軸類零件的數(shù)控車削工藝與編程

1、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 題目 軸類零件的數(shù)控車削工藝與編程 系別 機(jī) 電 系 專業(yè) 模具設(shè)計與制造 班級 模具 0501 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 年月 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：設(shè)計題目： 軸類零件的數(shù)控加工工藝及編程 設(shè)計要求：設(shè)計要求： 第一熟悉數(shù)控車床結(jié)構(gòu)及的加工性能 第二零件圖的分析及編程 設(shè)計進(jìn)度要求：設(shè)計進(jìn)度要求： 第一周：題目確定。 第二周：查閱資料。 第三周：查閱資料、定設(shè)計方案。 第四周：進(jìn)行資料的編輯設(shè)計。 第五周：進(jìn)行零件的分析與編程設(shè)計。 第六周：修改。 第七周：審核、定稿。 第八周：答辯。 指導(dǎo)教師（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）： 摘要

2、大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā) 展，提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控加工工藝設(shè)計的主要任務(wù)是制訂加 工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機(jī)床加工前的準(zhǔn)備工作。工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程 和操作方法，具有指導(dǎo)性的工藝文件。數(shù)控機(jī)床加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文 件。數(shù)控機(jī)床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量、走刀 路線、刀具尺寸以及機(jī)床的運(yùn)動過程。因此，要求編程人員對數(shù)控機(jī)床的性能、特 點(diǎn)、運(yùn)動方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。工藝規(guī)程 定得合理與否，對程序編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。因 此，應(yīng)遵循一

3、般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)認(rèn)真而詳細(xì)地制訂數(shù)控加工工藝。 本設(shè)計結(jié)合一具體零件進(jìn)行了零件圖分析，加工設(shè)備、刀具、工裝的選擇，切削速 度、進(jìn)給量、背吃刀量等參數(shù)的選擇，制訂了零件的數(shù)控加工工藝；根據(jù)所選擇機(jī) 床的指令系統(tǒng)編寫了零件的加工程序。 關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床,加工工藝,數(shù)控編程 目錄 摘要 .ii 1 數(shù)控車床的簡介 .1 1.1 數(shù)控的前景.1 1.2 數(shù)控車床的分類.1 1.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理.2 2 數(shù)控車床的常見結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向 .3 2.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀.3 2.2 數(shù)控車床發(fā)展趨勢.8 3 數(shù)控車削的加工工藝與工裝 .10 3.1 零件圖分析.10 3.2 數(shù)控加工工藝設(shè)

4、計.11 3.3 數(shù)控加工的注意事項(xiàng).11 3.4 刀具的選擇與方法.13 3.5 對刀的方法.16 3.6 夾具的選擇.18 3.7 螺紋車削.23 4 數(shù)控車床坐標(biāo)系的確定 .28 4.1 規(guī)定原則.28 4.2 坐標(biāo)軸確定的方法及步驟.29 4.3 數(shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系.29 5 典型零件編程與加工實(shí)例.32 總結(jié) .42 致謝 .43 參考文獻(xiàn) .44 1 數(shù)控車床的簡介 1.11.1 數(shù)控的前景數(shù)控的前景 數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（numerical control） 。 利用數(shù)字化的信息對機(jī)床運(yùn)動 及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了 數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱

5、為數(shù)控(nc)機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主 軸驅(qū)動器及進(jìn)給裝置等部分.數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。要 實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運(yùn)動以及用工藝信息 來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反 轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件(即正常說的數(shù)控 加工程序)存放在信息載體上(如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等)，然后由機(jī)床上的數(shù)控系 統(tǒng)讀入(或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸入，或通過通信方式輸入)，通過對其譯碼， 從而使機(jī)床動作和加工零件.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn) 技術(shù)、計

6、算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)基礎(chǔ)。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能 化和開放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全 功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)， 其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實(shí)力的水平. 它隨著信息技術(shù)、微 電子技術(shù)、自動化技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并 能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工操作的數(shù)控機(jī)床。在加 工中心上加工零件的特點(diǎn)是：被加工零件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按 不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)

7、速、進(jìn)給量和刀具相對工件 的運(yùn)動軌跡及其它輔助功能，連續(xù)地對工件各加工面自動地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、 鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序， 避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機(jī)床的調(diào)整時間及工件周轉(zhuǎn)、搬 運(yùn)和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加工 中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。 1.21.2 數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的分類 隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多、規(guī)格不一的局面。對數(shù) 控車床的分類可以采用不同的方法。 1.2.11.2.1 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類 全功

8、能型數(shù)控車床。如配有 fanuc-6t 系統(tǒng)、fanuc-ote 系統(tǒng)的數(shù)控車床都是 全功能型的。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是在普通車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計的，一 般采用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動的開環(huán)伺服系統(tǒng)，其控制部分通常采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 1.2.21.2.2 按主軸的配置形式分類按主軸的配置形式分類 臥式數(shù)控車床。主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。 立式數(shù)控車床。主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。 還有具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床。 1.2.31.2.3 按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類 兩軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸控制。

