數(shù)控車床加工工藝設(shè)計(jì)

1、數(shù)控車床加工工藝設(shè)計(jì)摘要:數(shù)控車削加工設(shè)計(jì)以機(jī)械制造中的工藝基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控機(jī)床高精度、高效率和高柔性等特點(diǎn)綜合多方面的知識(shí)，解決數(shù)控加工中的工藝問題。對(duì)零件進(jìn)行編程加工之前，工藝分析具有非常重要的作用。在比較數(shù)控車床加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控車床加工工藝中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入分析，總結(jié)了數(shù)控車床的工藝設(shè)計(jì)方法。通過實(shí)例，證明了正確地進(jìn)行數(shù)控車床加工工藝分析與設(shè)計(jì)有助于提高零件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文通過對(duì)零件圖樣分析、工藝路線的擬訂、切削用量的選擇等幾方面進(jìn)行了介紹。 關(guān) 鍵 詞:數(shù)控加工 工藝分析 圖樣分析 工藝路線Abstract: the numerical con

2、trol turning processing design in mechanical manufacturing process of the basic theory, combined with the characteristics of nc machine and high precision, high efficiency and high flexible integrated various knowledge, solve process problems in nc machining. Analysis of parts before using the progr

3、amming process, process has a very important role. In comparing numerical control lathe machining process and traditional processing technology, on the basis of the key issues in the process of nc lathe carried on the thorough analysis, summarizes the process design method of nc lathe. Through the i

4、nstance, proves the correctly for CNC lathe machining process analysis and design to improve parts processing quality and production efficiency. This article through to parts pattern analysis, the formulation of process route, several aspects such as the selection of cutting parameter are introduced

5、.Key words: the nc machining process analysis pattern analysis process route 目錄摘要 I引言 II第1章 數(shù)控加工概述 51.1 數(shù)控加工原理51.2 數(shù)控加工的特點(diǎn)5第2章 數(shù)控加工工藝分析 72.1 機(jī)床的合理選用 72.2 數(shù)控加工零件的工藝性分析72.3 加工方法的選擇與加工方案的確定72.4 工藝與工步的劃分72.5 零件的安裝與夾具的選擇82.6 刀具的選擇與切削用量的確定 92.7 對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定 92.8 工藝加工路線的確定 10第3章 數(shù)控加工程序編制11 3.1 數(shù)控程序編制的定義 113.

6、2數(shù)控程序編制的方法 11 3.3 字與字的功能 11 3.4程序格式 12 3.5數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系 123.6 常用編程指令 13第4章 數(shù)控車床加工實(shí)例 154.1 零件圖樣分析 154.2 工藝措施 154.3 確認(rèn)定位基準(zhǔn)和裝夾方式 154.4 加工路線及進(jìn)給路線 164.5 刀具選擇 174.6 工藝卡片 184.7 切削用量選擇 184.8 數(shù)控加工程序單 19第5章 數(shù)控車加工操作流程215.1 開機(jī) 215.2 參考工藝分析 215.3 編程 215.4 模擬 215.5 用試刀法對(duì)刀 225.6 自動(dòng)循環(huán)加工 23結(jié) 論24致 謝25參考文獻(xiàn) 26引言制造業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支

7、柱產(chǎn)業(yè)，其增加值約占我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的40%以上，而先進(jìn)的制造技術(shù)是振興制造業(yè)系統(tǒng)工程的重要組成部分。21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)、不斷取得新突破的世紀(jì)，它是數(shù)控技術(shù)全面發(fā)展的時(shí)代。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)

