數(shù)控車削工藝與編程相關(guān)知識

1、4.1 數(shù)控車削工藝數(shù)控車削實例2數(shù)控車削實例3本章內(nèi)容2、數(shù)控車床的種類及特征3、數(shù)控車削工件的裝夾4、數(shù)控車削的對刀5、數(shù)控車削的工藝分析1、數(shù)控車削的基本特征與加工范圍一、數(shù)控車削工藝二、數(shù)控車編程1、手工編程2、自動編程車外圓車端面鉆孔車內(nèi)孔切槽切斷車型面車螺紋加工形式一、數(shù)控車削的加工的主要內(nèi)容 數(shù)控車床主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點，其加工范圍較普通車削廣，不僅可以進行車削還可以銑削?；咎卣?數(shù)控車削時，工件做回轉(zhuǎn)運動，刀具做直線或曲線運動，刀尖相對工件運動的同時，切除一定的工件材料從而形成相應(yīng)的工件表面。其中，工件的回轉(zhuǎn)運動為切

2、削主運動，刀具的直線或曲線運動為進給運動。兩者共同組成切削成形運動加工范圍一、數(shù)控車削的加工的主要內(nèi)容車削螺紋 車削螺紋是數(shù)控車床的特點之一。在普通車床上一般只能加工少量的等螺距螺紋，而在數(shù)控車床上，只要通過調(diào)整螺紋加工程序，指出螺紋終點坐標(biāo)值及螺紋導(dǎo)程，即可車削各種不同螺距的圓柱螺紋、錐螺紋或端面螺紋等。螺紋的車削可以通過單刀切削的方式進行，也可進行循環(huán)切削。 非標(biāo)絲杠帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件一、數(shù)控車削的加工的主要內(nèi)容表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件凸輪軸曲軸一、數(shù)控車削的加工的主要內(nèi)容鋼制聯(lián)接零件（高壓技術(shù)）閥門殼體零件（石油工業(yè)）采用車銑加工中心其他形狀復(fù)雜的零件一、數(shù)控車削的加工的主要內(nèi)容隔套

3、（精密加工業(yè)）聯(lián)接套（航天工業(yè)）其他形狀復(fù)雜的零件采用車銑加工中心一、數(shù)控車削的加工的主要內(nèi)容 數(shù)控車床即裝備了數(shù)控系統(tǒng)的車床。由數(shù)控系統(tǒng)通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)去控制各運動部件的動作，主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，適合于中小批量形狀復(fù)雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。 數(shù)控車削中心是在普通數(shù)控車床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種復(fù)合加工機床。即可實現(xiàn)二軸聯(lián)動，三軸聯(lián)之外，還可具有Y軸。可進行端面和圓周上任意部位的鉆削、銑削和攻螺紋等加工，還可以實現(xiàn)各種曲面銑削加工二、數(shù)控車床的種類和特征數(shù)控車削中心加工實例通用X、Z二軸控制(臥式)單刀架二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)最大回轉(zhuǎn)直徑 470 mm 最大車削

4、直徑 95 mm 最大棒材加工能力32 mm X軸最大行程300mm Z軸最大行程240mm主軸轉(zhuǎn)速 7000 rpm主軸軸承直徑45mm刀塔刀位數(shù) 刀塔 :H 8 (選配) 快速進給 (X / Z 軸) 300mm/min 電動機功率5.5KW二軸控制技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控車床的種類和特征 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床的工藝和工序?qū)⒏訌?fù)合化和集中化。即把各種工序（如車、銑、鉆等）都集中在一臺數(shù)控車床上來完成。第一主軸第二主軸目前國際上出現(xiàn)的雙主軸結(jié)構(gòu)就是這種構(gòu)思的體現(xiàn)。二、數(shù)控車床的種類和特征 采用四軸三聯(lián)動配置，四軸X/Y/Z及旋轉(zhuǎn)C軸，C軸繞主軸旋轉(zhuǎn)。機床除具備一般的車削功能外，還具備在零件

