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教案那些题

①数控机床的主要结构：

④⑤⑥⑦⑧

1.输入输出设备

2.数控装置

3.伺服系统

5.机床本体

4.测量反馈装置

②数控机床的分类

1.按伺服控制方式分类

半闭环控制系统

闭环控制系统

开环控制

2.按工艺用途分类

普通数控机床

数控加工中心

多坐标轴数数控机床

数控特种加工机床

3.按机床的运动轨迹分类

点位控制数控机床

直线控制数控机床

轮廓控制数控机床

4.按数控系统功能水平

高级型数控机床

普及型数控机床

经济型数控机床

③名词解释：

插补、联动控制、CIMS

数控机床加工各种形状的零件轮廓时，必须控制刀具相对于工件以给定的速度沿指定的路径运动，即控制各坐标轴依某一规律协调运动，这一功能在数控系统中称为插补功能。

④主传动的变速方式

无级变速；分段无级变速；内置电动机主轴变速

⑤数控机床对进给运动的要求

减少摩擦阻力；提高传动精度和刚度；减小运动惯量

⑥

1）精加工循环指令G70

在采用G71、G72、G73指令进行粗车后，用G70指令进行精车循环切削。

指令格式：

G70PnsQnf；

其中：

ns为精加工程序组的第一个程序段的顺序号；nf为精加工程序组的最后一个程序段的顺序号。

2）外径、内径粗加工循环指令G71

G71指令用于粗车圆柱棒料，以切除较多的加工余量。

指令格式：

G71U（Δd）R（e）；

G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）FST；

例17：

使用G71、G70完成图1-43所示零件加工，棒料直径φ105mm，工件不切断（刀尖R0.4）。

程序：

O0017；

G40G97G99S500M03T0101；（T0101粗车刀）

G00X106.0Z5.0M08；（刀具快速运动到循环起点）

G71U2.0R0.5；（G71切深2.0㎜，退刀量0.5㎜）

G71P10Q20U0.4W0.2F0.2；（X向留精车余量0.4㎜，Z向留精车余量0.2㎜）

N10G42X0；（加右刀补，N10～N20是精车程序）

G01Z0F0.15S600；

X40.0；

X60.0Z-30.0；

Z-65.0；

G02X70.0Z-70.0R5.0；

G01X88.0；

G03X98.0Z-75.0R5.0；

G01Z-90.0；

N20G40X106.0；（去刀补）

G00X150.0Z200.0M09；（换刀点）

T0202；（换精车刀）

G00X106.0Z5.0；（外圆精车循环点）

G70P10Q20；

G28U0W0T0M05；（X轴、Z轴回参考点）

M30；

例18：

使用G71、G70完成图1-44所示零件内孔加工，现工件已钻φ26mm的底孔（刀尖R0.4）。

程序：

O0018；

G40G97G99S500M03T0303；（T0303镗孔刀）

G00X25.0Z2.0M08；（刀具快速运动到循环起点）

G71U2.0R0.5；（G71切深2.0㎜，退刀量0.5㎜）

G71P10Q20U-0.4W0.2F0.2；（X向留精车余量0.4㎜，Z向留精车余量0.2㎜）

N10G41X65.0F0.15；

G01Z0；

X50.0Z-30.0；

Z-44.0；

G03X38.0Z-50.0R6.0；

G01X30.0；

Z-71.0；

N20G40X25.0；

G70P10Q20；

G28U0W0T0M05；

M30；

3）端面粗加工循环指令G72

G72指令适用于圆柱毛坯的端面方向粗车。

G72指令的执行过程除了车削是平行于X轴进行外，其余与G71相同。

指令格式：

G72W（Δd）R（Δe）；

G72U（Δu）W（Δw）F＿S＿T＿；

4）闭合车削循环指令G73

G73指令与G71、G72指令功能相同，只是刀具路径是按工件精加工轮廓进行的，如图1-47所示。

