數(shù)控車削加工工藝與編程

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1、 序號(hào) 日期 班級(jí) 課題 數(shù)控車削加工工藝與編程 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1、數(shù)控車床切削用量的選擇 2、數(shù)控車刀的選擇 難點(diǎn)：1、數(shù)控車床切削用量的選擇 教研室主任 年 月 日 教師 年 月 日 教學(xué)手段：多媒體教學(xué) 教學(xué)方法：案例教學(xué)、演示 復(fù) 習(xí)：數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)（5分鐘） 引 入：從機(jī)床的分類和用途（ 5分鐘） 正 課：數(shù)控車削概述和數(shù)控車削工藝制訂（90分鐘） 知識(shí)點(diǎn)（85分鐘）： 第四章 數(shù)控車削加工工藝與編程 數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用最為廣泛的一種機(jī)床。數(shù)控車床在結(jié)構(gòu)及其加工工

2、藝上都與普通車床相類似，但由于數(shù)控車床是由電子計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)控制的機(jī)床，其加工是通過(guò)事先編制好的加工程序來(lái)控制，所以在工藝特點(diǎn)上又與普通車床有所不同。本章將著重介紹數(shù)控車床的加工工藝及其程序編制。 第一節(jié) 數(shù)控車削概述 一、數(shù)控車床的主要加工對(duì)象 數(shù)控車削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。由于數(shù)控車床具有加工精度高、具有直線和圓弧插補(bǔ)功能以及在加工過(guò)程中能自動(dòng)變速等特點(diǎn)，因此其加工范圍比普通車床寬得多。凡是能在數(shù)控車床上裝夾的回轉(zhuǎn)體零件都能在數(shù)控車床上加工。與普通車床相比，數(shù)控車床比較適合車削具有以下要求和特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)體零件： 1．精度要求高的零件 零件的精度要求主要指尺寸、形狀、位

3、置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。由于數(shù)控車床剛性好，制造和對(duì)刀精度高，并能方便、精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償，所以能加工尺寸精度要求較高的零件，有些場(chǎng)合能達(dá)到以車代磨的效果。另外，由于數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以它能加工直線度、圓度、圓柱度等形狀精度要求高的零件。由于數(shù)控車床一次裝夾能完成加工的內(nèi)容較多，所以它能有效提高零件的位置精度，并且加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控車床具有恒線速度切削功能，所以它不僅能加工出表面粗糙度小而均勻的零件，而且還適合車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。一般數(shù)控車床的加工精度可達(dá)0．001 mm，表面粗糙度Ra可達(dá)0．16μm(

4、精密數(shù)控車床可達(dá)0．02μm)。 2．表面粗糙度值小的零件 數(shù)控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。困為在材質(zhì)、精車余量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)給量和切削速度。切削速度變化，致使車削后的表面粗糙度不一致，使用數(shù)控車床的恒線切削功能，就可選用最佳線速度來(lái)切削錐 、球面和端面等，使車削后的表面粗糙度值即小又一致。 3．表面輪廓形狀復(fù)雜的零件 由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補(bǔ)功能(部分?jǐn)?shù)控車床還有某些非圓弧曲線插補(bǔ)功能)，所以它可以車削由任意直線和各類平面曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件，包括通過(guò)擬合計(jì)算處理后的、不能用方程式描述的列表曲線。如圖4-1所示的

5、殼體零件封閉內(nèi)腔的成型面，在普通車床上是無(wú)法加工的，而在數(shù)控車床上則很容易加工出來(lái)。 圖4-1 成型內(nèi)腔零件示意圖 4．帶特殊螺紋的零件 數(shù)控車床具有加工各類螺紋的功能，包括任何等導(dǎo)程的直、錐和端面螺紋，增導(dǎo)程、減導(dǎo)程以及要求等導(dǎo)程與變導(dǎo)程之間平滑過(guò)渡的螺紋。通常在主軸箱內(nèi)安裝有脈沖編碼器，主軸的運(yùn)動(dòng)通過(guò)同步帶1：1地傳到脈沖編碼器。采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖編碼器便發(fā)出檢測(cè)脈沖信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，使主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)與刀架的切削進(jìn)給保持同步關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)加工螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架Z向移動(dòng)工件一個(gè)導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。而且車削出來(lái)的螺紋精度高，表面粗糙度值小。 二、數(shù)控車

6、削加工的主要內(nèi)容 根據(jù)數(shù)控車床的工藝特點(diǎn)，數(shù)控車削加工主要有以下加工內(nèi)容。 1．車削外圓 車削外圓是最常見(jiàn)、最基本的車削方法，工件外圓一般由圓柱面、圓錐面、圓弧面及回轉(zhuǎn)槽等基本面組成。圖3—2所示為使用各種不同的車刀車削中小型零件外圓(包括車外回轉(zhuǎn)槽)的方法。其中右偏刀主要用于從左向右進(jìn)給，車削右邊有直角軸肩的外圓以及左偏刀無(wú)法車削的外圓，如圖4-2(c)所示。 (a) (b) (c) (d) (e) 圖4-2 車削外圓示意圖 (a)45車刀車削外圓; (b)90正偏刀車削外圓; (c)反偏刀車削外圓

7、; (d)加工工件內(nèi)部的外圓柱面; (e)加工外溝槽 錐面車削，可以分別視為內(nèi)圓、外圓切削的一種特殊形式。錐面可分為內(nèi)錐面和外錐面，在普通車床上加工錐面的方法有小滑板轉(zhuǎn)位法、尾座偏移法、靠模法和寬刀法等，而在數(shù)控車床上車削圓錐，則完全和車削其他外圓一樣，不必像普通車床那么麻煩。車削圓弧面時(shí)，則更能顯示數(shù)控車床的優(yōu)越性。 2．車削內(nèi)孔 車削內(nèi)孔是指用車削方法擴(kuò)大工件的孔或加工空心工件的內(nèi)表面，是常用的車削加工方法之一。常見(jiàn)的車孔方法如圖3—3所示。在車削盲孔和臺(tái)階孔時(shí)，車刀要先縱向進(jìn)給，當(dāng)車到孔的根部時(shí)再橫向進(jìn)給車端面或臺(tái)階端面，如圖3—3(b)、 (c)所示。 (a)

8、 (b) (c) (d) 圖4-3 車削內(nèi)孔示意圖 (a)車削通孔; (b)車削盲孔; (c)車削臺(tái)階孔; (d)車削內(nèi)溝槽 3．車削端面 車削端面包括臺(tái)階端面的車削，常見(jiàn)的方法如圖4-4所示。圖4-4(a)是使用45。偏刀車削端面，可采用較大背吃刀量，切削順利，表面光潔，而且大、小端面均可車削；圖4-4(b)是使用90左偏刀從外向工件中心進(jìn)給車削端面，適用于加工尺寸較小的端面或一般的臺(tái)階端面；圖4-4(c)是使用90左偏刀從工件中心向外進(jìn)給車削端面，適用于加工工件中心帶孔的端面或一般的臺(tái)階端面；圖4-

