数控车床加工工艺与编程单元六：非圆曲线零件的编程与加工课件.ppt

1、知识目标知识目标1.R参数程序基础知识2.掌握R参数程序编程的基本原理及方法技能目标技能目标1.掌握非圆曲线的编程方法及加工技巧2.掌握非圆曲线的检测方法本模块学习目标 任务要点任务要点1、完成椭圆零件的数控车削路线及工艺编制2、在数控车床上完成椭圆零件的编程与加工；3、完成零件的检测4、填写零件评分表及任务报告 相关知识目标相关知识目标 1对于具有复杂曲面或公式曲线的零件，需要借助计算机应用软件进行自动编程，或采用R参数指令进行编程，通过学习本模块的内容可以掌握特殊曲面的R参数的编程技巧和计算方法。加工图纸加工图纸技术要求：技术要求：（1）锐边倒钝C0.5。（2）未注公差尺寸IT12级精度。

2、46460-0.025320-0.0253558.094172595R8C1.5Ra1.6()任务分析任务分析 1掌握R参数表示和引用、R参数的类型及运算、R参数程序的控制指令及调用方法。2掌握椭圆R参数程序的编制流程；3.能熟练使用R参数程序编制椭圆曲线的加工程序；4.掌握数控车床椭圆零件的加工方法。相关知识相关知识 参数编程是是SIEMENS系统生产商考虑所提供的指令不能满足用户需要时，给用户所留的在数控系统的平台上进行开发的工具，用户通过对R参数进行赋值、运算等处理，使程序实现一些有规律变化的动作，从而提高编程的灵活和适用性。1.参数的表示与赋值（1）R参数的表示 R参数由地址符R与若干

3、数字组成。例：R1；R15；R150等。（2）R参数的赋值 在地址符N、G、L以外，R参数可以用来代替其它任何地 址符后面的数值。引用时地址符与参数之间必须通过“”连接。算数参数的赋值范围（0.000000199999999）。整数值的小数点可以省略，正号也可以省略。例：R1050，R11100,R120.2；G1 XR10 ZR11 FR12即为G1 X50.0 Z100.0 F0.2的R参数表达方式。相关知识相关知识参数可以在主程序和子程序中赋值，也可以与其它指令编在同一程序段中。例：N40 N50 R1050 R11100 R120.2 S800 M03；N60 G1 XR10 ZR11

4、 FR12；N70 用指数表示法可以赋值更大的数值范围，从（1030010300），指数值写在EX符号之后。例：R10.1EX5的含义是R10.000001。R21.533EX8的含义是R2153300000。相关知识相关知识2.R参数的种类R参数分成三类，即自由参数、加工循环参数和加工循环内部计算参数。（1）自由参数R0R99，可以在程序中自由使用。（2）加工循环传递参数R100R249,如果程序中没有使用固定循环，这部分参数也可以自由使用。（3）加工循环内部计算参数R250R299,在程序中如果没有使用固定循环，这部分参数也可以自由使用。3.R参数的运算格式（1）R参数运算格式 R参数的运

5、算可以直接使用运算表达式进行编写。参数常用的运算格式如表61.2所示。在参数运算过程中，函数SIN、COS等的角度单位是度，分和秒必须换算程带小数点的度。例如：1030换算成10.5，518换算成5.3。（2）参数运算的次序 R参数运算时遵循通常的数学运算法则，依次为函数运算（SIN、COS、TAN等），乘除运算（*、/、AND（）等），加减运算（、OR、XOR等）。例：N10 R1R11 ；R1加上1得到一个新R1。N20 R1R2R3 R4R5R6 ；参数加减运算。N30 R7R8*R9 R10R11/R12 ；参数乘除运算。N40 R13SIN（5.3）；R13sin（30）。N50 R

6、14R1*R2R3 ；先运算R1R2再加上R3。N60 R15R3R4*COS（30）；先运算cos（30）再乘以R4最后加上R3。N70 R16R1*SQRT（R2(R3*R4)/R5）；先运算R3*R4/R5后被R2减的结果开方，最后乘以R1 相关知识相关知识4.R参数程序的跳转。SIEMENS系统的跳转指令在程序中起到控制程序流向的作用。（1）标记符程序的跳转目标 标记符用于标记程序中所跳转的目标程序段，用跳转功能可以实现程序运行分支。标记符可以自由选取，但是必须有28个字母或数字组成，其中开始两个符号必须是字母或下划线。跳转目标程序段中标记符后面必须是冒号（：），标记符位于程序段段首。