9、四軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上有兩個獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)四軸控制。 對于車削中心或柔性制造單元，還要增加其它的附加坐標(biāo)軸來滿足機(jī)床的功能。 目前，我國使用較多的是中小規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。 1.31.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理 數(shù)控機(jī)床的工作原理，首先根據(jù)被加工零件的形狀、尺寸及工藝要求等，采用 手工或計算機(jī)進(jìn)行零件加工的程序編制，把加工零件所需機(jī)床的各種動作及工藝參 數(shù)變成數(shù)控裝置所能接收的程序代碼，并將這些程序代碼儲存在控制介質(zhì)（穿孔帶、 磁帶、光盤等）上，然后經(jīng)輸入裝置讀出信息并送入數(shù)控裝置。當(dāng)控制介質(zhì)為穿孔 帶時，用光電讀帶機(jī)輸入；若控制介質(zhì)為磁帶或光盤時，可用驅(qū)

10、動器輸入，或用計 算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的接口直接進(jìn)行通信。進(jìn)入數(shù)控裝置的信息經(jīng)一系列的處理和運(yùn)算 轉(zhuǎn)變成脈沖信號，有的脈沖信號被傳送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，經(jīng)傳動裝置驅(qū)動機(jī)床有 關(guān)的運(yùn)動部件；有的脈沖信號則被傳送到可編程控制器中，按順序控制機(jī)床的其它 輔助動作，如工件夾緊、松開，冷卻液的開閉，刀具的自動更換等。 2 數(shù)控車床的常見結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向 2.12.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀數(shù)控車床的現(xiàn)狀 2.1.12.1.1 床身床身 機(jī)床的床身是整個機(jī)床的基礎(chǔ)支承件，是機(jī)床的主體，一般用來放置導(dǎo)軌、主 軸箱等重要部件。床身的結(jié)構(gòu)對機(jī)床的布局有很大的影響。按照床身導(dǎo)軌面與水平 面的相對位置，床身有圖 1 所示的 5 種布

11、局形式。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車 床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采 用平床身，立床身采用的較少。平床身工藝性好，易于加工制造。由于刀架水平放 置，對提高刀架的運(yùn)動精度有好處，但床身下部空間小，排屑困難；刀架橫滑板較 長，加大了機(jī)床的寬度尺寸，影響外觀。平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，再配置上傾斜的導(dǎo)軌 防護(hù)罩，這樣既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點(diǎn)，床身寬度也不會太大。斜床身和平 床身斜滑板結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代數(shù)控車床中被廣泛應(yīng)用，是因?yàn)檫@種布局形式具有以下特點(diǎn)： 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化； 機(jī)床外形整齊、美觀，占地面積?。?容易設(shè)置封閉式防護(hù)裝置； 容易排屑和安裝自動排屑器； 從工件

12、上切下的熾熱切屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度； 宜人性好，便于操作； 便于安裝機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化。 例如，寶雞機(jī)床廠設(shè)計生產(chǎn)的 cjk6140h 系列簡式數(shù)控車床采用的是平床身平滑 板結(jié)構(gòu)；ck75 系列全功能數(shù)控車床采用的是后斜床身斜滑板結(jié)構(gòu)。而我們剛剛研制 開發(fā)完成的 ck535d 全功能數(shù)控倒置立式車床，采用的是直立床身直立滑板結(jié)構(gòu)。該 機(jī)床采用大功率內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，主軸可沿 x 和 z 軸移動，以實(shí)現(xiàn)自動上下料功 能。該機(jī)床配置有自動回轉(zhuǎn)料庫，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化，同時該機(jī)床也很容易被加 入生產(chǎn)線。 a)后斜床身-斜滑板 b)直立床身-直立滑板 c)平床身-平滑板 d)前斜床身-

13、平滑板 e)平床身-斜滑板 圖 2.1 床身布局 2.1.22.1.2 導(dǎo)軌導(dǎo)軌 車床的導(dǎo)軌可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌兩種。 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌摩擦 阻力大，磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車 床已不采用傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動導(dǎo)軌和新型塑料 滑動導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長等特點(diǎn)。 導(dǎo)軌剛度的大小、制造是否簡單、能否調(diào)整、摩擦損耗是否最小以及能否保持 導(dǎo)軌的初始精度，在很大程度上取決于導(dǎo)軌的橫截面形狀。車床滑動導(dǎo)軌的橫截面 形狀常采用山形截面和矩形截面。山形截面導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，導(dǎo)軌磨損

14、后靠自重下 沉自動補(bǔ)償。下導(dǎo)軌用凸形有利于排污物，但不易保存油液。矩形截面導(dǎo)軌制造維 修方便，承載能力大，新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，但磨損后不能自動補(bǔ)償，需用鑲條調(diào)節(jié)， 影響導(dǎo)向精度。 寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 cjk6140h 系列簡式數(shù)控車床床身采用的是山形貼塑導(dǎo)軌， ck75 系列全功能數(shù)控車床采用的是矩形貼塑導(dǎo)軌。 滾動導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)很接近，不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象， 可以使用油脂潤滑。數(shù)控車床導(dǎo)軌的行程一般較長，因此滾動體必須循環(huán)。根據(jù)滾 動體的不同，滾動導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌。后者的承載能力和剛 度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 ck75c 系列全功能數(shù)