9、4(d)是使用右偏刀車削端面，刀頭強(qiáng)度較高，適宜車削較大端面，尤其是鑄鍛件的大端面。 (a) (b) (c) (d) 圖4-4 車削端面示意圖 (a)45車刀車削端面; (b)左偏刀車削端面(由外向中心進(jìn)刀); (c)左偏刀車削外圓(由中心向外進(jìn)刀); (d)右偏刀車削端面; 4．車削螺紋 車削螺紋是數(shù)控車床的特點(diǎn)之一。在普通車床上一般只能加工少量的等螺距螺紋，而在數(shù)控車床上，只要通過(guò)調(diào)整螺紋加工程序，指出螺紋終點(diǎn)坐標(biāo)值及螺紋導(dǎo)程，即可車削各種不同螺距的圓柱螺紋、錐螺紋或端面螺紋等。螺紋的車削可以通過(guò)單刀切削的方

10、式進(jìn)行，也可進(jìn)行循環(huán)切削。 第二節(jié) 數(shù)控車削工藝制訂 數(shù)控車削加工工藝是以普通車削加工工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)解決數(shù)控車削加工過(guò)程中面臨的工藝問(wèn)題，主要內(nèi)容有：分析零件圖紙，確定工序和工件在數(shù)控車床上的裝夾方式，確定各表面的加工順序和刀具的進(jìn)給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。 一、數(shù)控車削加工工藝分析 工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定得合理與否，對(duì)程序編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度等都有重要影響。因此，編制加工程序前，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地考慮零件圖的工藝分析，確定工件在數(shù)控車床上的裝夾，刀具、

11、夾具和切削用量的選擇等。制定車削加工工藝之前，必須首先對(duì)被加工零件的圖樣進(jìn)行分析，它主要包括以下內(nèi)容。 1． 結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成型。在數(shù)控車床上加工零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車削的特點(diǎn)，認(rèn)真審視零件結(jié)構(gòu)的合理性。例如圖4-5（a）所示零件，需用三把不同寬度的切槽刀切槽，如無(wú)特殊需要，顯然是不合理的，若改成圖4-5（b）所示結(jié)構(gòu)，只需一把刀即可切出三個(gè)槽。這樣既減少了刀具數(shù)量，少占刀架刀位，又節(jié)省了換刀時(shí)間。 在結(jié)構(gòu)分析時(shí)若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)向設(shè)計(jì)人員或有關(guān)部門(mén)提出修改意見(jiàn)。 圖4-5 結(jié)構(gòu)工藝性示例 2．構(gòu)成零件輪廓的幾

12、何要素 由于設(shè)計(jì)等各種原因，在圖紙上可能出現(xiàn)加工輪廓的數(shù)據(jù)不充分、尺寸模糊不清及尺寸封閉等缺陷，從而增加編程的難度，有時(shí)甚至無(wú)法編寫(xiě)程序，如圖4-6所示。 圖4-6 幾何要素缺陷示意圖 在圖4-6(a)中，兩圓弧的圓心位置是不確定的，不同的理解將得到完全不同的結(jié)果。再如圖4-6(b)中，圓弧與斜線的關(guān)系要求為相切，但經(jīng)計(jì)算后的結(jié)果卻為相交割關(guān)系，而非相切。這些問(wèn)題由于圖樣上的圖線位置模糊或尺寸標(biāo)注不清，使編程工作無(wú)從下手。在圖4-6(c)中，標(biāo)注的各段長(zhǎng)度之和不等于其總長(zhǎng)尺寸，而且漏掉了倒角尺寸。在圖4-6(d)中，圓錐體的各尺寸已經(jīng)構(gòu)成封閉尺寸鏈。這些問(wèn)題都給編程計(jì)算造成困難，

13、甚至產(chǎn)生不必要的誤差。 當(dāng)發(fā)生以上缺陷時(shí)，應(yīng)向圖樣的設(shè)計(jì)人員或技術(shù)管理人員及時(shí)反映，解決后方可進(jìn)行程序的編制工作。 3．尺寸公差要求 在確定控制零件尺寸精度的加工工藝時(shí)，必須分析零件圖樣上的公差要求，從而正確選擇刀具及確定切削用量等。 在尺寸公差要求的分析過(guò)程中，還可以同時(shí)進(jìn)行一些編程尺寸的簡(jiǎn)單換算，如中值尺寸及尺寸鏈的解算等。在數(shù)控編程時(shí)，常常對(duì)零件要求的尺寸取其最大和最小極限尺寸的平均值(即“中值”)作為編程的尺寸依據(jù)。 4．形狀和位置公差要求 圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要要求。在工藝準(zhǔn)備過(guò)程中，除了按其要求確定零件的定位基準(zhǔn)和檢測(cè)基準(zhǔn)，并滿足其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的規(guī)定

14、外，還可以根據(jù)機(jī)床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以便有效地控制其形狀和位置誤差。 5．表面粗糙度要求 表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇機(jī)床、刀具及確定切削用量的重要依據(jù)。 6．材料要求 圖樣上給出的零件毛坯材料及熱處理要求，是選擇刀具(材料、幾何參數(shù)及使用壽命)，確定加工工序、切削用量及選擇機(jī)床的重要依據(jù)。 7．加工數(shù)量 零件的加工數(shù)量對(duì)工件的裝夾與定位、刀具的選擇、工序的安排及走刀路線的確定等都 是不可忽視的參數(shù)。 二、車削加工工件裝夾 數(shù)控車床有多種實(shí)用的夾具，下面主要介紹常見(jiàn)的車床夾具。 1．三爪自定心卡盤(pán) 三爪自定心卡盤(pán)（如圖4-7）

15、是最常用的車床能用卡盤(pán)，其三個(gè)爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)定心（定心誤差在0.05mm以內(nèi)），夾持范圍大，一般不需要找正，裝夾效率比四爪卡盤(pán)高，但夾緊力沒(méi)有四爪卡盤(pán)大，所以適用于裝夾外形規(guī)則、長(zhǎng)度不太長(zhǎng)的中小型零件。 圖4-8 四爪單動(dòng)卡盤(pán) a) 四爪單動(dòng)卡盤(pán) b) 四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾工件 1-卡爪 2-螺桿 3-木板 圖4-7 三爪卡盤(pán)示意圖 2．四爪單動(dòng)卡盤(pán) 四爪單動(dòng)卡盤(pán)（如圖4-8）所示，它的四個(gè)對(duì)分布卡爪是各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的，因此工件裝夾時(shí)必須調(diào)整工件夾持部位在主軸上的位置，使工件加工面的回轉(zhuǎn)中

