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￠52mm 棒料，材料为 45 钢，单件生产。图 24-1 车削中心加工实例 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、添加铣削动力刀头后又可进行铣削加工模式的车 -铣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铣平面、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、铣、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，铣刀在工件表面上铣削各种形状的沟槽、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，相当于铣削加工。 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、铣削、攻螺纹及平面或曲面铣削加工。图24-2 为车削中心 C 轴功能示意图。 a) b) c) d) 图 24-2 C 轴功能 a)C 轴定向时，在圆柱面或端面上铣槽 b)C 轴、Z 轴进给插补，在圆柱面上铣螺旋槽 c)C 轴、X 轴进给插补，在端面上铣螺旋槽 d)C 轴、X 轴进给插补，铣直线和平面 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成。 … 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。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）。在编程中 X 轴增量值用 U 地址，C 轴增量值用 H 地址表示。图 24-3 极坐标插补平面 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，将圆棒料铣削成如图所示的正方形，铣削深度为5mm（走刀路线见图 24-4）。图 24-4 极坐标插补铣正方形参考程序（以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系）： O2401程序号 N10 T0101选择 1 号刀，建立刀补 N20 M70 C轴功能有效 N30 G28 C0 C轴回零 N40 M93 S300动力头正转 N50 G98 G00 X70 Z5快速定位至 1 点 N60 G12.1极坐标插补开始 N70 G42 G01 X30 C0 F100建立刀具半径补偿，1 点→2 点 N80 G01 C15 2点→3 点 N90 X-30 3点→4 点 N100 C-15 4点→5 点 N110 X30 5点→6 点 N120 C0 6点→2 点 N130 G40 X70取消刀具半径补偿，2 点→1 点 N140 G00 Z50 Z向退刀 N150 G13.1取消极坐标插补 N160 M95停止动力头 N170 M12动力头回零 N180 M71取消 C 轴功能 N190 T0100取消 1 号刀刀补 2.孔加工固定循环指令 1）常用孔加工固定循环指令在车削中心上常用孔加工固定循环指令见表24-1。表 24-1 孔加工固定循环指令 G 代码 G80 G83 G84 G85 G87 G88 G89 钻孔轴 Z Z Z X X X 切入动作切削进给/断续暂停切削进给切削进给暂停→主轴反转暂停孔底动作回退动作（正向）快速进给切削进给切削进给快速进给切削进给切削进给应用取消固定循环端面钻孔循环端面攻螺纹循环端面镗孔循环径向钻孔循环径向攻螺纹循环径向镗孔循环切削进给/断续暂停切削进给切削进给暂停→主轴反转暂停 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：G83 X＿C＿Z＿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，μm。 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：G87 Z＿C＿X＿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，μm。 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