15、控車床采 用的是滾珠直線導(dǎo)軌，ck535d 全功能數(shù)控倒置立式車床 x 向?qū)к壊捎玫氖菨L柱直線 導(dǎo)軌。 2.1.32.1.3 主軸變速系統(tǒng)主軸變速系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動變速的，需要變速時，只能把機(jī)床停止，然 后手動變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)大多采用無級變速。目前，無級變速 系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)，通 過帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，或通過帶傳動和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩) 帶動主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為 簡化。主軸電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時可輸出全部功率和最大轉(zhuǎn)矩。 2.1.42.1.4 刀架

16、系統(tǒng)刀架系統(tǒng) 數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其 結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn) 了機(jī)床的設(shè)計和制造技術(shù)水平。隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展，刀具結(jié)構(gòu)形式也在不斷 翻新。 刀架是直接完成切削加工的執(zhí)行部件，所以，刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng) 度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。由于切削加工精度在很大程度上取決于刀 尖位置，所以要求數(shù)控車床選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證有較高 的重復(fù)定位精度。此外，刀架的設(shè)計還應(yīng)滿足換刀時間短、結(jié)構(gòu)緊湊和安全可靠等 要求。 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架

17、和帶刀庫 的自動換刀裝置等多種形式。 (1)排式刀架 排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主。它的結(jié)構(gòu)形 式為，夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機(jī)床的 x 坐標(biāo)軸方向排列在橫向滑板上。 刀具的典型布置方式如圖 2.2 所示。這種刀架在刀具布置和機(jī)床調(diào)整等方面都較為 方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具，一把刀 具完成車削任務(wù)后，橫向滑板只要按程序沿 x 軸移動預(yù)先設(shè)定的距離后，第二把刀 就到達(dá)加工位置，這樣就完成了機(jī)床的換刀動作。這種換刀方式迅速省時，有利于 提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 ck7620p 全功能數(shù)控車床配置的就是排式 刀架。

18、 圖 2.2 排式刀架 (2)回轉(zhuǎn)刀架 回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉(zhuǎn)分度定位來 實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設(shè)計成四方、六方刀架或圓盤式刀架， 并相應(yīng)地安裝 4 把、6 把或更多的刀架?；剞D(zhuǎn)刀架的換刀動作可分為刀架抬起、刀 架轉(zhuǎn)位和刀架鎖緊等幾個步驟。它的動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令完成的?；剞D(zhuǎn)刀架 根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對位置，分為立式刀架和臥式刀架兩種。寶雞機(jī)床 廠生產(chǎn)的 cjk6140h 系列簡式數(shù)控車床配置的是四工位立式刀架或六工位臥式刀架， ck75 系列全功能數(shù)控車床配置的是 8 工位或 12 工位臥式刀架，如圖 2.3 所示。 圖 2.3

19、 臥式回轉(zhuǎn)刀架 (3) 帶刀庫的自動換刀裝置 上述排刀式刀架和回轉(zhuǎn)刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個刀架， 對刀具的數(shù)目也有一定限制。當(dāng)由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時，應(yīng)采用帶刀 庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。 (4) 進(jìn)給傳動系統(tǒng) 數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)。這也是數(shù)控車床區(qū)別于普 通車床的一個特殊部分。 數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件、機(jī)械傳動部件、執(zhí)行件 和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)。機(jī)械傳動部 件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動系統(tǒng)。檢測元件與反饋電路組成檢測系統(tǒng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控

20、制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方式通 常是具有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分 為半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測裝置裝在絲杠端頭和裝在 電機(jī)軸端兩種類型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機(jī)械傳動部件于位 置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在工作臺上，機(jī)械傳動部件整個被包括 在位置環(huán)之內(nèi)。 開環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉。由 于影響定位精度的機(jī)械傳動裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開環(huán)系統(tǒng)的精度和 快速性較差。 全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性能好，但由于機(jī)械傳動部件在控制環(huán)內(nèi)，所以 系統(tǒng)的動

21、態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機(jī)械傳動部件的剛度、 阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對機(jī)電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn) 行綜合考慮才能滿足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對機(jī)床的要求比較高，且造價也 較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步 器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服 電機(jī)和交流伺服電機(jī)之分。交流伺服電機(jī)由于具有可靠性高、基本上不需要維護(hù)和 造價低等特點(diǎn)而被廣泛采用。 2.22.2 數(shù)控車床發(fā)展趨勢數(shù)控車床發(fā)展趨勢 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造

22、業(yè)成為工業(yè)化 的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計民生的一些重 要行業(yè)(it、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所 需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。當(dāng)前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。 2.2.12.2.1 高速、高精密化高速、高精密化 高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品 更新?lián)Q代速度加快，對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個 復(fù)雜多變市場的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工 精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、 高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和

23、滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直 線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。 數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動的 轉(zhuǎn)動慣量，提高了主軸動態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時皮帶 和帶輪等傳動的振動和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到 10000r/min 以 上。 直線電機(jī)驅(qū)動速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。用直線 電機(jī)作伺服驅(qū)動，省去了滾珠絲杠這一中間傳動環(huán)節(jié)，消除了傳動間隙(包括反向間 隙)，運(yùn)動慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。 直線滾動導(dǎo)軌副，由

24、于其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦，磨損小，發(fā) 熱可忽略不計，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定位精度和重復(fù)定位精度。 通過直線電機(jī)和直線滾動導(dǎo)軌副的應(yīng)用，可使機(jī)床的快速移動速度由目前的 1020m/mim 提高到 6080m/min，甚至高達(dá) 120m/min。 2.2.22.2.2 高可靠性高可靠性 數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮 其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。 2.2.32.2.3 數(shù)控車床設(shè)計數(shù)控車床設(shè)計 cadcad 化、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化化、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化 隨著計算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，cad 技