8、效率，特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。數(shù)控機(jī)床的加工工藝與通用機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，但在數(shù)控機(jī)床上加工零件比通用機(jī)床加工零件的工藝規(guī)程要復(fù)雜得多。在數(shù)控加工對(duì)刀前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計(jì)人員具有多方面的知識(shí)基礎(chǔ)。合格的程序員首先是一個(gè)合格的工藝人員，否則就無(wú)法做到全面周到地考慮零件加工的全過程，以及正確、合理地編制零件的加工程序。本文主要討論的就是作為制造業(yè)的組成部分?jǐn)?shù)控車床。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控車床的數(shù)控加工原理、加工工藝分析、刀具的選用、數(shù)控車加工操作流程。第1章 數(shù)控加工概述1.1數(shù)控加工原理 當(dāng)我們使用

9、機(jī)床加工零件時(shí)，通常都需要對(duì)機(jī)床的各種動(dòng)作進(jìn)行控制，一是控制動(dòng)作的先后次序，二是控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的位移量。采用普通機(jī)床加工時(shí)，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和開關(guān)切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自動(dòng)機(jī)床和仿形機(jī)床加工時(shí)，上述操作和運(yùn)動(dòng)參數(shù)則是通過設(shè)計(jì)好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來控制的，它們雖能加工比較復(fù)雜的零件，且有一定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準(zhǔn)備時(shí)間也很長(zhǎng)。采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，

10、從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，自動(dòng)地加工出零件來。當(dāng)更換加工對(duì)象時(shí)，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機(jī)床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程，制造出任意復(fù)雜的零件。數(shù)控加工的原理如圖1-1所示。 圖1-1 數(shù)控加工原理框圖1.2數(shù)控加工的特點(diǎn)總的來說，數(shù)控加工有如下特點(diǎn)：(1) 自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無(wú)人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。(2) 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。改

11、變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。(3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。(4) 易于建立與計(jì)算機(jī)間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實(shí)現(xiàn)群控。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。（5） 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 0

12、00h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。第2章 數(shù)控加工工藝分析2.1機(jī)床的合理選用數(shù)控機(jī)床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件：(1)多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件。(2）輪廓形狀復(fù)雜，或?qū)庸ぞ纫筝^高的零件。(3）用普通機(jī)床加工時(shí)需用昂貴工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件。(4）需要多次改型的零件。(5）價(jià)值昂貴，加工中不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。(6）需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。2.2數(shù)控加工零件的工藝性分析（1）零件圖上尺寸數(shù)據(jù)的給出，應(yīng)符合程序編制方便的原則（2）零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)2.3加工方法的選擇與加工方案的

13、確定（1）加工方法的選擇加工方法的選擇原則是：同時(shí)保證加工精度和表面粗糙度的要求。此外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求，以及現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。（2）確定加工方案的原則零件上精度要求較高的表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)于這些表面，要根據(jù)質(zhì)量要求、機(jī)床情況和毛坯條件來確定最終的加工方案。確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法。此時(shí)要考慮到數(shù)控機(jī)床使用的合理性和經(jīng)濟(jì)性，并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。原則上數(shù)控機(jī)床僅進(jìn)行較復(fù)雜零件重要基準(zhǔn)的加工和零件的精加工。2.4工藝與工步的劃分（1）工序的劃分1）以零件的裝夾

14、定位方式劃分工序由于每個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各個(gè)表面的技術(shù)要求也不同，所以在加工中，其定位方式就各有差異。一般加工零件外形時(shí)，以內(nèi)形定位；在加工零件內(nèi)形時(shí)以外形定位。可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。2）按粗、精工序劃分加工根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來進(jìn)行劃分工序，即先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行精加工。此時(shí)可以使用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其它表面。為了減少換刀次數(shù)，縮短空行程運(yùn)行時(shí)間，減少不必要的定位誤差，可以按照使用相同刀具來集中加工工序的方法來進(jìn)行零件的加工工序劃分。盡可能使用同

