數(shù)控車削加工概述課件

1、 數(shù)控車削加工概述 中信數(shù)控培訓(xùn)數(shù)控車床簡介數(shù)控車床的組成（1）車床主機(jī) 即數(shù)控車床的機(jī)械部件，主要包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)等。（2）數(shù)控系統(tǒng) 即控制系統(tǒng)，是數(shù)控車床的控制核心，其中包括CPU、存儲器、CRT等部分。（3）驅(qū)動系統(tǒng) 即伺服系統(tǒng)，是數(shù)控車床切削工作的動力部分，主要實現(xiàn)主運動和進(jìn)給運動。（4）輔助裝置 是為加工服務(wù)的配套部分，如液壓、氣動裝置，冷卻、照明、潤滑、防護(hù)和排屑裝置。（5）機(jī)外編程器 是在普通的計算機(jī)上安裝一套編程軟件，使用這套編程軟件以及相應(yīng)的后置處理軟件，就可以生成加工程序。通過車床控制系統(tǒng)上的通信接口或其他存儲介質(zhì)(如軟盤、光盤等)，把生成的加工程

2、序輸入到車床的控制系統(tǒng)中，完成零件的加工。數(shù)控車床的組成 數(shù)控車床的布局1床身和導(dǎo)軌的布局 數(shù)控車床的布局形式a) 平床身 b) 斜床身 c) 平床身斜滑板 d) 立床身 a)工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運動精度，一般可用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局。但由于下部空間小，故排屑困難 。 c)這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。 b).c)布局形式排屑容易，熱鐵屑不會堆積在導(dǎo)軌上，也便于安裝自動排屑器；操作方便，易于安裝機(jī)械手，以實現(xiàn)單機(jī)自動化；機(jī)床占地面積小，外形簡潔、美觀，容易實

3、現(xiàn)封閉式防護(hù)等特點，所以中、小型數(shù)控車床普遍采用這兩種布局形式。 d)導(dǎo)軌傾斜的角度分別為30、45、60、75，當(dāng)角度為90時稱為立式床身。傾斜角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性差，受力情況也差。中小規(guī)格的數(shù)控車床，其床身的傾斜度以60為宜。2刀架的布局 數(shù)控車床的刀架分為回轉(zhuǎn)式和排刀式刀架兩大類。排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套類零件的加工?；剞D(zhuǎn)式刀架是普遍采用的刀架形式，它通過回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來實現(xiàn)機(jī)床的自動換刀工作。 排刀式刀架應(yīng)用 回轉(zhuǎn)式刀架 數(shù)控車床的坐標(biāo)系 1、數(shù)控車床的原點2、數(shù)控車床參考點3、工件坐標(biāo)系 車外圓車端面鉆孔車內(nèi)孔切槽切斷車錐面車型面

4、車螺紋加工范圍數(shù)控車削的基本特征與加工范圍數(shù)控車削的基本特征與加工范圍 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(jìn)行車削還可以銑削，具體見后基本特征 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)運動為切削主運動，刀具的直線或曲線運動為進(jìn)給運動。兩者共同組成切削成形運動加工范圍 數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。 數(shù)控車床與普通車床在結(jié)構(gòu)上具有明顯差異,以下以臥式車床和立式車床為例進(jìn)行

5、講解。數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)刀架床身主軸箱滾珠絲杠床座尾座數(shù)控臥式車床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)高精度導(dǎo)軌主軸刀塔軸向?qū)к壌采頂?shù)控立式車床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的主要加工對象高精度的機(jī)床主軸高速電機(jī)主軸 精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件數(shù)控車床的主要加工對象非標(biāo)絲杠 帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件 找正：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 數(shù)控車削工件的裝夾采用找正的方法數(shù)控車削工件的裝夾 也可以改變夾緊力的作用點，采用軸向夾緊的方式。 薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受

6、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。 薄壁零件的裝夾數(shù)控車削的對刀 對刀是確定工件在機(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。對刀過程一般是從各坐標(biāo)方向分別進(jìn)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(jī)外對刀儀對刀常用對刀方式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(jìn)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) 走刀路線的確定數(shù)控車削的工藝分析 數(shù)控車削的工藝分析 走刀路線的確定車圓錐的加工路線分析 數(shù)控車床上車外圓錐

7、，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 2S-apD-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線最短。 數(shù)控車削的工藝分析 車圓錐的加工路線分析走刀路線的確定 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

8、量是變化的，且刀具切削運動的路線較長。數(shù)控車削的工藝分析 走刀路線的確定車圓弧的加工路線分析 右圖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。 右圖為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個圓錐，再車圓弧。但要注意，車錐時的起點和終點的確定，若確定不好，則可能損壞圓錐表面，也可能將余量留得過大。確定方法如圖所示，連接OC交圓弧于D，過D點作圓弧的切線AB。數(shù)控車削的工藝分析 走刀路線的舉例車圓弧的加工路線分析 螺球柱端面加工、外輪廓粗加工