25、術(shù)得到了廣泛發(fā)展。cad 不僅 可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計方案選擇和大件整機(jī) 的靜、動態(tài)特性分析、計算、預(yù)測及優(yōu)化設(shè)計，可以對整機(jī)各工作部件進(jìn)行動態(tài)模 擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色 彩。采用 cad，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計的一次成功率，從而縮短試制 周期，降低設(shè)計成本，提高市場競爭能力。 通過對機(jī)床部件進(jìn)行模塊化設(shè)計，不僅能減少重復(fù)性勞動，而且可以快速響應(yīng) 市場，縮短產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計周期。 2.2.42.2.4 功能復(fù)合化功能復(fù)合化 功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時間減至 最少。通過功能

26、的復(fù)合化，可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、 一機(jī)多能，即一臺數(shù)控車床既可以實(shí)現(xiàn)車削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工；或在以銑 為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的 cx25y 數(shù)控車銑復(fù) 合中心，該機(jī)床同時具有 x、z 軸以及 c 軸和 y 軸。通過 c 軸和 y 軸，可以實(shí)現(xiàn)平面 銑削和偏孔、槽的加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式 電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾 即可完成全部加工，極大地提高了效率。 3 數(shù)控車削的加工工藝與工裝 3.13.1 零件圖分析零件圖分析 數(shù)控加工的工藝分析是數(shù)控車削加工的前

27、期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定的 合理與否、對程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。 加工零件及加工內(nèi)容確定后，應(yīng)對零件的數(shù)控車床加工工藝性進(jìn) 行全面分析。主要內(nèi)容包括產(chǎn)品的零件圖樣分析，零件結(jié)構(gòu)工藝性分析與零 件毛坯的工藝性分析等內(nèi)容。 3.1.13.1.1 零件圖分析零件圖分析 熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，清楚各項(xiàng)技術(shù)要求對 零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的關(guān)鍵的技術(shù)要求、然后對圖樣進(jìn)行分 析。 1. 尺寸標(biāo)住方法分析。 零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適合數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸 或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法即便于編程、又有利于設(shè)計基

28、準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、 測量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。 2. 輪廓幾何要素分析。 在手工編程時，要計算每個節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在自動編程時，要對構(gòu)成零件輪廓的所 有幾何元素進(jìn)行定義、因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。 3. 精度及技術(shù)要求分析 對被加工零件的精度及技術(shù)要求進(jìn)行分析 ，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只 有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝 夾方式、刀具及切削用量等。精度及技術(shù)要求分析的主要內(nèi)容如下： （1）析精度及各項(xiàng)技術(shù)是否齊全，是否合理。 （2）析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖樣要求，如達(dá)不到，需采取 其他措施（如磨削）彌補(bǔ)的話，則應(yīng)給后續(xù)

29、工序留有余量。 （3）找出圖樣上有位置精度要求的表面，這些表面應(yīng)在一次安裝下完成。 （4）對表面精度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速切削。 3.1.23.1.2 結(jié)構(gòu)工藝分析結(jié)構(gòu)工藝分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性實(shí)質(zhì)零件對加工方法的適應(yīng)性，即此零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于 加工成型。在數(shù)控車上加工零件時，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車的特點(diǎn)認(rèn)真審視零件結(jié)構(gòu) 的合理性。 3.23.2 數(shù)控加工工藝設(shè)計數(shù)控加工工藝設(shè)計 工藝設(shè)計是機(jī)械加工的基礎(chǔ)。他包括機(jī)械產(chǎn)品從零件的加工到產(chǎn)品的裝 配和生產(chǎn)規(guī)劃的全過程。 零件工藝設(shè)計包含從毛坯選擇到通過機(jī)械加工的手 段使零件達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計要求的加工設(shè)備、刀具、量具、夾具及輔具的選擇， 以及安排整個零件加工工

30、藝路線的全過程。 在數(shù)控加工中，零件的工藝規(guī)程是編制其加工程序的依據(jù)和基礎(chǔ)，與常 規(guī)加工工藝設(shè)計不同，它要求： （1） 工藝詳細(xì)具體到每一個步驟。 （2） 工藝準(zhǔn)確計算每一個坐標(biāo)尺寸。 （3） 工藝完整選擇每一種刀具、輔具、安排其前后次序，設(shè)計每一把 刀具的切削用量。 在審查零件的設(shè)計圖紙并進(jìn)行零件的工藝性分析、制定出零件的加工方 案之后，就可以進(jìn)行零件的工藝設(shè)計。 3.33.3 數(shù)控加工的注意事項(xiàng)數(shù)控加工的注意事項(xiàng) 數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾， 連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個方面。 3.3.1.3.3.1. 合理選擇切削用量合理選擇

31、切削用量 對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要 素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理 的選擇了切削條件。 切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切 削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提 高 20%，刀具壽命會減少 1/2。 進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上 升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削 速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會影響刀具 的壽命。 用戶要根據(jù)被加工

32、的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇 使用的切削速度。 最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨 損達(dá)到壽命才是理想的條件。 然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì) 量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。 對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。 3.3.23.3.2 合理選擇刀具合理選擇刀具 (1) 粗車時，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大 進(jìn)給量的要求。 (2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。 (3

