数控加工工艺与刀具夹具模块三-数控车削加工工艺课件.pptx

1、数控加工工艺与刀具夹具 主编 胡建新模块三数控车削加工工艺数控加工工艺与刀具夹具模块三数控车削加工工艺课题3.1数控机床坐标系设置规则课题3.2数控车削加工中的圆弧插补课题3.3曲面车削工艺要点课题3.4螺纹的数控车削工艺要点课题3.5数控车削加工工艺过程设计课题3.6数控车削加工中的对刀操作课题3.7数控车削编程中的坐标计算课题3.1数控机床坐标系设置规则【学习目标】1.知道数控车床机床坐标系的设置规则。2.知道数控车床的机床原点位置；知道数控机床的机床参考点位置设置；会进行工作坐标系G50、G92 的设置。课题3.1数控机床坐标系设置规则【学习任务的提出】3.1.1简单轴的数控车削程序试对

2、图3 1所示的轴进行数控车削加工最后精车程序的编制。机床的刀架为后置刀架形式，令工件坐标系原点设置在工件右端面中心W点位置。图3-1轴的数控车削加工课题3.1数控机床坐标系设置规则【相关知识】3.1.2数控机床的机床坐标系(Machine Tool System)规则1.数控机床坐标系的设置规则数控机床坐标系的设置遵守右手笛卡儿直角坐标系的规则。该规则规定：机床坐标系的各个坐标轴应与数控机床的各主要导轨及其滑板移动方向保持平行。(1)右手直角规则(2)右手螺旋法则课题3.1数控机床坐标系设置规则2.机床坐标系原点M的位置机床坐标系的原点（Machine Tool Origin）是机床最重要的物

3、理基准点，简称机床原点。为了与其他工艺基准点相互区别，规定该点用符号M表示。它是机床安装和调整工作中最重要的位置基准，其位置由机床制造厂商精确设定。机床原点一经设定，一般情况下不允许随意更动，除非是机床大修和重新调整主轴的轴承间隙。课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-3数控车床的机床坐标系原点设置位置课题3.1数控机床坐标系设置规则3.数控机床各个坐标轴的空间方位规定(1)Z坐标轴数控机床的Z坐标轴一般与机床主轴的轴线相平行或重合。对于没有主轴的数控机床（例如牛头刨床），Z坐标轴应保持与主要装夹面相垂直。(2)X坐标轴数控机床的X坐标轴一般具有水平性、径向性和右向性三大特征。径向性：对于工件

4、回转类机床，例如数控车床，其X坐标一般与工件的径向保持平行，称其为X轴的径向特征。(3)Y坐标轴在X轴和Z轴均已经确定的前提下，Y轴可以直接应用右手笛卡儿规则判断课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-4数控铣床的机床坐标系原点位置课题3.1数控机床坐标系设置规则4.三个移动坐标轴的正方向规定规定：以刀具远离工件的移动方向为正方向，即退刀方向为三个移动坐标轴的正方向。5.刀具和工件相对运动关系的约定为了统一编程时的运动正方向与实际加工时的正负运动方向关系，在上述正方向规定时有刀具和工件两者相对运动关系的约定。(1)编程规定在编制加工程序时，以假定工件静止不动，而刀具运动为先提条件。(2)加工规定

5、在数控机床各个坐标轴的设置中，同样规定刀具相对于工件做进给运动，并依据这个假定条件确定沿各个坐标轴运动方向的正负关系。课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-5各种数控机床的机床坐标系设置课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-6前置刀架数控车床的机床坐标系课题3.1数控机床坐标系设置规则3.1.3数控机床的机床参考点R(Reference Point)1.机床参考点R的意义机床参考点是机床制造厂商对每台数控机床所设置的又一个特定点，机床以该点为依据建立工作基准，建立工作坐标系；也可以在该位置上换刀，即该位置也是所有刀具运动的起始点。所以，这个作为加工基准的参考点必须是刀具通过自动返回参考点功能可