16、心與車床主軸的四面轉(zhuǎn)中心重合。四爪單動(dòng)卡盤(pán)找正比較費(fèi)時(shí)，只能用于單件小批量生產(chǎn)。四爪單動(dòng)卡盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是夾緊力大，但裝夾不如三爪自定心卡盤(pán)方便，所以適用于裝夾大型或不規(guī)則的工件。 3．雙頂尖 對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)或必須經(jīng)過(guò)多次裝夾才能加工的工件，如細(xì)長(zhǎng)軸、長(zhǎng)絲杠等的車削，或工序較多，為保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度（如同軸度要求），可以用兩頂尖裝夾。（如圖4-9）兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高。 圖4-9 兩頂尖裝夾工件 利用兩頂尖裝夾定位還可以加工偏心工件。如圖4-10所示 圖4-11 加工軟爪 圖4-10 兩頂尖車偏心軸 4．軟爪 軟爪是一促具有

17、切削性能的夾爪。當(dāng)成批加工某一工件時(shí)，為了提高三爪自定心卡盤(pán)的定心精度，可以采用軟爪結(jié)構(gòu)。即用黃銅或軟鋼焊在三個(gè)卡爪上，然后根據(jù)工件形狀和直徑把三個(gè)軟爪的夾持部分直接在車床上車出來(lái)（定心誤差只有0.01-0.02mm），即軟爪是在使用前配合被加工工件特別制造的（如圖4-11所示），如加工成圓弧面、圓錐面或螺紋等形式，可獲得理想的夾持精度。 5．花盤(pán)、彎板 當(dāng)在非回轉(zhuǎn)體零件上加工圓柱面時(shí)，由于車削效率較高，經(jīng)常用花盤(pán)、彎板進(jìn)行工件裝夾。 三、數(shù)控車床切削用量的選擇 數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫(xiě)入程序中，所以編程前必須確定合適的切削用量。 1．背吃刀

18、量的確定 在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)，當(dāng)零件的精度要求較高時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)留出精車余量，其所留精車余量一般為0.1～0.5mm。 2．主軸轉(zhuǎn)速的確定 （1）光車時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 光車時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件、刀具的材料、加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。切削速度除了計(jì)算和查表選取外，還可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。需要注意的是交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。切削速度確定之后，就用式(1-1)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速。表4-1為硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值，選用時(shí)可參考選擇。 表4-1硬質(zhì)合金外圓車刀

19、切削速度的參考數(shù)值 　 工件材料 　 　 熱處理狀態(tài) 　 ap =0.3～2.Omm ap =2～6mm ap =6～lOmm f=0.08～0.30mm／r f=O.3～0.6mm／r f=0.6～1.Omm／r vc／(mmin一1) 低碳鋼、易切鋼 熱軋 140—180 100～120 70～90 中碳鋼 　 熱軋 130～160 90～110 60～80 調(diào)質(zhì) 100—130 70—90 50～

20、70 合金結(jié)構(gòu)鋼 熱軋 100—130 70～90 50—70 　 調(diào)質(zhì) 80～110 50～70 40～60 工具鋼 退火 90～120 60～80 50～70 灰鑄鐵 HBS<190 90—120 60～80 50～70 　 HBS=190～225 80～110 50～70 40～60 高錳鋼Mnl3％ 　 　 10～20 　

21、 銅、銅合金 　 200～250 120～180 90～120 鋁、鋁合金 　 300～600 200—400 150～200 鑄鋁合金 　 100～180 80～150 60～100 說(shuō)明：切削鋼、灰鑄鐵時(shí)的刀具耐用度約為60min。 　 　 （2）車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 切削螺紋時(shí)，數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋螺距(或?qū)С?的大小、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的升降頻率特性、螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素的影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的生軸轉(zhuǎn)速選擇范圍

22、。例如，大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)，推薦切削螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為： （4-1） 式中 -----工件螺紋的螺距或?qū)С蹋ǎ琺m； -----保險(xiǎn)系數(shù)，一般取80。 3．進(jìn)給量（或進(jìn)給速度）的確定 （1）單向進(jìn)給量計(jì)算 單向進(jìn)給量包括縱向進(jìn)給量和橫向進(jìn)給量，進(jìn)給量的數(shù)值可按式1-2計(jì)算。粗車時(shí)一般取0.3～0.8mm/r,精車時(shí)常取0.1～0.3mm/r,切斷時(shí)常取 0.05～0.2mm/r。表4-2是硬質(zhì)合金車刀粗車外圓或端面的進(jìn)給量參考值，表4-3是按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值，

23、供參考選用。 表4-2硬質(zhì)合金外圓車刀粗車外圓及端面的進(jìn)給量 工件材料 刀桿尺寸BH/mm 工件直徑dw/mm 背吃刀量（ap/mm） ≤3 ＞3～5 ＞5～8 ＞8～12 ＞12 進(jìn)給量f/(mm/r) 碳素結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼耐熱鋼 1625 20 40 60 100 400 0.3～0.4 0.4～0.5 0.3～0.4 0.5～0.7 0.4～0.6 0.3～0.5 0.6～0.9 0.5～0.7 0.5～0.6 0.4～0.5 0.8～1.2 0.7～1.0 0.6～0.8 0.5

24、～0.6 2030 2525 20 40 60 100 400 0.3～0.4 0.4～0.5 0.3～0.4 0.5～0.7 0.5～0.7 0.4～0.6 0.8～1.0 0.7～0.9 0.5～0.7 0.4～0.7 1.2～1.4 1.0～1.2 0.8～1.0 0.6～0.9 0.4～0.6 鑄鐵 銅合金 1625 40 60 100 400 0.4～0.5 0.5～0.8 0.5～0.8 0.4～0.6 0.8～1.2 0.7～1.0 0.6～

25、0.8 0.5～0.7 1.0～1.4 1.0～1.2 0.8～1.0 0.6～0.8 2030 2525 40 60 100 400 0.4～0.5 0.5～0.9 0.5～0.8 0.4～0.7 0.9～1.3 0.8～1.2 0.7～1.0 0.5～0.8 1.2～1.8 1.2～1.6 1.0～1.3 0.9～1.1 0.7～0.9 說(shuō)明：①加工斷續(xù)表面及有沖擊工件時(shí)，表中進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)k=0.75～0.85; ②在無(wú)外皮加工時(shí)，表中進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)k=1.1； ③在加工耐熱

26、鋼及合金鋼時(shí)，進(jìn)給量不大于1mm/r； ④加工淬硬鋼，進(jìn)給量應(yīng)減小。當(dāng)鋼的硬度為44～56HRC時(shí)，應(yīng)乘系數(shù)k=0.8；當(dāng)鋼的硬度為56～62HRC時(shí)，應(yīng)乘系數(shù)k=0.5 表4-3按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值 工件材料 表面粗糙度Ra/μm 切削速度范圍vc/(m/min) 刀尖圓弧半徑（r/mm） 0.5 1.0 2.0 進(jìn)給量f/(mm/r) 鑄鐵、青鋼、鋁合金 ＞5～10 ＞2.5～5.0 ＞1.25～2.5 不限 0.25～0.40 0.40～0.50 0.50～0.60 0.15～0.25 0.25～0.40 0.40～0.60