G73适用于毛坯轮廓形状与零件轮廓基本接近的毛坯粗加工。

例如一些锻件、铸件的粗车。

指令格式：

G73U（Δi）W（Δk）R＿；

5）端面啄示钻孔循环G74

循环中可处理断屑。

如果省略X（u）及P（Δi）、R（Δd），结果只在Z轴操作，用于钻孔。

指令格式：

G74R（Δe）；

G74X（u）Z（w）P（Δi）Q（Δk）R（Δd）F（f）；

例19：

如图1-50所示，要在工件上钻φ8、长100㎜的孔，使用G74指令钻孔。

程序：

O0019；

G40G97G99S700M03T0404；（T0404为φ8钻头）

G00X0Z5.0；

G74R0.3；

G74Z-100.0Q8000F0.1；

G00Z150.0；

M05；

M30

；实例1加工如图1-56所示的零件。

毛坯为φ52mm棒料，工件不切断。

程序：

O0023；

N1；（车外形）

G40G97G99S500M03T0101；

G00X53.0Z5.0M08；

G71U2.0R0.5；

G71P10Q20U0.4W0.2F0.2；

N10G00G42X0；

G01Z0F0.15；

X33.8C-2.0；（平端面，倒角）

Z-30.0；

X45.0；

X50.0W-25.0；

Z-120.0；

N20G40X53.0；

G00X150.0Z200.0；（换刀点）

T0202S600；（T0202精车刀，刀尖R0.2）

G00X53.0Z5.0；

G70P10Q20；

G00X150.0Z200.0；

N2；（切槽）

T0303S400；（T0303切刀宽4mm，左侧刃对刀）

G00X48.0Z-30.0；

G01X30.0F0.15；

X48.0F0.3；

G00X150.0Z200.0

N3；（切螺纹、切凹圆弧）

T0404；（T0404螺纹刀）

G00X36.0Z5.0F2.0；

G92X33.1Z-28.0F2.0；

X32.5；

X31.9；

X31.5；

X31.4；

G00X54.0；

Z-75.0；

S500；

M98P041000；（调用O1000子程序4次加工凹圆弧）

G00X60.0；

X150.0Z200.0；

G28U0W0T0M05；

M30；

子程序：

O1000；

G1U-1.0F0.2；

G02U0W-30.0R35.0；

U3.0F0.5；

W30.0；

U-3.0；

M99；

1）外圆粗加工复合循环（G71）

指令格式：

G71　UΔd　Re

           G71　PnsQnfUΔuWΔwFfSsTt

指令功能：

切除棒料毛坯大部分加工余量，切削是沿平行Z轴方向进行，如图3.27所示。

A为循环起点，A-A'-B为精加工路线。

       图3.27外圆粗加工复合循环        图3.28端面粗加工复合循环

指令说明:

①Δd表示每次切削深度（半径值），无正负号；

②e表示退刀量（半径值），无正负号；

③ns表示精加工路线第一个程序段的顺序号；

④nf表示精加工路线最后一个程序段的顺序号； 

⑤Δu表示X方向的精加工余量，直径值；

⑥Δw表示Z方向的精加工余量。

例题:

如图3.29所示，运用外圆粗加工循环指令编程。

图3.29外圆粗加工复合循环例题

N010G50X150Z100

N020G00X41Z0

N030G71U2R1

N040G71P50Q120U0.5W0.2F100

N050G01X0Z0

N060G03X11W-5.5R5.5

N070G01W-10

N080X17W-10

N090W-15

N100G02X29W-7.348R7.5

N110G01W-12.652

N120X41

N130G70P50Q120F30　

（2）螺纹切削循环指令（G92）    

指令格式:

G92　X（U）_Z（W）_R_F_

指令功能:

