典型零件的數(shù)控車削加工培訓(xùn)課程

1機械零件的數(shù)字化加工沙洲職業(yè)工學(xué)院機械動力工程系2典型零件的數(shù)控車削加工項目1：簡單零件的數(shù)控車削加工3典型零件的數(shù)控車削加工任務(wù)2：圓錐類零件的數(shù)控車削加工2.1任務(wù)描述如圖所示工件，毛坯為?20mm×60mm的45鋼棒料，試采用單一固定循環(huán)編程指令G90編寫其加工程序。圖3-1圓錐類零件編程實例4程序清單典型零件的數(shù)控車削加工O0001主程序名G50S2000；限定主軸最高轉(zhuǎn)速2000r/minG96G99G21G40T01;程序初始化G00X200.Z200.;快速定位至換刀參考點（人工設(shè)定）T0101;換1號刀，選擇1號刀補S100M03;主軸正轉(zhuǎn)，線速度100M/minG00X100.Z100.M08;刀具到目測安全位置，冷卻液打開G41G00X16.Z0;定位至固定循環(huán)起始點，建立左刀補G90X6.Z-5.196R-3.F0.15;調(diào)用固定循環(huán)粗加工60度頂尖表面X6.Z-9.526R-5.5;固定循環(huán)模態(tài)調(diào)用G01X0Z0；定位至精加工起始點G01X6.Z-10.392F0.1；精加工60度頂尖表面X20.;G97S800；G40G00X100.Z100.M09;程序結(jié)束部分M30;52.2相關(guān)知識2.2.1進給路線的確定在車床上車削外圓錐時大體上有如圖所示的三種進給路線。圓錐的加工路線典型零件的數(shù)控車削加工62.2.1進給路線的確定1.階梯切削路線按圖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，可由相似三角形得：D-d2L＝D-d2S-apD-d2L（＝D-d2S-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。典型零件的數(shù)控車削加工72.2.1進給路線的確定2.相似三角形切削路線

按圖b的相似斜線切削路線，也需計算粗車時終刀距S，可由相似三角形得：按此種加工路線，刀具切削運動的距離較短。D-d2L＝SapD-d2L＝Sap典型零件的數(shù)控車削加工82.2.1進給路線的確定3.三角形切削路線

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量是變化的，且刀具切削運動的路線較長。典型零件的數(shù)控車削加工92.2.2數(shù)控車床的裝夾與定位1.數(shù)控車床工件的基準(zhǔn)2.數(shù)控車床定位基準(zhǔn)的選擇設(shè)計基準(zhǔn)徑向：回轉(zhuǎn)體軸線軸向：工件的某一端面或幾何中心處定位基準(zhǔn)被加工工件的外圓表面、內(nèi)圓表面或端面中心孔測量基準(zhǔn)被加工工件各項精度測量和檢測時的基準(zhǔn)定位方式一：一端固定（用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧套固定）（適于軸較短）定位方式二：卡盤—頂尖定位或兩頂尖定位（適于軸較長）典型零件的數(shù)控車削加工103.數(shù)控車床裝夾三爪自定心卡盤裝夾兩頂尖之間裝夾雙三爪定心卡盤裝夾卡盤和頂尖裝夾常用裝夾方式通用夾具裝夾典型零件的數(shù)控車削加工11三爪卡盤：：可自動定心心，夾持范范圍大，但但定心精度度不高，不不適于零件件同軸度要要求高時的的二次裝夾夾。有機械械式和液壓壓式（常用用）。軟爪：當(dāng)加工同軸軸度要求較較高的工件件或進行工工件的二次次裝夾時用用此?？ūP加頂尖尖：在車削質(zhì)量量較大的工工件時用。。安全可靠、、剛性好、、軸向定位位準(zhǔn)確，常常用。四爪卡盤：：當(dāng)加工精度度要求不高高，偏心距距較小，長長度較短的的工件。彈簧夾套：：定心精度高高，裝夾快快捷方便，，常用于精精加工的外外圓表面定定位。典型零件的的數(shù)控車削削加工121.對刀具的要要求（1）為使粗車車能大吃刀刀、大走刀刀，要求粗粗車刀具強強度高、耐耐用度好；；（2）精車首先先是保證加加工精度，，所以要求求刀具的精精度高、耐耐用度好。。（3）為減少換換刀時間和和方便對刀刀，應(yīng)盡可可能多地采采用機夾刀刀。（4）多數(shù)情況況下應(yīng)采用用涂層硬質(zhì)質(zhì)合金刀片片。