27、 0.10～0.15 0.15～0.20 0.20～0.35 碳鋼及合金鋼 ＞5～10 ＜50 0.30～0.50 0.45～0.60 0.55～0.70 ＞50 0.40～0.55 0.55～0.65 0.65～0.70 ＞2.5～5.0 ＜50 0.18～0.25 0.25～0.30 0.30～0.40 ＞50 0.25～0.30 0.30～0.35 0.30～0.50 ＞1.25～2.5 ＜50 0.10 0.11～0.15 0.15～0.22 50～100 0.11～0.16 0.16～0.25 0.25～0.35

28、 ＞100 0.16～0.20 0.20～0.25 0.25～0.35 說(shuō)明：r=0.5mm,用于12mm12mm及以下刀桿；r=1mm，用于30mm30mm以下刀桿；r=2mm，用于30mm45mm以下刀桿。 （2）合成進(jìn)給速度的計(jì)算 合成進(jìn)給速度是指刀具作合成運(yùn)動(dòng)（斜線及圓弧插補(bǔ)等）時(shí)的進(jìn)給速度，例如加工斜線及圓弧等輪廓零件時(shí)，刀具的進(jìn)給速度由縱、橫兩個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)的速度合成獲得，即： （4-2） 由于計(jì)算合成進(jìn)給速度的過(guò)程比較繁瑣，所以除特別情況需要計(jì)算外，在編制數(shù)控加工程序時(shí)，一般憑實(shí)

29、踐經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)試切確定合成進(jìn)給速度值。 四、數(shù)控車刀的選擇 選擇數(shù)控車削刀具通常要考慮數(shù)控車床的加工能力、工序內(nèi)容及工件材料等因素。與普通車削相比，數(shù)控車削對(duì)刀具的要求更高，不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。 1．常用車刀類型 ① 焊接式車刀 焊接式車刀是將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上，形成一個(gè)整體。此類刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，剛性較好。但由于受焊接工藝的影響，使刀具的使用性能受到影響，另外，刀桿不能重復(fù)使用，造成刀具材料的浪費(fèi)。 根據(jù)工件加工表面的形狀以及用途不同，焊接式車刀可分為外圓車刀、內(nèi)孔車刀、切斷(切槽)刀、螺紋車刀及成形

30、車刀等，具體如圖4-12所示。 ② 機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀 機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的車刀，機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀型號(hào)的含義見(jiàn)附表2。數(shù)控車床常用的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)形式如圖4-13所示，主要由刀桿l、刀片2、刀墊3及夾緊元件4組成。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開(kāi)夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個(gè)位置便可繼續(xù)使用。減少了換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)控車削加工時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。 圖4-12 常用焊接式車刀和的種類 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—

31、寬刃車刀; 8—外螺紋車刀; 9—端面車刀; 10—內(nèi)螺紋車刀; 11—內(nèi)溝槽刀; 12—通孔車刀; 13—盲孔車刀 圖4-13機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 (a)楔塊—壓式夾緊 (b)杠桿—壓式夾緊 (c)螺釘—壓式夾緊 1—刀桿,2—刀片,3—刀墊,4—夾緊元件 2．車刀的類型及選擇 數(shù)控車削常用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧車刀和成型車刀。 ① 尖形車刀 尖形車刀的刀尖（也稱為刀位點(diǎn)）由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，切削刃為一直線形。如90內(nèi)、外圓車刀、端面車刀、切斷(槽)車刀等。 尖形車刀是數(shù)控車床加工中用的最為廣泛的一類車刀。用這類車刀加工零件

32、時(shí)，其零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。尖形車刀的選擇方法與普通車削時(shí)基本相同，主要根據(jù)工件的表面形狀、加工部位及刀 具本身的強(qiáng)度等選擇合適的刀具幾何角度，并應(yīng)適合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）。 圖4-14 圓弧形車刀 ② 圓弧形車刀 圓弧形車刀的切削刃是一圓度誤差或輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧上每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，其刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上(見(jiàn)圖4-14)。 當(dāng)某些尖形車刀或成形車刀(如螺紋車刀)的刀尖具有一定的圓弧形狀時(shí)，也可作為這類車刀使用。 圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控車刀，可用于車削工件內(nèi)、外表面，特別適

33、合于車削各種光滑連接(凸凹形)成形面。 圓弧形車刀的選擇，主要是選擇車刀的圓弧半徑，具體應(yīng)考慮兩點(diǎn)：一是車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不宜太小，否則不但制造困難，還會(huì)削弱刀具強(qiáng)度，降低刀體散熱性能。 ③ 成形車刀 成形車刀俗稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見(jiàn)的成形車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形切槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成形車刀，當(dāng)確有必要選用時(shí)，應(yīng)在工藝文件或加工程序單上進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 3．機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的選用 ① 刀片材質(zhì)的選擇 常見(jiàn)刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)

34、合金、涂層硬質(zhì)合金，陶瓷、立方氮化硼和金鋼石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過(guò)程有無(wú)沖擊和振動(dòng)等。 ② 刀片形狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。 刀片是機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的重要組成元件，見(jiàn)附表1，刀片大致可分為三大類17種，圖4-15為常見(jiàn)的可轉(zhuǎn)位車刀刀片。 圖4-15 常見(jiàn)可轉(zhuǎn)位車刀刀片 表4-4示意了車削加工時(shí)被加工表面及適用從主偏角45到95的刀具形狀。具體使用時(shí)可查閱有關(guān)刀具手冊(cè)選取。 表4-4 被

35、加工表面與適用的刀片形狀 4．車削工具系統(tǒng) 為了提高效率，減少換刀輔助時(shí)間，數(shù)控車削刀具已經(jīng)向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化方向發(fā)展，目前數(shù)控車床的刀具系統(tǒng)常用的有兩類。 一類是刀塊式，結(jié)構(gòu)是用凸鍵定位、螺釘夾緊，如圖4-16a所示。該結(jié)構(gòu)定位可靠，夾緊牢固、剛性好，但換裝刀具費(fèi)時(shí)，不能自動(dòng)夾緊。 另一類結(jié)構(gòu)是圓柱柄上銑有齒條的結(jié)構(gòu)，如圖4-16b所示，該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊，換裝比較快捷，剛性較刀塊式差。 a刀塊式車刀系統(tǒng) b圓柱齒條式車刀系統(tǒng) c 小刀尖刀具

36、圖4-16 車削刀具系統(tǒng) 瑞典山特維克公司推出了一套模塊化的車刀系統(tǒng)，刀柄是一樣的，僅需更換刀頭和刀桿即可用于各種加工，如圖4-16c，該結(jié)構(gòu)刀頭很小，更換快捷，定位精度高，也可自動(dòng)更換。 五、車削加工順序的確定 如圖4-17(a)所示手柄零件，批量生產(chǎn)，加工時(shí)用一臺(tái)數(shù)控車床，該零件加工所用坯料為mm的棒料。加工順序如下： (a) (b) (c) 圖4-17 手柄加工工序示意圖 第一道工序：如圖4-17（b）所示，將一批工件全部車出，工序內(nèi)容有：先車出mm和mm兩圓柱面及20圓錐面(粗車掉R42mm圓弧的部分余

