数控车床加工程序的编制

数控车床加工程序的编制 摘要 本文以gsk980t数控车床编程系统为例，对数控车床加工程序的编制方法进行介绍。 关键词 数控车床；加工程序；编制 中图分类号tg519 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0163-03 由于普通机床不能满足高精度和高效率的生产要求，先进的数控机床就担起此重任。在数控车床切削中，程序贯穿整个零件的加工过程，由于每个人的加工方法不同，编制加工程序也有所不同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率，因此对于选择最合理的加工路线就显得非常重要。本文以实例为主线，分析在数控车床切削程序中的编制方法。 1 提出问题 加工如图1如示零件。工艺条件：工件材料为铝，毛坏为φ25mm，长90mm的棒料。 在如图1所示的零件图样中，编程时要考虑的几个问题：1）分析零件图样；2）合理的确定走刀路线，并使其最短；3）合理调用g命令使程序最少；4）合理选择切削用量；5）编程中细节问题的处理。 2 分析问题 数控车床加工图1零件时，相关的问题作如下分析： 1）分析零件图样 分析零件图样是工艺准备中的首要任务，直接影响零件的编制及加工结果，主要包括以下几项内容： （1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等； （2）工件坐标系：该零件加工不需调头，从图纸上尺寸标注分析设置1个坐标系，1个工件零点均定于装夹后的右端面。装夹φ25外圆，平端面，对刀，设置工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工； （3）换刀点：（x100，z100）； （4）分析形状和位置公差处理：分析零件图样上的尺寸公差要求，以确定控制其尺寸精度的加工工艺，对于数控切削中，零件的形状和位置误差主要受机床机械运动副精度的影响，在车削中，如沿z坐标运动的方向与其主轴轴线不平行时，则无法保证圆柱度这一形状公差要求，又如沿x坐标运动的方向与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度这一位置公差要求，因此编程前要考虑进行技术处理的有关方案，如刀具的选择及切削用量的确定等。本例中尺寸公差取中值，在精加工时控制。 2）确定走刀路线、调用g命令、刀具的选择和切削用量的确定。 （1）工步和走刀路线的确定，确定走刀路线的工作是数控加工程序编制的重点，由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零 件轮廓顺序进行的，因此主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线，走刀路线指刀具从对刀点开始运动起，直到返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。使走刀路线最短可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损。 本例按加工过程确定走刀路线及调用的g命令如下： ①装夹φ25外圆表面，抽出80mm，粗加工零件左侧外轮廓，按2×45°倒角，φ12外圆，φ15外圆，φ17外圆，φ21外圆，r2圆弧的先后顺序加工（采用g71命令）； ②精加工上述轮廓（采用g70命令）； ③切槽3x1.5（采用g94命令）； ④螺纹加工（采用g76命令）； ⑤粗加工φ13外圆，r3圆弧，倒角1x45°（采用g94，g72命令）； ⑥精加工上述轮廓（采用g70命令）。 （2）刀具的选择和切削用量的确定，根据加工内容确定所用刀具如下： t0101-外圆粗车刀，外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm，切深2mm，主轴转速800r/min，进给速度150mm/min； t0202-外圆精车刀，外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm，切深0.5mm，主轴转速1500r/min，进给速度80mm/min； t0303-螺纹刀加工螺纹：刀尖角60°，主轴转速400r/min，进给速度1.75mm/r（螺距）； t0404-切槽刀切槽：刀宽3mm，主轴转速450r/min，进给速度20mm/min。 螺纹尺寸计算： 螺纹外圆=12-0.2=11.8，螺纹底径d=d-（1.1~1.3）*p=12-1.3*1.75=9.725 螺纹单边高度=（1.1~1.3）*p /2=1.3*1.75=1.138 3）编程中细节问题的处理。 （1）g71的合理使用.如图3所示g72粗车循环图 ①在g71循环中可以含有f、s、t指令编程，但一般情况指令f作为粗切循环的进给速度，而不指令主轴转速s和刀具号t，因为在g71之前和程序段已经指令了s和t，在ns~nf之间的程序段中的f、s指令对g70精加工循环有效，对g71粗车循环无效； ②每次粗车循环的切削深度，它是根据切削的总余量、毛坯材料和刀具的切削性能综合确定的； ③只能加工x．