6、以很容易地自动执行到的点，这个特定点称为机床参考点（Reference Point），用R表示。课题3.1数控机床坐标系设置规则2.机床参考点的位置数控机床的机床参考点R是数控机床上非常重要的工艺点。在数控车床上，它是该数控机床的机床坐标系中的最远点。机床参考点位置由通过机床的运动滑板在三个移动坐标轴方向上分别退回到其最远坐标位置来体现，如图3 7所示。课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-7数控车床的机床参考点R课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-8数控机床的机床参考点课题3.1数控机床坐标系设置规则3.机床参考点的作用数控机床的参考点主要有四大作用：1)机床参考点反映了机床各个行程的极限

7、范围。2)机床参考点是任何一把刀执行NC程序的起点，所以，又称为刀具起点、程序起点或者起刀点。3)机床参考点是建立工件坐标系的位置依据，正因为参考点是刀具执行程序的出发点，所以建立工件坐标系也以该点为依据，该点就是刀具进入工作坐标系的出发点。4)机床参考点是进给伺服系统和检测系统校正零点的位置依据。四大作用中，前三条都与加工密切相关，是重要的工艺参考。课题3.1数控机床坐标系设置规则4.机床返回参考点操作为了使刀具能够由参考点开始进入程序，使加工程序能够进入正常的自动运行，数控机床在每次开机启动数控装置后，必须使机床返回到机床参考点位置，以便为刀具的出发点和返回点建立空间位置依据，并使数控系统

8、对该点的机床坐标系坐标位置加以记忆，对以后的刀具移动建立实时跟踪。该操作称为机床返回参考点操作，习惯上也称为机床回零点操作。机床关机以后重新接通电源开关时。机床解除急停状态后。机床超程报警信号解除之后。在上述三种情况下，数控系统由于失去了对刀具运动的连续跟踪记忆控制，因此必须使刀具返回零点，重新开始一个程序的执行。课题3.1数控机床坐标系设置规则3.1.4工件坐标系(Working System)及其设置1.工件坐标系的作用有了工件坐标系，可以大大地方便编程时坐标尺寸的计算，同时也方便程序的阅读和检查，还可以避免工序基准与设计基准不重合，同时也统一了批量生产中各个工件的安装基准。所以，工件坐标

9、系是工件加工必不可少的工作坐标系。2.工件坐标系的设定原则工件坐标系的位置设定以方便编程和阅读检查为目的，同时又要避免工序基准与设计基准、定位基准的不重合，以免基准不重合误差的产生，这是工件坐标系设定的基本原则。课题3.1数控机床坐标系设置规则3.工件坐标系原点的设置位置在数控车削加工中，工件的回转轴线与机床主轴轴线重合，所以工件坐标系的Z坐标轴应与机床主轴的回转轴线相重合。图3-9数控车床工件坐标系原点位置的选择课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-10设计基准在工件内课题3.1数控机床坐标系设置规则图3-11设计基准在外端面课题3.2数控车削加工中的圆弧插补【学习目标】1.知道数控车床上刀

10、具位置偏移补偿的基本原理及其主要作用。2.能够对数控车床上G02与G03的应用进行正确判断。3.知道刀位点概念，会进行刀具的偏移补偿及其清除。课题3.2数控车削加工中的圆弧插补【学习任务的提出】3.2.1车床圆弧插补方向辨别1.任务试完成图3 12所示零件?20mm圆柱和R10mm圆角的精车加工程序。2.NC程序零件的车削加工NC程序如下：图3-12圆弧插补的方向课题3.2数控车削加工中的圆弧插补3.对程序的相关解释1)第N60句，G02X40.0Z-40.0R10.0F0.2；对工件进行圆弧插补切削加工，其中的G02为顺时针圆弧插补，刀尖由c点向d点进给，切出R10mm的凹圆弧过渡圆角。2)

