數(shù)控車(chē)削加工工藝詳述和數(shù)控機(jī)床編程及加工

數(shù)控加工工藝臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控教研室?第四單元數(shù)控車(chē)削加工工藝了解數(shù)控車(chē)削中要解決的主要工藝問(wèn)題以及各種問(wèn)題的解決方法。掌握數(shù)控車(chē)削工藝擬定的過(guò)程、工序的劃分方法、工序順序的安排和進(jìn)給路線的確定等工藝知識(shí)，對(duì)數(shù)控車(chē)削工藝知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，并學(xué)會(huì)對(duì)一般數(shù)控車(chē)削零件加工工藝進(jìn)行分析及制定加工方案。教學(xué)目的：?內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)要求建議學(xué)時(shí)概述

數(shù)控車(chē)床的主要加工對(duì)象了解2

數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)

數(shù)控車(chē)床的坐標(biāo)系數(shù)控車(chē)削加工工件的裝夾與對(duì)刀

數(shù)控車(chē)削通用夾具的裝夾掌握

數(shù)控車(chē)削加工的對(duì)刀重點(diǎn)掌握數(shù)控加工工藝分析

數(shù)控加工內(nèi)容的選擇理解2

零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定理解

數(shù)控加工工序的劃分掌握2

工步順序的安排

切削參數(shù)選擇2

數(shù)控車(chē)削加工工藝文件制定2先進(jìn)車(chē)削加工技術(shù)

難加工的數(shù)控車(chē)削加工材料了解

數(shù)控車(chē)?yán)に?/p>

典型數(shù)控車(chē)削零件加工工藝分析與制定過(guò)程掌握2第四單元數(shù)控車(chē)削加工工藝學(xué)習(xí)內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)：?數(shù)控車(chē)床的主要加工對(duì)象配輪廓數(shù)控裝置——主要車(chē)削有錐度、圓弧的軸類(lèi)零件。

數(shù)控車(chē)床主要用于加工軸類(lèi)、套類(lèi)和盤(pán)類(lèi)等回轉(zhuǎn)體零件的加工；配點(diǎn)位、直線數(shù)控裝置——主要車(chē)削沒(méi)有錐度、圓弧的軸類(lèi)零件；數(shù)控車(chē)削加工零件的類(lèi)型（單擊觀看錄像）?車(chē)外圓車(chē)端面鉆孔車(chē)內(nèi)孔切槽切斷車(chē)型面車(chē)螺紋加工范圍?數(shù)控車(chē)床種類(lèi)較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車(chē)床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床在結(jié)構(gòu)上具有明顯差異。?數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床結(jié)構(gòu)差別右圖是同一品牌的數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床。結(jié)構(gòu)上具有明顯差異——數(shù)控系統(tǒng)；床身穩(wěn)固裝有防護(hù)門(mén)；保留主軸箱、尾座；取消掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱、光桿、絲桿等；配備自動(dòng)刀架\對(duì)刀儀\自動(dòng)排屑等輔助設(shè)備。伺服系統(tǒng)；數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)?數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)按數(shù)控系統(tǒng)功能分按主軸的配置形式分按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分全功能型數(shù)控型臥式立式兩軸控制四軸控制?臥式數(shù)控車(chē)床數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)?數(shù)控車(chē)削中心數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)?立式電腦車(chē)床數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)及分類(lèi)?數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床只有X、Z兩軸ZX主軸中心線方向工件徑向水平方向坐標(biāo)軸方向機(jī)床某一部件的運(yùn)動(dòng)增大刀具與工件之間距離定為該軸的正方向。?后刀座坐標(biāo)系

數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系?前刀座坐標(biāo)系

數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系?數(shù)控車(chē)削的主要加工對(duì)象數(shù)控車(chē)削加工是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一，由于數(shù)控車(chē)床具有精度高、能做直線和圓弧插補(bǔ)以及在加工過(guò)程中能自動(dòng)變速的特點(diǎn)，其工藝范圍較普通機(jī)床寬得多。數(shù)控車(chē)床適合于車(chē)削具有以下要求和特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)類(lèi)零件。?精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件高精度的機(jī)床主軸高速電機(jī)主軸?帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

非標(biāo)絲杠?表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件凸輪軸曲軸?車(chē)銑加工中心加工的復(fù)雜零件鋼制聯(lián)接零件高壓技術(shù)閥門(mén)殼體零件石油工業(yè)?車(chē)銑加工中心加工的復(fù)雜零件隔套精密加工業(yè)聯(lián)接套航天工業(yè)?數(shù)控車(chē)通用夾具的裝夾