切削圆柱螺纹和锥螺纹，刀具从循环起点，按图3.36与图3.37所示走刀路线，最后返回到循环起点，图中虚线表示按R快速移动，实线按F指定的进给速度移动。

G50X100Z50

G97S300T0101M03

G00X35Z3

G92X29.2Z-21F1.5

   X28.6

   X28.2

   X28.04

G00X100Z50T0000M05

M02　

根据下图所示的待车削零件，材料为45号钢，其中Ф85圆柱面不加工。

在数控车床上需要进行的工序为：

切削Ф80mm和Ф62mm外圆；R70mm弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角。

要求分析工艺过程与工艺路线，编写加工程序。

Ｏ0001  程序代号

N005G50X200Z100  建立工件坐标系

N010G50S3000  主轴最高转速限定为3000r/min

N015G96S90M03  主轴正转，恒线速设定为90m/min

N020T0101M06  选择1号外圆左偏刀和1号刀补

N025M08  冷却液开

N030G00X86Z0  刀具快速定位至切削位置

N035G01X0F50  车端面

N040G00Z1  Z向退出1mm

N045G00X86  X向退到86mm处，准备外圆切削循环

N050G71U3R1  外圆切削粗加工循环，切削深度为3mm,退刀量为1mm。

N055G71P60Q125U0.5W0.5F200 

外圆切削粗加工循环，开始顺序号为N60,结束顺序号为N125，X与Z方向各留0.5mm精加工余量，切削速度为200mm/min

N060G42  刀尖半径右补偿，N60～N125为外圆切削循环精加工路线

N065G00X43.8

N070G01X47.8Z-1

N075Z-60

N080X50

N085X62Z-120

N090Z-135

N095X78

N100X80Z-136

N105Z-155

N110G02Z-215R70

N115G01Z-225

N120X86

N125G40    取消刀尖半径补偿

N130G70P60Q125F50   外圆切削精加工循环，切削速度为50mm/min

N135G00X200Z100   刀具返回至换刀点

N140T0505M06S50   选择5号割槽刀和5号刀补，恒线速设定为50m/min

N145G00X52Z-60   快进到X52、Z-60处，准备割槽

N150G01X45   切割螺纹退刀槽

N155G04X2   在槽底暂停2秒

N160G01X52  X方向退回到52mm处

N165G00X200Z100  刀具返回到换刀点

N170T0303M06  选择3号螺纹车刀和3号刀补

N175G95G97S250  设置切削速度量纲，设定恒转速为250r/min。

N180G00X50Z3 快进到X=50、Z=3处，准备车削螺纹

N185G76P011060Q0.1R1 螺纹切削循环

N190G76X46.38Z-58.5R0P1.48Q0.4F1.5

N200G00X200Z100T0300 快退到换刀点，取消3号刀补

N205M05  主轴停止

N210M09  冷却液关

N215M30  程序结束

   如图3.44所示零件，加工内容有外圆车削、螺纹车削，螺纹车削应在外圆精车后进行。

零件采用棒料毛坯进行加工，由于毛坯余量较大，因此，在进行外圆精车前应采用外圆粗车指令去除大部分毛坯余量，粗车后留0.2mm余量（单边）。

根据以上零件的加工要求，需要外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀和螺纹车刀。

其中F62圆柱面不加工，编写零件的数控加工程序：

图3.44数控车削综合编程习题

o0031

N1G50X80.0Z20.0;

N2G30U0W0;

N3T0101M03M08;

N4G00X70.0Z10.0;

N5G71U1.0R1.0;

N6G71P7Q15U0.4W0.2F0.3S800;

N7G00X40.0F0.15;

N8G42G01X30.0Z0.0;

N9G01Z-25.0;

N10X40.0;

N11Z-40.0;

N12G02X50.0Z-45.0R5.0;

N13G03X60.0Z-50.0R5.0;

N14Z-55.0;

N15G40;

N16G30U0W0;

N17G50S1500;

N18G96S200T0202;

N19G70P7Q15;