（5）數(shù)控車床床對刀片的的斷屑槽有有較高的要要求。數(shù)控控車削刀片片常采用三三維斷屑槽槽。（6）數(shù)控車床床還要求刀刀片耐用度度的一致性性好，以便便于使用刀刀具壽命管管理功能。。2.2.3數(shù)控車削刀刀具典型零件的的數(shù)控車削削加工132.常用車刀種種類和用途途常用車刀的的種類、形形狀和用途途1-切斷刀2-90°°左偏刀3-90°°右偏刀4-彎頭車刀5-直頭車刀6-成型車刀7-寬刃精車刀刀8-外螺紋車刀刀9-端面車刀10-內(nèi)螺紋車刀刀11-內(nèi)槽車刀12-通孔車刀13-盲孔車刀典型零件的的數(shù)控車削削加工142.常用車刀種類和和用途外圓車刀內(nèi)孔車刀螺紋車刀常用車刀典型零件的的數(shù)控車削削加工15類型主偏角適用機床外圓車刀900、500、600、750、450普通車床和數(shù)控車床仿形車刀930、107.50仿形車床和數(shù)控車床端面車刀900、450、750普通車床和數(shù)控車床內(nèi)圓車刀450、600、750、900、910、930、950、107.50普通車床和數(shù)控車床切斷車刀普通車床和數(shù)控車床螺紋車刀普通車床和數(shù)控車床切槽車刀普通車床和數(shù)控車床3.數(shù)控車刀數(shù)控車床所所采用車刀刀分為整體體式和可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位車刀兩兩種，多采采用可轉(zhuǎn)位位車刀.可轉(zhuǎn)位車刀刀按其用途可分為外圓圓車刀、仿仿形車刀、、端面車刀刀、內(nèi)圓車車刀、切槽槽車刀、切切斷車刀和和螺紋車刀刀等典型零件的的數(shù)控車削削加工16可轉(zhuǎn)位車刀刀的結(jié)構(gòu)形形式由杠桿、螺螺釘、刀墊墊、刀墊銷銷、刀片所所組成由壓緊螺釘釘、刀墊、、銷、刀片片所組成由緊定螺釘釘、刀墊、、銷、楔塊塊、刀片所所組成①杠桿式：②楔塊式：③上壓式：典型零件的的數(shù)控車削削加工17依靠螺釘旋旋緊壓靠杠杠桿，由杠杠桿的力壓壓緊刀片達達到夾固的的目的。杠桿式典型零件的的數(shù)控車削削加工18依靠銷與楔楔塊的壓下下力將刀片片夾緊。楔塊式典型零件的的數(shù)控車削削加工19依靠夾緊螺螺釘?shù)膲合孪铝⒌镀瑠A緊。上壓式典型零件的的數(shù)控車削削加工204.合理選擇刀刀具第一條路線線為：零件件圖樣、機機床影響因因素、選擇擇刀桿、刀刀片夾緊系系統(tǒng)、選擇擇刀片形狀狀，主要考考慮機床和和刀具的情情況；第二條路線線為：工件件影響因素素、選擇工工件材料代代碼、確定定刀片的斷斷屑槽型、、選擇加工工條件臉譜譜，這條路路線主要考考慮工件的的情況。綜合這兩條條路線的結(jié)結(jié)果，才能能確定所選選用的刀具具。典型零件的的數(shù)控車削削加工21①選擇刀片材材質(zhì)常見刀片材材料有高速速鋼、硬質(zhì)質(zhì)合金、涂涂層硬質(zhì)合合金，陶瓷瓷、立方氮氮化硼和金金鋼石等，，其中應(yīng)用用最多的是是硬質(zhì)合金金和涂層硬硬質(zhì)合金刀刀片。選擇擇刀片材質(zhì)質(zhì)主要依據(jù)據(jù)被加工工工件的材料料、被加工工表面的精精度、表面面質(zhì)量要求求、切削載載荷的大小小以及切削削過程有無無沖擊和振振動等。典型零件的的數(shù)控車削削加工22②刀片形狀的的選擇刀片形狀主主要依據(jù)加加工輪廓、、切削方法法、刀具壽壽命和刀片片的轉(zhuǎn)位次次數(shù)等因素素選擇。一般外圓車車削常用80°凸三角形、、四方形和和80°菱形刀片；；仿形加工工常用55°、35°菱形和圓形形刀片；在在機床剛性性、功率允允許的條件件下，大余余量、粗加加工應(yīng)選擇擇刀尖角較較大的刀片片，反之選選擇刀尖角角較小的刀刀片。