数控车床

数控车床的程序编制

　数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。

HM－077数控车床

数控车床程序编制的基础

　针对回转体零件加工的数控车床，在车削加工工艺、车削工艺装备、编程指令应用等方面都有鲜明的特色。为充分发挥数控车床的效益，本课程将结合HM－077数控车床的使用，分析数控车床加工程序编制的基础，首先提出以下三个问题来讨论：

1.数控车床的工艺装备

2.对刀

3.数控车床的编程特点

数控车床的工艺装备

　由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用通用三爪卡盘夹具，因而在工艺装备中，我们将以WALTER系列车削刀具为例，重点讨论车削刀具的选用及使用问题。

1.数控车床可转位刀具特点

　数控车床所采用的可转位车刀，与普通车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于普通车床的刀具，具体要求和特点如下表所示。 

要求

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>特  点

normal style="LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: center" align=center>目    的

精度高 采用M级或更高精度等级的刀片；
多采用精密级的刀杆；
用带微调装置的刀杆在机外预调好。 保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。 可靠性高 采用断屑可靠性高的断屑槽形或有断屑台和断屑器的车刀；
采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构。 断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；
适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。 换刀迅速 采用车削工具系统；
采用快换小刀夹。 迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。 刀片材料 刀片较多采用涂层刀片。

normal style="LINE-HEIGHT: 150%">满足生产节拍要求，提高加工效率。

刀杆截形 刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。 刀杆与刀架系统匹配。

2.数控车床刀具的选刀过程

　数控车床刀具的选刀过程，如下图所示。从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具，共需经过十个基本步骤，请在下图中点击黄色箭头指向的动画图片以查看具体说明。图中两个黄色箭头表示可任选其中一个开始工作，选刀工作过程从第1图标“零件图样”开始，经箭头所示的两条路径，共同到达最后一个图标“选定刀具”，以完成选刀工作。其中，第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型代码或ISO断屑范围代码、选择加工条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具，完成选刀工作过程。

图1 相对位置检测器对刀

　 数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解

1。一般对刀

　 一般对刀是指在机床上手动对刀。下面以Z向为例说明对刀方法，见图1。
　 刀具安装后，移动刀具手动切削工件右端面，沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。
　　手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切--测量--调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。

2。机外对刀仪对刀

　 机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输到相应刀具补偿号即可以使用，如图2所示。

图2 机外对刀仪对刀

3。自动对刀

　 自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补场值。自动对刀过程如图3所示。

图3 自动对刀

数控车床的编程特点

1.加工坐标系
　　 加工坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为＋C向，顺时针为－C向，如图4所示：

图4 数控车床坐标系

　　 加工坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面上。

2.直径编程方式
　　 在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图5所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。

图5 直径编程

3.进刀和退刀方式
　　 对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如图6所示：

图6 切削起始点的确定

数控车床的基本编程方法

　　数控车削加工包括端面车削加工、内外圆柱面的车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等，在分析了数控车床工艺装备和数控车床编程特点的基础上，下面将结合配置FANUC-0T数控系统的HM-077数控车床，重点讨论数控车床基本编程方法。

典型零件的数控车削工艺制订及编程

一、确定工序和装夹方式

　　该零件（如图1所示）毛坯是直径145mm的棒料。分粗精加工两道工序完成加工。夹紧方式采用通用三爪卡盘。
　　 根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件左端面。

二、设计和选择工艺装备

1。选择刀具
　　 以选用WALTER的刀具为例：
（1）刀杆选择 根据零件轮廓选择图示刀杆类型，见表1。
　　 根据切削深度，机床刀夹尺寸，从产品目录样本中选择刀杆型号PDJN R/L 2525 M11，见表2。

