车削中心编程与加工.docx

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车削中心编程与加工

项目24车削中心编程与加工

24.1任务描述

加工如图24-1所示零件，毛坯为C52mm棒料，材料为45钢，单件生产。

图24-1车削中心加工实

24.2知识链接

24.2.1车削中心简介

1车削中心概念

车削中心是一种以车削加工模式为主、添加铳削动力刀头后又可进行铳削加工模式的车

-铳合一的切削加工机床类型。

2车削中心特点

1有一套自动换刀装置，实现多工序连续加工，在一台加工中心上实现原来多台数控机

床才能实现的加工功能。

2具有附加动力刀架和主轴分度机构，除车削外还可以在零件内外表面和端面上铳平面、凸轮、各种键槽、螺旋槽或钻、铰、攻丝等加工。

3车削中心工艺范围

车削中心比数控车床工艺范围宽，工件一次安装，几乎能完成所有表面的加工。

在车削

中心上对工件的加工一般分为三种情况：

1一种是主轴分度定位后固定，对工件进行钻、铳、攻螺纹等加工。

2一种是主轴运动作为一个控制轴（C轴），C轴运动和X、Z轴运动合成为进给运动，

即三坐标联动，铳刀在工件表面上铳削各种形状的沟槽、凸台、平面等。

3另一种是利用Y轴功能，X、Y轴协调运动，控制刀具沿工件径向方向移动，相当于铳削加工。

4•车削中心的C轴功能

机床主轴旋转除作为车削的主运动外，还可作分度运动，即定向停车和圆周进给，并在

数控装置的伺服控制下，实现C轴与Z轴联动，或C轴与X轴联动，以进行圆柱面上或端

面上任意部位的钻削、铳削、攻螺纹及平面或曲面铳削加工。

图24-2为车削中心C轴功能

示意图。

a）C轴定向时，在圆柱面或端面上铳槽旋槽

24.2.2车削中心编程指令

1极坐标插补功能

极坐标插补功能是将轮廓控制由直角坐标系中编程的指令转换成一个直线轴运动（刀具

的运动）和一个回转轴的运动（工件的回转）。

这种方法适应于在与Z轴垂直的切削平面上

进行加工切削加工。

1）指令格式

指令格式：

G12.1启动极坐标插补方式（使极坐标插补功能有效）

-指令直角坐标系中的直线和圆弧插补，直角坐标系由直线轴和回转轴组

G13.1极坐标插补方式取消

注：

可用G112和G113指令分别替代G12.1和G13.1

2）极坐标插补平面

G12.1启动极坐标插补方式，并选择一个极坐标插补平面，极坐标插补在该平面上完成。

图24-3极坐标插补平

极坐标插补平面通常如图24-3所示，X轴为直线轴（直径量），C轴为旋转轴（半径量）。

在

3）极坐标插补的移动距离和进给速度

在极坐标插补方式，程序指令是在极坐标平面用直角坐标指令的。

回转轴的轴地址作为

平面中的第二轴（虚拟轴）的地址。

当指令G12.1后，极坐标插补的刀具位置从角度0°开

始。

虚拟轴与直线轴坐标单位相同，即mm;进给速度的单位是mm/min。

4）使用时注意事项

1可以在极坐标插补方式下使用的G代码有：

G01、G02、G03、G04、G40、G41、G42、

G65、G66、G67、G98、G99。

2在极坐标插补方式下使用G02、G03时，圆弧半径用R指令；当指定圆弧的圆心时，

用I、J指令。

3F指令的进给速度是零件和刀具间的相对速度。

4极坐标插补单独使用。

5在机床上电复位时，为极坐标插补方式取消模式。

【例24-1】在车削中心上，将圆棒料铳削成如图所示的正方形，铳削深度为5mm（走

O2401

N10T0101

N20M70

N30G28C0

N40M93S300

N50G98G00X70Z5

N60G12.1

N70G42G01X30C0F100

N80G01C15

N90X-30

N100C-15

N110X30

N120C0

参考程序（以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系）

程序号

选择1号刀，建立刀补

C轴功能有效

C轴回零

动力头正转

快速定位至1点

极坐标插补开始

建立刀具半径补偿，1点T2点

2点t3点

3点t4点

4点t5点

5点t6点

6点t2点

N130G40X70

N140G00Z50

N150G13.1

N160M95

N170M12

N180M71

N190T0100

2•孔加工固定循环指令

1）常用孔加工固定循环指令

24-1。

取消刀具半径补偿，2点t1点

Z向退刀

取消极坐标插补

停止动力头

动力头回零

取消C轴功能

取消1号刀刀补

在车削中心上常用孔加工固定循环指令见表

表24-1孔加工固定循环指令

G

钻

切入动作

孔底动作

回退动作（正

应用

G

取消固定循环

G

Z

切削进给/

暂停

快速进给

端面钻孔循环

G

Z

切削进给

暂停t主轴

切削进给

端面攻螺纹循环

G

Z

切削进给

暂停

切削进给

端面镗孔循环

G

X

切削进给/

暂停

快速进给

径向钻孔循环

G

X

切削进给

暂停T主轴

切削进给

径向攻螺纹循环

G

X

切削进给

暂停

切削进给

径向镗孔循环

2）孔加工固定循环动作

如图24-5所示，固定循环通常由6个动作顺序组成:

