【文章內(nèi)容簡介】 機床編程 、數(shù)控車床的編程特點 1)在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或二者混合編程。 2)由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時，都是以直徑值表示。所以直徑方向用絕對值編程時， X 以直徑值表示，用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號 (正向可以省略 )。 3)為提高工件的徑向尺寸精度， X 向的脈沖當量取 Z向的一半。 4)由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進行多次重復(fù)循環(huán)切削。 5)編程時，常認為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，當編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進行補償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補償功能 (G4 G42)這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。對不具備刀具半徑自動補償功能的數(shù)控車床，編程時，需先計算補償量 。 、數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程一般分為 兩種：一種是手工編程，另一種是自動編程。 數(shù)控編程方法有手工編程和自動編程兩種。對于幾何形狀復(fù)雜的零件需借助計算機使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序，經(jīng)過處理后生成加工程序，稱為自動編程。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計算較簡單，程序段不多，編程易于實現(xiàn)的場合等 。由于該零件相對比較簡單，所以采用手工編程。 、 確定編程坐標系及編程原點 數(shù)控機床采用右手笛卡兒直角坐標系，其基本 坐標軸為 X、 Z 直角坐標系，相對坐標軸 U、 W。編程原點也稱工件原點，一般用 G92 或 G54G59（對于數(shù)控 第 16 頁 共 54 頁 鏜銑床）和 G50（對于數(shù)控車床）設(shè)置，但實際加工中常選用無基準刀對刀法。 根據(jù)以上可以知道，編程坐標系及編程原點的選擇要滿足以下幾個方面的要求： (1).所選的編程原點及坐標系要使程序編制簡單。 (2).編程原點應(yīng)選在容易找正，并在加工過程中便于檢查的位置。 (3).引起的加工誤差小。 (4).一般回轉(zhuǎn)體零件的編程零點選在其加工面的回轉(zhuǎn)軸線與端面交點處。 、 編程中的有關(guān)規(guī)定 （ 1）數(shù)控車床坐標系 ： 數(shù)控車床一般是兩坐標機床（ X 軸、 Z軸）。隨著數(shù)控車床刀架的位置不同，坐標系的方位不同 。 （ 2）數(shù)控車床的編程方式 ① 直徑編程和半徑編程。 刀具接近于工件時，必須用 G01； ② 絕對編程和相對編程。 、基本編程指令 1)． G00 與 G01 指令 （快速定位與直線插補） ， 指令格式 :G00 后面不能跟 F指令 G00 Ｘ (Ｕ )_Ｚ (Ｗ )_； Ｇ 01 Ｘ (Ｕ )_Ｚ (Ｗ )_F_； 2)． G02/G03 指令 （圓弧插補） 指令格式： 順時針圓弧插補（ G02）與逆時針圓弧插補（ G03）的判 斷方法 ：沿著弧所在平面（如ＸＺ平面）的正法線方向（ +Y 軸）向負方向（ ?Y 軸）觀察，圓弧插補按順時針方向為Ｇ 02，逆時針方向為Ｇ 03，如圖 67 所示 G0203??????RIK??????X（ U） _ Z（ W） _ F＿ 。 第 17 頁 共 54 頁 3)． G70、 G7 G73 （ 1）Ｇ 71（內(nèi)、 外徑粗車循環(huán)） G71 指令通過與 Z 軸平行的運動來實現(xiàn)內(nèi)孔、外圓加工，常用于毛坯為棒料的粗加工。 指令格式： G00 X _ Z _ ； Ｇ 71 Ｕ ?d Ｒ e； Ｇ 71 Ｐ ns Ｑ nf Ｕ 177。 ?u Ｗ 177。 ?wFf ； G71 外徑粗車循環(huán)路線圖 重要提示： U（ +） W(+)為零件外輪廓縱向粗車復(fù)合循環(huán)； U（ ） W(+)為零件內(nèi)輪廓縱向粗車復(fù)合循環(huán)； U（ +） W()為零件外輪廓橫向粗車復(fù)合循環(huán)； U（ ） W()為零件內(nèi)輪廓橫向粗車復(fù)合循環(huán) （ 2） G70（精車循環(huán)） G70 指令用于切除 G71 或 G73 指令粗加工后留下的加工余量 指令格式： G00 X_ Z_； Ｇ 70 Ｐ ns Ｑ nf Ff ； 程序段中各地址的含義同 G71。 （ 3） G73（仿形粗車循環(huán)） G73 仿形切削循環(huán)就是按照一定的切削形狀逐漸地接近最終形狀。 指令格式： G00 X_ Z_； Ｇ 73 Ｕ 177。 ?i Ｗ 177。 ?k Ｒ d； Ｇ 73 Ｐ ns Ｑ nf Ｕ 177。 ?u Ｗ 177。 ?w Ff ； 4)、 G92（單一循環(huán)螺紋切削指令） 指令格式：Ｇ 92 Ｘ（Ｕ） _Ｚ（Ｗ） _ R_F_； 第 18 頁 共 54 頁 、 機床坐標軸 數(shù)控車床是以其主軸軸線方向為 Z 軸方向，刀 具遠離工件的方向為 Z 軸正方向。 X 坐標的方向是在工件的徑向上，且平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為 X 軸正方向。故此 FANUC 車床的各軸方向如 圖 61，所示： 參考點為機床上一固定點，如圖 61 所示，（點 O 即為參考點）。其固定位置，由 X 向與 Z 向的機械擋塊及電機零點位置來確定，機械擋塊一般設(shè)定在 Z 軸正向最大位置。當進行回參考點的操作時，裝在縱向和橫向拖板上的行程開關(guān)，碰到擋塊后，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，由系統(tǒng)控制拖板停止運動，完成回參考點的操作。 7 選擇刀具和切削用 量 、刀具的選擇 數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排 刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆 ；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 第 19 頁 共 54 頁 綜上所述：本 設(shè)計 零件的加工， (1) 車端面：選用硬質(zhì)合金 45186。車刀，粗、精車各用一把完成。 (2) 選用φ 5mm 中心鉆鉆削中心孔。用 φ 18mm、φ 22mm的鉆頭加工左端的孔 及套筒 。 (3) 粗 精 車 外圓（程序選用 G71 或 G73 循 環(huán)，粗、精車各用一把刀） 選用 35176。硬質(zhì)合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，選 Kr180。=35176。 (4) 粗精車內(nèi)孔 鏜刀 選用 35186。硬質(zhì)合金刀 。 (5) 車槽與切斷：選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長 12mm,寬 3mm） 。 (6) 車螺紋選用硬質(zhì)合金 60176。內(nèi)外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取 re=～ 。 （ 同時把 每個零件用到的 刀在自動換刀刀架上安裝好，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。 ） 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床 的加工效率、而且還影響加工質(zhì)量。選擇刀具通?？紤]機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等。 與傳統(tǒng)的車削方法相比，數(shù)控車削對刀具的要求較高。不僅要求精度高、鋼度好、耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 、切削用量的選擇 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具 切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 粗、精加工時切削用量的選擇原則如下： ①粗加工時切削用量的選擇原則 首先盡可能大的選取背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性等限制條件，盡可能大的選取進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 ②精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的表面粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。 切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合 實際經(jīng)驗確定 。 第 20 頁 共 54 頁 1）、主軸轉(zhuǎn)速的確定 （公式： 3181000 ndndV wwc ?? ? ） 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為 45 鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速 500r/min,精加工選擇 1000r/min 車削外圓，考慮細牙螺紋切削力不大，采用400r/min 來車螺紋，而內(nèi)孔由于剛性較差，采用粗車 600 r/min，比較容易達到加工要求，切槽的切削刀較大，采用 350 r/min 更穩(wěn)妥。 2） 、進給速度（進給量） F(mm/r， mm/min)的選擇 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則 。 粗加工時，由于對工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時主要根據(jù)機床進給機構(gòu)的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進給速度。進給速度 fV 可以按公式 nfVf ?? 計算，式中 f表示每轉(zhuǎn)進給量，粗車時一般取 ～ ；精車時常取 ～ ；切斷時常取 ～ 。 應(yīng)選擇較低的進給速度，得出下表 粗 精 外圓 內(nèi)孔 槽 mm/r 3）、背吃刀量確定 （公式： 2 mwp dda ?? ） 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量 (除去精車量 )，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量。本 設(shè)計 中，背吃刀 第 21 頁 共 54 頁 量的選擇大致為 （如下表所示） 粗 精 外圓 (mm) (mm) 內(nèi)孔 (mm) (mm) 螺紋 隨進刀次數(shù)依次減少 槽 根據(jù)刀寬，分 幾 次進行 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。切削用量對于不同 的加工方法，需選用不同的切削用量。合理的選擇切削用量，對零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大。 切削用量的選擇方法：粗車時，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，應(yīng)著重考慮如何保證加工精度，且在此基礎(chǔ)上如何提高加工效率。因此，要求精車時應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。 、保證加工精度的方法 為了保證和提高加工精度，必須根據(jù)生產(chǎn)加工誤差的主要原因，采取相應(yīng)的誤 差預(yù)防或誤差補償?shù)扔行У墓に囃緩酱胧﹣碇苯涌刂圃颊`差或控制原始誤差對零件加工精度的影響。 1)、刀具半徑的選定 (1).刀具的半徑 R 比工件轉(zhuǎn)角處半徑大時不能加工；(2).刀具較小時不能用較大的切削量加工（刀具剛性差） 。 2)、采用合適的切削液 (1).切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度起重要的作用。 (2).非水溶性切削液：切削油、固體潤滑劑，非溶性切削液主要起潤滑作用。 (3).水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的 冷卻作用和清洗作用。 故本設(shè)計加工時采用水溶液進行冷卻。 第 22 頁 共 54 頁 8 加工工藝卡 和刀具卡片 的編制 按加工順序?qū)⒏鞴ば?、工步的加工?nèi)容、所用刀具、切削用量等填寫數(shù)控加工工藝卡，如下表所示。 、數(shù)控加工工序卡片 數(shù)控加工工序卡片 (圖 21) 材料 45鋼 零件圖號 夾具名稱 三爪自定心卡盤 工步號 工步內(nèi)容 G功能 T刀具 主軸轉(zhuǎn)速S/（ r/min） 進給量f/（ mm/r） 背吃刀量ap/mm 備注 1 車削左端面 G01