33、) 為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。 3.3.33.3.3 合理選擇夾具合理選擇夾具 (1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具； (2) 零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。 3.3.43.3.4 確定加工路線確定加工路線 加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對零件的運(yùn)動軌跡和方向。 (1) 應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求； (2) 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。 3.3.53.3.5 加工路線與加工余量的聯(lián)系加工路線與加工余量的聯(lián)系 目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量， 特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工

34、。如必須用數(shù)控車床加工時， 則需注意程序的靈活安排。 3.3.63.3.6 夾具安裝要點(diǎn)夾具安裝要點(diǎn) 目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下： 首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下 卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。 3.43.4 刀具的選擇與方法刀具的選擇與方法 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展及數(shù)控加工設(shè)備的廣泛使用，極大地推動了切削技術(shù)的進(jìn) 步。隨著生產(chǎn)加工過程數(shù)控化和自動化的需要，對金屬切削刀具提出了高可靠度、 高精度、長壽命、快速轉(zhuǎn)位更換、斷屑良好等更高要求。自 80 年代以來，可轉(zhuǎn)位不 重磨刀具已被各國廣泛應(yīng)用，但是可轉(zhuǎn)位不重磨刀片及刀

35、具 cad/cam 技術(shù)的應(yīng)用和 發(fā)展，使刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計及切削部分的形狀種類變得十分繁多，給機(jī)械加工和刀具設(shè) 計人員合理選擇刀具帶來一定困難。同時，刀片型號的增加也給刀片采購和銷售帶 來不便，為用戶快速、高效及正確選擇刀具增加困難。為使企業(yè)對市場需求迅速做 出響應(yīng)，在切削加工中，快速高效選擇刀具成為切削加工系統(tǒng)的客觀需求。根據(jù)不 同加工特征，自動選擇所需刀具對實(shí)現(xiàn)高度自動化切削加工或無人加工具有十分重 要的意義。 3.4.13.4.1 可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu) 可轉(zhuǎn)位車刀為廣泛使用的機(jī)夾式刀具。它的幾何參數(shù)完全由刀片和刀槽來保證， 不受工人技術(shù)水平的影響，因此切削性能穩(wěn)定，適合現(xiàn)代化大批量生

36、產(chǎn)使用。以 iso 標(biāo)準(zhǔn)為例，可轉(zhuǎn)位車刀由,10 個特征代號組成，其 號位順序見表 3.1。 1 號位表示車刀刀片的夾緊方式（p 表示杠桿偏心 式夾緊）；2 號位表示車刀刀片形狀（t 表示正三角形 刀片）；3 號位表示車刀頭部形狀（g 表示 90偏頭外圓車刀）；4 號位表示車刀刀 片法后角（n 表示其法后角為 0）；5 號位表示車刀的切削方向（r 表示右切）； 6 號位表示車刀的刀尖高度（20 表示車刀刀尖高度為 20mm）；7 號位表示車刀的刀 桿寬度（20 表示車刀刀桿寬度為 20mm）；8 號位表示車刀的長度（k 表示車刀長度 為 125mm）；9 號位表示車刀刀片的邊長（16 表示車刀

37、刀片邊長為 16.5mm）；10 號 位表示不同測量基準(zhǔn)的精密級車刀（q 表示以車刀的外側(cè)面和后端面為測量基準(zhǔn)的 精密級車刀）。 表 3.1 車刀型號的表示方法 號位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 型號 p t g n r 20 20 k 16 q 3.4.23.4.2 基于加工特征的車刀選擇原則及方法基于加工特征的車刀選擇原則及方法 (1)車刀選擇原則 (2)加工特征是指零件加工過程中與 該加工工序相關(guān)的加工信息集成。如外 圓車削特征可包括起始直徑（加工前的 零件直徑）、最小完成直徑（零件加工 后允許的最小直徑）、最大完成直徑 （零件加工完后允許的最大直徑）、加 工長度、刀尖圓弧

38、半徑及工件剛度等特 征參數(shù)，如圖 2.1 所示。 (3)從圖 3.1 可以看出，加工特征能比較準(zhǔn)確地描述工件的加工要求，而這些要 求是選定機(jī)床、夾具、刀具及其工藝參數(shù)的前提。由于每種加工特征都需輸入多個 特征參數(shù)，為使刀具選擇變得簡捷方便，這里只對各種加工特征進(jìn)行定性描述。根 據(jù)起始直徑和零件加工完成直徑值將車削加工分為粗加工（半精加工）和精加工兩 類，根據(jù)零件剛度將其分為剛度高和剛度低兩類。綜合上述要求，將外圓車削加工 分為以下四種加工特征：車削外圓（粗切或半精切，剛度高）；車削外圓（粗 切或半精切，剛度低）；車削外圓（精切或半精切，剛度高）；車削外圓（精 切或半精切，剛度低）。 (4)根據(jù)