典型零件的的數(shù)控車削削加工23可轉(zhuǎn)位車削削刀片型號號表示方法法24③刀具前角角的選擇大負前角用于切削硬材料需切削刃強度大，以適應(yīng)斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件大正前角用于切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工材料及機床剛性差時前角的影響正前角大，切削刃鋒利前角每增加1°，切削功率減少1％正前角大，刀刃強度下降；負前角過大，切削力增加典型零件的的數(shù)控車削削加工25④刀具后角角的選擇后角的影響后角大，后刀面磨損小后角大，刀尖強度下降小后角用于切削硬材料需切削刃強度高時大后角用于切削軟材料切削易加工硬化的材料典型零件的的數(shù)控車削削加工26⑤刀具主偏偏角的選擇擇主偏角的影響進給量相同時，主偏角小，刀片與切屑接觸的長度增加，切削厚度變薄，使切削力分散作用在長的刀刃上，刀具耐用度得以提高主偏角小，分力a’也隨之增加，加工細長軸時，易發(fā)生撓曲主偏角小，切削處的力性能變差主偏角小，切削厚度變薄，切削寬度增加，將使切屑難以碎斷大主偏角用于切深小的精加工切削細而長的工件機床剛性差時小主偏角用于工件硬度高，切削溫度大時大直徑零件的粗加工機床剛性高時典型零件的的數(shù)控車削削加工27⑥刀具副偏偏角的選擇擇副偏角的影響副偏角小，切削刃強度增加，但刀尖易發(fā)熱副偏角小，背向力增加，切削時易產(chǎn)生振動粗加工時副偏角宜小些；而精加工時副偏角則宜大些副偏角具有有減少已加加工表面與與刀具摩擦擦的功能。。一般為5°～15°典型零件的的數(shù)控車削削加工28⑦刀具刃傾傾角的選擇擇刃傾角是前前刀面傾斜斜的角度。。重切削時時，切削開開始點的刀刀尖上要承承受很大的的沖擊力，，為防止刀刀尖受此力力而發(fā)生脆脆性損傷，，故需有刃刃傾角。推推薦車削時時為3°～5°；刃傾角的影響刃傾角為負時，切屑流向工件；為正時，反向排出刃傾角為負時，切削刃強度增大，但切削背向力也增加，易產(chǎn)生振動典型零件的的數(shù)控車削削加工29⑧刀尖圓弧弧半徑的選選擇刀尖圓弧半徑的影響刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度下降刀尖圓弧半徑大，刀刃強度增加刀尖圓弧半徑過大，切削力增加，易產(chǎn)生振動刀尖圓弧半徑大，刀具前、后面磨損減小刀尖圓弧半徑過大，切削處的力性能惡化刀尖圓弧小用于切深削的精加工細長軸加工機床剛性差時刀尖圓弧大用于需要刀刃強度高的黑皮切削，斷續(xù)切削大直徑工件的粗加工機床剛性好時典型零件的的數(shù)控車削削加工305．車削工具具系統(tǒng)為了提高效效率，減少少換刀輔助助時間，數(shù)數(shù)控車削刀刀具已經(jīng)向向標(biāo)準(zhǔn)化、、系列化、、模塊化方方向發(fā)展，，目前數(shù)控控車床的刀刀具系統(tǒng)常常用的有兩兩類。一類是刀塊塊式，結(jié)構(gòu)構(gòu)是用凸鍵鍵定位、螺螺釘夾緊。。該結(jié)構(gòu)定定位可靠，，夾緊牢固固、剛性好好，但換裝裝刀具費時時，不能自自動夾緊。。另一類結(jié)構(gòu)構(gòu)是圓柱柄柄上銑有齒齒條的結(jié)構(gòu)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)構(gòu)可實現(xiàn)自自動夾緊，，換裝比較較快捷，剛剛性較刀塊塊式差。典型零件的的數(shù)控車削削加工31刀塊式車刀刀系統(tǒng)圓圓柱齒齒條式車刀刀系統(tǒng)典型零件的的數(shù)控車削削加工326．對刀（1）試切對刀刀試切對刀是是指在機床床上使用相相對位置檢檢測手動對對刀（2）機外對對刀儀對刀刀機外對刀的的本質(zhì)是測測量出刀具具假想刀尖尖點到刀具具臺基準(zhǔn)之之間X及Z方向的距離離。（3）自動對刀刀

動對對刀是通過過刀尖檢測測系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)的，刀尖尖以設(shè)定的的速度向接接觸式傳感感器接近，，當(dāng)?shù)都馀c與傳感器接接觸并發(fā)出出信號，數(shù)數(shù)控系統(tǒng)立立即記下該該瞬間的坐坐標(biāo)值，并并自動修正正刀具補償償值。典型零件的的數(shù)控車削削加工33刀具安裝后后，先移動動刀具手動動切削工件件右端面，，再沿X向退刀，將將右端面與與加工原點點距離N輸入數(shù)控系系統(tǒng)，即完完成這把刀刀具Z向?qū)Φ哆^程程。典型零件的的數(shù)控車削削加工34典型零件的的數(shù)控車削削加工35典型零件的的數(shù)控車削削加工362.2.4編程指令回回顧介紹S功能指令S功能指令用用于控制主主軸轉(zhuǎn)速。。編程格式S～S后面的數(shù)字字表示主軸軸轉(zhuǎn)速，單單位為r/min。在具有恒線線速功能的的機床上，，S功能指令還還有如下作作用。(1)最高轉(zhuǎn)速限限制編程格式G50S～S后面的數(shù)字字表示的是是最高轉(zhuǎn)速速：r/min。