第5章數(shù)控車床編程

1、第第5章章 數(shù)控車床編程與加工數(shù)控車床編程與加工 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點數(shù)控車削加工工藝處理數(shù)控車削加工工藝處理數(shù)控車床對刀數(shù)控車床對刀數(shù)控車床的的基本操作數(shù)控車床的的基本操作零件車削加工實例零件車削加工實例5.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點5.1.1 5.1.1 數(shù)控車床的組成數(shù)控車床的組成1-主軸卡盤夾緊與松開的腳踏開關(guān) 2-對刀儀 3-主軸卡盤 4-主軸箱 5-機床防護門6-液壓系統(tǒng)壓力表 7-對刀儀防護罩 8-機床防護罩 9-對刀儀轉(zhuǎn)臂 10-操作面板11-回轉(zhuǎn)刀架 12-尾座 13-30傾斜布置的滑板 14-平床身1. 機床本體(Mac

2、hine Tools)-主運動部件、進給運動部件-支承件（立柱、床身等）-特殊裝置-輔助裝置2.數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System） 是一種程序控制系統(tǒng)，它能處理輸入到系統(tǒng)中的數(shù)控加工程序，控制數(shù)控機床運動并加工出零件。5.1 數(shù)控車床額結(jié)構(gòu)和加工特點主要內(nèi)容輸入輸出裝置可以通過多種方式獲得數(shù)控加工程序: 軟驅(qū) 現(xiàn)已較少使用 MDI（Manual Data Input）方式 USB接口 RS232C接口 DNC接口 存儲卡 未來會廣泛使用 以太網(wǎng) 5.1 數(shù)控車床額結(jié)構(gòu)和加工特點伺服單元和驅(qū)動裝置：伺服單元和驅(qū)動裝置： 主軸伺服單元和主軸電機主軸伺服單元和主軸電機 進給

3、伺服單元和進給電機進給伺服單元和進給電機檢測裝置：檢測裝置： 位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用：作用： 保證靈敏、準確地跟蹤保證靈敏、準確地跟蹤CNCCNC裝置指令；裝置指令； 進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動（速度和位置控制）；進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動（速度和位置控制）； 主軸運動指令：實現(xiàn)零件加工的切削運動（速度控制）。主軸運動指令：實現(xiàn)零件加工的切削運動（速度控制）。5.1 數(shù)控車床額結(jié)構(gòu)和加工特點5.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點5.1.2 5.1.2 數(shù)控車床的布局數(shù)控車床的

4、布局（1） 床身和導(dǎo)軌的布局5.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點（2） 刀架的布局 a.回轉(zhuǎn)式刀架 b.排式刀架5.1.2 5.1.2 數(shù)控車床的布局數(shù)控車床的布局 數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。數(shù)控車床能自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。 5.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)和加工特點1. 按車床主軸位置分類按車床主軸位置分類: 臥式；立式。臥式；立式。5.1.4 5.1.4 數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的分類 2. 按加工零件的基本類型分類：卡盤式；

5、頂尖式按加工零件的基本類型分類：卡盤式；頂尖式 。3.按刀架數(shù)量分類：按刀架數(shù)量分類：單刀架數(shù)控車床；雙刀架數(shù)控單刀架數(shù)控車床；雙刀架數(shù)控車床車床 4.按聯(lián)動軸數(shù)分類按聯(lián)動軸數(shù)分類 5.按功能分類：按功能分類：經(jīng)濟型數(shù)控車床經(jīng)濟型數(shù)控車床 ；普通數(shù)控車床；普通數(shù)控車床；車削加工中心車削加工中心 二、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點二、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點 傳動鏈短傳動鏈短 主軸采用無級變速或分段無級變速主軸采用無級變速或分段無級變速 剛度大剛度大 采用滾珠絲杠，實現(xiàn)輕拖動采用滾珠絲杠，實現(xiàn)輕拖動 采用油霧自動潤滑采用油霧自動潤滑 采用鑲鋼導(dǎo)軌采用鑲鋼導(dǎo)軌 全封閉或半封閉防護全封閉或半封閉防護 一般配有自動換刀