7、如果程序段有段号，则标记符紧跟着段号。在一个程序段中，标记符不能含有其他意义。例：N20 N25 BIAOJI1:G1 X35.0 Z-60.0 F0.25；BIAOJI1为标记符，跳转目标程序段。MM119 G0 X18.0 Z-25.0；MM119为标记符，跳转目标程序段没有段号。N90 ；程序段号也可以是跳转目标段。相关知识相关知识（2）绝对跳转 数控机床在运行程序时是以写入时的顺序执行程序段。程序在运行时可以通过插入程序跳转指令改变执行顺序，跳转目标只能是有标记符的程序段，此程序段必须位于该程序段之内。绝对跳转指令必须占用一个独立的程序段。绝对跳转指令：GOTOF MM1 ；向前跳转，

8、即向程序结束方向跳转至所选标记MM1处。GOTOB MM2 ；向后跳转，即向程序开始方向跳转至所选标记MM2处。绝对跳转应用示例：如右表所示绝对跳转指令编程示例相关知识相关知识（3）有条件跳转 有条件跳转指令：IF“条件”GOTOF MM1；满足条件向前跳转，即向程序结束方向跳转至所选标记MM1处。IF“条件”GOTOB MM1；满足条件向后跳转，即向程序开始方向跳转至所选标记MM1处。跳转的“条件”（当写入条件时，格式中不能带“”）既可以是如何单一比较运算，也可以是逻辑运算结果为TRUE（真）或FALSE（假），如果是TEUE，怎实行跳转。常用运算比较符如表61.3所示，有条件跳转指令说明如

9、表61.4所示。运算符格式运算符格式等于大于不等于小于等于小于大于等于相关知识相关知识表61.3所示比较运算符表示跳转条件，计算表达式也可用于比较运算。比较运算的结果有两种，一种为“满足”，另一种为“不满足”。“不满足”时，该运算结果为零。表61.4 有条件指令说明指令说明指令说明GOTOF向前跳转（向程序结束方向跳转）IF跳转条件导入符GOTOB向后跳转（向程序开始方向跳转）条件作为条件的计算参数，计算表达式MM1标记符相关知识相关知识跳转条件的书写格式有多种，以下各例说明：1.IF R1R2 GOTOB MM1；2.如果R1大于R2，那么就跳转至MM1程序段。该条件是单一比较式。3.IF

10、R1R2R3*10 GOTOF MM2；4.如果R1大于或等于R2R3*10时，跳转至MM1程序段。该条件为复合形式。5.IF R1 GOTOB MM3；在“条件”中，6.允许只确定一个变量（INT,CHAR等），7.如果变量值为0（FALSE）,则条件不满足；8.而对于其他不等于0的所有值，其条件满足，则进行跳转。9.IF R1R2 GOTOB MM1 IF R1R3 GOTOF MM2；10.如果一个程序段中有多个条件跳转命令时，11.当其第一个条件被满足后就执行跳转。相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识师傅提示师傅提示 数控车床加工非圆曲线时，

11、当工件坐标系与非圆曲线坐标系不重合时，需要将工件坐标系原点移至非圆曲线的数学原点。任务准备任务准备1机床准备：CAK6150数控车床。2刀具准备：见表6-1.5 3量具：游标卡尺、深度游标卡尺、千分尺；椭圆规；R5圆弧规；内径百分表。4工具、附件准备：划线找正盘、卡盘扳手、压刀扳手 和垫片若干。5零件毛坯：50100mm（材料：塑料棒、45圆钢）任务实施任务实施1数控车削加工工艺分析零件特征主要为外圆、阶台、端面、圆弧及椭圆曲面。零件编程与加工的重、难点是椭圆型面以及内、外圆轮廓的表面粗糙度为Ra1.6。确定编程原点 由于零件长度较短，且长度尺寸精度较低，根据编程原点的确定原则，该零件的编程工