37、量)，換刀后按總長(zhǎng)要求留下加工余量切斷。 第二道工序（調(diào)頭）：按圖4-17（c）所示，用mm外圓及mm端面裝夾工件，工序內(nèi)容有：先車削包絡(luò)mm球面的30圓錐面，然后對(duì)全部圓弧表面進(jìn)行半精車（留少量的精車余量），最后換精車刀，將全部圓弧表面一刀精車成型。 在分析了零件圖樣和確定了工序、裝夾方式后，接下來(lái)即要確定零件的加工順序。制定零件車削加工順序一般遵循下列原則： 1．先粗后精 按照粗車→半精車→精車的順序，逐步提高加工精度。粗車將在較短的時(shí)間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量（如圖4-18中的雙點(diǎn)劃線內(nèi)所示部分）切掉，一方面提高金屬切除率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量

38、的均勻性滿足不了精加工的要求，則要安排半精加工，為精車作準(zhǔn)備。精車要保證加工精度，按圖樣尺寸，一刀車出零件輪廓。 圖4-19 先近后遠(yuǎn)示例 圖4-18 先粗后精示例 2．先近后遠(yuǎn) 這量所說(shuō)的遠(yuǎn)和近是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。在一般情況下，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。而且對(duì)于車削而言，先近后遠(yuǎn)還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。 例如，當(dāng)加工如圖4-19所示零件時(shí)，如果按mm→mm→mm的次序安排車削，不僅會(huì)增加刀具返回對(duì)刀點(diǎn)所需的空行程時(shí)間，而且一開(kāi)始就削弱了工件的剛性，還可能使臺(tái)階的外直角處產(chǎn)生毛刺。對(duì)這類

39、直徑相差不大的臺(tái)階軸，當(dāng)?shù)谝坏兜谋吵缘读浚▓D中最大背吃刀量可為3mm左右）未超過(guò)限時(shí)，宜按mm→mm→mm的次序先近后遠(yuǎn)地安排車削。 3．內(nèi)外交叉 對(duì)既有內(nèi)表面（內(nèi)型、腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時(shí)應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面（外表面或內(nèi)表面）加工完畢后，再加工其它表面（內(nèi)表面或外表面）。 六、進(jìn)給路線的確定 刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向稱為進(jìn)給路線，即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起．直至加工結(jié)束所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切人、切出等切削空行程。在數(shù)控車削加工中，因精加工的進(jìn)給路線基本上都是沿零件輪廓的順序進(jìn)行，因此確

40、定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)主要在于確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線。加工路線的確定必須在保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量的前提下，按最短進(jìn)給路線的原則確定，以減少加工過(guò)程的執(zhí)行時(shí)間，提高工作效率。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮數(shù)值計(jì)算的簡(jiǎn)便，以方便程序的編制。 下面是數(shù)控車削加工零件時(shí)常用的加工路線。 1．輪廓粗車進(jìn)給路線 在確定粗車進(jìn)給路線時(shí)，根據(jù)最短切削進(jìn)給路線的原則，同時(shí)兼顧工件的剛性和加工工藝性等要求，來(lái)選擇確定最合理的進(jìn)給路線。 圖4-20 粗車進(jìn)給路線示意圖 圖4-20給出了3種不同的輪廓粗車切削進(jìn)給路線，其中圖4-20（a）表示利用數(shù)控系統(tǒng)的循環(huán)功能控制車刀沿著工件輪廓線進(jìn)行進(jìn)給的路

41、線；圖4-20（b）為三角形循環(huán)(車錐法)進(jìn)給路線；圖4-20（c ）為矩形循環(huán)進(jìn)給路線，其路線總長(zhǎng)最短，因此在同等切削條件下的切削時(shí)間最短，刀具損耗最少。 在確定輪廓粗車進(jìn)給路線時(shí)，車削圓錐、圓弧是常見(jiàn)的車削內(nèi)容，除使用數(shù)控系統(tǒng)的循環(huán)功能以外，還可使用下列方法進(jìn)行： 2．車削圓錐的加工路線 在數(shù)控車床上車削外圓錐可以分為車削正圓錐和車削倒圓錐兩種情況，而每一種情況又有兩種加工路線。圖4-21所示為車削正圓錐的兩種加工路線。按圖4-21a車削正圓錐時(shí)，需要計(jì)算終刀距。設(shè)圓錐大徑為，小徑為，錐長(zhǎng)為，背吃刀量為，則由相似三角形可知：

42、 (4-3) 根據(jù)公式(4-3)，便可計(jì)算出終刀距S的大小。 當(dāng)按圖4-21(b)的走刀路線車削正圓錐時(shí)，則不需要計(jì)算終刀距，只要確定背吃刀量，即可車出圓錐輪廓。 按第一種加工路線車削正圓錐，刀具切削運(yùn)動(dòng)的距離較短，每次切深相等，但需要通過(guò)計(jì)算。按第二種方法車削，每次切削背吃刀量是變化的，而且切削運(yùn)動(dòng)的路線較長(zhǎng)。 圖4-22(a)、(b)為車削倒錐的兩種加工路線，分別與圖4-21(a)、(b)相對(duì)應(yīng)，其車錐原理與正圓錐相同，有時(shí)在粗車圓弧時(shí)也經(jīng)常使用。 (a) (b) 圖4-22 粗車倒錐進(jìn)給路線示意圖

43、 (a) (b) 圖4-21 粗車正錐進(jìn)給路線示意圖 3．車削圓弧的加工路線 在粗加工圓弧時(shí)，因其切削余量大，且不均勻，經(jīng)常需要進(jìn)行多刀切削。在切削過(guò)程中，可以采用多種不同的方法，現(xiàn)將常用方法介紹如下： 圖4-23車錐法粗車圓弧示意圖 ① 車錐法粗車圓弧。圖4-23所示為車錐法粗車圓弧的切削路線，即先車削一個(gè)圓錐，再車圓弧。在采用車錐法粗車圓弧時(shí)，要注意車錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定。若確定不好，則可能會(huì)損壞圓弧表面，也可能將余量留得過(guò)大。確定方法是連接交圓弧于點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)作圓弧的切線。由幾何關(guān)系得

44、 (4-4) 此為車錐時(shí)的最大切削余量，即車錐時(shí)，加工路線不能超過(guò)線。由和的關(guān)系即可算出、的長(zhǎng)度，即圓錐的起點(diǎn)和終點(diǎn)。當(dāng)不太大時(shí)，可取，此方法數(shù)值計(jì)算較為繁瑣，但其刀具切削路線較短。 ②車矩形法粗車圓弧，不超過(guò)l／4的圓弧，當(dāng)圓弧半徑較大時(shí)，其切削余量往往較大，此時(shí)可采用車矩形法粗車圓弧。在采用車矩形法粗車圓弧時(shí)，關(guān)鍵要注意每刀切削所留的余量應(yīng)盡可能保持一致，嚴(yán)格控制后面的切削長(zhǎng)度不超過(guò)前一刀的切削長(zhǎng)度，以防崩刀。圖4-24是車矩形法粗車圓弧的兩種進(jìn)給路線，圖4-24(a)是錯(cuò)誤的進(jìn)給路線，圖4-24(b)按1→5的順序車削，每次車削所留余量基本相等，是正確的進(jìn)給路線。

