數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)概述和數(shù)控機(jī)床編程及加工

數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)

主編：劉戰(zhàn)術(shù)

史東才

人民郵電出版社1?第1章

數(shù)控機(jī)床概述2?1.1數(shù)控機(jī)床及其適用范圍1.2數(shù)控機(jī)床刀具1.3數(shù)控機(jī)床的切削用量選擇3?1.1數(shù)控機(jī)床及其適用范圍數(shù)控技術(shù)：是計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)協(xié)調(diào)運(yùn)作，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的新興技術(shù)。數(shù)控機(jī)床：數(shù)控技術(shù)和金屬切削機(jī)床有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的自動(dòng)化機(jī)械加工設(shè)備。數(shù)控編程：通過(guò)手工或自動(dòng)的編程方法將機(jī)械零件的工藝過(guò)程，以數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的指令代碼表示出來(lái)。4?1.1.1數(shù)控機(jī)床的分類1．根據(jù)工藝過(guò)程的不同分類：（1）數(shù)控車床（2）數(shù)控銑床（3）數(shù)控磨床（4）其它類型數(shù)控機(jī)床5?

1）普通數(shù)控機(jī)床：2）加工中心：3）復(fù)合型加工中心：6?3.根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的控制能力不同分類1）二軸聯(lián)動(dòng)：以數(shù)控車床為典型代表2）三軸聯(lián)動(dòng)：以數(shù)控銑床為典型代表3）多軸聯(lián)動(dòng)：以五軸聯(lián)動(dòng)加工中心為典型代表7?1.1.2數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)1．可以加工復(fù)雜型面的工件。2．加工精度高，尺寸一致性好。3．生產(chǎn)效率高。4．經(jīng)濟(jì)效益明顯。5．可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作。6．可以精確地計(jì)算成本和安排生產(chǎn)進(jìn)度。8?1．1．3數(shù)控機(jī)床的適用范圍批量小而又多次生產(chǎn)的零件；幾何形狀復(fù)雜的零件；在加工過(guò)程中必須進(jìn)行多種工步加工的零件；必須嚴(yán)格控制公差的零件；加工過(guò)程中如果發(fā)生錯(cuò)誤將會(huì)造成浪費(fèi)嚴(yán)重的貴重零件；需要全部檢驗(yàn)的零件；工藝設(shè)計(jì)可能經(jīng)常變化的零件9?1.2數(shù)控機(jī)床刀具對(duì)刀具的要求：１．剛性好（尤其是粗加工），精度高，抗振及熱變形小。２．良好的互換性，便于快速換刀，降低輔助時(shí)間，提高加工效率。３．切削性能穩(wěn)定、可靠，壽命高，耐熱沖擊。４．刀具尺寸、結(jié)構(gòu)便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間。５．刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除。６．系列化、?biāo)準(zhǔn)化、模塊化，以利減少刀具數(shù)量，提高刀具利用率，便于編程和管理。10?常用的刀具可分為：整體式刀具：刀具強(qiáng)度、剛性好，幾何尺寸準(zhǔn)確，初始精度高，刀具磨損后可以重新修磨，但不易實(shí)現(xiàn)快換，刀具材料浪費(fèi)較大。機(jī)夾式刀具：由可重復(fù)使用的刀柄和具有多個(gè)一次性使用刀刃的可更換刀片構(gòu)成，具有切削效率高，更換刀片的輔助時(shí)間短，而且更換前后刀尖位置誤差不大，可提高工效。11?1.2.1切削運(yùn)動(dòng)及刀具幾何參數(shù)1）主運(yùn)動(dòng)：消耗大量切削功率的運(yùn)動(dòng)。2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：維持加工過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。12?（1）切削速度（v）（2）進(jìn)給量（f）（3）切削深度（ap）13?1前刀面2副切削刃3刀尖4副后刀面5后刀面6主切削刃車刀切削部分組成要素14?車刀的坐標(biāo)平面1基面2切削平面3主剖面4主運(yùn)動(dòng)方向15?①前角（γ0）②后角（α0）③主偏角（Kr）④刃傾角（λs）

