a)所示，臺

13、階和錐面可使用G71復合循環(huán)先粗車，再精車臺階到尺寸。 2）當一端車好后，將工件調(diào)頭，用三爪卡盤夾住814的外圓，先粗車右端錐面，再精車右端所有圓弧部分，其中間工序尺寸參見圖3-81(b)所示。(為了確定粗車時的中間工序尺寸，可將手柄畫到坐標紙上，利用網(wǎng)格粗略決定，或者利用CAD繪圖來確定。),圖3-81 車削中間工序圖,4、確定走刀路線、選擇刀具和切削用量 1）外圓粗車車刀T0101：進給速度0.05mm/r，主軸轉(zhuǎn)速300r/min，背吃刀量0.8mm 2）外圓精車車刀T0202：進給速度0.03mm/r，主軸轉(zhuǎn)速800r/min 5、擬定工序卡片 6、編制加工程序,3.4典型零件的數(shù)控車

14、削編程舉例,9,25mm90mm,O0022 /主程序號 N010 G50 X80.0 Z50.0 T0100； /建立工件坐標系 N020 T0101 S300 M03； /主軸正轉(zhuǎn)，調(diào)用1號刀刀補，轉(zhuǎn)速300 r/ min N030 G00 X25.0 Z12.0； /快進到X=25，Z=12的循環(huán)起點 N040 G94 X0 Z8 F50; N050 Z4; N060 Z0; N070 G71 U0.8 R1.2; N080 G71 P110 Q160 X0.2 Z0.2 F50；,10,端面車削循環(huán),外圓粗車循環(huán),9,25mm90mm,N090 G00 X80.0 Z50.0 T010

15、0； N100 M06 T0202 S800; N110 G00 X8.0 Z5.0； N120 G01 X6.0 Z0; N130 X8.0 Z-1.0; N140 Z-14.0 F30； N150 X10.0； N140 Z-42.0； N160 G01 X20.0 Z-55.0； N170 G70 P110 Q160; N180 G00 X80.0 Z50.0；/ 快退至起刀點 N190 M02;,10,外圓輪廓精車,25mm90mm,O0023 N010 G50 X80.0 Z50.0 T0100； N020 T0101 S300 M03； N030 G00 X25.0 Z5.0； N

16、040 G71 U0.8 R1.2; N050 G71 P080 Q120 X0.2 Z0.2 F50； N060 G00 X80.0 Z50.0 T0100； N070 M06 T0202 S800; N080 G00 X4.5 Z5.0； N090 G01 X4.5 Z0 F30； N100 X14.0 Z-7.0； N110 X18.5 Z-13.0； N120 Z-23.0； N130 G70 P080 Q120;,/外圓粗車循環(huán),/快速移到精車起始處,2,25mm90mm,N140 G00 X0 Z2.0; N150 G01 Z0 F30； N160 G03 X4.616 Z-1.0

17、83 R3.0； N170 X13.846 Z-30.39 R29.0； N180 G02 X10.0 Z-58.0 R45.0； N190 G01 X25.0； N200 G00 X80.0 Z50.0 M05； N210 M02；,例3：完成如圖所示零件的加工。毛坯尺寸50mm120mm的鑄件。,1圖紙分析與加工工藝性分析 （1）加工內(nèi)容：此零件加工包括車端面、外圓、倒角、圓弧、螺紋、槽等。 （2）工件坐標系：該零件加工需調(diào)頭，從圖紙上尺寸標注分析應設置2個坐標系，2個工件零點均定于裝夾后的右端面（精加工面） *三爪定心卡盤裝夾50外圓、平端面、對刀，設置第1個工件原點。此端面做精加工面，

18、以后不再加工。 *調(diào)頭，采用三爪卡盤裝夾48外圓，平端面，測量總長度，設置第2個工件原點（設在精加工端面上） （3）換刀點：（120，200） （4）公差處理：尺寸公差取中值。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,2工藝方案制訂 （1）工步和走刀路線的確定： 裝夾50外圓表面，探出70mm，車左端面，粗加工零件左側(cè)外輪廓：245倒角、48外圓、R20、R16、R10圓弧，留X向精車余量0.5mm，Z向精車余量0.1mm。 *精加工上述輪廓。 *手工鉆孔，孔深至尺寸要求。 *粗加工孔內(nèi)輪廓，留X向精車余量0.4mm，Z向精車余量0.1mm 。 *精加工孔內(nèi)輪廓。