12、件坐标系原点确定在图6.1所示零件的左、右端面与轴线的交点上。工件的定位与装夹 该零件的加工采用三爪卡盘进行定位和装夹。第一次装夹是夹毛坯右端加工左端的阶台及外圆。第二次装夹是包铜皮夹左端阶台，完成右端椭圆、圆弧型面的加工。毛坯应伸出长度考虑安全加工距离。加工路线及加工方案见表61.6。（2）确定切削用量根据零件被加工表面质量要求，刀具材料和工件材料。可参考切削用量手册和有关资料选取切削速度和进给量。工艺参数和加工工序见表61.72编制程序；零件加工程序如表61.83.加工过程（1）加工准备1）检查毛坯尺寸。2）开机、返回参考点。3）装夹工件和刀具。工件装夹并找正、夹紧；外圆车刀安装在1号刀位

13、。切断刀安装至2号刀位。4）程序输入。（2）对刀1）X方向对刀。外圆车刀试切，长度58mm，沿+Z方向退出车刀，停车检测外圆尺寸，将其值输入到相应的刀具长度补偿中。2）Z方向对刀。微量车削端面（约ap=0.51mm）至端面平整，车刀沿X方向退出，将刀具位置数据输入到相应的长度补偿中。（3）程序模拟加工 选择自动加工方式，打开程序，按下“空运行”、“机床锁住”按键，按“图形显示”按键，按循环启动按键可进行加工轨迹仿真。（4）自动加工及尺寸检测 打开程序选择自动加工方式，调整好进给倍率，按“循环启动”按键进行加工。待零件粗加工完成，机床暂停时，检测工件外圆，根据测量结果，设置刀具磨耗值，运行精加工

14、程序，直至加工到符合图纸尺寸要求为止。加工过程加工过程1 零件加工评分表 见表61.92完成任务评定表见表61.10检查评议检查评议扩展扩展知识知识扩展扩展知识知识师傅提示师傅提示G64一般还经常用于圆弧与圆弧、直线与圆弧插补或非圆曲线加工程序中的连续加工，以提高零件的表面粗糙度。3.编程举例 N10 G60 准确定位 N20 G0 G602 Z 粗准确定位 N30 X Z G602继续有效 N50 G1 G601 X Z 精准确定位 N60 G64 X Z 转换到连续路径方式 N90 G0 G9 X Z 准确定位，单程序段有效说明：1.准确定位指令通常应用于需要保持尖角轮廓的零件加工。2.常

15、规轮廓、非圆曲线逼近加工、曲面加工等采用连续路径，以便在满足精度要求情况下达到较高的生产率。3.轮廓精加工切削切入/切出必须考虑结合连续路径，从而避免切入/切出点产生过切。N100 G1 X Z 仍为连续方式扩展扩展技能技能1根据所学指令编写图示零件工艺技术文件及加工程序（图示零件评分表）340-0.042623M301.5-7H264430442052R20140.0233+0.0402829.723865.4269+0.040M301.5-6g1460.042-R316.510+0.050510+0.0390560-0.021440-0.02134560-0.021480-0.02136+

16、0.040技术要求：（1）未注倒角1.545（2）锐边倒钝0.545（3）内、外圆柱表面粗糙度Ra1.6，其余表面粗糙度Ra3.2（4）未注公差尺寸IT12级精度 任务要点任务要点1、完成抛物线曲面零件的数控车削路线及工艺编制2、在数控车床上完成抛物线曲面零件的编程与加工；3、完成零件的检测4、填写零件评分表及任务报告 相关知识目标相关知识目标 1.熟练掌握抛物线零件加工的方法；2.掌握抛物线零件加工的工艺路线、方案的制定；3.掌握抛物线零件的测量方法；加工图纸加工图纸技术要求：技术要求：（1）未注倒角C1。（2）锐边倒钝C0.5。（3）未注公差尺寸IT12级精度。300-0.02128.14