兩頂尖之間裝夾卡盤(pán)和頂尖裝夾雙三爪定心卡盤(pán)裝夾常用裝夾方式?數(shù)控車(chē)通用夾具的裝夾

支承套裝夾示意圖?數(shù)控車(chē)削加工的對(duì)刀對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則便于用數(shù)字處理和簡(jiǎn)化程序編制在機(jī)床上找正容易，加工中便于檢查引起的加工誤差小對(duì)刀點(diǎn)可選在工件上，也可選在工件外面（如選在夾具上或機(jī)床上）。但必須與零件的定位基礎(chǔ)有一定的尺寸關(guān)系。?數(shù)控車(chē)削加工的對(duì)刀試切對(duì)刀機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀ATC對(duì)刀自動(dòng)對(duì)刀對(duì)刀方法?對(duì)刀是確定工件在機(jī)床上的位置，也即是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置關(guān)系。對(duì)刀過(guò)程一般是從各坐標(biāo)方向分別進(jìn)行，它可理解為通過(guò)找正刀具與一個(gè)在工件坐標(biāo)系中有確定位置的點(diǎn)(即對(duì)刀點(diǎn))來(lái)實(shí)現(xiàn)

對(duì)刀實(shí)例?數(shù)控車(chē)削加工工藝分析

?選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容

數(shù)控加工內(nèi)容的選擇:由輪廓曲線構(gòu)成的回轉(zhuǎn)表面具有微小尺寸要求的結(jié)構(gòu)表面

同一表面采用多種設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)

表面有嚴(yán)格幾何關(guān)系要求的表面

?選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容

通用機(jī)床難加工質(zhì)量難保證內(nèi)容作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容1、表面有嚴(yán)格位置精度要求但普通機(jī)床無(wú)法一次加工完成2、表面粗糙度要求嚴(yán)格的錐面、曲面、端面等例如：?選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容

通用機(jī)床加工效率低，可選擇數(shù)控機(jī)床1、需較長(zhǎng)時(shí)間占機(jī)調(diào)整加工的加工內(nèi)容

2、能一次裝夾加工完成的其它零星部位不宜采用數(shù)控加工的內(nèi)容：?精度與技術(shù)要求分析分析的主要內(nèi)容：精度要求與各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、合理本工序車(chē)削精度是否達(dá)到圖紙要求，注意給其它工序留有余量較高位置精度的表面應(yīng)在一次裝夾中完成表面粗糙度較高表面應(yīng)確定恒線速切削?零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定編程原點(diǎn)的選擇：選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上容易找正對(duì)刀編程方便位置能夠容易準(zhǔn)確的確定?零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定編程尺寸確定的步驟：基本尺寸換算成平均尺寸保持原重要的幾何關(guān)系不變并修改一般尺寸計(jì)算未知結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)尺寸編程尺寸的最后形成數(shù)控加工的數(shù)值計(jì)算是程序編制中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。?工序的劃分?jǐn)?shù)控車(chē)削加工工序的劃分：以一次安裝進(jìn)行的加工作為一道工序以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序以工件上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容組合用一把刀具加工為一道工序以粗、精加工劃分工序?工序順序的安排回轉(zhuǎn)類(lèi)零件非數(shù)控車(chē)削加工工序的安排：有不適合數(shù)控車(chē)削加工的表面，安排相應(yīng)的非數(shù)控類(lèi)加工工序

硬度及精度較高，熱處理安排在數(shù)控車(chē)削加工之后

零件要求特殊，不能用數(shù)控車(chē)削加工完成的則安排其他加工工序

根據(jù)工廠條件采用非數(shù)控加工更合理，則安排非數(shù)控加工工序?工序順序的安排先粗后精先近后遠(yuǎn)內(nèi)外交叉保證工件加工剛度同一把刀連續(xù)加工工序安排的一般原則?切削參數(shù)的選擇VX切削速度

切削刃選定點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑

背吃刀量根據(jù)余量確定，其原則是盡量選擇大的背吃刀量，減少進(jìn)給次數(shù)。光車(chē)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速

S＝1000v/πd?切削用量的確定切削速度(V)背吃刀量ap進(jìn)給量?切削速度(vc)

主軸每分鐘進(jìn)給量(vf)

vc(m/min)：切削速度

π(3.14)：圓周率

D1(mm)：鉆頭直徑

n(min-1)：主軸轉(zhuǎn)速

vf(mm/min)：主軸（Z軸）進(jìn)給速度

fr(mm/rev)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量

n(min-1)：主軸轉(zhuǎn)速

切削用量的確定?徑向切入法

側(cè)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(dòng)的場(chǎng)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?外螺紋右螺紋左螺紋右手刀柄左手刀柄

螺紋加工方法?內(nèi)螺紋右螺紋左螺紋右手刀柄左手刀柄

螺紋加工方法?螺紋加工進(jìn)刀次數(shù)及進(jìn)刀量的選擇?典型數(shù)控車(chē)削零件的加工工藝分析工藝分析和制定過(guò)程：

零件圖紙工藝分析

確定裝夾方案

確定工序方案

確定工步順序

確定進(jìn)給路線

確定所用刀具

確定切削參數(shù)