5、的端面和外圓面上進行銑加工的功能。X、Y、Z、C四軸控制車削中心單刀架二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)最大車削直徑 420 mm 最大加工長度1025mm最大棒材加工能力77mm X/Z軸最大行程260/1030mm Y軸最大行程150mm主軸轉(zhuǎn)速4000rpm銑削主軸轉(zhuǎn)速4000 rpm刀塔形式鼓型刀塔刀塔刀位數(shù)12快速進給 (X/Y / Z/C 軸)X：24m/minY：2m/minZ：24m/minC：300min-1四軸控制技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控車床的種類和特征X、Y、Z、B、C五軸控制車削中心單刀架二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)最大車削回轉(zhuǎn)直徑 300 mm 最大加工長度1048mm最大

6、棒材加工能力51mm X/Z最大行程1045mm X/Z/B軸最大行程585mmX/Z/Y軸最大行程575mmX/Z/Y/B軸最大行程585mm第一主軸轉(zhuǎn)速4500rpm第二主軸轉(zhuǎn)速4500rpm銑削主軸轉(zhuǎn)速 4500 rpm刀塔形式鼓行刀塔刀塔刀位數(shù) 12 快速進給 (X / Z 軸) 30m/min 電動機功率5.5KW五軸控制技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控車床的種類和特征X、Y、Z、B四軸控制車削中心雙塔刀架二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)最大車削回轉(zhuǎn)直徑 350 mm 最大加工長度610mm最大棒材加工能力51mm X/Z最大行程190mm X/Z/B軸最大行程645mmX1，X2，Z軸快速進給30

7、m/minZ2軸快度進給20m/min最大主軸轉(zhuǎn)速5000rpm銑削主軸轉(zhuǎn)速 4500 rpm刀塔形式鼓行刀塔刀塔刀位數(shù) 8 電動機功率22KW雙塔四軸控制技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控車床的種類和特征 雙主軸，雙刀塔車床，僅僅使用夾具一次裝夾就可以進行全部加工。雙主軸雙塔四軸控制車削中心雙塔刀架二、數(shù)控車床的種類和特征主軸副主軸副主軸刀塔主軸刀塔雙主軸雙塔四軸控制車削中心車床結(jié)構(gòu)示意 車床結(jié)構(gòu)示意二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)最大車削回轉(zhuǎn)直徑 230 mm 主軸間距1030mm最大棒才加工能力51mm X/Z最大行程200mm Y軸最大行程80mmX/Z軸快速進給30m/minY軸快度進給15m/min

8、最大主軸轉(zhuǎn)速6000rpm銑削主軸轉(zhuǎn)速 4500 rpm刀塔形式鼓行刀塔2個刀塔刀位數(shù) 12 電動機功率7.5KW雙主軸雙塔四軸控制技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控車床的種類和特征 可以同時連續(xù)對零部件進行車削、銑削加工，只需進行一次裝夾就可以完成對零部件的全加工。雙主軸三塔四軸控制復(fù)合車削中心塔二塔一塔三加工活塞二、數(shù)控車床的種類和特征 項目參數(shù)最大車削旋徑 200 mm 主軸間距11485mm最大棒才加工能力51mm X/Z最大行程200mm Y軸最大行程80mmX1/X2軸快速進給50m/minY1/Y2軸快度進給25m/minZ1/Z2軸快速進給50m/min最大主軸轉(zhuǎn)速5000rpm刀塔形式鼓行刀塔

9、3個刀塔刀位數(shù) 12 電動機功率22KW雙主軸三塔四軸控制技術(shù)參數(shù)第一節(jié) 數(shù)控車削工藝二、數(shù)控車床的種類和特征 對復(fù)雜零件進行高精度的六面完整加工。可以自動進行從第1主軸到第2主軸的工件交接，自動進行第2工序的工件背面加工。 具有高性能的直線電機、以及高精度的車-銑主軸。車銑復(fù)合車削中心數(shù)控車床的種類和特征數(shù)控車削中心加工實例應(yīng)用：對于以前需要通過多臺機床分工序加工的復(fù)雜形狀工件，可一次裝夾進行全工序的加工。特別適用航天航空工業(yè)、汽車工業(yè)和液壓氣動產(chǎn)業(yè)以及在高精度要求的機床和刀具制造業(yè)中應(yīng)用。二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)加工能力:最大加工直徑 X最大加工長度 660 mm X 1016mm