17、3.3751626C2R2.5460-0.025360-0.025350-0.025抛物线Z=-X2/8Ra1.6()任务分析任务分析1掌握典型抛物线曲面零件的加工工艺分析2掌握抛物线变量程序的编制流程；3掌握数控车床典型抛物线曲面零件的程序编制；4.掌握数控车床抛物线曲面零件的加工方法。相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识（2）抛物线R参数程序 R参数含义：R24X0；X0抛物线顶点的工件坐标横向绝对坐标值。R26Z0；Z0抛物线顶点的工件坐标纵向绝对坐标值。R17Q；Q抛物线焦点坐标在Z轴上绝对值2倍（P）。R22D；D抛物线的开口距离。R6K；

18、KX向递减均值。R9F；F进给量。程序见表6.2.21机床准备：CAK6150数控车床2刀具准备：见表6-2.33量具：游标卡尺、深度游标卡尺、千分尺；椭圆规；R5圆弧规；内径表。4工具、附件准备：划线找正盘、卡盘扳手、压刀扳手和垫片若干。5零件毛坯：5080mm（材料：塑料棒、45圆钢）任务准备任务准备任务实施任务实施1确定数控车削加工工艺零件特征主要为外圆、阶台、端面、圆弧及抛物线曲面。零件编程与加工的重、难点是抛物线曲面以及内、外圆轮廓的表面粗糙度为Ra1.6。确定编程原点 由于零件长度较短，且长度尺寸精度较低，根据编程原点的确定原则，该零件的编程工件坐标系原点确定在图6.2.1所示零件

19、的左、右端面与轴线的交点上。工件的定位与装夹 该零件的加工采用三爪卡盘进行定位和装夹。第一次装夹是夹毛坯右端加工左端的阶台。第二次装夹是包铜皮夹左端阶台，完成右端抛物线型面及外圆的加工。毛坯应伸出长度考虑安全加工距离。（1）抛物线曲面零件加工工艺路线见表62.4（2）确定切削用量根据零件被加工表面质量要求，刀具材料和工件材料。可参考切削用量手册和有关资料选取切削速度和进给量。工艺参数和加工工序见表62.5。2编制程序；零件加工程序如表62.6任务实施任务实施加工过程（1）加工准备1）检查毛坯尺寸。2）开机、返回参考点。3）装夹工件和刀具。工件装夹并找正、夹紧；外圆车刀安装在1号刀位。切断刀安装

20、至2号刀位。4）程序输入。（2）对刀1）X方向对刀。外圆车刀试切，长度58mm，沿+Z方向退出车刀，停车检测外圆尺寸，将其值输入到相应的刀具长度补偿中。2）Z方向对刀。微量车削端面（约ap=0.51mm）至端面平整，车刀沿X方向退出，将刀具位置数据输入到相应的长度补偿中。（3）程序模拟加工 选择自动加工方式，打开程序，按下“空运行”、“机床锁住”按键，按“图形显示”按键，按循环启动按键可进行加工轨迹仿真。（4）自动加工及尺寸检测 打开程序选择自动加工方式，调整好进给倍率，按“循环启动”按键进行加工。待零件粗加工完成，机床暂停时，检测工件外圆，根据测量结果，设置刀具磨耗值，运行精加工程序，直至加

21、工到符合图纸尺寸要求为止。检查评议检查评议1零件加工评分表 见表62.72完成任务评定表见表62.8扩展扩展知识知识X=0.0 5Z2503 5.92 8.3154080301 0如果工件上在不同的位置有重复出现的形状或结构；或在加工非圆曲线时，工件坐标系与非圆曲线数学坐标系不重合时；由此可产生一个当前工件坐标系，新输入的尺寸均在该坐标系中的数据尺寸。（1）编程指令：TRANS X Z （2）举例：如图6.13所示抛物线零件BBS11GO X38.0G1 Z0 F0.15ATRANS X30.0 Z-30.0 工件坐标系偏置至抛物线坐标系（30，-30）图6.13抛物线零件R1=14.15R2

22、=-14.15MM1:R320.05R1R1R1=R1-0.5G1 X=R3 Z=R1IF R1R2 GOTOB MM1ATRANS 取消工件坐标系偏置M17扩展扩展知识知识2.ATRANS附加可编程零点偏置附加的可编程偏置与可编程偏置的不同之处在于“附加”。可编程偏置TRANS指令将清除所有之前的相对工件坐标系的坐标转换，包括偏置和比例转换。附加的可编程偏置ATRANS指令将在之前坐标转换的基础上再附加一次偏置转换。编程指令：ATRANS X Z 3.SCALE/ASCALE可编程比例系数用SCALE/ASCALE可以为各坐标轴编程一个比例系数，使各坐标轴运行数据按此比例进行放大或缩小，从而