表1 刀杆选择

表2 刀杆型号

（2）工件材料45钢 选择工件材料组P,见表3。

加工材料组 代码  钢：  非合金和合金钢
高合金钢
不锈钢，铁素体，马氏体 P  不锈钢和铸钢：  奥氏体
铁素体——奥氏体 M  铸铁：  可锻铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁 K  NF金属：  有色金属和非金属材料 N  难切削材料：  以镍或钴为基体的热固性材料
钛，钛合金及难切削加工的高合金钢 S  硬材料：  淬硬钢，淬硬铸件和冷硬模铸件，锰钢 H

表3 材料

（3）加工条件选择好
　　 加工条件见表4。

normal style="TEXT-ALIGN: right" align=left>
机床，夹具和工件
系统的稳定性

normal align=left>加工方式

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>很好

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>好

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>不足

normal align=center>无断续切削加工表面已经过粗加工

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal align=left>带铸件或锻件硬表层，不断变换切深轻微的断续切削

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>中等断续切屑

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

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normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>严重断续切削

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center> 

表4 加工条件

（4）断屑槽型
　　 断屑槽型选择见表5。
　　 根据粗加工切削深度3mm，进给量0.4mm/r，选择负型刀片NM7槽型。
根据精加工切削深度0.5mm，进给量0.1mm/r，选择正型刀片NS4槽型。

表5 断屑槽型

（5）刀具材料
 　　 粗加工材料为WAP10，精加工材料为WAK10，见表6。

 工件材料组  ISO分类范围  WALTER槽代码        P              AB  ...-NS4  WAK10  WAP20  WAM20  B  ...-NS8  WAP10  WAP20  WAP30  BC  ...-NM4  WAP10  WAP20  WAP30  C  ...-NM7  WAP10  WAP20  WAP30  CD  ...-NR7  WAP10  WAP20  WAP30        M  AB  ...-NS4  WAM20  WAM20  WAM20  BC  ...-NM4  WAP30  WAM20  WAM20  CD  ...-NR7  WAP30  WAP30  WAP30  K           -  ...-NS4  WAK10  WAP20  WAP20  -  ...-NS8  WAK10  WAP20  WAP30  -  ...-NM4  WAK10  WAK10  WAP30  -  .NMA  WAK10  WAK10  -

 工件材料组  ISO分类范围  WALTER槽代码        P              AB  ...-PS4  WAK10  WAP20  WAM20  BC  ...-PM5  WAP10  WAP20  WAP30        M  AB  ...-PS4  WAM20  WAM20  WAM20  BC  ...-PM5  WAP30  WAP30  WAP30  K           -  ...-PS4  WAK10  WAK20  WAP20  -  ...-PM5  WAP10  WAP20  WAP30  N  -  ...-PM2  WK1  WK1  WK1

表6 刀具材料

（6）刀片选择
 　　 粗加工，从产品目录样本中选择DNMG 110408-NM7；精加工，从产品目录样本中选择DNMG 110408-NS4，见表7。

表7 刀片选择

2．决定切削用量
　　 材料的切削性能、毛坯余量、零件精度等见表8。
　　 根据粗加工切削深度3mm，进给量0.4mm/r，查WALTER（所选刀具的供应商）加工数据得切削速度320m/min。
　　 根据精加工切削深度0.5mm，进给量0.1mm/r，查WALTER（所选刀具的供应商）加工数据得切削速度400 m/min。

表8 切削用量

三、程序编制

G50 X200 Z150 T0101
M03 S600
G00 X101 Z0
G95 G01 Z32 F0.1
G71 U1.5 R1
G71 P10 Q20
N10 G00 X99 Z0.1
G01 X100 Z-0.4 F0.1
Z-10
X109
X110 Z-10.5
Z-20
X119
X120 Z-20.5
Z-30
X110 Z-50
Z-65
X129
X130 Z-65.5
Z-75
G02 X131.111 Z-105.714 R25 (I20 K-15)
G03 X140 Z-118.284 R20 (I-15.555 K-12.571)
G01 Z-125
X145 Z-130
N20 X150 F0.35
G00 U80 W218
T0202
G70 P10 Q20
G00 U80 W218
M30