9、外輪廓粗、精加工V=X D X n 1000(m/min)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。數(shù)控車削的工藝分析 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/min數(shù)控車削的工藝分析 進(jìn)給量的確定每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(fr)、每分進(jìn)給量(Vf) 式中： Vf：每分鐘進(jìn)給量(mm/min) n：主軸轉(zhuǎn)速(min-1) fr：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm/r)Vf = n x fr (mm/min)(例題)

10、主軸轉(zhuǎn)速2000min-1、每分進(jìn)給速度100mm/min，求此時每轉(zhuǎn)進(jìn)給量？(例題)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.1mm/r，主軸轉(zhuǎn)速1600min-1,求每分進(jìn)給速度?答：Vf=nfr=0.11600=160mm/min，求出每分進(jìn)給速度為160mm/min。答：fr=Vfn=1002000=0.05mm/r求出每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.05mm/r數(shù)控車削的工藝分析切削用量的確定孔加工的計算式 vc(m/min)：切削速度(3.14)：圓周率D1 (mm)：鉆頭直徑n(min-1) ：主軸轉(zhuǎn)速 用1000去除，為將mm換算成m vf(mm/min)：主軸（Z軸）進(jìn)給速度fr(mm/rev)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量n(min-

11、1) ：主軸轉(zhuǎn)速 (例題)主軸轉(zhuǎn)速1350min-1、鉆頭直徑12，求切削速度。(答)代入公式vf=frn=0.21350=270mm/min由此得出主軸每分鐘進(jìn)給量為270mm/min。主軸每分鐘進(jìn)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。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。數(shù)控車削

12、的工藝分析螺紋切削方式外螺紋右螺紋左螺紋右手刀柄左手刀柄 數(shù)控車削的工藝分析螺紋加工方法內(nèi)螺紋右螺紋左螺紋右手刀柄左手刀柄 螺紋加工方法數(shù)控車削的工藝分析數(shù)控車削的工藝分析螺紋加工進(jìn)刀次數(shù)及進(jìn)刀量的選擇應(yīng)根據(jù)螺距來選擇走刀次數(shù)及進(jìn)給量，以保證螺紋的精度及質(zhì)量 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控程序編制的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)1. ISO代碼和EIA代碼 國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會 美國電子工業(yè)協(xié)會2. 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容：數(shù)控的名詞術(shù)語；數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運動方向；數(shù)控機(jī)床的字符編碼（ISO代碼、EIA代碼）數(shù)控編程的程序段格式；準(zhǔn)備機(jī)能（G代碼）和輔助機(jī)能（M代碼）；進(jìn)給功能、主軸功能和刀具功能。 坐標(biāo)軸和運動方向的命名原則一

13、律假定工件靜止而刀具運動。刀具遠(yuǎn)離工件的方向定義為坐標(biāo)軸 的正方向以右手笛卡兒坐標(biāo)系作為數(shù)控機(jī)床 的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，直線運動的坐標(biāo)軸 分別用X、Y、Z表示。數(shù)控車床坐標(biāo)軸的規(guī)定Z軸與傳遞切削動力的主軸軸線重合 或平行，指向主軸箱的方向為軸的 負(fù)方向，而指向尾座的方向為軸的 正方向。X軸為水平軸，其方向在工件的徑向 上，平行于工件的裝夾平面。Y軸根據(jù)Z軸和X軸由右手笛卡兒規(guī)則 確定。對數(shù)控車床， Y軸是虛軸。機(jī)床坐標(biāo)系 由機(jī)床生產(chǎn)廠家規(guī)定的，以機(jī)床某一固定點為坐標(biāo)原點而建立的坐標(biāo)系稱為機(jī)床坐標(biāo)系。 廠家對機(jī)床坐標(biāo)系原點的設(shè)定通常有以下兩種情況： 1）通過主軸中心線的卡盤前端面。 2）數(shù)控車床的參考點

14、。工件坐標(biāo)系 用戶確定的編制加工程序的基準(zhǔn)點（零點）稱為工件原點。數(shù)控車床的工件原點一般定為零件精加工右端面與軸心線的交處。以工件原點為原點所構(gòu)成的坐標(biāo)系稱為工件坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系的X和Z坐標(biāo)軸與機(jī)床坐標(biāo)系的X和Z坐標(biāo)軸平行且方向相同。XZ工件坐標(biāo)系 原點靈活 （用戶設(shè)定） 編程方便（與工件裝夾 位置無關(guān)）機(jī)床坐標(biāo)系 原點固定（廠家設(shè)定） 編程不便（只有確定了工件裝夾位置后方可編程）關(guān)聯(lián)刀具形狀補償參數(shù)設(shè)置俗稱“對刀”絕對坐標(biāo)與相對坐標(biāo)絕對坐標(biāo) 各點的坐標(biāo)位置均以坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)的坐標(biāo)值，通常用X、Y、Z表示。相對坐標(biāo) 各點的坐標(biāo)位置均以前一個點的位置為基準(zhǔn)的坐標(biāo)值，在數(shù)控車床中通常用 U、V

