數(shù)控車削加工的工藝與工裝和數(shù)控機(jī)床編程及加工

一、數(shù)控車床加工的主要特點(diǎn)數(shù)控車床加工的典型零件1.加工工藝范圍：數(shù)控車床主要用于加工形狀復(fù)雜、精度要求高的軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。如圖所示：加工零件類型2.1數(shù)控車削加工概述2.數(shù)控車床加工的主要特點(diǎn)：（1）加工靈活、通用性強(qiáng)、能適合產(chǎn)品品種和規(guī)格頻繁變化的特點(diǎn)；（2）能滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。2.1數(shù)控車削加工概述二、數(shù)控車床的類型（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（2）全功能型數(shù)控車床（3）車削中心如圖（4）ＦＭＣ車床：數(shù)控車床、機(jī)器人等組成柔性加工單元2.1數(shù)控車削加工概述二、按主軸的配置形式分三、按數(shù)控系統(tǒng)控制軸數(shù)分1.雙軸控制數(shù)控車床（1）雙軸臥式數(shù)控車床（2）雙軸立式數(shù)控車床2.四軸控制數(shù)控車床2.1數(shù)控車削加工概述三、車削刀具及其主要特點(diǎn)1.數(shù)控車刀的特點(diǎn)：精度高、可靠性高、換刀迅速、耐用度好、調(diào)整方便。數(shù)控車刀可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片2.1數(shù)控車削加工概述（1）刀片的緊固方式（2）刀片外形的選擇（3）刀桿頭部形式的選擇（4）刀片后角的選擇（5）左右手柄的選擇（6）刀尖圓弧半徑的選擇（7）斷屑槽形的選擇2.1數(shù)控車削加工概述

外圓車刀

內(nèi)孔車刀

螺紋車刀

切斷（槽）車刀

2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝一、數(shù)控車床加工對(duì)象1、高精度回轉(zhuǎn)零件2、表面粗糙度小的零件（利用恒轉(zhuǎn)速切削）3、輪廓形狀復(fù)雜或難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件。4、帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件（如：變導(dǎo)程螺紋）

二、加工工藝的內(nèi)容1、選擇適合數(shù)控加工的零件；

2、對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；

3、零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定；

4、數(shù)控加工工藝方案的制定；

5、工步、進(jìn)給路線的確定；

6、選擇數(shù)控機(jī)床的類型；

7、刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)；

8、切削參數(shù)的確定；

9、加工程序的編寫、校驗(yàn)和修改；

10、首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理；

11、數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。

2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（一）加工零件的工藝性分析1、零件圖分析：（1）尺寸標(biāo)注分析：盡量以尺寸基準(zhǔn)為Z向原點(diǎn)。（2）輪廓幾何形狀分析：圖紙上給的尺寸能否確定唯一圖形。（3）尺寸精度技術(shù)要求分析：數(shù)控車加工精度是否能達(dá)到要求。（4）形位公差分析：尋求加工保證方案。（5）表面粗糙度分析：是否需要采用恒線速度車削。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

2、結(jié)構(gòu)工藝性分析分析所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否便于加工成型。如：割槽，在不影響功能的前提下，槽的寬度盡量改成一致。可以省2把刀。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（二）數(shù)值處理與節(jié)點(diǎn)計(jì)算1、建立工件坐標(biāo)系2、找出節(jié)點(diǎn)（反映零件特征的特殊點(diǎn)）3、計(jì)算出節(jié)點(diǎn)在工件坐標(biāo)系里的坐標(biāo)4、在必要時(shí)可以利用CAD軟件進(jìn)行計(jì)算。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（三）加工工藝的制定1、加工方法的選擇：如孔，可鉆、擴(kuò)、鏜2、加工階段的劃分：目的：保證質(zhì)量、合理利用設(shè)備、及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷粗加工半粗加工精加工光整加工3、工序的劃分：（1）原則（與產(chǎn)品的批量和實(shí)際生產(chǎn)條件有關(guān)）：工序集中與工序分散(工序集中是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì))2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（2）工序劃分的方法按加工表面2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