15、一把刀具加工出能加工到的所有部位，然后再更換另一把刀具加工零件的其它部位。在專用數(shù)控機(jī)床和加工中心中常常采用這種方法。（2）工步的劃分工步的劃分主要從加工精度和生產(chǎn)效率兩方面來考慮。在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的切削刀具和切削用量對(duì)不同的表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述復(fù)雜的零件，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。工步劃分的原則是：1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分開進(jìn)行。2）對(duì)于既有銑削平面又有鏜孔加工表面的零件，可按先銑削平面后鏜孔進(jìn)行加工。因?yàn)榘创朔椒▌澐止げ?，可以提提高孔的加工精度。因?yàn)殂娤髌矫鏁r(shí)切削力較大，零件易發(fā)生變形。先銑平面后鏜孔，可以使其有

16、一段時(shí)間恢復(fù)變形，并減少由此變形引起對(duì)孔的精度的影響。3）按使用刀具來劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可以采用按使用刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。2.5零件的安裝與夾具的選擇（1）定位安裝的基本原則1）力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程計(jì)算基準(zhǔn)統(tǒng)一。2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整加工方案，以便能充分發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床的效能。（2）選擇夾具的基本原則數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩點(diǎn)要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向要與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定不變；二是要協(xié)調(diào)零件的和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：1）當(dāng)

17、零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)該盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具或其它通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮使用專用夾具。3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短數(shù)控機(jī)床的停頓時(shí)間。4）夾具上各零部件應(yīng)該以不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工。夾具要敞開，其定位夾緊機(jī)構(gòu)的元件不能影響加工中的走刀運(yùn)行。2.6刀具的選擇與切削用量的確定（1）刀具的選擇數(shù)控加工的刀具材料，要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料，一般原則是盡可能選用硬質(zhì)合金；精密加工時(shí)，還可選擇性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金剛石刀具，并應(yīng)優(yōu)選刀具參數(shù)。（2）切削用量的確定合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)該

18、考慮加工成本。半精加工和精加工時(shí)，一般應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率和經(jīng)濟(jì)性和加工成本。1）確定切削深度t（mm）。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生產(chǎn)效率。2）確定切削速度V（m/min）。加大切削速度，也能提高生產(chǎn)效率。但提高生產(chǎn)效率的最有效措施還是應(yīng)盡可能采用大的切削深度t。3）確定進(jìn)給速度f(wàn)（mm/min或mm/r）。進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)。主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具與零件的材料性質(zhì)來選取。當(dāng)加工精度和表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度f(wàn)應(yīng)該選擇得小些。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給

19、系統(tǒng)的性能決定，并與數(shù)控系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的大小有關(guān)。2.7對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則是：（1）選擇的對(duì)刀點(diǎn)便與數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化程序編制。（2）對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床上容易校準(zhǔn)。（3）加工過程中便于檢查。（4）引起的加工誤差小。2.8工藝加工路線的確定確定工藝加工路線的原則是：（1）保證零件的加工精度和表面粗糙度。（2）方便數(shù)值計(jì)算，減少編程工作量。（3）縮短加工運(yùn)行路線，減少空運(yùn)行行程。在確定工藝加工路線時(shí)，還要考慮零件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度，需要確定是一次走刀，還是多次走刀來完成切削加工，并確定在數(shù)控銑削加工中是采用逆銑加工還是順銑加工等。 28 第3章 數(shù)控加工程序編制3.1數(shù)控程序編制的

20、定義編制數(shù)控加工程序是使用數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效的工作。數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。編程工作主要包括：（1）分析零件圖樣和制定工藝方案 （2）數(shù)學(xué)處理（3）編寫零件加工程序 （4）程序檢驗(yàn) 3.2數(shù)控程序編制的方法 數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動(dòng)編制程序。（1）手工編程 手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作。 （2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由

21、人工進(jìn)行外，其余工作均由計(jì)算機(jī)輔助完成。采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、檢驗(yàn)程序等工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，使編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，需要時(shí)可及時(shí)修改，以獲得正確的程序。又由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了手工編程無(wú)法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。因而，自動(dòng)編程的特點(diǎn)就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。3.3 字與字的功能（1）字符與代碼 字符是用來組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符號(hào)，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。（2）字 在數(shù)控加工程序中，字是指一系列