11、圆弧插补程序段中的圆心条件，用R10.0的形式给出，数控系统根据刀尖G02时的当前位置、圆弧插补的目标点位置和R10.0三个圆弧参数条件可以自动求出该圆弧的圆心位置。3)圆弧插补程序段中的进给量F反映刀尖沿着圆弧切线方向上的进给速度，在圆弧插补程序段中，一般应该给出F值。课题3.2数控车削加工中的圆弧插补【相关知识】3.2.2顺时针圆弧插补G02与逆时针圆弧插补G03的辨别由于普通数控车床只有X、Z两个方向的实际运动控制轴，所以在圆弧插补编程时，经常忽视对顺时针与逆时针圆弧判断的正确视线方向的规则规定。而且不同的数控车床，刀架配置又分为前置刀架和后置刀架，往往造成圆弧插补顺时针与逆时针的应用混

12、乱和判断错误。课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-13顺时针与逆时针的判别课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-14 数控车床的两种刀架配置课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-15圆弧插补的顺、逆方向课题3.2数控车削加工中的圆弧插补3.2.3刀具位置偏移补偿原理1.刀具的刀位点(1)刀位点的概念在NC程序中，每一把刀相对于工件的运动都由刀具上提前选择好的一个动点为代表实现其进给移动。(2)刀位点的位置选择对于具有明显刀尖的刀具，可以直接把刀尖确定为刀位点。图3 16b所示的切断刀具有两个明显刀尖，可以根据编程的具体需要选择a点或者b点作为该刀具的刀位点，也可以选择c点代表该刀具执行

13、程序。图3 17所示的刀尖，具有较大的刀尖圆弧，该刀尖在实际切削过程中，与工件相接触的点不确定，随时变动，此时可把刀位点选择在刀尖圆弧的圆心O点处，并需要进行适当的刀具参数补偿。其他各种刀具刀位点的确定一般可如图3 17所示。课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-16各种车刀的刀位点课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-17其他刀具的刀位点选择课题3.2数控车削加工中的圆弧插补2.刀尖位置偏移补偿基本原理刀尖位置偏移补偿又称为刀尖位置偏置补偿或者刀尖偏移补偿，是数控切削加工工艺中将多把不同刀具的刀位点统一到同一个起刀点上的重要手段。课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-18刀尖位置偏移补

14、偿原理课题3.2数控车削加工中的圆弧插补3.刀尖位置偏移补偿的方法要进行刀尖位置偏置补偿，首先要在刀架上确定一个对刀基准点。对于小型方刀架一般直接选择方刀架的几何中心作为对刀基准点，如图3 19所示。将对刀基准点O选择在刀架中心位置，而该点在机床返回参考点的状态下将与机床参考点R点在空间保持重合，分别将各个刀尖的刀位点相对于该基准点的偏移距离进行测量和输入。例如，01号刀测得两个偏移值分别为X1和Z1，03号刀的两个偏移值为X3和Z3，将各刀尖的偏移值输入到刀具参数库中，只要数控系统调用01号刀具，系统会自动把01号刀具的两个偏移参数与当前两个坐标值相叠加，便产生01号刀尖的当前坐标值。图3-

15、19方刀架的刀具基准点与各刀尖偏移补偿值课题3.2数控车削加工中的圆弧插补图3-20转塔刀架的刀具基准点课题3.2数控车削加工中的圆弧插补课题3.3曲面车削工艺要点【学习目标】1.知道数控车削中刀具圆弧半径补偿的基本原理及其主要作用。2.会进行数控车削中刀具圆弧半径补偿的应用场合与补偿方法。3.知道数控车削加工中的恒线速度控制功能。课题3.3曲面车削工艺要点【学习任务的提出】3.3.1车削加工中的恒线速度控制3.3.2假想刀尖所产生的加工误差3.3.3刀尖圆弧半径补偿(G41、G42、G40)3.3.1车削加工中的恒线速度控制1.任务图3 21所示工件的轮廓粗加工已经完成，如双点画线所示，试完