N20G00X62.0Z0;

N21X32.0

N22G01X-2.0;

N23G30U0W0;

N24T0404;

N25G00X41.0Z-25.0;

N26G01X20.0F0.15;

N27G00X50.0;

N28G30U0W0;

N29G97S1500T0303;

N30G00X32.0Z3.0;

N31G92X29.0Z-22.5F0.15;

N32X28.2;

N33G30U30.0W20.0M09M05;

N34M30;

（2）加工程序

图4.33轮廓铣削

O1000程序号

N010G90G92X0Y0Z300    使用绝对坐标方式编程,建立工件坐标系

N020G00X-50Y-50S800M03 快速进给至X=-50,Y=-50，主轴正转，转速800r/min

N030G01Z-20F150  Z轴工进至Z=-20，进给速度150mm/min

N040M98P1010  调用子程序O1010

N050Z-45F300  Z轴工进至Z=-45，进给速度300mm/min

N060M98P1010  调用子程序O1010

N070G00X0Y0Z300 快速进给至X=0，Y=0，Z=300

N100M30  主程序结束

O1010子程序号

N010G42G01X-30Y0F300H02M08切削液开，直线插补至X=-30，Y=0，刀具半径右补偿H02=10mm

N020X100直线插补至X=100，Y=0

N030G02X300R100顺圆插补至X=300，Y=0

N040G01X400直线插补至X=400，Y=0

N050Y300直线插补至X=400，Y=300

N060G03X0R200逆圆插补至X=0，Y=300

N070G01Y-30直线插补至X=0，Y=-30

N080G40G01X-50Y-50直线插补至X=-50，Y=-50，取消刀具半径补偿

N090M09切削液关

N100M99子程序结束并返回主程序

例题2：

用直径为8mm的立铣刀，粗铣如图4-34所示工件的型腔。

（1）工艺分析

①确定工艺路线。

如下图所示，采用行切法，刀心轨迹B→C→D→E→F作为一个循环单元，反复循环多次，设图示零件上表面的左下角为工件坐标系的原点。

②计算刀心轨迹坐标、循环次数及步进量（Y方向步距）。

如下图所示，设循环次数为n，Y方向步距为y，步进方向槽宽为B，刀具直径为d，则各参数关系如下：

图4.34工件的型腔铣削 图4.35切削轨迹

循环1次铣出槽宽y+d

循环2次铣出槽宽3y+d

循环3次铣出槽宽5y+d

┇

循环n次铣出槽宽（2n-1）y+d=B

根据图纸尺寸要求，将B=50，d=8代入式（2n-1）y+d=B，即（2n-1）y=42

取n=4，得Y=6，刀心轨迹有1mm重叠，可行。

（2）加工程序

O1100  程序号

N010G90G92X0Y0Z20   使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N020G00X19Y19Z2S800M03   快速进给至X=19，Y=19，主轴正转，转速800r/min

N030G01Z-2F100   Z轴工进至Z=-2

N040M98P10104   重复调用子程序O1010四次

N050G90G00Z20   Z轴快移至Z=20

N060X0Y0M05   快速进给至X=0，Y=0，主轴停

N070M30   主程序结束

O1010   子程序号

N010G91G01X47F100   使用相对坐标方式编程，直线插补,X坐标增量47

N020Y6   直线插补，Y坐标增量6

N030X-47   直线插补，X坐标增量-47

N060Y6   直线插补，Y坐标增量6

N070M99   子程序结束并返回主程序

5.1.1加工中心的功能和类型

（1）按结构形式可以分为：

1）立式加工中心

2）卧式加工中心

3）立卧式加工中心

（2）按功能分类：

1）主轴形式：

有单主轴、双主轴或三主轴；

2）工作台形式：

单工作台

3）双工作台托盘交换系统

4）多工作台托盘交换系统。

5）刀库形式：

回转式刀库

6）链式刀库