23、以同一程序加工出不同大小的相似形零件。SCALE/ASCALE比例缩放将以当前坐标系原点为基点，如图6.14所示。（1）编程指令：图6.14 SCALE/ASCALE可编程比例系数SCALE X Z 可编程比例设定，清除所有之前的偏置和比例指令设定。ASCALE X Z 附加的可编程比例设定，附加于之前的偏置和比例指令之上 SCALE/ASCALE指令要求一个独立的程序段（2）取消比例 在程序段中仅输入SCALE指令而后面不跟坐标轴名称时，可以清除所有当前的偏置和比例设定。（3）编程举例 N10 M3 S N20 T1 N30 G0 X Z N40 L AA11 调用子程序按编程轮廓加工 N5

24、0 SCALE X 2 Z 2 设定X、Z方向比例系数为2 N60 LAA11 调用子程序按X、Z方向轮廓放大2倍加工 N70 SCALE 取消当前比例缩放扩展技能扩展技能1根据所学指令编写图示零件工艺技术文件及加工程序；（图示零件评分表）技术要求：（1）未注倒角C1。（2）锐边倒圆R1。（3）未注公差尺寸IT12级精度。（4）内外圆柱表面粗糙度R1.6，其余表面粗糙度R3.2。（5）锥度涂色检测，接触面75%。460-0.025560-0.03R224+0.0210R40R6M301.5-6g360-0.0252-R212.5595.55967.0910+0.040280.0428+0.04

25、0234281200.06C2C1.5X=0.1*Z*Z(X为半径值)29.98312.0012540+0.0601:2.5460-0.0625 任务要点任务要点1.完成正弦曲面零件的数控车削路线及工艺编制2.在数控车床上完成正弦曲面零件的编程与加工；3.完成零件的检测4.填写零件评分表及任务报告 相关知识目标相关知识目标 1.熟练掌握正弦曲线零件加工的方法；2.掌握正弦曲线零件加工的工艺路线、方案的制定；3.掌握正弦曲线零件的测量方法；加工图纸加工图纸0t360技术要求（1）锐边倒圆R1。（2）未注公差尺寸IT12级精度。（3）内外圆柱表面粗糙度R1.6，其余表面粗糙度R3.2。任务分析任务

26、分析1掌握典型正弦曲面零件的加工工艺分析2掌握正弦曲线变量程序的编制流程；3掌握数控车床加工正弦曲面零件的程序编辑；4.掌握数控车床加工正弦面线零件的加工方法。相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识相关知识1机床准备：CAK6150数控车床2刀具准备：见表6-3.23量具：游标卡尺、深度游标卡尺、千分尺；椭圆规；R5圆弧规；内径表。4工具、附件准备：划线找正盘、卡盘扳手、压刀扳手和垫片若干。5零件毛坯：5080mm（材料：塑料棒、45圆钢）任务准备任务准备任务实施任务实施 1数控车削加工工艺分析零件特征主要为外圆、阶台、端面、圆弧及旋转抛物线曲面。零件编程与加工的重、难点是旋转后的抛物线以及

27、内、外圆轮廓的表面粗糙度为Ra1.6。确定编程原点 由于零件长度较短，且长度尺寸精度较低，根据编程原点的确定原则，该零件的编程工件坐标系原点确定在图6.3.1所示零件的左端面与轴线的交点上。工件的定位与装夹 该零件的加工采用三爪卡盘进行定位和装夹。在一次装夹内完成零件的加工并切断，装夹时应考虑切断的长度，因此，毛坯应伸出长度应在45mm左右。加工路线及加工方案 零件的加工依据工艺的确定原则采用先内后外的加工方案。（1）正弦曲面零件加工工艺路线见表63.3（2）确定切削用量根据零件被加工表面质量要求，刀具材料和工件材料。可参考切削用量手册和有关资料选取切削速度和进给量。工艺参数和加工工序见表63