45、 圖4-24 車矩形法粗車圓弧示意圖 ③車圓法粗車圓弧，前面兩種方法粗車圓弧，所留的加工余量都不能達(dá)到一致，用G02(或G03)指令粗車圓弧，若一刀就把圓弧加工出來(lái)，這樣吃刀量太大，容易打刀。所以，實(shí)際切削時(shí)，常?？梢圆捎枚嗟洞周噲A弧，先將大部分余量切除，最后才車到所需圓弧，如圖4-25所示。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于每次背吃刀量相等，數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，編程方便，所留的加工余量相等，有助于提高精加工質(zhì)量。缺點(diǎn)是加工的空行程時(shí)間較長(zhǎng)。加工較復(fù)雜的圓弧常常采用此類方法。 圖4-25 車圓法車圓弧示意圖 4．車螺紋時(shí)的加工路線分析 在數(shù)控車床上車螺紋時(shí)，沿螺距方向的Z向進(jìn)給應(yīng)和車床主軸的

46、轉(zhuǎn)速保持嚴(yán)格的速比例關(guān)系，因此應(yīng)避免在進(jìn)給機(jī)構(gòu)加速或減速的過(guò)程中切削。為此要有升速進(jìn)刀段和降速進(jìn)刀段，如圖示4-26所示，一般為2～5㎜，一般為1～2㎜。這樣在切削螺紋時(shí)，能保證在升速后使刀肯接觸工件，刀具離開(kāi)工件后再降速。 5．車槽加工路線分析 ① 對(duì)于寬度、深度值相對(duì)不大，且精度要求不高的槽，可采用與槽等寬的刀具，直接切入一次成型的方法加工，如圖4-27所示。刀具切入到槽底后可利用延時(shí)指令使刀具短暫停留，以修整槽底圓度，退出過(guò)程中可采用工進(jìn)速度。 圖4-26 車螺紋時(shí)的引入距離和超越距離 圖4-28深槽零件的加工方式 圖4-27簡(jiǎn)單槽類零件的加工方式 ② 對(duì)

47、于寬度值不大，但深度較大的深槽零件，為了避免切槽過(guò)程中由于排屑不暢，使刀具前部壓力過(guò)大出現(xiàn)扎刀和折斷刀具的現(xiàn)象，應(yīng)采用分次進(jìn)刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止進(jìn)刀并退回一段距離，達(dá)到排屑和斷屑的目的，如圖4-28所示。 ③寬槽的切削。通常把大于一個(gè)切刀寬度的槽稱為寬槽，寬槽的寬度、深度的精度及表面質(zhì)量要求相對(duì)較高。在切削寬槽時(shí)常采用排刀的方式進(jìn)行粗切，然后是用精切槽刀沿槽的一側(cè)切至槽底，精加工槽底至槽的另一側(cè)，再沿側(cè)面退出，切削方式如圖形4-29所示。 圖4-29寬槽切削方法示意圖 7．空行程進(jìn)給路線 ①合理安排“回零”路線 合理安排退刀路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀

48、終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)問(wèn)的距離盡量減短，或者為零，以滿足進(jìn)給路線為最短的要求。另外，在選擇返回參考點(diǎn)指令時(shí)，在不發(fā)生加工干涉現(xiàn)象的前提下，宜盡量采用x、z坐標(biāo)軸同時(shí)返回參考點(diǎn)指令，該指令的返回路線將是最短的。 ②巧用起刀點(diǎn)和換刀點(diǎn) 圖4- 30(a)為采用矩形循環(huán)方式粗車的一般情況。考慮到精車等加工過(guò)程中換刀的方便，故將對(duì)刀點(diǎn)A設(shè)置在離坯件較遠(yuǎn)的位置處，同時(shí)將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合在一起，按三刀粗車的進(jìn)給路線安排如下： 第一刀為A→B→C→D→A； 第二刀為A→E→F→G→A； 第三刀為A→H→I→J→A。 圖4-30 巧用起刀點(diǎn) 圖4-30(b)則是將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離，

49、并設(shè)于B點(diǎn)位置，仍按相同的切削用量進(jìn)行三刀粗車，其進(jìn)給路線安排如下： 車刀先由對(duì)刀點(diǎn)A運(yùn)行至起刀點(diǎn)B； 第一刀為B→C→D→E→B； 第二刀為B→F→G→H→B； 第三刀為B→I→J→K→B。 顯然，圖4-30(b)所示的進(jìn)給路線短。該方法也可用在其他循環(huán)(如螺紋車削)的切削加工中。 為考慮換刀的方便和安全，有時(shí)將換刀點(diǎn)也設(shè)置在離坯件較遠(yuǎn)的位置處(圖4-30中的A點(diǎn))，那么，當(dāng)換刀后，刀具的空行程路線也較長(zhǎng)。如果將換刀點(diǎn)都設(shè)置在靠近工件處，則可縮短空行程距離。換刀點(diǎn)的設(shè)置，必須確保刀架在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，所有的刀具不與工件發(fā)生碰撞。 8．輪廓精車進(jìn)給路線 在安排輪廓精車進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)

50、妥善考慮刀具的進(jìn)、退刀位置，避免在輪廓中安排切入和切出，避免換刀及停頓，以免因切削力突然發(fā)生變化而造成彈性變形，致使在光滑連續(xù)的輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷。合理的輪廓精車進(jìn)給路線應(yīng)是一刀連續(xù)加工而成。 零件加工的進(jìn)給路線，應(yīng)綜合考慮數(shù)控系統(tǒng)的功能、數(shù)控車床的加工特點(diǎn)及零件的特點(diǎn)等多方面的因素，靈活使用各種進(jìn)給方法，從而提高生產(chǎn)效率。 總結(jié)提問(wèn)：1、在數(shù)控車削加工中確定切削用量的原則是什么？ 2、數(shù)控車削對(duì)刀具有哪些要求？常用的數(shù)控車刀有哪些？ 3、數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容有哪些？ 序號(hào) 2 日期

51、 班級(jí) 課題 數(shù)控車削加工工藝與編程 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：1、機(jī)床坐標(biāo)系的建立 2、單一循環(huán)指令格式 難點(diǎn)：1、單一循環(huán)指令格式 教研室主任 年 月 日 教師 年 月 日 教學(xué)手段：多媒體教學(xué) 教學(xué)方法：案例教學(xué)、演示 復(fù) 習(xí)：第三章中介紹的一些準(zhǔn)備功能（5分鐘） 引 入：簡(jiǎn)單零件的加工（5分鐘） 正 課：數(shù)控車床編程基礎(chǔ)（90分鐘） 知識(shí)點(diǎn)（85分鐘）： 第三節(jié) 數(shù)控車床編程基礎(chǔ) 一、數(shù)控車床編程特點(diǎn) 1、尺寸字選用靈活 在一個(gè)程序中，根據(jù)被加工零件的圖樣標(biāo)注尺寸，從方便編程的角度出發(fā)，可