15、、W 表示。相對坐標(biāo)又稱為增量坐標(biāo)。絕對坐標(biāo)：G01 X140.0 Z20.0G01 X100.0 Z70.0相對坐標(biāo)：G01 U100.0 W-40.0G01 U-40.0 W50.0例：分別用絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo)描述下圖中刀具 AB 和 BC的直線插補指令。參考點（機(jī)床零點） 刀架距離機(jī)床主軸最遠(yuǎn)的一個固定極限點稱為數(shù)控車床的參考點，機(jī)床參考點是用于對機(jī)床運動進(jìn)行檢測和控制的固定位置點。由生產(chǎn)廠家每個進(jìn)給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點對機(jī)床原點的坐標(biāo)是一個已知數(shù)。 注意：機(jī)床坐標(biāo)系原點 機(jī)床參考點雖然有些有些數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系原點與機(jī)床參考點重合，但概念上兩

16、者是不能混淆的。 回參考點（回零）：將刀架移到參考點的操作稱作回參考點，可通過手動或程序控制來完成。數(shù)控機(jī)床開機(jī)時，必須先確定機(jī)床坐標(biāo)系原點，而確定機(jī)床坐標(biāo)系原點的運動就是刀架返回參考點的操作，這樣通過確認(rèn)參考點，就確定了機(jī)床坐標(biāo)系原點。只有機(jī)床參考點被確認(rèn)后，刀具移動才有基準(zhǔn)。參考點的作用： 通過回參考點操作可正確地顯示刀架參考點在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 通過回參考點操作可消除機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)的累積誤差。 作為刀架行程限制(超程保護(hù))的終點。 作為進(jìn)給位置反饋的測量基準(zhǔn)點。下列情況需要回零操作： 機(jī)床關(guān)機(jī)后重新接通電源。 機(jī)床超程報警信號解除之后。 機(jī)床解除急停狀態(tài)以后。刀架參考點 數(shù)控機(jī)床刀架內(nèi)

17、有一個固定基準(zhǔn)點，一般定在回轉(zhuǎn)刀架的中心線上，數(shù)控系統(tǒng)通過控制該點的運動間接地控制刀尖的運動。機(jī)床顯示器上所顯示的坐標(biāo)值就是該點在機(jī)床坐標(biāo)系或工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。 說明：機(jī)床回參考點時，刀架參考點與機(jī)床參考點正好重合。刀位點 加工程序中表示刀具位置的基準(zhǔn)點。xxZZ工件坐標(biāo)系原點刀位點機(jī)床坐標(biāo)系原點機(jī)床參考點(刀架移動極限點)刀架參考點屏幕顯示的Z坐標(biāo)值屏幕顯示的X坐標(biāo)值刀具補償 刀具補償是補償實際加工時所用的刀具與編程時使用的理想刀具之間的偏差值，保證加工零件符合圖紙要求的一種處理方法。刀具補償?shù)毒叩膸缀窝a償 （TXXXX實現(xiàn)）刀尖圓弧半徑補償（G41、G42實現(xiàn)）形狀參數(shù)補償磨損補償?shù)毒?/p>

18、形狀參數(shù)補償（對刀） 當(dāng)?shù)段稽c指向工件坐標(biāo)系原點時，確定刀架參考點在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。XZZ補償值X補償值刀具形狀參數(shù)補償?shù)哪康模?為機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)做準(zhǔn)備。常用對刀方法：試切對刀法使用機(jī)外對刀儀對刀刀具形狀參數(shù)補償?shù)膶崿F(xiàn)： 通過引用程序中使用的Txxxx來實現(xiàn)的。 T x x x x 當(dāng)前刀具號 刀補地址號過程：將某把車刀的幾何偏置和磨損補償值存入相應(yīng)的刀補地址中。當(dāng)程序執(zhí)行到含 Txxxx的程序行的內(nèi)容時，即自動到刀補地址中提取刀偏及刀補數(shù)據(jù)。驅(qū)動刀架拖板進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整。TXX00取消形狀參數(shù)補償。切削用量的三要素切削深度ap 在垂直于刀具進(jìn)給方向上，待加工表面與已加工表面的距離，切削深度又稱作背吃刀量, 單位：mm 。 為了提高加工效率，粗車時可選取較大的切削深度，并留有一定的精加工余量，其大小可小于普通加工的精加工余量，一般半精車余量為0.5左右，精車余量為0.10.5。2.切削速度vc主軸轉(zhuǎn)速n 切削速度vc : 切削時刀位點相對與已加工表面的瞬時速度，單位：m/min(米/分鐘)。