6、、排屑裝置一般配有自動換刀、排屑裝置 雙伺服電路驅(qū)動雙伺服電路驅(qū)動 5.2.1 數(shù)控車床的加工對象數(shù)控車床的加工對象 由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償，所以它能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。能夠加工尺寸精度要求高的零件。 能加工對母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。能加工對母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。 精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件5.2 數(shù)控車削加工工藝處理數(shù)控車削加工工藝處理 表面粗糙度小的回轉(zhuǎn)體零件表面粗糙度小的回轉(zhuǎn)體零件 數(shù)

7、控車床能加工出表面粗糙度小的零件數(shù)控車床能加工出表面粗糙度小的零件. 在材質(zhì)、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度在材質(zhì)、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進給速度和切削速度。使用數(shù)控車床的恒線速度取決于進給速度和切削速度。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣切出切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣切出的粗糙度既小又一致。的粗糙度既小又一致。 數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。零件。 輪廓形狀復(fù)雜的零件輪廓形狀復(fù)雜的零件 數(shù)控車床具有圓弧插補功能，所以可直接使用圓弧數(shù)控車床具有圓弧

8、插補功能，所以可直接使用圓弧指令來加工圓弧輪廓。指令來加工圓弧輪廓。 數(shù)控車床也可加工由任意平面曲線所組成的輪廓回數(shù)控車床也可加工由任意平面曲線所組成的輪廓回轉(zhuǎn)零件，既能加工可用方程描述的曲線，也能加工列轉(zhuǎn)零件，既能加工可用方程描述的曲線，也能加工列表曲線。表曲線。 帶一些特殊類型螺紋的零件帶一些特殊類型螺紋的零件 數(shù)控車床不但能加工任何等節(jié)距直、錐面和端面螺紋，數(shù)控車床不但能加工任何等節(jié)距直、錐面和端面螺紋，而且能加工增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距而且能加工增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋。之間平滑過渡的螺紋。 數(shù)控車床還配有精密螺紋切削功能，再加上一般采用數(shù)

9、控車床還配有精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質(zhì)合金成型刀片，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車硬質(zhì)合金成型刀片，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車削出來的螺紋精度高、表面粗糙度小?？梢哉f，包括絲削出來的螺紋精度高、表面粗糙度小?？梢哉f，包括絲杠在內(nèi)的螺紋零件很適合于在數(shù)控車床上加工。杠在內(nèi)的螺紋零件很適合于在數(shù)控車床上加工。 超精密、超低表面粗糙度的零件超精密、超低表面粗糙度的零件 磁盤、錄象機磁頭、激光打印機的多面反射體、復(fù)印磁盤、錄象機磁頭、激光打印機的多面反射體、復(fù)印機的回轉(zhuǎn)鼓、照相機等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及機的回轉(zhuǎn)鼓、照相機等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超

10、低的表面粗糙度值，隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度值，它們適合于在高精度、高功能的數(shù)控車床上加工。它們適合于在高精度、高功能的數(shù)控車床上加工。 其他其他 淬硬工件、高效率加工、帶橫向加工的回轉(zhuǎn)體零件淬硬工件、高效率加工、帶橫向加工的回轉(zhuǎn)體零件 5.2.1確定工件在數(shù)控車床上完成的工序內(nèi)容以確定工件在數(shù)控車床上完成的工序內(nèi)容以及與前后工序的聯(lián)系及與前后工序的聯(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?；虬袅稀⑿螤?、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已加工部位的形狀

11、、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準面、基準孔等。前道工序加工出的基準面、基準孔等。3. 本工序要加工的部位和具體內(nèi)容。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。前毛坯圖及本工序加工圖。 5.2 數(shù)控車削加工工藝處理數(shù)控車削加工工藝處理應(yīng)盡可能在一次裝夾中完成所有能加工表面的加工；多次裝夾時，零件上用統(tǒng)一基準來保證兩次裝夾加工后其相對位置的正確性 。 零件加工面轉(zhuǎn)接處的凹圓弧半徑，一根軸上直徑差不多大的各軸肩處的退刀槽寬度等最好統(tǒng)一尺寸。 1.采用統(tǒng)一的基準定位采用統(tǒng)一的基準定位2.盡可能