按加工階段劃分可先安排普通車進(jìn)行粗加工，然后在數(shù)控車一次精加工。充分發(fā)揮數(shù)控車的優(yōu)勢(shì)。（生產(chǎn)中較多應(yīng)用此法）2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（四）加工順序安排1、先粗后精2、先近后遠(yuǎn)3、內(nèi)外交叉4、基面先行2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（五）加工路線的確定1、最短空行程路線（減少輔助時(shí)間，提高加工效率）2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

2、最短切削進(jìn)給路線2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

3、大余量毛坯的切削進(jìn)給路線（1）階梯狀：節(jié)點(diǎn)容易計(jì)算，空行程少，效率高精加工余量不均勻。（2）沿輪廓加工：精加工余量均勻，但軌跡不易計(jì)算。（3）復(fù)合型：先切削成階梯狀，粗加工最后一刀為沿輪廓加工，然后精加工。說明：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。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。4、精加工盡量連續(xù)一次性加工出零件輪廓。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（六）定位與夾緊方案（１）盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；

（２）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以減少定位誤差；

（3）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；

（4）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案；

（5）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（七）刀具使用（１）粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。

（２）精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。

（３）為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

（八）切削用量的選擇數(shù)控加工的特點(diǎn)是對(duì)刀具的剛性及耐用度要求較普通加工嚴(yán)格。因?yàn)榈毒叩膭傂圆缓?，一是影響生產(chǎn)效率；二是在數(shù)控自動(dòng)加工中極易產(chǎn)生打斷刀具的事故；三是加工精度會(huì)大大下降。刀具的耐用度差，則要經(jīng)常換刀、對(duì)刀而要增加準(zhǔn)備時(shí)間，也容易在工件輪廓上留下接刀階差，影響工件表面質(zhì)量。切削用量主要指切削速度、切削深度、進(jìn)給量。對(duì)不同的零件材質(zhì)，有一個(gè)最佳加工用量即最佳切削參數(shù)。所以加工用量應(yīng)按最佳切削參數(shù)選擇。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

1、切削深度（背吃刀量）為了保證工件的表面質(zhì)量，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工時(shí)的精加工余量一般取量為0.2—0.5mm。2、切削速度（主軸轉(zhuǎn)速n）V=πdn÷10003、進(jìn)給速度F（進(jìn)給量f)主要根據(jù)工件的精度和粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)來選取，當(dāng)加工質(zhì)量要求高時(shí)，F(xiàn)值應(yīng)選小些。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝

幾點(diǎn)說明：1、切削速度的提高，刀尖溫度會(huì)上升，會(huì)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(huì)減少1/2。2、進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。3、切深對(duì)刀具的影響沒有切削速度和進(jìn)給量大，切深主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)影響刀具的壽命。同時(shí)對(duì)于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機(jī)床加工的余量小一些。2.2數(shù)控車削加工的工藝與工裝機(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^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)別的語言記錄在程序單上的全過程。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，確定加工工藝過程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；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自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效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軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯(cuò)編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；每一個(gè)程序段完成一個(gè)加工步驟；每一個(gè)程序指令有程序段號(hào)和若干個(gè)指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；最后一個(gè)程序段由指令代碼M02作為程序結(jié)束標(biāo)志。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹

在運(yùn)行加工程序之前，必須通過參數(shù)設(shè)置對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行調(diào)整，使其與加工要求相符，這樣才能正確地進(jìn)行加工或模擬加工。OpenSoftCNC軟件系統(tǒng)的參數(shù)主要有以下內(nèi)容：①基本設(shè)置設(shè)置可修改的基本參數(shù)。②刀具設(shè)置設(shè)置刀具編號(hào)、類型和刀具補(bǔ)償?shù)葏?shù)。③軸參設(shè)置設(shè)置和查看坐標(biāo)軸參數(shù)。④工件坐標(biāo)設(shè)置設(shè)置G54—G59等工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)。