22、按規(guī)定排列的字符，作為一個(gè)信息單元存儲(chǔ)、傳遞和操作。字是由一個(gè)英文字母與隨后的若干位十進(jìn)制數(shù)字組成，這個(gè)英文字母稱為地址符。如：“X2500”是一個(gè)字，X為地址符，數(shù)字“2500”為地址中的內(nèi)容。 (3）字的功能 組成程序段的每一個(gè)字都有其特定的功能含義，以下是以FANUC-0M數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范為主來介紹的。（4）順序號(hào)字N順序號(hào)又稱程序段號(hào)或程序段序號(hào)。順序號(hào)位于程序段之首，由順序號(hào)字N和后續(xù)數(shù)字組成。便于程序檢查少用（5）準(zhǔn)備功能字G 準(zhǔn)備功能字的地址符是G，又稱為G功能或G指令，是用于建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。 (6）尺寸字 尺寸字用于確定機(jī)床上刀具運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 其中，

23、第一組 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于確定終點(diǎn)的直線坐標(biāo)尺寸；第二組 A，B，C，D，E 用于確定終點(diǎn)的角度坐標(biāo)尺寸；第三組 I，J，K 用于確定圓弧輪廓的圓心坐標(biāo)尺寸。在一些數(shù)控系統(tǒng)中，還可以用P指令暫停時(shí)間、用R指令圓弧的半徑等。（7）進(jìn)給功能字F進(jìn)給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進(jìn)給速度。對(duì)于車床，F(xiàn)可分為每分鐘進(jìn)給和主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給兩種，對(duì)于其它數(shù)控機(jī)床，一般只用每分鐘進(jìn)給。F指令在螺紋切削程序段中常用來指令螺紋的導(dǎo)程。(8）主軸轉(zhuǎn)速功能字S主軸轉(zhuǎn)速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉(zhuǎn)速。單位為r/min。（9）刀具功能字T刀具功能字

24、的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時(shí)所用刀具的編號(hào)。對(duì)于數(shù)控車床，其后的數(shù)字還兼作指定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀尖半徑補(bǔ)償用。（10）輔助功能字M 輔助功能字的地址符是M，后續(xù)數(shù)字一般為13位正整數(shù)，又稱為M功能或M指令，用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動(dòng)作。3.4程序格式（1)程序段格式 一個(gè)數(shù)控加工程序是若干個(gè)程序段組成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式。程序段格式舉例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08N40 X90（本程序段省略了續(xù)效字“G01，Y30.2，F(xiàn)500，S3000，T02，M08”，但它們的功能仍然有效） 在程

25、序段中，必須明確組成程序段的各要素：移動(dòng)目標(biāo)：終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z 沿怎樣的軌跡移動(dòng)：準(zhǔn)備功能字G；進(jìn)給速度：進(jìn)給功能字F； 切削速度：主軸轉(zhuǎn)速功能字S；使用刀具：刀具功能字T； 機(jī)床輔助動(dòng)作：輔助功能字M。3.5數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系（1)機(jī)床坐標(biāo)系的確定 機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定(運(yùn)動(dòng)定則) 在機(jī)床上，我們始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。 (2）機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。 在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床的動(dòng)作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定數(shù)控機(jī)床上的成形運(yùn)動(dòng)

26、和輔助運(yùn)動(dòng)，必須先確定機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的位移和運(yùn)動(dòng)的方向，這就需要通過坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)坐標(biāo)系被稱之為機(jī)床坐標(biāo)系。 例如銑床上，有機(jī)床的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)以及垂向運(yùn)動(dòng)。在數(shù)控加工中就應(yīng)該用機(jī)床坐標(biāo)系來描述。 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90。則大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。 2)大拇指的指向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向，食指的指向?yàn)閅坐標(biāo)的正方向，中指的指向?yàn)閆坐標(biāo)的正方向。 3)圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋

27、轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向。（3）運(yùn)動(dòng)方向的規(guī)定 增大刀具與工件距離的方向即為各坐標(biāo)軸的正方向，下圖為數(shù)控車床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。 (4)坐標(biāo)軸方向的確定 1）Z坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向是由傳遞切削動(dòng)力的主軸所決定的，即平行于主軸軸線的坐標(biāo)軸即為Z坐標(biāo)，Z坐標(biāo)的正向?yàn)榈毒唠x開工件的方向。 2）X坐標(biāo) X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。確定X軸的方向時(shí)，要考慮兩種情況： a如果工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則刀具離開工件的方向?yàn)閄坐標(biāo)的正方向。 b如果刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則分為兩種情況： Z坐標(biāo)水平時(shí)，觀察者沿刀具主軸向工件看時(shí)，+X運(yùn)動(dòng)方向指向右方；Z坐標(biāo)垂直時(shí)，觀察者面對(duì)刀具主軸向立柱看時(shí)，+

28、X運(yùn)動(dòng)方向指向右方。 右圖所示為數(shù)控車床的X坐標(biāo)。 3）Y坐標(biāo) 在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。（5）機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)置 機(jī)床原點(diǎn)是指在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，即機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。（6）機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。 機(jī)床參考點(diǎn)的位置是由機(jī)床制造廠家在每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。 通常在數(shù)控銑床上機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的；而在數(shù)控車床上機(jī)床參考點(diǎn)是離機(jī)床原點(diǎn)

29、最遠(yuǎn)的極限點(diǎn)。下圖為數(shù)控車床的參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)。3.6 常用編程指令 數(shù)控加工程序是由各種功能字按照規(guī)定的格式組成的。(1） 絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令 在加工程序中，絕對(duì)尺寸指令和增量尺寸指令有兩種表達(dá)方法。 a絕對(duì)尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)給出。 b增量尺寸指機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)尺寸值相對(duì)于前一位置給出。 (2)G功能字指定 G90指定尺寸值為絕對(duì)尺寸。 G91指定尺寸值為增量尺寸。(3)用尺寸字的地址符指定（本課程中車床部分使用）絕對(duì)尺寸的尺寸字的地址符用 X、Y、Z增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、V、W(4) 坐標(biāo)平面選擇指令 坐標(biāo)平面選擇指令是用來選擇圓弧插補(bǔ)的平面和

30、刀具補(bǔ)償平面的。 G17表示選擇XY平面， G18表示選擇ZX平面， G19表示選擇YZ平面。程序格式：XY平面：G17 G02 X Y I J (R) FG17 G03 X Y I J (R) FZX平面：G18 G02 X Z I K (R) FG18 G03 X Z I K (R) FYZ平面：G19 G02 Z Y J K (R) FG19 G03 Z Y J K (R) F 第4章 數(shù)控車床加工實(shí)例圖4-1 數(shù)控加工零件圖4.1 零件圖樣分析(1)材料選45#中碳熱扎鋼，無(wú)熱處理及硬度要求的熱扎鋼（圖4-1 數(shù)控加工零件圖）(2)成型表面組成：由圓柱面、圓錐面、球面、圓弧面以及螺紋面

31、組成。各表面精度要求較高以及表面粗糙度要求為Ra1.6，用數(shù)控車削均可完成。(3)軸段右側(cè)有兩段順逆圓弧，應(yīng)選用機(jī)械間隙補(bǔ)償?shù)臄?shù)控機(jī)床去完成。4.2工藝措施(1)尺寸精度要求及表面粗糙度要求，一般取表面粗糙度為七級(jí)精度，使用高等精度數(shù)控CJK6140即可保證零件的加工要求，編程時(shí)，直接帶入具體尺寸。(2)軸段右側(cè)有兩段順逆圓弧，應(yīng)選用帶機(jī)械間隙補(bǔ)償?shù)臄?shù)控機(jī)床去完成。(3)各成型表面連接無(wú)復(fù)雜程度中等，不須用可轉(zhuǎn)位刀片，用一般車削硬質(zhì)合金刀即可。(4)選毛坯件：45#碳熱扎圓鋼，取50X150mm(5)數(shù)控加工前先在普床上完成外圓的準(zhǔn)備加工，使之為48mm，同時(shí)獲得工件的回轉(zhuǎn)軸線、再平端面。4.