19、調(diào)頭裝夾48外圓，車端面，粗加工零件右側(cè)外輪廓：245倒角，螺紋外圓、36端面、錐面、48外圓到圓弧面，留X向精車余量0.5mm，Z向精車余量0.1mm 。 *精加工上述輪廓。 *切槽。 *螺紋加工。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,（2）刀具的選擇和切削用量的確定 T0101（粗車刀）外輪廓粗加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深2mm，主軸轉(zhuǎn)速800r/min,進給速度150mm/min。 T0202外輪廓精加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深0.5mm，主軸轉(zhuǎn)速1500r/min,進給速度80mm/min。 T0303切槽：刀寬4mm，主軸轉(zhuǎn)速450r/min,進給速度20mm/min。 T

20、0404加工螺紋：刀尖角60，主軸轉(zhuǎn)速400r/min,進給速度2mm/r（螺距）。 T0505鉆孔：鉆頭直徑16mm，主軸轉(zhuǎn)速450r/min。 T0606內(nèi)輪廓粗加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深1mm，主軸轉(zhuǎn)速500r/min,進給速度100mm/min。 T0707內(nèi)輪廓精加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深0.4mm，主軸轉(zhuǎn)速800r/min,進給速度60mm/min。 T0808 車端面:主軸轉(zhuǎn)速500r/min,進給速度60mm/min。,（3）繪制數(shù)控加工走刀路線圖 在設計每一道工序的走刀路線圖時，特別要注意設計好進退刀路線，防止刀具在運動中與工件、夾具等發(fā)生意外碰撞。 （4）數(shù)

21、值計算 未知點坐標計算： P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36) （5）編程 設經(jīng)對刀后刀尖點位于（120，200），加工前各把刀已經(jīng)完成對刀。裝夾50外圓，探出65mm，手動平端面。,3.4典型零件的數(shù)控車削編程舉例,O0001 N010 G50 X120 Z200 T0800 N020 T0808 M03 S500 N030 G00 G41 X60 Z30 M08 N040 G01 Z7 N050 G94 X0 Z4 F60 N060 Z2 N070 Z0 N080 G00 G40 X120 Z200; N090 T0101 M03 S800 N100 G00 X

22、60 Z30 N110 G01 X51 Z5 F150 N120 G71 U2.0 R1.0 N130 G71 P160 Q210 X0.5 Z0.1 F150,夾持右端，粗-精加工左端外輪廓,車 端 面,粗 車 外 輪 廓,N140 G00 G40 X120 Z200 N150 T0202 M03 S1500 N160 G00 G41 X51 Z5 N170 G01 X47.985 F80 N180 Z-22 N190 G03 X40.7 Z-33.52 R20 F60 N220 G02 X42.95 Z-53.36 R16 N210 G03 X48 Z-60 R10 N220 G70 P1

23、60 Q210 N230 G00 G40 X120 Z200 M05 N240 M02,夾持右端，粗-精加工左端外輪廓,精 車 外 輪 廓,O0002 N010 T0606 M03 S500 N020 G00 G41 X15 Z2 N030 G71 U1 R1 N040 G71 P050 Q090 X-0.4 Z0.1 F100 N050 G00 X36.015 Z2 N060 G01 Z-10 F60 N070 X20.015 Z-28 N080 Z-45 N090 X15 N100 G00 Z200 N110 G40 X120 N120 M06 T0707 M03 S800 N130 G0

24、0 G41 X15 Z2 N140 G70 P050 Q090,夾持右端，粗-精加工左端內(nèi)輪廓,粗 精 車 內(nèi) 輪 廓,N140 G00 Z200 N150 G40 X120 N160 M06 T0505 M03 S450 N170 G00 X0 Z10 N180 G01 Z-50 N190 G04 P3 N200 G01 Z10 N210 G00 X200 Z120 N220 M05 N230 M02,夾持右端，粗-精加工左端內(nèi)輪廓,鉆 孔,O0003 N010 T0808 M03 S500 N020 G00 G41 X60 Z30 M08 N030 G01 Z5 N040 G94 X0 Z

25、2 F60 N050 Z1 N060 Z0 N070 T0101 M03 S800 N080 G00 G41X60 Z30 N090 G01 X51 Z5 F150 N100 G71 U2 R2 N110 G71 P120 Q160 X0.5 Z0.1 F150,掉頭夾持左端，粗-精加工右端外輪廓,車 端 面,粗 車 外 輪 廓,N120 G00 G41 X23.8 Z5 N130 G01 X32 Z-2 F80 N140 Z-30 N150 X47.985 Z-42 N160 Z-53 N170 G00 G40 X120 Z200 N180 T0202 M03 S1500 N190 G70 P120 Q160 N200 G00 G40 X120 Z200 N210