12、少用刀具。節(jié)省換刀時間盡可能少用刀具。節(jié)省換刀時間 5.2.2 數(shù)控車床加工零件的工藝性分析數(shù)控車床加工零件的工藝性分析二、確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具二、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、定位基準和夾緊要求，根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準和夾緊要求，選用或設(shè)計夾具。選用或設(shè)計夾具。三、選擇合適的對刀點和換刀點三、選擇合適的對刀點和換刀點 1. 對刀點對刀點 數(shù)控加工時刀具相對零件運動的起點，由于程序也是從這一點數(shù)控加工時刀具相對零件運動的起點，由于程序也是從這一點開始執(zhí)行的，所以又稱程序起點或起刀點。開始執(zhí)行的，所以又稱程序起點或起刀點。 2. 刀位點刀位點 刀具在

13、機床上的位置是由刀具在機床上的位置是由“刀位點刀位點”的位置來表示的。的位置來表示的。在對刀時，采用對刀裝置使在對刀時，采用對刀裝置使“刀位點刀位點”和和“對刀點對刀點”重合。重合。 四、擬定工藝路線四、擬定工藝路線按安裝次數(shù)劃分工序按安裝次數(shù)劃分工序 按加工部位劃分工序按加工部位劃分工序 按所用刀具劃分工序按所用刀具劃分工序 按粗精加工劃分工序按粗精加工劃分工序 加工方法的選擇加工方法的選擇工序的劃分工序的劃分四、擬定工藝路線四、擬定工藝路線先粗后精先粗后精 基面先行基面先行先內(nèi)后外先內(nèi)后外 先近后遠先近后遠 刀具集中刀具集中走刀路線最短走刀路線最短 3. 加工順序的安排加工順序的安排五、五

14、、 加工路線與加工余量的關(guān)系加工路線與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應(yīng)在數(shù)控車床還未達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。序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。 圖圖(a)(a)是錯誤的階梯切削路線，圖是錯誤的階梯切削路線，圖(b)(b)按按1515的順序切的順序切削，每次切削所留

15、余量相等，是正確的階梯切削路線削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削路線 1) 大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線2) 分層切削時刀具的終止位置分層切削時刀具的終止位置 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；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.當螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長度當螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長度1和切出長度和切出長度2比較充裕時，比較充裕時， 可選擇適當高一些的主軸轉(zhuǎn)速；可選擇適當高一些的主軸轉(zhuǎn)速；3.當編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)當編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機床所規(guī)定主軸的最大

16、轉(zhuǎn) 速時，則可選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速；速時，則可選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速；4.通常情況下，車螺紋時主軸通常情況下，車螺紋時主軸 轉(zhuǎn)速應(yīng)按其機床或數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)速應(yīng)按其機床或數(shù)控系統(tǒng) 說明書中規(guī)定的計算式進行說明書中規(guī)定的計算式進行 確定，其計算式為：確定，其計算式為： n螺螺n允允/L(r/min) 車螺紋時應(yīng)遵循的幾個原則車螺紋時應(yīng)遵循的幾個原則六、確定切削用量和進給量六、確定切削用量和進給量 在編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。在編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切

17、削條件，合理地確定切削用量，可有效，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。地提高機械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。影響切削條件的因素有影響切削條件的因素有：機床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度機床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命、切削進給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機床的壽命。硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機床的壽命。上述諸因素中以上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給

18、率為主切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。要因素。 5.3 數(shù)控車床的工藝裝備數(shù)控車床的工藝裝備 數(shù)控車床的刀具數(shù)控車床的刀具 數(shù)控車床的卡盤數(shù)控車床的卡盤 數(shù)控車床的尾座數(shù)控車床的尾座 數(shù)控車床的刀架數(shù)控車床的刀架 數(shù)控車床的銑削動力頭數(shù)控車床的銑削動力頭 一、數(shù)控車床的刀具一、數(shù)控車床的刀具 1. 對刀具的要求對刀具的要求 數(shù)控車床能兼作粗、精加工。為使粗加工能以較大數(shù)控車床能兼作粗、精加工。為使粗加工能以較大切削深度、較大進給速度地加工，要求粗車刀具強度切削深度、較大進給速度地加工，要求粗車刀具強度高、耐用度好。精車首先是保證加工精度，所以要求高、耐用度好。精車首先是保證加工精度，