32、3 確定定位基準(zhǔn)和裝夾方式(1)定位基準(zhǔn)： X方向：坯件回轉(zhuǎn)軸線 Z方向：坯件端面 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)三者重合；在相應(yīng)加工之前基準(zhǔn)端面要先加工。(2)裝夾方式：三爪自定心卡盤，手工夾緊夾持端。對(duì)坯料多余部分插入主軸內(nèi)部，加工時(shí)依次完成四根軸的加工。在數(shù)控機(jī)床上分別加工各成型面，最后用切割刀切除。綜上所述，首先在普床上平端面、加工外圓去除表面的余量達(dá)到要求，然后把工件放到數(shù)控車床上確定左段用三爪自定心卡盤夾持，加工圓球、圓弧、圓錐、倒角、退刀槽及螺紋，最后用切割刀切斷即可完成。(3)裝夾圖如圖4-2所示：圖4-3 裝夾圖4.4 加工路線及進(jìn)給路線(1)粗車外表面先平端面，然后遵循由粗到

33、精，從右到左（由近到遠(yuǎn)）的加工原則；加工時(shí)從右到左粗車各面，粗車時(shí)留精加工余量0.5mm。加工時(shí)用復(fù)合固定循環(huán)中的軸向粗車循環(huán)指令（G73）自動(dòng)完成加工，以減少計(jì)算時(shí)間，方面編程。加工路線如圖4-3所示，用一把刀即可完成所以內(nèi)容。圖4-3 加工路線及進(jìn)給路線圖(2)精車外表面編程時(shí)用G70指令對(duì)應(yīng)G71指令進(jìn)行精車，一刀完成。走刀路線如上圖4-3所示。(3)槽加工一刀完成。走刀路線如下圖4-4所示：圖4-4 槽加工圖(4)螺紋加工由于螺紋系易損面，應(yīng)后加工。編程時(shí)可用G92螺紋循環(huán)指令完成加工。走刀路線如如圖4-5所示：圖4-5 螺紋加工圖(5)最后用切斷刀切斷。4.5 刀具選擇刀具材料為硬質(zhì)

34、合金，經(jīng)幾何分析sina=OC/OK=6.5/7.5=0.866得到a=60度，Kr大于30為安全。（1）粗車時(shí)循環(huán)車削輪廓取一般硬質(zhì)合金90度右偏刀，從右向左車外廓，副偏角為55度，取nk較大的刀以防止干涉，取刀桿直徑D=20mmX20mm。（2）精車輪廓用硬質(zhì)合金90度右偏刀，刀尖尖角為55度，刀桿D=20mmX20mm，為保證刀尖圓角半徑r小于結(jié)構(gòu)上最小圓弧半徑，取r=0.150.2mm。（3）切槽刀：切削刀寬為5mm，刀柄D=20mmX20mm。（4）螺紋刀：使用60度外螺紋硬質(zhì)合金右刀，刀柄20mmX20mm。（5）切割刀：切削刃寬為4mm，刀柄D=25mmX25mm（6）將以上所選