52、采用絕對(duì)尺寸編程、增量尺寸編程，也可以采用絕對(duì)、增量尺寸混合編程。 2、重復(fù)循環(huán)切削功能 由于車削加工常用圓棒料或鍛料作毛坯，加工余量較大，要加工到圖樣標(biāo)注尺寸，需要一層一層切削，如果每層加工都要編寫(xiě)程序，編程工作量將大大增加。為簡(jiǎn)化編程，數(shù)控系統(tǒng)有不同形式的循環(huán)功能，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。 3、直接按工件輪廓編程 對(duì)于刀具位置的變化、刀具幾何形狀的變化及刀尖圓弧半徑的變化，都無(wú)需更改加工程序，編程人員可以按照工件的實(shí)際輪廓尺寸進(jìn)行編程。數(shù)控系統(tǒng)具有的刀具補(bǔ)償功能使編程人員只要將有關(guān)參數(shù)輸入到存儲(chǔ)器中，數(shù)控系統(tǒng)就能自動(dòng)進(jìn)行刀具補(bǔ)償。這樣安裝在刀架上不同位置的刀具，雖然在裝夾時(shí)其刀尖到

53、機(jī)床參考點(diǎn)的坐標(biāo)各不相同，但都可以通過(guò)參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，編程人員只要使用實(shí)際輪廓尺寸進(jìn)行編程并正確選擇刀具即可。 4、采用直徑編程 由于軸類零件的圖樣尺寸及測(cè)量都是直徑值，所以通常采用直徑尺寸編程。在用直徑尺寸編程時(shí)，如采用絕對(duì)尺寸編程，X表示直徑；如采用增量尺寸編程，X表示徑向位移量。 二、數(shù)控車削加工坐標(biāo)系 1、數(shù)控車床坐標(biāo)系 數(shù)控車床坐標(biāo)系如圖4-44所示，在機(jī)床每次通電之后，必須進(jìn)行回參考點(diǎn)操作（簡(jiǎn)稱回零操作），使刀架運(yùn)動(dòng)到機(jī)床參考點(diǎn)，其位置由機(jī)械擋塊確定。這樣通過(guò)機(jī)床回零操作，確定了機(jī)床原點(diǎn)，從而準(zhǔn)確地建立機(jī)床坐標(biāo)系。對(duì)某臺(tái)數(shù)控車床而言，機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間有嚴(yán)

54、格的位置關(guān)系，機(jī)床出廠前已調(diào)試準(zhǔn)確，確定為某一固定值，這就是機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。 圖4-44 數(shù)控車床坐標(biāo)系 2、工件坐標(biāo)系 數(shù)控車床加工時(shí)，工件通過(guò)卡盤(pán)夾持于機(jī)床坐標(biāo)系下的任意位置。這樣一來(lái)用機(jī)床坐標(biāo)系描述刀具軌跡就顯得不大方便。為此編程人員在編寫(xiě)零件加工程序時(shí)通常要選擇一個(gè)工件坐標(biāo)系，也稱編程坐標(biāo)。工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的意義必須與機(jī)床坐標(biāo)軸相同，這樣刀具軌跡就變?yōu)楣ぜ喞诠ぜ鴺?biāo)系下的坐標(biāo)了。編程人員就不用考慮工件上的各點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系下的位置，從而大大簡(jiǎn)化了問(wèn)題。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)，也稱編程原點(diǎn)，其位置由編程者自行確定。數(shù)控編程時(shí)，應(yīng)該首先確定工件坐標(biāo)系和工件原

55、點(diǎn)。工件原點(diǎn)的確定原則是簡(jiǎn)化編程計(jì)算，應(yīng)盡可能將工件原點(diǎn)設(shè)在零件圖的尺寸基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)處。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控車床的X向零點(diǎn)應(yīng)取在工件的回轉(zhuǎn)中心，即主軸軸線上，Z向零點(diǎn)一般在工件的左端面或右端面，即工件原點(diǎn)一般應(yīng)選在主軸中心線與工件右端面或左端面的交點(diǎn)處，實(shí)際加工時(shí)考慮加工余量和加工精度，工件原點(diǎn)應(yīng)選擇在精加工后的端面上或精加工后的夾緊定位面上，如圖4-45。 工件坐標(biāo)系建立后，還可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)坐標(biāo)系設(shè)定指令重新設(shè)定，。 圖4-45 實(shí)際加工時(shí)的工件坐標(biāo)系 3．設(shè)置工件坐標(biāo)系的方法 （1）通過(guò)指令G50或G92建立 指令：G50或G92 格式：G50（G92） X α

56、Z β G50指令后的參數(shù)（α_，β）值是刀具起點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，如圖4-46（a）。執(zhí)行該指令后，系統(tǒng)內(nèi)部即對(duì)（α ，β）進(jìn)行記憶，相當(dāng)于在系統(tǒng)內(nèi)部建立了一個(gè)以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的工件坐標(biāo)系。所以G50或G92是一個(gè)非運(yùn)動(dòng)指令，只起預(yù)置寄存作用，一般作為第一條指令放在整個(gè)程序的前面。 用這種方式設(shè)置工件坐標(biāo)系，尺寸字隨刀具起始位置變化而變化，該指令屬于模態(tài)指令，其設(shè)定值在重新設(shè)定之前一致有效。數(shù)控機(jī)床在執(zhí)行G50指令時(shí)并不動(dòng)作，只是顯示器上的坐標(biāo)值發(fā)生了變化。 (a) 方法1 (b) 方法2

57、 圖4-46設(shè)定工件坐標(biāo)系方法 2）工件原點(diǎn)偏置方法（G54～G59） 指令：G54～G59 格式：G54～G59 該方法是通過(guò)設(shè)置工件原點(diǎn)相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，來(lái)設(shè)定工件坐標(biāo)系。即當(dāng)工件裝夾到機(jī)床后求出偏移量，把工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置（工件零點(diǎn)以機(jī)床零點(diǎn)為基準(zhǔn)偏移），并通過(guò)操作面板輸入到G54～G59的數(shù)值區(qū)。如圖4-46（b）所示，將工件裝在卡盤(pán)上，機(jī)床坐標(biāo)系為XOZ，工件坐標(biāo)系。顯然兩者并不重合。假設(shè)工件零點(diǎn)相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值這（，），則通過(guò)參數(shù)設(shè)置，將（，）輸入到G54～G59中的任何一個(gè)，執(zhí)行程G54～G59序段后，即建立了以工件零點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)