39、上述定性描述的加工特征來選擇刀具。例如，加工特征為車削外圓（粗 切或半精切，剛度高）時，因粗加工或半精加工主要是切除多余金屬，切削力較大， 故應(yīng)選擇穩(wěn)固的刀片夾緊方式，刀尖角盡可能選擇大一些，以增加刀尖強(qiáng)度。由于 減小主偏角會導(dǎo)致徑向分力 fy增大，當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度較強(qiáng)時，可適當(dāng)減小刀具主 偏角。小的刀具主偏角能夠增加參與切削的切削刃長度，減少單位長度切削刃的負(fù) 荷，從而提高刀具的使用壽命。 圖 3.1 車刀的幾何參數(shù) (5)通過上述分析及 實(shí)際生產(chǎn)調(diào)研，我們 確定了 9 種車削加工 特征。這 9 種車削加 工特征與刀具代號的 對應(yīng)關(guān)系初步確定見 表 3.2。 (6)刀具選擇方 法 根據(jù)用戶選

40、擇的 夾緊方式確定刀具的 第一號位，再根據(jù)第 一號位進(jìn)行第一次選 擇，將符合所選夾緊 方式的刀具全部選出 來，程序?qū)⒃诖舜魏Y 選的基礎(chǔ)上確定第二、 三、四位的代號。當(dāng) 用戶選擇了加工特征 后，根據(jù)表中的選擇 原則，對二、三、四 位的相同號位進(jìn)行 “或”運(yùn)算，不同號 位進(jìn)行“和”運(yùn)算， 從而確定刀具的前四 位代號，這樣就可根 據(jù)所確定的刀具代號 從刀具數(shù)據(jù)庫中選擇出符合加工特征要求的刀具。 表 3.2 車削加工特征及與刀具代號的對應(yīng)關(guān)系 序號 車削加工特 征 刀片形狀代 號 刀具主偏角代 號 刀具 后 角代號 1 車外圓（粗 切或半精 切，剛度高） c，t，f，w f，l，g，c， a n，c

41、，p 2 車外圓（粗 切或半精 切，剛度低） t，f a，b，g，l， j n，c 3 車外圓（精 切或半精 切，剛度低） t，s，f a，b，d，e， g，l，j n，c 4 車外圓（精 切或半精 切，剛度高） t，f a，g，l，j n，c 5 車直通端面 t，s，f a，b，d，e， g，l，j n，c 6 車臺肩端面 t，f，d，c a，g，j，l n，c 7 車削臺肩 s，f s，g，c，f， y n，c 8 鏜內(nèi)孔 c，d，a，t ，r e，a，g，n， p n，c 9 仿形車削 d，a，t，c ，k，s q，x，j，l， y n，c ，p 3.53.5 對刀的方法對刀的方法 車床

42、分有對刀器和沒有對刀器,但是對刀原理都一樣,先說沒有對刀器的吧. 車床本身有個機(jī)械原點(diǎn),你對刀時一般要試切的啊,比如車外徑一刀后 z 向退出, 測量車件的外徑是多少,然后在 g 畫面里找到你所用刀號把光標(biāo)移到 x 輸入 x.按 測量機(jī)床就知道這個刀位上的刀尖位置了,內(nèi)徑一樣,z 向就簡單了,把每把刀都在 z 向碰一個地方然后測量 z0 就可以了. 這樣所有刀都有了記錄,確定加工零點(diǎn)在工件移里面(offshift),可以任意一把 刀決定工件原點(diǎn). 這樣對刀要記住對刀前要先讀刀. 有個比較方便的方法,就是用夾頭對刀,我們知道夾頭外徑,刀具去碰了輸入外徑 就可以,對內(nèi)徑時可以拿一量塊用手壓在夾頭上對

43、,同樣輸入夾頭外徑就可以了. 如果有對刀器就方便多了,對刀器就相當(dāng)于一個固定的對刀試切工件,刀具碰了 就記錄進(jìn)去位置了. 3.5.13.5.1 試切法對刀試切法對刀 試切法對刀是實(shí)際中應(yīng)用的最多的一種對刀方法。下面以采用 mitsubishi 50l 數(shù)控系統(tǒng)的 rfcz12 車床為例，來介紹具體操作方法。 工件和刀具裝夾完畢，驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，移動刀架至工件試切一段外圓。然后保 持 x 坐標(biāo)不變移動 z 軸刀具離開工件，測量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應(yīng)的 刀具參數(shù)中的刀長中，系統(tǒng)會自動用刀具當(dāng)前 x 坐標(biāo)減去試切出的那段外圓直徑， 即得到工件坐標(biāo)系 x 原點(diǎn)的位置。再移動刀具試切工件一端端面

44、，在相應(yīng)刀具參數(shù) 中的刀寬中輸入 z0，系統(tǒng)會自動將此時刀具的 z 坐標(biāo)減去剛才輸入的數(shù)值，即得工 件坐標(biāo)系 z 原點(diǎn)的位置。 例如，2#刀刀架在 x 為 150.0 車出的外圓直徑為 25.0，那么使用該把刀具切削 時的程序原點(diǎn) x 值為 150.0-25.0=125.0；刀架在 z 為 180.0 時切的端面為 0，那么 使用該把刀具切削時的程序原點(diǎn) z 值為 180.0-0=180.0。分別將(125.0，180.0)存 入到 2#刀具參數(shù)刀長中的 x 與 z 中，在程序中使用 t0202 就可以成功建立出工件坐 標(biāo)系。 事實(shí)上，找工件原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置并不是求該點(diǎn)的實(shí)際位置，而是