19、所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時間和方便對刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)可能多地采用機夾刀。刀，應(yīng)可能多地采用機夾刀。2. 數(shù)控車床的刀具數(shù)控車床的刀具 數(shù)控車削用的車刀一般分為三類：數(shù)控車削用的車刀一般分為三類：尖形車刀、圓尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。弧形車刀和成型車刀。尖形車刀：是以直線形切削刃為特征的車刀尖形車刀：是以直線形切削刃為特征的車刀圓弧形車刀：是較為特殊的數(shù)控加工用車刀圓弧形車刀：是較為特殊的數(shù)控加工用車刀(3) 成型車刀：俗稱樣板車刀成型車刀：俗稱樣板車刀 機夾可轉(zhuǎn)位車刀機夾可轉(zhuǎn)位車刀是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機械是將可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片用機

20、械的方法夾持在刀桿上形成的車刀。一般由刀片、刀墊的方法夾持在刀桿上形成的車刀。一般由刀片、刀墊、夾緊元件和刀體組成。、夾緊元件和刀體組成。二、二、 數(shù)控車床的卡盤數(shù)控車床的卡盤 液壓卡盤是數(shù)控車削加工時夾緊工件的重要附件，液壓卡盤是數(shù)控車削加工時夾緊工件的重要附件，對一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤；對零件被夾對一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤；對零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤；用持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤；用棒料直接加工零件時需要采用彈簧卡盤。棒料直接加工零件時需要采用彈簧卡盤。 三、數(shù)控車床的尾座三、數(shù)控車床的尾座 對軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，

21、需要采對軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，需要采用安裝在液壓尾架上的活頂尖對零件尾端進行支撐，才用安裝在液壓尾架上的活頂尖對零件尾端進行支撐，才能保證對零件進行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和能保證對零件進行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾座。可編程液壓尾座。 四、數(shù)控車床的刀架四、數(shù)控車床的刀架 刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床根據(jù)其刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床根據(jù)其功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)量一般為功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)量一般為8把、把、10把、把、12把或把或16把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。 刀架的結(jié)構(gòu)形式一般

22、為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架上，可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、裝在刀架上，可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。 數(shù)控車床的編程及實例分析數(shù)控車床的編程及實例分析 加工如圖所示零件，毛坯尺尺寸為50mm。數(shù)控車床的編程及實例分析數(shù)控車床的編程及實例分析 工步一：粗、精車端面，粗車48外圓 工步二：車40外圓，倒R4圓弧 工步三：粗車36外圓，倒角2 x 45 工

23、步四：車28外圓，倒角4 x 45 工步五：粗、精車24外圓及倒角245 工步六：車R30圓弧 工步七：車19.6退刀槽 工步八：車螺紋(螺距1.5mm) 工步九：精加工工件加工準備： 因為該工件加工需換刀，因此，在開始加工前，需用系統(tǒng)的“手動對刀”功能先對刀。 設(shè)定T01刀為左偏刀，T02為切槽刀(刀寬3mm)，T03為螺紋刀，T04為圓弧車刀。 設(shè)定主軸粗車速度S400，主軸精車速度S700。 用“手動運行”功能將起刀點置于距離工件軸心線50mm，距離待加工端面80mm的位置(確保換刀時不發(fā)生干涉)。 加工程序采用相對坐標編程，增量值用U、W表示, 尺寸單位(mm) 。程序段如下： N00

24、00 M03 S400 N0010 T0101 N0020 G04 P3000 N0030 G01 W-81 F2000 M08 N0040 U-100 F200 N0050 W10 F2000 N0060 G27 N0070 G01 W-l0.5 F500 N0080 U-100 F100 N0090 Wl0 F2000 N0100 U48 N0110 W-110 F200 N0120 U20 F2000 N0130 W110 N0140 U-20 N0150 M98 P2000 18 N0160 M98 P3000 L4 N0170 M98 P4000 L8 N0180 M98P6000L

25、4 N0190 G01 U26 F2000 N0200 W70 N0210 T0404 N0220 W-102 N0230 M98 P5000 L8 N0240 G01 W102 F2000 N0250 T0202 N0260 G01 W-97 F2000 N0270 U-18.4 F100 N0280 U18.4 N0290 W97 F2000 N0300 T0303 N0310 S700 N0320 G04 P3000 N0330 G01 U-14 F2000 N0340 W-70 N0350 M98 P7000 L6 N0360 G27 N0370 G28 N0380 T0101 N0390 G01 U-73 F2000 N0400 W-81.5 N0410 W-57 F100 N0420 U8 W-4 N0430 W-9 N0440 U4 W-2 N0450 W-5 N0460 G02 10 K4 U8 W-