58、的工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系就取代了機(jī)床坐標(biāo)系。G54～G59均為模態(tài)指令，可相互注銷。 三、數(shù)控車床基本指令 除第三章中介紹的一些準(zhǔn)備功能外，根據(jù)數(shù)控車削特點(diǎn)，還有一些基本的編程指令。 1．45倒角 由軸向切削向端面切削倒角，即由Z軸向X軸倒角，i的正負(fù)根據(jù)倒角是向X軸正向還是負(fù)向，如圖4-47a所示。 編程格式: GOl Z(W) II F100 由端面切削向軸向切削倒角，即由x軸向Z軸倒角，k的正負(fù)根據(jù)倒角是向Z軸正向還是負(fù)向，如圖4-47b所示。 編程格式: GOl Z(W) Kk F100 圖4-47 倒角編程 2．任意角度倒角 在直線進(jìn)給程序段尾

59、部加C ，可自動(dòng)插入任意角度的倒角功能，C的數(shù)值是從假設(shè)有倒角的拐角交點(diǎn)距倒角始點(diǎn)或與終點(diǎn)之間的距離，如圖4-48所示。 例： G01 X5O ClO F100 X100 Z-100 圖4-48 任意角度倒角 圖4-49 倒圓角 3．倒圓角 編程格式：GOl X（U） Rr時(shí)，圓弧倒角情況如圖4-49a所示。 編程格式：GOl Z（W） Rr時(shí)，圓弧倒角情況如圖4-49b所示。 4．任意角度倒圓角 若程序?yàn)椋篏Ol X5O RlO F100 X100 Z-100 則加工情況如圖4-50所示。 例

60、:加工圖4-51所示零件的輪廓，程序如下: GO0 X1O Z22 GOl Z1O R5 F100 X38 K-4 圖4-50 任意角度倒圓角 圖4-51 倒角應(yīng)用 第四節(jié) 數(shù)控車床編程方法 對(duì)于切削過(guò)程相似的粗加工來(lái)說(shuō)，為簡(jiǎn)化編程，數(shù)控系統(tǒng)有不同形式的循環(huán)功能，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。 一、單一循環(huán)指令 1．圓柱面或圓錐面切削循環(huán)指令G90 適用于內(nèi)外圓柱、圓錐等表面切削。 ① 圓柱面內(nèi)（外）切削循環(huán) 格式：G90 X（U）__Z（W）___F____ X、Z—圓柱面切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值 U、W——圓柱面切削終點(diǎn)的相對(duì)

61、于循環(huán)起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值 該指令執(zhí)行如圖4-52a所示A→B→C→D→A的軌跡動(dòng)作。 a b 圖4-52 圓柱面內(nèi)（外）徑切削循環(huán) 例：圖4-52b G90的用法(圓柱面) N10 G54 N20 G98 T0101 N30 S500 M03 N40 G00 X30 Z2 N50 G90 X24 Z-25 F100 N60 G90 X21 Z-15 N70 X18 N80 G00 X100 Z20 T0100 N90 M30 ② 圓錐面內(nèi)（外）切削循

62、環(huán) 格式：G90 X（U）__Z（W）___R___F____ X、Z—圓柱面切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值 U、W——圓柱面切削終點(diǎn)的相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值 R——圓錐面切削的起點(diǎn)相對(duì)于終點(diǎn)的半徑差，具體計(jì)算方法為右端面半徑尺寸減去左端面半徑尺寸，R值可正可負(fù)。 該指令執(zhí)行如圖4-53a所示A→B→C→D→A的軌跡動(dòng)作 a b 圖4-53 圓錐面切削循環(huán) 例：圖4-57b G90的用法(圓錐面) N10 G54 N20 G98 T0101 N30 S800 M03 N40 G00 X35 Z2

63、 N50 G90 X26 Z-25 R-2.5 F100 N60 X22 N70 X20 N80 G00 X50 Z20 T0100 N90 M30 2、端面切削循環(huán)指令G94 適用于端面切削加工 ① 平面端面切削循環(huán)指令 格式：G94 X（U）__Z（W）___F____ X、Z—端面切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值 U、W——端面切削循環(huán)終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的坐標(biāo)值 該指令執(zhí)行如圖4-54a所示A→B→C→D→A的軌跡動(dòng)作 a b 圖4-54 端平面切削循環(huán) 例：圖4-54b G94的用

64、法 N10 G54 N20 G98 T0101 N30 S500 M03 N40 G00 X30 Z5 N50 G94 X18 Z-5 F100 N60 Z-10 N70 Z-15 N80 G00 X50 Z20 T0100 N90 M30 ② 錐面端面切削循環(huán)指令 格式：G94 X（U）__Z（W）___R ____F____ X、Z—端面切削終點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值 U、W——端面切削終點(diǎn)的相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值 R---端面切削的起點(diǎn)相對(duì)于終點(diǎn)在Z軸方向上的增量值，圓臺(tái)左大右小，R取正值，反之為負(fù)值。 該指令執(zhí)行如圖4-55a所示A→B→

65、C→D→A的軌跡動(dòng)作 a b 圖4-55 圓錐面切削循環(huán) 例：圖4-55b G94的用法 N10 G54 N20 G98 T0101 N30 S500 M03 N40 G00 X35 Z2 N50 G94 X15 Z0 K-5 F100 N60 Z-5 N70 Z-10 N80 G00 X50 Z20 T0100 N90 M30 二、復(fù)合固定循環(huán) 在使用G90、G94時(shí)已經(jīng)使程序簡(jiǎn)化了一些，但碰到既有圓柱又圓錐表面、曲線回轉(zhuǎn)體表面時(shí)編程也有點(diǎn)復(fù)雜。復(fù)合固定循環(huán)功能指令，

66、能使這種編程進(jìn)一步簡(jiǎn)化，使用這些復(fù)合固定循環(huán)時(shí)，只需對(duì)零件的輪廓定義，就可以完成從粗加工互精加工的全過(guò)程 1．毛坯內(nèi)（外）徑粗車復(fù)合循環(huán)指令G71 （1）格式：G71 U（△d） R（e） G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F（f） S(s) T(t) 其中：△d—每次X向循環(huán)的切削深度（半徑值，無(wú)正負(fù)號(hào)） e—每次X向退刀量（半徑值，無(wú)正負(fù)號(hào)） ns——精加工輪廓程序段中的開(kāi)始程序段號(hào) nf——精加工輪廓程序段中的結(jié)束程序段號(hào) △u——X方向精加工余量（直徑值） △w——Z方向精加工余量 F、s、t——F、S、T指令 G71為縱向切削復(fù)合循環(huán)，使用于縱向粗車量較多的情況，內(nèi)、外徑加工皆可使用，G71指令的循環(huán)加工路線圖圖4-56a。 a b 圖4-56 內(nèi)、外徑粗切復(fù)合循環(huán)G71 （2）G71內(nèi)部參數(shù)的意義 CNC裝置首先根據(jù)用戶編寫(xiě)的精加工輪廓，在預(yù)留出X、Z向的精加工余量△u、△w后，計(jì)算出粗