45、找 刀尖點(diǎn)到達(dá)(0，0)時刀架的位置。采用這種方法對刀一般不使用標(biāo)準(zhǔn)刀，在加工之 前需要將所要用刀的刀具全部都對好。 3.5.23.5.2 對刀儀自動對刀對刀儀自動對刀 現(xiàn)在很多車床上都裝備了對刀儀，使用對刀儀對刀可免去測量時產(chǎn)生的誤差， 大大提高對刀精度。由于使用對刀儀可以自動計算各把刀的刀長與刀寬的差值，并 將其存入系統(tǒng)中，在加工另外的零件的時候就只需要對標(biāo)準(zhǔn)刀，這樣就大大節(jié)約了 時間。需要注意的是使用對刀儀對刀一般都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刀具，在對刀的時候先對標(biāo)準(zhǔn) 刀。 下面以采用 fanuc 0t 系統(tǒng)的日本 wasino lj-10mc 車削中心為例介紹對刀儀工 作原理及使用方法。刀尖隨刀架向已設(shè)

46、定好位置的對刀儀位置檢測點(diǎn)移動并與之接 觸，直到內(nèi)部電路接通發(fā)出電信號(通常我們可以聽到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。 在 2#刀尖接觸到 a 點(diǎn)時將刀具所在點(diǎn)的 x 坐標(biāo)存入到圖 2 所示 g02 的 x 中，將刀尖 接觸到 b 點(diǎn)時刀具所在點(diǎn)的 z 坐標(biāo)存入到 g02 的 z 中。其他刀具的對刀按照相同的 方法操作。 事實(shí)上，在上一步的操作中只對好了 x 的零點(diǎn)以及該刀具相對于標(biāo)準(zhǔn)刀在 x 方 向與 z 方向的差值，在更換工件加工時再對 z 零點(diǎn)即可。由于對刀儀在機(jī)械坐標(biāo)系 中的位置總是一定的，所以在更換工件后，只需要用標(biāo)準(zhǔn)刀對 z 坐標(biāo)原點(diǎn)就可以了。 操作時提起 z 軸功能測量按鈕“z-ax

47、is shift measure”面。 手動移動刀架的 x、z 軸，使標(biāo)準(zhǔn)刀具接近工件 z 向的右端面，試切工件端面， 按下“position recorder”按鈕，系統(tǒng)會自動記錄刀具切削點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中 z 向 的位置，并將其他刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀在 z 方向的差值與這個值相加從而得到相應(yīng)刀具的 z 原點(diǎn)，其數(shù)值顯示在 work shift 工作畫面上。 fanuc 系統(tǒng)數(shù)控車床對刀及編程指令介紹 fanuc 系統(tǒng)數(shù)控車床設(shè)置工件零點(diǎn)常用方法 一 直接用刀具試切對刀 (1)用外園車刀先試車一外園，記住當(dāng)前 x 坐標(biāo)，測量外園直徑后，用 x 坐標(biāo)減 外園直徑，所的值輸入 offset 界面的幾何形狀

48、 x 值里。 (2)用外園車刀先試車一外園端面，記住當(dāng)前 z 坐標(biāo)，輸入 offset 界面的幾何 形狀 z 值里。 二 用 g50 設(shè)置工件零點(diǎn) (1)用外園車刀先試車一外園，測量外園直徑后，把刀沿 z 軸正方向退點(diǎn)，切端 面到中心（x 軸坐標(biāo)減去直徑值）。 (2)選擇 mdi 方式，輸入 g50 x0 z0，啟動 start 鍵，把當(dāng)前點(diǎn)設(shè)為零點(diǎn)。 (3)選擇 mdi 方式，輸入 g0 x150 z150 ，使刀具離開工件進(jìn)刀加工。 (4)這時程序開頭：g50 x150 z150 .。 (5)注意：用 g50 x150 z150，你起點(diǎn)和終點(diǎn)必須一致即 x150 z150，這樣才能 保證重

49、復(fù)加工不亂刀。 (6)如用第二參考點(diǎn) g30，即能保證重復(fù)加工不亂刀，這時程序開頭 g30 u0 w0 g50 x150 z150 (7)在 fanuc 系統(tǒng)里，第二參考點(diǎn)的位置在參數(shù)里設(shè)置。 三 用工件移設(shè)置工件零點(diǎn) (1)在 fanuc0-td 系統(tǒng)的 offset 里，有一工件移界面，可輸入零點(diǎn)偏移值。 (2)用外園車刀先試切工件端面，這時 z 坐標(biāo)的位置如：z200，直接輸入到偏移 值里。 (3)選擇“ref”回參考點(diǎn)方式，按 x、z 軸回參考點(diǎn)，這時工件零點(diǎn)坐標(biāo)系即建 立。 (4)注意：這個零點(diǎn)一直保持，只有從新設(shè)置偏移值 z0，才清除。 四 用 g54-g59 設(shè)置工件零點(diǎn) (1)

50、用外園車刀先試車一外園，測量外園直徑后，把刀沿 z 軸正方向退點(diǎn)，切端 面到中心。 (2)把當(dāng)前的 x 和 z 軸坐標(biāo)直接輸入到 g54-g59 里,程序直接調(diào)用如: g54x50z50。 (3)注意:可用 g53 指令清除 g54-g59 工件坐標(biāo)系。 3.63.6 夾具的選擇夾具的選擇 3.6.13.6.1 確定工件的加工部位和具體內(nèi)容確定工件的加工部位和具體內(nèi)容 確定被加工工件需在本機(jī)床上完成的工序內(nèi)容及其與前后工序的聯(lián)系。 (1)工件在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量 等。 (2)前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn) 孔