35、定的刀具參數(shù)填入如下數(shù)控加工刀具卡。4.6工藝卡片 表4-1 工藝卡片序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格與名稱數(shù)量工序內(nèi)容備注 1T0190度右偏硬質(zhì)合金外圓刀 1粗車外輪廓及端面自動(dòng)2T0290度右偏硬質(zhì)合金刀1精車外表面自動(dòng)3T03刀刃寬為5mm的切槽刀1切退刀槽自動(dòng)4T0460度的硬質(zhì)合金螺紋刀1車螺紋外螺紋5T05切割刀1切端面寬4mm4.7 切削用量選擇(1) 背吃刀量 外廓： 粗車背吃刀量3.0mm 精車余量背吃刀量0.5mm 螺紋： 粗車背吃刀量0.4mm 循環(huán)依次減少 精車余量背吃刀量0.1mm(2)主軸轉(zhuǎn)速該零件的加工面由圓柱、圓錐、螺紋、球面等表面組成，因?yàn)楣ぜ牧蠟?5#中碳鋼。4.8數(shù)

36、控加工程序單表4-2 數(shù)控加工程序單零件圖01零件名稱啟動(dòng)軸編制易漢輝程序號(hào)00001編制 日期2010-11-22審核 00001程序號(hào)G50 X150.0 Z200.0 T0100；快速定位G96 M03 S700 T0101；主軸正轉(zhuǎn)、恒線速度設(shè)定G00 X50 Z3.0；快速定位G71 U3.0 R0.5；粗車循環(huán)進(jìn)給量設(shè)定G71 P10 Q20 U0.5 W0.3 F0.4；粗車循環(huán)進(jìn)給量設(shè)定N10 G00 X0；快速定位G01 Z0 F0.15 S1000；設(shè)定精車進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速G02 X10 Z-10 R10；順圓弧加工G01 Z-26.5 R4.0；外輪廓加工G01 X12.0

37、；外輪廓加工X13.5 Z-28；外輪廓加工Z-49.5；外輪廓加工X16；外輪廓加工X18.0 Z-51；外輪廓加工Z-64.5.0；外輪廓加工N20 G00 X50.0 Z3.0；退回至循環(huán)起點(diǎn)G00 X150.0 Z200.0 T0202；退回至安全點(diǎn)換02號(hào)刀G00 X50.0 Z3.0 S1000 F0.15；主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定、進(jìn)給量設(shè)定G70 P10 Q20；精車循環(huán)G00 X150.0 Z200.0；快速退刀返回安全點(diǎn)T0303 S400 F0.15；換03號(hào)刀主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給量設(shè)定G00 X40.0 Z-49.5；快速定位G01 X24.0 F0.1；加工槽G04 X1.0；暫停1秒G

38、01 X23.0；退回至加工起點(diǎn)G00 X50.0 Z3.0；快速退刀G00 X150.0 Z200.0；快速退刀返回安全點(diǎn)T0404 S600；換04號(hào)刀主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定G00 X30.0 Z-25.0；快速定位至加工起點(diǎn)G92 X26.2 Z-47.0 F1.5；螺紋循環(huán)第一次走刀X25.6；切螺紋第二次走刀X25.2；切螺紋第三次走刀X25.04；切螺紋第四次走刀X25.04；走空刀切除毛刺G00 X50.0 Z3.0；退刀G00 X150.0 Z200.0；快速退刀返回安全點(diǎn)M05 T0000；取消刀具補(bǔ)償M30；程序停止第5章 數(shù)控車加工操作流程5.1、開機(jī)(1)打開電源開關(guān)。(2)打開

39、數(shù)控機(jī)床開關(guān)。(3)按機(jī)床操作面板上NC啟動(dòng)按鈕。(4)稍等一點(diǎn)時(shí)間，再按NC準(zhǔn)備好按鈕。(5)回零。1）先按X手輪方式，再按100手輪倍率，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，使刀架向X方向移動(dòng)一段距離；再按Z手輪方式，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，使刀架向Z方向移動(dòng)一段距離。 2）按回零方式按鈕，再按Z軸 X軸 X軸 Z軸中X軸、Z軸按鈕。3）按POS按鈕，屏幕上出現(xiàn)（X0.000 Z0.000），表示機(jī)床已經(jīng)回零。(6)啟動(dòng)主軸1）按編輯方式，再按PROG編程按鈕，編幾個(gè)程序段，如O0011；M03S500；T0101； 2）按單段。 3）按自動(dòng)方式，再按循環(huán)啟動(dòng)，機(jī)床主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。 4）按主軸停止鍵，機(jī)