填寫(xiě)工藝文件

數(shù)控車(chē)削加工實(shí)例（單擊觀看錄像）?一、軸類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削工藝圖示是模具芯軸的零件簡(jiǎn)圖。零件的徑向尺寸公差為±，角度公差為±°，材料為45鋼。毛坯尺寸為φ66mm×100mm，批量

30件。?一、軸類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削工藝經(jīng)過(guò)分析可制定加工方案如下：

工序1：

用三爪卡盤(pán)夾緊工件一端，加工φ64×38柱面并調(diào)頭打中心孔。

工序2：用三爪卡盤(pán)夾緊工件φ64一端，另一端用頂尖頂住。加工φ64×62柱面，如圖所示。工序3：

①鉆螺紋底孔；②精車(chē)φ20表面，加工14°錐面及背端面；③攻螺紋，如圖所示。?一、軸類(lèi)零件的數(shù)控車(chē)削工藝工序4加工圓弧面、φ26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(guò)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E—F—C—H—I等基點(diǎn)組成的回轉(zhuǎn)面。后兩次循環(huán)的走刀路線都與B—C一D—E—F—C—H—I—B相似。完成粗加工后，精加工的走刀路線是B—C—D—E—F—G—H—I一B，如圖所示。2）再加工出最后一個(gè)15°的倒錐面，如圖所示。?二、軸套類(lèi)零件數(shù)控車(chē)削加工工藝

1．零件圖工藝分析

該零件為軸承套。表面由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)圓錐面、順圓弧、逆圓弧及外螺紋等表面組成，其中多個(gè)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。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(wú)熱處理和硬度要求。通過(guò)上述分析，采取以下幾點(diǎn)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(shí)不必取其平均值，而取基本尺寸即可。（2）左、右端面均為多個(gè)尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，相應(yīng)工序加工前，應(yīng)該先將左、右端面車(chē)出來(lái)。?二、軸套類(lèi)零件數(shù)控車(chē)削加工工藝

2．確定裝夾方案：

內(nèi)孔加工時(shí)以外圓定位，用三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)夾緊。加工外輪廓時(shí)，為保證一次安裝加工出全部外輪廓，需要設(shè)一圓錐心軸裝置，用三爪卡盤(pán)夾持心軸左端，心軸右端留有中心孔并用尾座頂尖頂緊以提高工藝系統(tǒng)的剛性。

?二、軸套類(lèi)零件數(shù)控車(chē)削加工工藝

3．確定加工順序及走刀路線：

加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特征，可先加工內(nèi)孔各表面，然后加工外輪廓表面。由于該零件為單件小批量生產(chǎn)，走刀路線設(shè)計(jì)不必考慮最短進(jìn)給路線或最短空行程路線，外輪廓表面車(chē)削走刀路線可沿零件輪廓順序進(jìn)行。

?二、軸套類(lèi)零件數(shù)控車(chē)削加工工藝

4．刀具選擇：

將所選定的刀具參數(shù)填入表軸承套數(shù)控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào)

零件名稱(chēng)

軸承套

零件圖號(hào)

Lathe-01

序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱(chēng)

數(shù)量

加工表面

刀尖半徑mm

備注1T0145°硬質(zhì)合金端面車(chē)刀

1車(chē)端面

0.5

25×252T02φ5中心鉆

1鉆φ5mm中心孔

3T03φ26mm鉆頭

1鉆底孔

4T04鏜刀

1鏜內(nèi)孔各表面

0.4

20×205T0593°右手偏刀

1自右至左車(chē)外表面

0.2

25×25

6T0693°左手偏刀

1自左至右車(chē)外表面

7T0760°外螺紋車(chē)刀

1車(chē)M45螺紋

軸承套數(shù)控加工刀具卡片

?二、軸套類(lèi)零件數(shù)控車(chē)削加工工藝

5．切削用量選擇：根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊(cè)或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，計(jì)算結(jié)果填入表6-8工序卡中。背吃刀量的選擇因粗、精加工而有所不同。粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)；精加工時(shí)，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l~0.4mm較為合適。

6．?dāng)?shù)控加工工藝卡片擬訂：將前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容綜合成如表所示的數(shù)控加工工藝卡片。?課堂討論：活塞數(shù)控車(chē)加工工藝分析鉆中心孔——端面和內(nèi)輪廓粗車(chē)——端面和內(nèi)輪廓精車(chē)外輪廓精車(chē)——切槽發(fā)動(dòng)機(jī)活塞?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(xiě)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(xiě)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(chē)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(zhuān)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(chē)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