51、等。 (3)本工序要加工的部位和具體內(nèi)容。 (4)為了便于編制工藝及程序，應(yīng)繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。 3.6.23.6.2 確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具 根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準(zhǔn)和夾緊要求，選用或設(shè)計夾具。數(shù)控車 床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數(shù) 控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，因它在生產(chǎn)廠 已通過了嚴(yán)格的平衡，具有高轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速可達(dá) 40006000rmin)、高夾緊力 (最大推拉力為 20008000n)、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。還 可使用軟爪夾持工

52、件，軟爪弧面由操作者隨機(jī)配制，可獲得理想的夾持精度。通過 調(diào)整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。 為減少細(xì)長軸加工時受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時， 可采用液壓自動定心中心架，定心精度可達(dá) 0.03mm。 3.6.33.6.3 確定加工方案確定加工方案 (一)確定加工方案的原則 加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線 等內(nèi)容。 在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位 置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加 工方案時，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對待，

53、靈活處理。只有這樣，才能使所制定的 加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的。 制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少， 走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。 （1）先粗后精 為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時，應(yīng)先安排粗加工 工序，在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量，同時盡量滿足精加工的余量 均勻性要求。 當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。其中， 安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則 可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精

54、加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀 連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓 中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光 滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 （2）先近后遠(yuǎn) 這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對于對刀點(diǎn)的距離大小而言的。在一般情 況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點(diǎn)近的部位先加工，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位 后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠(yuǎn)有利 于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。 （3）先內(nèi)后外 對既要加工內(nèi)表面(內(nèi)型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定

55、其加工方案時， 通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。這是因?yàn)榭刂苾?nèi)表面的尺寸和形狀 較困難，刀具剛性相應(yīng)較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加 工中清除切屑較困難等。 （4）走刀路線最短 確定走刀路線的工作重點(diǎn)，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加 工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。 走刀路線泛指刀具從對刀點(diǎn)(或機(jī)床固定原點(diǎn))開始運(yùn)動起，直至返回該點(diǎn)并結(jié) 束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。 在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整 個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具

56、消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動部件 的磨損等。 優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析，必要時可輔以一些 簡單計算。 上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。 如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴于 編程者實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。 (二)加工路線與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別 是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時，則 要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。 （1）對大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時的加工路線

57、（2）分層切削時刀具的終止位置 (三)車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速 數(shù)控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每轉(zhuǎn) 一周時，刀具沿主進(jìn)給軸(多為 z 軸)方向位移一個螺距即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù) 控車床加工螺紋時，會受到以下幾方面的影響： （1）螺紋加工程序段中指令的螺距(導(dǎo)程)值，相當(dāng)于以進(jìn)給量（mm/r）表示的 進(jìn)給速度 f，如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，其換算后的進(jìn)給速度(mm/min)則必 定大大超過正常值； （2）刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅(qū)動系統(tǒng)升/降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ) 運(yùn)算速度的約束，由于升/降頻特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運(yùn)動 產(chǎn)生出的“超前”

58、和“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙的螺距不符合要求； （3）車削螺紋必須通過主軸的同步運(yùn)行功能而實(shí)現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈 沖發(fā)生器(編碼器)。當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，通過編碼器發(fā)出的定位脈沖(即主軸每 轉(zhuǎn)一周時所發(fā)出的一個基準(zhǔn)脈沖信號)將可能因“過沖”(特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不 穩(wěn)定時)而導(dǎo)致工件螺紋產(chǎn)生亂扣。 因此，車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下幾個原則： （1）在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速； （2）當(dāng)螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長度 1 和切出長度 2 考慮比較充裕，即螺 紋進(jìn)給距離超過圖樣上規(guī)定螺紋的長度較大時，可選擇適當(dāng)高一些的主軸轉(zhuǎn)速； （3）當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)

59、速超過機(jī)床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)速時，則可 選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速； （4）通常情況下，車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)按其機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定的 計算式進(jìn)行確定，其計算式多為： n 螺n 允l(rmin) 式中 n 允-編碼器允許的最高工作轉(zhuǎn)速(rmin)； l-工件螺紋的螺距(或?qū)С蹋琺m)。 (四)確定切削用量與進(jìn)給量 削時間會加長，刀具無法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時 間，但是刀具容易產(chǎn)生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起 來有： (1)刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫 切削速度不到 50mmin，碳化物刀具耐高溫切削速度可

60、達(dá) 100mmin 以上，陶瓷刀 具的耐高溫切削速度可高達(dá) 1000mmin。 (2)工件材料。工件材料硬度高低會影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時 切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時，切削速度可以提高。 (3)刀具壽命。刀具使用時間(壽命)要求長，則應(yīng)采用較低的切削速度。反之， 可采用較高的切削速度。 (4)切削深度與進(jìn)刀量。切削深度與進(jìn)刀量大，切削抗力也大，切削熱會增加， 故切削速度應(yīng)降低。 (5)刀具的形狀。刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度都會影響切削速度 的選取。 (6)冷卻液使用。機(jī)床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速 度。 上述影響切削速度的諸因素中，刀具材