40、床停止轉(zhuǎn)動(dòng)。5.2、參考工藝分析5.3、編程注意：編程時(shí)，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，把光標(biāo)移到出錯(cuò)的程序段處，用CAN擦除，再重新編程；如果對(duì)程序段的某個(gè)內(nèi)容要進(jìn)行修改，則可在下面編上某個(gè)正確的內(nèi)容，然后按替代鍵，修改編程；按OEB鍵出現(xiàn)（；）；按INPUT按鈕把整個(gè)程序段輸入編程處。5.4、模擬模擬主要檢驗(yàn)編程的正確與否。操作步驟：(1)按CSTM/GR按鈕，出現(xiàn)模擬框圖形；(2)按機(jī)床鎖按鈕，再按自動(dòng)方式以及循環(huán)啟動(dòng)按鈕。（注：模擬以后，要求重新回零，如果自己能確定編程的正確與否，可不用模擬，以節(jié)省加工時(shí)間，提高加工效率。）5.5、用試刀法對(duì)刀(1)用三爪卡盤把毛坯的右端夾緊。(2)裝刀。1）當(dāng)?shù)都茈x

41、工件比較遠(yuǎn)時(shí)，可按100手輪倍率及X手輪方式或Z手輪方式，轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，使刀架靠近工件。2）把外圓車刀裝在1號(hào)刀位上。試切時(shí)，若有凸臺(tái)或凹坑，證明刀尖與工件軸線不等高，可通過調(diào)整墊刀片厚度，使刀尖嚴(yán)格地與工件軸線等高。(3)試切法對(duì)外圓車刀1）對(duì)Z軸。按100手輪倍率及X手輪方式，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，沿X方向較快進(jìn)給靠近工件，再按10手輪倍率，用較慢的進(jìn)給速度車端面，車完端面后，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，沿X方向退回，按主軸停按鈕，停機(jī)。按OFSET按鈕，移動(dòng)按鈕，在屏幕出現(xiàn)磨損/外形時(shí)，把光標(biāo)定位在G 01 U 0.000 W 0.000的W 0.000處；在下邊 處，輸入Z0，

42、再按刀具測(cè)量按鈕，按顯示器的測(cè)量鍵，在原先W 0.000的地方就變成W 665.848，Z方向?qū)Φ锻戤?，如圖5-1所示。圖 5-1 2）對(duì)X軸。選較小的切削深度，按10手輪倍率及Z手輪方式 ，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，車大約1015mm長(zhǎng)的距離，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)FANUC手輪，把車刀退至離工件約90mm左右，（防止轉(zhuǎn)動(dòng)刀架時(shí)，刀具碰到工件），按主軸停按鈕，停機(jī)。測(cè)出所車工件的直徑d為32.2mm，在下邊 處，輸入X32.2，按刀具測(cè)量按鈕，再按顯示器上相對(duì)應(yīng)的測(cè)量鍵，在原先U 0.000的地方就變成U 408.340。(4)輸入磨耗值。按磨損/外形的磨損下邊的鍵，出現(xiàn)偏置/磨損時(shí)，先用光標(biāo)移動(dòng)在W01的U值上，輸入磨耗值0.5mm。5.6、自動(dòng)循環(huán)加工(1)粗加工及半精加工1）按編輯方式，再按PROG編程按鈕，出現(xiàn)O0001程序；2）按自動(dòng)加工，再按單段，把進(jìn)給倍率打到60處，再按加工循環(huán)，機(jī)床開始單段循環(huán)加工，當(dāng)車刀走完一段程序段后，加工循環(huán)指示燈滅