动作1（AB段）：

XY平面快速定位；

动作2（BR段）：

Z向快速进给到R点；

动作3（RZ段）：

Z轴切削进给，进行孔加工；

动作4（Z点）:

孔底部的动作；

动作5（ZR段）：

Z轴退刀；

动作6（RB段）：

Z轴快速回到起始位置。

图24-5固定循环动作

3）端面钻孔循环指令G83指令格式：

G83X_JZ_R_Q_P_F_式中：

X、C—孔位数据。

z—孔底数据，R点到孔底的距离。

R—R点数据，初始平面到R点的距离。

Q—每次切削进给的深度，卩m。

P—孔底暂停时间。

F—进给速度（mm/min）。

4）径向钻孔循环指令G87

指令格式：

G87Z_JX_R_Q_P_F_式中：

Z、C—孔位数据。

x—孔底数据,R点到孔底的距离。

R—R点数据，初始平面到R点的距离。

Q—每次切削进给的深度，卩m。

P—孔底暂停时间。

F—进给速度（mm/min）。

5）钻孔循环的注意事项

（1）指定固定循环之前，必须用辅助功能（M指令）使主轴旋转。

（2）在每个固定循环中，R（初始平面到R点的距离）总是半径量。

Z或X（R点到孔

底的距离）是作为直径量还是半径量，取决于数控机床的设置。

（3）可用01组G代码取消固定循环，当01组G代码如GOO、G01、G02、G03等与固定循环指令出现在同一程序段时，按后出现的指令执行。

【例24-2】在车削中心上，加工如图24-6所示四个轴向均匀分布的孔。

图24-6端面钻孔

参考程序（以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系）

N120M12动力头回零

N130M71取消C轴功能

N140T0100取消1号刀刀补

N150M30程序结束

24.3任务实施

24.3.1加工工艺的确定

1分析零件图样

如图24-1所示，该零件为一轴类零件，包括回转体外轮廓、端面六方、端面孔的加工。

结合零件形状，采用车削中心加工该零件。

2.工艺分析

1）加工方案的确定

根据零件表面的粗糙度值Ra3.2卩m的加工要求，确定各表面的加工方案如下：

回转体外轮廓：

粗车f精车；

端面六方：

粗铳t精车铳；

端面孔：

钻扩。

2）确定装夹方案

工件是棒料，为回转体，可用三爪自定心卡盘装夹。

3）确定加工工序

加工工艺见表24-2。

表24-2数控加工工序卡

数控加工工序卡片

7^n产口口

名称

零件

名称

材

料

零件图号

丿Ji彳刀、

料45钢

工序

口f

程序编号

夹具名称

夹具

厶户口，

使用设备

车间

号

编1号

工步号

工步内容

刀具

号

主轴转速

/（r/mi

进给速度

/（mm/

背吃刀量

/mm

备注

装夹1:

夹住棒料一头，留出长度大约70mm，车端面（手动操作），对刀，调用程序

1

粗车回转体外轮廓

T0101

500

0.2

0.7

2

精车回转体外轮廓

T0101

800

0.1

0.3

3

粗铳端面六方

T0202

400

0.15

5

4

精铳端面六方

T0202

400

0.1

5

5

钻孔

T0303

500

0.15

3.8

6

扩孔

T0404

600

0.1

0.2

7

切断

T0505

600

0.1

4

装夹2:

掉头，平端面，保证总长。

4）进给路线的确定

铳端面六方的走刀路线如图24-7所示，其余表面加工走刀路线略。

图24-7中各点坐标如表24-3所示。

表24-3铳端面六方的基点坐标

1

（75.258,0）

2

（65.258,-10）

3

（45.358，0）

4

（41.34，7.5）

5

（33.66，

14.151

6

（7.68，21.651）

7

（-7.68,21.651

8

（-33.66，

14.151

9

（-41.34,7.5）

10

（-41.34，-7.5）

11

（-33.66，

-14.151

12

（-7.68，

-21.651

13

（7.68,-21.651

14

（33.66，

-14.151

15

（41.34，-7.5）

16

（65.258,10）

3•刀具及切削参数的确定

刀具及切削参数的确定见表20-4。

表20-4数控加工刀具卡

数控加

工

刀具卡

片

工序号

程序编

号

产品名

称

零件名

称

材

料

零件图

号

45

序

刀

刀具名称及规格

刀尖半

加工表面

备注

1

T0

95°右偏外圆刀

0.8

回转体外轮

硬质

2

T0

016立铳刀（3齿）

0.4

端面六方

高速

3

T0

电7.6钻头

钻07.6底孔

高速

4

T0

08钻头

扩08孔

高速

5

T0

切断刀（B=4）

切断

硬质

24.3.2参考程序编制

1工件坐标系的建立

以工件右端面与轴线的交点为编程原点建立工件坐标系。

2.基点坐标计算（略）

3.参考程序参考程序见表20-5。

表20-5参考程序

主程序

程序

说明

O2403

主程序名

N

T0101

选择1号刀，建立刀补

N

M03S500

启动主轴

N

G00X60Z5

快进至进刀点

N

X53Z1

快进至G71复合循环起点

N

G71U1R1

G71循环粗加工回转体外轮廓

N

G71P70Q120U0.6W0.1F0.2

N

G00X45Z1

径向进刀

N

G01Z-5

车045外圆

N

X46

车台阶

N

G03X50Z-7R2

车R2圆弧

N

G01Z-45

车050外圆

N

X53

径向退刀

N

G70P70Q120F0.1S800

G70循环精加工回转体外轮廓，主轴变速

N

G00X100

X向快速退刀

N

G00Z100M05

Z向快速退刀，停主轴

N

T0100

取消1号刀刀补

N

M98P2413

调子程序02413粗铳端面六方

N

M00

测量，修改3号刀半径补偿值，修调进给倍率

N

M98P2413

调子程序02413精铳端面六方

N

T0303

选择3号刀（07.6钻头），建立刀补

N

M70

C轴功能有效

N

G28C0

C轴回零

N

M93S600

动力头正转

N

G98G00X80Z10

快速定位至钻孔初始平面

N

G83X30C0Z-16R-7Q5000F70

钻出6个07.6的孔

N

C60Q5000

N

C120Q5000

N

C180Q5000

N

C240Q5000

N

C300Q5000

N

G80G00Z50

取消钻孔循环

N

M95

停止动力头

N

M12

动力头回零

N

M71

取消C轴功能

N

T0300

取消3号刀刀补

N

T0404

选择4号刀（08钻头），建立刀补

N

M70

C轴功能有效

N

G28CO

C轴回零

N

M93S8OO

动力头正转

N

G98GOOX8OZ1O

快速定位至钻孔初始平面

N

G83X3OCOZ-16R-7Q5OOOF6O

扩出6个08的孔

410n

C6OQ5OOO

N

C12OQ5OOO

N

C18OQ5OOO

N

C24OQ5OOO

N

C3OOQ5OOO

N

G8OGOOZ5O

取消钻孔循环

N

M95

停止动力头

N

M12

动力头回零

N

M71

取消C轴功能

N

TO4OO

取消4号刀刀补

N

T0505

选择5号刀，建立刀补（左刀尖为刀位点）

N

MO3S6OO

启动主轴

N

GOOX55Z5

快进至进刀点

N

Z-44.4

快进至切断起点，总长留O.4余量

N

GO1X5O.2FO.5

径向接近工件

N

XOFO.1

切断工件

N

GOOX1OO

X向快速退刀

N

Z1OOMO5

Z向快速退刀，返回换刀点，停主轴

590n

TO5OO

取消3号刀刀补

N

M3O

程序结束

子程序

程序

说明

N

O2413

子程序名

N

TO2O2

选择2号刀，建立刀补（铳刀端面中心为刀位点）

N

M7O

C轴功能有效

N

G28CO

快进至进刀点

N

M93S4OO

动力头正转

N

G98GOOX8OZ5

快速定位至进刀点

N

G12.1

极坐标插补开始

N

GOOX75.258CO

到1点（见图24-7）

N

G42GOOX65.258C-1O

1点-2点，建立刀具半径补偿

N

GO2X45.258COR1OF6O

2点T3点

N

GO3X41.34C7.5R15

3点-4点

N

GO1X33.66C14.151

4点-5点

N

G03X7.58C21.651R15

5点-6点

N

G01X-7.68C21.651

6点-7点

N

G03X-33.66C14.151R15

7点-8点

N

G01X-41.34C7.5

8点—9点

N

G03X-41.34C-7.5R15

9点-10点

N

G01X-33.66C-14.151

10点-11点

N

G03X-7.68C-21.651R15

11点-12点

N

G01X7.68C-21.651

12点-13点

N

G03X33.66C-14.151R15

13点-14点

N

G01X41.34C-7.5

14点-15点

N

G03X45.258C0R15

15点-3点

N

G02X65.258C10R10

3点-16点

N

G40G00X75.258C0

16点-1点，取消刀具半径补偿

N

Z50

Z向退刀

N

G13.1

取消极坐标插补

N

M95

停止动力头

N

M12

动力头回零

N

M71

取消C轴功能

N

T0700

取消3号刀刀补

N

M99

子程序结束

思考题与习题

图24-8

24-2完成如图24-9所示零件的加工。

按单件生产安排其数控车削工艺，编写出加工程序。

毛坯为C70mm棒料，材料为45钢。

//

0.02

A

tO.DS

■12F±51

辺

O

46±005

68.145-：

»

图24-9