10、行程:上位刀塔 (X/Y/Z)580 / 160 / 1045 mmB/C軸225/ 360 下位刀塔 (X2/Z2)150 / 990 mm第1、2主軸回轉(zhuǎn)速度5000 min -1銑削主軸:回轉(zhuǎn)速度銑削加工能力：平銑 立銑鉆 攻絲12000min 1100mm32mm30mmM27車銑加工中心技術(shù)參數(shù)第一節(jié) 數(shù)控車削工藝數(shù)控車床的種類和特征二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)快進速度X，X2，Z，Z2 軸 38m/minY軸26m/minC軸400min-1自動刀具交換裝置(ATC)刀庫容量20換刀時間1.3s車銑加工中心技術(shù)參數(shù)第一節(jié) 數(shù)控車削工藝數(shù)控車床的種類和特征二、數(shù)控車床的種類和特征

11、 裝載了ATC(自動刀具交換裝置)裝置的CNC立式車床,可以對工件尺寸最大為1000X1000mm的大型零部件立式數(shù)控車床二、數(shù)控車床的種類和特征項目參數(shù)最大加工直徑1350 mm 工作臺直徑 1250 mm 最大加工長度1150mm工作臺最大承重7000kg最大主軸轉(zhuǎn)速350rpm最大銑削轉(zhuǎn)速1500rpm刀庫容量30換刀時間1.3s立式數(shù)控車床技術(shù)參數(shù)二、數(shù)控車床的種類和特征三爪自定心卡盤裝夾兩頂尖之間裝夾雙三爪定心卡盤裝夾卡盤和頂尖裝夾常用裝夾方式通用夾具裝夾三、數(shù)控車削工件的裝夾 找正法：找正裝夾時必須將工件的加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時也是工件坐標(biāo)系Z軸）找正到與車床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。一般

12、為打表找正。通過調(diào)整卡爪，使工件坐標(biāo)系Z軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合 裝夾方法 薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點少，采用開縫套筒或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。 薄壁零件的裝夾 也可以改變夾緊力的作用點，采用軸向夾緊的方式。 軸向受力三、數(shù)控車削工件的裝夾對刀是確定工件在機床上的位置，也即是確定工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系的相互位置關(guān)系。對刀過程：一般是從各坐標(biāo)方向分別進行，它可理解為通過找正刀具與一個在工件坐標(biāo)系中有確定位置的點(即對刀點)來實現(xiàn) 直接用刀具試切對刀自動對刀機外對刀儀對刀常用對刀方式四、數(shù)控車削的對刀 尋邊器對刀對刀方式偏心式尋邊器光電式尋邊器 分析零件的幾何要素：首先

13、從零件圖中分析,了解工件的外形、結(jié)構(gòu),工件上須加工的部位,及其形狀、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技術(shù)要求。從中找出工件經(jīng)加工后，必須達到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。 分析了解工件的工藝基準：包括其外形尺寸、在工件上的位置、結(jié)構(gòu)及其他部位的相對關(guān)系等。對于復(fù)雜工件或較難辨工藝基準的零件圖，尚需詳細分析有關(guān)裝配圖，了解該零件的裝配使用要求，找準工件的工藝基準 。 了解工件的加工數(shù)量 ：不同的加工數(shù)量所采用的工藝方案也不同 。分析零件圖樣五、數(shù)控車削的工藝分析 研究制定工藝方案的前提是：熟悉本廠機床設(shè)備條件，把加工任務(wù)指定給最適宜的工種，盡