z轴单调增加或单调减小的工件； ④精加工第一段只能出现x，不能出现z； ⑤精车程序只能使用g0．g1．g2．g3等指令。 （2）g72的合理使用，如图3所示g72粗车循环图。 ①只能加工x轴．z轴单调增加或单调减小的工件； ②精车轨迹程序第一段只能含z，不能有x； 精车程序只能使用g0．g1．g2．g3等指令； ③如图2所示g72粗车循环图，每个切削宽度w，无符号，它的取值应小于刀宽。 （3）g04的合理使用。 g04为暂停指令，其作用是刀具在一个指令的时间内暂停加工，该指令由于不做实际的切削运动，常常被忽略，但它在对于保证加工精度及在切槽、钻孔改变运动等方面都有很好的作用，常用于以下几种情况： ①切槽、钻孔时为了保证槽底、孔底的尺寸及粗糙度应设置g04命令； ②当运行方向改变较大时，应在该改变行行方向指令间设置g04命令； ③当运行速度变化很大时应在其运行指令改变设置g04命令； ④利用g04进行断削处理，根据粗加工的切削要求，可对以连续运动轨迹进行分段加工安排，每相邻加工段中间用g04指令将其隔开，加工时，刀具每进给一段后，即安排所设定较短的延时间（0.5s）实施暂停，紧接着在进给一段，直至加工结束。其分段数的多少，视断削要求而定，当断削不够理想时，要增加分段数。 （4）编程时常采取零件要求的中值作为编程尺寸依据。 如果遇到比机床所规定的最小编程单位还要小的数值时，应尽 量向其最大实体尺寸靠拢并圆整。如图纸尺寸为ф20±0.02时，则编程时写ф20。 （5）编程时尽量符合各点重合的原则。 编程的原点要和设计的基准，对刀点的位置尽量重合起来，减少由于基准不重合所带来的加工误差。在很多情况下，若图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致，故应首先将图样上的各个基准尺寸换算为坐标系中的尺寸。当需要掌握控制某些重要尺寸的允许变动量时，还要通过链解算才能得到，然后才进行下一步编程工作。 （6）巧用切断刀倒角。 对切断面带一倒角的零件，在批量车削加工中比较普遍，为了便于切断并避免掉头倒角，可巧利用切断刀同时完成车倒角和切断两工序，效果较好。同时切刀有两个刀尖，在编程中要注意使用刀尖及刀宽的对刀位置，防止对刀加工时出错。 3 解决问题 通过零件图样分析，确定走刀路线、调用g命令、刀具的选择和切削用量的确定。则图1所示零件数控加工编程如下，（采用前刀架，直径编程， gsk980t编程系统）。 o1166 程序号 g50 x100 z100； 建立工件坐标系，换刀点 t0101 s2 m3； 主轴正转，主轴转速为中速选择1号外圆刀 m08； 冷却液开 g00 x26 z2； 粗加工定位 g71 u1.5 r0.5； 用外圆粗加工循环指令 g71 p10 q20 u0.5 w0 f40； n10 g00 x-0.2； 循环内容 g01 z0 f15； x8； x11.8 z-2； z-13； x12； z-15； x15 w-9； w-8； x16； x17 w-0.5； w-5.5； g02 x21 w-2 r2； 加工凹圆弧 n20 g01 z-（65+1+2+切断刀刀宽3mm）； g00 x100 z100； t0202； 换精车刀，进行外圆精车 g00 x26 z2； g70 p10 q20； 调用精车程序n10~n20 g00 x100 z100； 安全位置换刀切出螺纹退刀槽 t0404 ； 切断刀刀宽3mm g00 x14 z-15； g01 x9 f8； g04 x3； g00 x14； g94 x11 z-15 r-1.5 f8； 倒角0.5ｘ450 g00 x100 z100； t0303； 换螺纹刀，进行螺纹切削 g00 x14 z3； g76 p040060 q50 r0.05； 螺纹切削 g76 x9.725 z-13.5 p1138 q500 f1.75； g00 x100 z100； 切出端面循环切削的退刀槽，加上倒角 t0404； 切断刀刀宽3mm g00 x23 z-（47+刀宽+1）； g94 x13．6 r0 f8； g01 z-（47+刀宽）； g94 x19 r2； 倒角1ｘ450 g94 x13 r0； g72 w2 r0.5 ； （端面切削循环加工13x10槽） g72 p30 q40 u0.5 w0.1 f8； n30 g00 z-58； g01 x21； g01 x19 w1； g03 x13 w3 r3； n40 g01 z-（47+刀宽）； g70 p30 q40； 精加工13x10槽 （倒角和切断） g00 z-（65+刀宽+2）； g94 x10； g01 w2； g94 x19 w0； g94 x19 r2； g94 x0 r0； g00 x100 z100； t0100 m09 m05 返回初始状态，结束程序 m30 4 结论 从程序单中可以看出，从数控车床开始启动到零件加工完毕，程序对车床的每个动作都作了规定。加工零件事先必须对零件图样