例：G50S3000表示最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速限制為為3000r/min。(2)恒線速控制制編程格式G96S～S后面的數(shù)字字表示的是是恒定的線線速度：m/min。例：G96S150表示切削點點線速度控控制在150m/min。(3)恒線速取消消編程格式G97S～S后面的數(shù)字字表示恒線線速度控制制取消后的的主軸轉(zhuǎn)速速，如S未指定，將將保留G96的最終值。。例：G97S3000表示恒線速速控制取消消后主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速3000r/min。典型零件的的數(shù)控車削削加工372.進給速度量量綱控制指指令G98、G99在數(shù)控車削削中有兩種種切削進給給模式設(shè)置置方法，即即進給率(每轉(zhuǎn)進給模模式)和進給速度度(每分鐘進給給模式)。（1）進給率，，單位為mm/r，其指令為：：G99；進進給率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換指令G01X__Z__F__；F的單位為mm/r（2）進給速度度，單位為為mm/min，其指令為：：G98；進進給速度度轉(zhuǎn)換指令令G01X__Z__F__；F的單位為mm/minG98和G99都是模態(tài)指指令，一旦旦指定就一一直有效，，直到指定定另一方式式為止。車削CNC系統(tǒng)缺省的的進給模式式是進給率率，即每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進給模式式，只有在在用動力刀刀具銑削時時才采用每每分鐘進給給模式。典型零件的的數(shù)控車削削加工383.F功能指令F功能指令用用于控制切切削進給量量。在程序序中，有兩兩種使用方方法。(1)每轉(zhuǎn)進給量量編程格式G99F～F后面的數(shù)字字表示的是是主軸每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進給量，，單位為mm/r。例：G99F0.2表示進給量量為0.2mm/r。(2)每分鐘進給給量編程格式G98F～F后面的數(shù)字字表示的是是每分鐘進進給量，單單位為mm/min。例：G98F100表示進給量量為100mm/min。典型零件的的數(shù)控車削削加工394.英制和米制制輸入指令令G20、G21G20表示英制輸輸入，G21表示米制輸輸入。G20和G21是兩個可以以互相取代代的代碼。。機床出廠前前一般設(shè)定定為G21狀態(tài)，機床床的各項參參數(shù)均以米米制單位設(shè)設(shè)定，所以以數(shù)控車床床一般適用用于米制尺尺寸工件加加工。如果一個程程序開始用用G20指令，則表表示程序中中相關(guān)的一一些數(shù)據(jù)均均為英制(單位為英寸寸)；如果程序序用G21指令，則表表示程序中中相關(guān)的一一些數(shù)據(jù)均均為米制(單位為mm)。在一個程序序內(nèi)，不能能同時使用用G20或G21指令，且必必須在坐標(biāo)標(biāo)系確定前前指定。G20或G21指令斷電前前后一致，，即停電前前使用G20或G21指令，在下下次后仍有有效，除非非重新設(shè)定定。5.T功能指令T功能指令用用于選擇加加工所用刀刀具。編程格式T～T后面通常有有兩位數(shù)表表示所選擇擇的刀具號號碼。但也也有T后面用四位位數(shù)字，前前兩位是刀刀具號，后后兩位是刀刀具長度補補償號，又又是刀尖圓圓弧半徑補補償號。例：T0303表示選用3號刀及3號刀具長度度補償值和和刀尖圓弧弧半徑補償償值。T0300表示取消刀刀具補償。。典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工406.外圓切削循環(huán)環(huán)（G90）編程格式：G90X/U＿Z/W＿R＿F＿；（切削外圓圓柱圓錐）說明：圓錐面面切削的起點相對于切削的終點的半徑差，具體計算方法法為切削起點點半徑尺寸減減去切削終點點半徑尺寸。對外徑車削削錐度左大右右小，R值為負反之為為正；對內(nèi)孔孔車削，錐度度左小右大R值為正反之為為負。7.