16?1.2.2常用刀具材料1.高速鋼：是一種含有Cr（鉻）、W（鎢）、和Mo（鉬）、V（釩）等金屬元素的合金鋼。普通高速鋼高性能高速鋼17?2.硬質(zhì)合金：是一種用通過(guò)粉末冶金法制造的高硬度、難熔的金屬碳化物（WC、TiC）粉末與Co、Mo、Ni等金屬粘接劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。18?牌號(hào)性能用途YG3其硬度、耐磨性和適用切削速度較高，抗彎強(qiáng)度、韌性偏低，適用的進(jìn)給量偏低。鑄鐵、有色金屬及其合金的精加工、半精加工，要求切削斷面均勻、無(wú)沖擊YG6鑄鐵、有色金屬及其合金、高溫合金的精加工、半精加工YG8鑄鐵、有色金屬及其合金、非金屬材料的粗加工，也可以用于斷續(xù)切削YA6冷硬鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬火鋼及合金鋼的半精加工和精加工YT30其硬度和適用切削速度較高，抗彎強(qiáng)度、韌性偏低，適用的進(jìn)給量偏低。碳素鋼、合金鋼、淬硬鋼和精加工YT15碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時(shí)的粗加工、半精加工及精加工，亦可用于斷續(xù)切削加工YT14碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時(shí)的粗加工、半精加工及精加工，亦可用于斷續(xù)切削加工YT5碳素鋼、合金鋼的粗加工，可用于斷續(xù)切削YW1高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼材、鑄鐵的半精加工和精加工硬質(zhì)合金的性能和用途19?（1）表面涂層刀具（2）陶瓷（3）人造金剛石（4）立方氮化硼（CBN）20?1.3數(shù)控機(jī)床切削用量的選擇選擇切削用量考慮的因素：（1）生產(chǎn)效率（2）加工表面粗糙度（3）刀具耐用度21?工件材料刀桿尺寸mm×mm工件直徑mm背吃刀量ap/mm≤33～55～88～12進(jìn)給量f/（mm·r－1）碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼及耐熱鋼16×25200.3～0.4400.4～0.50.3～0.4600.5～0.70.4～0.60.3～0.51000.6～0.90.5～0.70.5～0.60.4～0.54000.8～1.20.7～1.00.6～0.80.5～0.620×3025×25200.3～0.4400.4～0.50.3～0.4600.5～0.70.5～0.70.4～0.61000.8～1.00.7～0.90.5～0.70.4～0.74001.2～1.41.0～1.20.8～1.00.6～0.9部分材料粗車外圓時(shí)背吃刀量和進(jìn)給量22?工件材料熱處理狀態(tài)背吃刀量ap/mm0.3～22～66~10進(jìn)給量f/（mm·r－1）0.08～0.30.3～0.60.6～1v/（m·min－1）低碳鋼、易切鋼熱軋140～080100～12070～90中碳鋼熱軋130～16090～11060～80調(diào)質(zhì)100～13070～9050～70合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋100～13070～9050～70調(diào)質(zhì)80～11050～7040～60工具鋼退火90～12060～8050～70灰鑄鐵≤190HBS90～12060～8050～70190～225HBS80～11050～7040～60銅及銅合金200～250120～18090～120鋁及鋁合金300～600200～400150～200硬質(zhì)合金車刀適用切削速度參考值23?24?謝謝！25?機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過(guò)處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。數(shù)控編程的目的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動(dòng)控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開(kāi)冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開(kāi)關(guān)1有效M20√M21自定義開(kāi)關(guān)1無(wú)效M21√8M22自定義開(kāi)關(guān)2有效M22√M23自定義開(kāi)關(guān)2無(wú)效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯(cuò)編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；每一個(gè)程序段完成一個(gè)加工步驟；每一個(gè)程序指令有程序段號(hào)和若干個(gè)指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；最后一個(gè)程序段由指令代碼M02作為程序結(jié)束標(biāo)志。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹

在運(yùn)行加工程序之前，必須通過(guò)參數(shù)設(shè)置對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行調(diào)整，使其與加工要求相符，這樣才能正確地進(jìn)行加工或模擬加工。OpenSoftCNC軟件系統(tǒng)的參數(shù)主要有以下內(nèi)容：①基本設(shè)置設(shè)置可修改的基本參數(shù)。②刀具設(shè)置設(shè)置刀具編號(hào)、類型和刀具補(bǔ)償?shù)葏?shù)。③軸參設(shè)置設(shè)置和查看坐標(biāo)軸參數(shù)。④工件坐標(biāo)設(shè)置設(shè)置G54—G59等工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)。⑤PLC設(shè)置