14、可能發(fā)揮機床的加工特長與使用效率。并按照分析上述零件圖所了解的加工要求，合理安排加工順序。 一、安排加工順序的一般方法 （1）安排工件上基準部位的輔助加工及其他準備工序。 （2）安排工件工藝基準面的加工工序 。 二、根據(jù)工件的加工批量大小，確定加工工序的集中與分散 。 三、充分估計加工中會出現(xiàn)的問題，有針對性地予以解決。例如：對于薄壁工件要解決裝夾變形和車削震動的問題。對有角度位置的工件要解決角度定位問題。對于偏心工件要解決偏心夾具或裝夾問題.研究制定工藝方案五、數(shù)控車削的工藝分析 一、零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定。二、根據(jù)工藝方案中工步內(nèi)容及順序的要求，逐項創(chuàng)建刀具路徑并生成程序

15、。三、程序校驗。編制加工程序五、數(shù)控車削的工藝分析 確定走刀路線的一般原則是： 保證零件的加工精度和表面粗糙度要求；縮短走刀路線，減少進退刀時間和其他輔助時間；方便數(shù)值計算，減少編程工作量；盡量減少程序段數(shù)走刀路線的確定五、數(shù)控車削的工藝分析 車圓錐的加工路線分析 數(shù)控車床上車外圓錐，假設(shè)圓錐大徑為D，小徑為d ，錐長為L，車圓錐的加工路線如圖所示。按圖a中的階梯切削路線，二刀粗車，最后一刀精車；二刀粗車的終刀距S要作精確的計算，可有相似三角形得：D-d 2LD-d 2SapD-d 2L（D-d 2S ap） 此種加工路線，粗車時，刀具背吃刀量相同，但精車時，背吃刀量不同；同時刀具切削運動的路

16、線最短。 走刀路線的確定五、數(shù)控車削的工藝分析 按圖b的相似斜線切削路線，也需計算粗車時終刀距S，同樣由相似三角形可計算得出。按此種加工路線，刀具切削運動的距離較短。 按圖c的斜線加工路線，只需確定每次背吃刀量ap，而不需計算終刀距，編程方便。但在每次切削中背吃刀量是變化的，且刀具切削運動的路線較長。走刀路線的確定車圓錐的加工路線分析圖b圖c五、數(shù)控車削的工藝分析 車圓弧的加工路線分析 應(yīng)用G02（或G03）指令車圓弧，若用一刀就把圓弧加工出來，這樣吃刀量太大，容易打刀。所以，實際車圓弧時，需要多刀加工，先將大多余量切除，最后才車得所需圓弧。 右圖為車圓弧的階梯切削路線。即先粗車成階梯，最后一

17、刀精車出圓弧。此方法在確定了每刀吃刀量ap后，須精確計算出粗車的終刀距S，即求圓弧與直線的交點。此方法刀具切削運動距離較短，但數(shù)值計算較繁。 走刀路線的確定先加工階梯形最后車圓弧 五、數(shù)控車削的工藝分析 右圖a為車圓弧的同心圓弧切削路線。即用不同的半徑圓來車削，最后將所需圓弧加工出來。此方法在確定了每次吃刀量aP后，對90圓弧的起點、終點坐標(biāo)較易確定，數(shù)值計算簡單，編程方便常采用但按圖b加工時，空行程時間較長。 圖c為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個圓錐，再車圓弧。走刀路線的確定車圓弧的加工路線分析先車錐后車圓弧五、數(shù)控車削的工藝分析 注意：車錐時的起點和終點的確定，若確定不好，則可能損壞圓

18、錐表面，也可能將余量留得過大。確定方法如圖c所示，連接OC交圓弧于D，過D點作圓弧的切線AB。 螺球柱先粗車端面、再粗車外輪廓 最后精加工外輪廓走刀路線的確定車圓弧的加工路線分析進給量f切削速度(V)背吃刀量ap六、切削用量的確定式中：D 工件切削部分的最大直徑（mm) n 主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)min-1。切削速度(例題)主軸轉(zhuǎn)速2000min-1、車削直徑50，求此時的切削速度？答：=3.14、D=125、n=2000代入公式V=(Dn)1000=(3.14502000)1000=314(m/min)切削速度為314m/minV=nd/100進給量的確定每轉(zhuǎn)進給量(fr)、每分進給量(Vf) 式中