28、.4。2编制程序；零件加工程序如表63.5任务实施任务实施3.加工过程（1）加工准备1）检查毛坯尺寸。2）开机、返回参考点。3）装夹工件和刀具。工件装夹并找正、夹紧；外圆车刀安装在1号刀位。切断刀安装至2号刀位。4）程序输入。（2）对刀1）X方向对刀。外圆车刀试切，长度58mm，沿+Z方向退出车刀，停车检测外圆尺寸，将其值输入到相应的刀具长度补偿中。2）Z方向对刀。微量车削端面（约ap=0.51mm）至端面平整，车刀沿X方向退出，将刀具位置数据输入到相应的长度补偿中。（3）程序模拟加工 选择自动加工方式，打开程序，按下“空运行”、“机床锁住”按键，按“图形显示”按键，按循环启动按键可进行加工轨

29、迹仿真。（4）自动加工及尺寸检测 打开程序选择自动加工方式，调整好进给倍率，按“循环启动”按键进行加工。待零件粗加工完成，机床暂停时，检测工件外圆，根据测量结果，设置刀具磨耗值，运行精加工程序，直至加工到符合图纸尺寸要求为止。检查评议检查评议1零件加工评分表 见表63.62完成任务评定表见表63.7扩展扩展知识知识 G25/G26 WALIMON/WALIMOF可编程工作区域限制 采用G25/G26功能可以在整个机床工作区间定义各坐标轴的特定工作区域，从而确定机床在一定条件下的实际允许工作范围，如图6.20所示。一旦工作区域限制范围设定有效，则机床只能在该设定范围内工作。当有刀具长度补偿时，刀

30、尖必须在此规定区域内；当没有刀具长度补偿时，则刀架参考点必须在此工作区域内。WALIMON/WALIMOF可以使能/取消G25/G26，即可以设定G25/G26是否有效。图6.20 可编程工作区域编程指令G25 X Z 工作区域限制下限设定G26 X Z 工作区域限制上限设定WALIMON 工作区域限制生效WALIMOF 工作区域限制取消扩展扩展知识知识编程举例N30 N40 G25 X0 Z40 工作区域限制下限设定,机床坐标系坐标N50 G26 X80.0 Z150.0 工作区域限制上限设定,机床坐标系坐标N60 G0 X30.0 Z150.0N70 WALIMON 工作区域限制生效 仅在

31、限制工作区域内运行N120 WALIMOF 工作区域限制取消扩展技能扩展技能1根据所学指令编写图示零件工艺技术文件及加工程序；（图示零件评分表）制 图校 核1:1技术要求：（1）锐边倒圆R1。（2）未注倒角C1。（3）未注公差尺寸IT12级精度。（4）内外圆柱表面粗糙度R1.6，其余表面粗糙度R3.2。问题及防治问题及防治误差项目产生原因解决措施尺寸超差1.刀具数据误差。2.刀具磨损或损坏。3.测量不准确。4.切削用量选择不当产生让刀。1.调整或重新设定刀具数据。2.更换刀具。3.正确测量，合理选择量具。4.合理选择切削用量。非圆曲线轮廓超差1.R参数程序中，步长设置过大。2.R参数程序编制错

32、误。3.工件尺寸计算错误。1.合理设置R参数程序中的步长值。2.检查、修改加工程序。3.正确计算工件尺寸。轮廓表面粗糙度达不到要求1.R参数程序中，步长设置过大。2.加工中产生振动和变形3.刀具磨损或损坏1.合理设置R参数程序中的步长值。2.提高工件及刀具的安装刚度。3.及时更换刀片加工效率低1.R参数程序中，步长设置过小。2.切削用量选择不合理。1.合理设置R参数程序中的步长值。2.合理选择切削用量。任务总结任务总结 通过本模块的学习同学们掌握常见变量程序的特点，编程中应注意灵活使用变量，调整加工程序，完成零件的加工，课后应及时总结本模块所学内容，及时解决疑惑问题。思考与练习思考与练习6-1.R参数的功能意义？6-2.R参数的种类及适用范围？6-3.R参数程序中标记符的作用及命名原则？6-4.编制加工程序。