端面切削循環(huán)環(huán)（G94）編程格式：G94X/U＿Z/W＿R＿F＿；（切削端面面圓錐）說明：和G90指令加工錐度度軸意義有所所區(qū)別G94指令是在工件件的端面上形形成斜面而G90指令是在工件件的外圓上形形成錐度，請請注意區(qū)別。。指令中R表示圓臺的高高度。圓臺左左大右小，R為正值；否則則圓臺直徑左左小右大，R為負值，一般般只在內(nèi)孔中中出現(xiàn)此結(jié)構(gòu)構(gòu)，但用鏜刀刀x方向進刀車削削并不妥當(dāng)。。典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工41外圓錐車削循循環(huán)端面圓錐車削削循環(huán)內(nèi)孔端面圓錐錐車削循環(huán)典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工428.刀具半徑補償償功能指令（（G41、G42、G40）編程格式：刀具左補償：G41G00/G01X/U＿Z/W＿F＿；刀具右補償：G42G00/G01X/U＿Z/W＿F＿；取消刀具補償償：G40；典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工43原因：在編程時，通通常將車刀刀刀尖作為一點點考慮（即假假想刀尖位置置），但實際際上刀尖部分分是帶有圓圓角的。我們們編程時所指指定的刀具軌軌跡就是假想想刀尖的軌跡跡。在實際當(dāng)當(dāng)中，以假想想刀尖編程在在加工端面或或外圓時沒有有誤差，但在在進行倒角、、斜面、圓弧弧面切削時就就會產(chǎn)生欠切切或過切，造造成零件加工工精度誤差。。典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工44注意：不同的數(shù)控車車床用刀具在在工作中假想想刀尖的位置置不同，故要要輸入假想刀刀尖位置序號號。假想刀尖尖位置序號共共有10個。

圖示為為幾種數(shù)控車車床常用刀具具的假想刀尖尖位置。典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工452.3任務(wù)實施1.工藝分析（1）明確加工內(nèi)內(nèi)容：加工本本例工件時，，沿用前一例例加工后的坯坯料。主要加加工表面為工工件右端60度頂尖部分。。（2）確定各表面面加工方案：：零件右端端頂尖部分，，車削范圍直直徑變化較大大，為了得到到比較好的表表面粗糙度，，加工時采用用恒線速(G96)方式編程，分分粗精兩次加加工。（3）裝夾定位方方案：用三爪爪自定心卡盤盤裝夾定位，，零件經(jīng)一次次裝夾加工，，就能完成加加工工序。（4）選用刀具：：95°粗、精車右偏偏外圓車刀。。典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工2．確定工件坐坐標(biāo)系與基點點坐標(biāo)的計算算以工件右端面面的中心點為為編程原點，，走刀路線如如圖所示，粗粗加工分兩次次走刀，每次次背吃刀量2.5~3mm，基點值為絕絕對尺寸編程程值。圓錐類零件編編程實例走刀刀及基點示意意圖基點123456X坐標(biāo)值360.5606Z坐標(biāo)值05.19609.526010.392表2-1圓錐類零件編編程實例的基基點計算值典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工473.確定加工所用用各種工藝參參數(shù)粗加工每次背背吃刀量取2.5mm，精加工背吃吃刀量取1mm，主軸轉(zhuǎn)速線線速度取100m/min，主軸最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速限定2000r/min,進給量0.1-0.15mm/r。刀具與工藝參參數(shù)見表2-2、表2-3表2-2數(shù)控加工刀具具卡實訓(xùn)課題軸加工技能訓(xùn)練零件名稱零件圖號序號刀具號刀具名稱及規(guī)格刀尖半徑數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T010195°粗、精車右偏外圓刀0.8mm1外表面、端面80°菱形刀片典型零件的數(shù)數(shù)控車削加工工48表2-3數(shù)控加工工序序卡材料45#零件圖號系統(tǒng)FANUC工序號操作序號工步內(nèi)容（走刀路線）G功能T刀具切削用量轉(zhuǎn)速S（r/min）進給速度F（mm/r）背吃刀量（mm）程序夾住棒料一頭，留出長度大約4