19、： Vf：每分鐘進給量(mm/min) n：主軸轉(zhuǎn)速(min-1) fr：每轉(zhuǎn)進給量 (mm/r)Vf = n x fr (mm/min)(例題)主軸轉(zhuǎn)速2000min-1、每分進給速度100mm/min，求此時每轉(zhuǎn)進給量？(例題)每轉(zhuǎn)進給量0.1mm/r，主軸轉(zhuǎn)速1600min-1,求每分進給速度?答：Vf=nfr=0.11600=160mm/min，求出每分進給速度為160mm/min。答：fr=Vfn=1002000=0.05mm/r求出每轉(zhuǎn)進給量為0.05mm/r切削用量的確定孔加工的計算式 V c(m/min)：切削速度(3.14)：圓周率D1 (mm)：鉆頭直徑n(min-1) ：

20、主軸轉(zhuǎn)速 用1000去除，為將mm換算成m V f(mm/min)：主軸（Z軸）進給速度fr(mm/rev)：每轉(zhuǎn)進給量n(min-1) ：主軸轉(zhuǎn)速 主軸每分鐘進給量(vf) 切削速度(vc) (例題)主軸轉(zhuǎn)速1350min-1、鉆頭直徑12，求切削速度。(答)將=3.14 D1=12 n=1350代入公式vc=D1n1000=3.14121350=50.9m/min據(jù)此，得出切削速度為50.9m/min。（例題)主軸轉(zhuǎn)速1350min-1、鉆頭直徑12，求切削速度。(答) 代入公式v f=f rn=0.21350=270mm/min由此得出主軸每分鐘進給量為270mm/min。徑向切入法 側(cè)

21、向切入法 一般的螺紋切削； 加工螺紋螺距4以下。 用于工件剛性低易振動的場合； 用于切削不銹鋼等難加工材料； 加工螺紋螺距4以上。螺紋切削方式(一)、軸類零件的數(shù)控車削工藝 圖示是模具芯軸的零件簡圖。零件的徑向尺寸公差為0.01mm，角度公差為0.1，材料為45鋼。毛坯尺寸為66mm100 mm，批量30件。六、典型數(shù)控車削零件的工藝分析 經(jīng)過分析可制定加工方案如下： 工序1： 用三爪卡盤夾緊工件一端，加工6438柱面并調(diào)頭打中心孔。 工序2：用三爪卡盤夾緊工件64一端，另一端用頂尖頂住。加工6462柱面，如圖所示。 工序3： 鉆螺紋底孔；精車20表面，加工14錐面及背端面；攻螺紋，如圖所示。

22、38 工序4 加工 SR19.4圓弧面、26圓柱面、角15錐面和角15倒錐面，裝夾方式如圖所示。工序4的加工過程如下：l）先用復(fù)合循環(huán)若干次一層層加工，逐漸靠近由EFGHI等基點組成的回轉(zhuǎn)面。后兩次循環(huán)的走刀路線都與BC一DEFGHIB相似。完成粗加工后，精加工的走刀路線是BCDEFGHI一B，如圖所示。2） 再加工出最后一個15的倒錐面，如圖所示。 (二)、軸套類零件數(shù)控車削加工工藝1零件圖工藝分析（1）軸承套表面幾何要素；（2）尺寸標(biāo)注；零件圖尺寸標(biāo)注完整，符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注要求；輪廓描述清楚完整；零件材料為45鋼，切削加工性能較好，無熱處理和硬度要求。通過上述分析，采取以下幾點工藝措施：（1）零件圖樣上帶公差的尺寸，因公差值較小，故編程時不必取其平均值，而取基本尺寸即可。（2）左、右端面均為多個尺寸的設(shè)計基準，相應(yīng)工序加工前，應(yīng)該先將左、右端面車出來。軸承套表面要素：內(nèi)外圓柱面、內(nèi)錐面、圓弧、外螺紋等表面組成，尺寸精度：多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。 2確定裝夾方案： （1）內(nèi)孔加工時以外圓定位，用三爪自動定心卡盤夾緊。 （2）