16、成零件的精车加工程序。图3-21工件的圆弧插补课题3.3曲面车削工艺要点2.NC程序零件轮廓精切的加工NC程序如下：3.对NC程序的相关解释1)第N50句G50S1000；为对主轴的最高限速，当采用刀尖恒线速度控制时，随着刀尖距离回转轴线距离的逐渐减小，主轴的回转速度自动调整加快，刀尖离回转轴线越近，主轴转速越高。2)第N60句G96S100；是刀尖的恒线速度控制命令，G96为调用主轴的自动恒线速度控制功能，即主轴根据给定的切削线速度值自动计算并控制和调整主轴的回转速度，刀尖的回转半径越小，主轴的转速越快。课题3.3曲面车削工艺要点【相关知识】3.3.2假想刀尖所产生的加工误差1.假想刀尖的产

17、生由刀具材料的组成所决定，任何材料的刀尖都存在着刀尖圆弧半径。据统计，最硬的金刚石刀尖的圆弧半径可以小到02m左右，高速钢刀尖的圆弧半径可以小到5m左右，而一般的硬质合金刀片的刀尖圆弧半径可达15m大小。在实际切削中，经常使用具有一定大小圆角的刀尖满足圆角过渡和曲面加工的要求。课题3.3曲面车削工艺要点图3-22圆弧刀尖的对刀课题3.3曲面车削工艺要点2.假想刀尖的加工误差在车削圆弧面和圆锥面时，对刀假想刀尖会产生加工误差，如图3 24所示。切削圆锥面时，由于刀尖沿着斜方向进给，名义刀尖P点沿着程序中的坐标点从P1到P2运动。而实际刀尖在P点并没有切削材料，实际圆弧刀尖在工件表面上沿着DB移动

18、，导致切削残留。图3-23假想刀尖切圆柱面与端面课题3.3曲面车削工艺要点图3-24假想刀尖车削圆锥面课题3.3曲面车削工艺要点图3-25假想刀尖车削凸圆弧面课题3.3曲面车削工艺要点图3-26车削凹圆弧时的刀尖误差课题3.3曲面车削工艺要点3.3.3刀尖圆弧半径补偿(G41、G42、G40)1.刀具圆弧半径补偿的应用场合图3-27采用圆心对刀课题3.3曲面车削工艺要点2.刀具圆弧半径补偿的基本原理选择刀心做刀位点的刀具，如果直接用刀具的刀心执行程序，对于按照工件实际轮廓尺寸所编制的加工程序和走刀路线，必然会造成切削刃对工件的过切而产生废品。利用刀具圆弧半径补偿功能，把程序的执行点由刀心转换到

19、切削刃上，让实际切削刃执行程序。图3-28刀具半径左补偿课题3.3曲面车削工艺要点3.刀具圆弧半径补偿指令(1)刀具圆弧补偿指令刀具圆弧半径补偿采用G40、G41、G42。(2)刀具半径补偿指令格式N50G40；（圆弧补偿前的缓存区清零）4.刀具半径左补偿与右补偿的区分按照刀具半径偏移补偿原理，如果刀心相对于编程路径向左偏移一个刀具半径，称为刀具半径的左偏移补偿;如果刀心向右偏移，称为半径的右补偿。课题3.3曲面车削工艺要点图3-29刀具圆弧半径补偿的左右方向规定课题3.3曲面车削工艺要点5.刀具半径补偿的取消方法取消刀具半径补偿采用半径补偿清除指令G40实现，例如前面程序段中的G40。程序中

20、一旦出现G40指令，则会将当前存储区内的刀具半径补偿参数冲消干净。6.刀具半径补偿应用注意事项在使用刀具半径补偿功能时，要特别注意以下几点：(1)注意刀补参数库号与当前刀具号的对应(2)及时取消半径补偿功能及补偿值(3)注意提前补偿刀具半径补偿G41/G42的实际补偿效果需要通过一个移动程序段G00或者G01完成。(4)半径补偿G41/G42指令对后两个程序段的要求课题3.3曲面车削工艺要点7.刀具半径补偿值的存储图3-30刀具参数库界面课题3.3曲面车削工艺要点8.刀尖工作方位代码刀尖工作方位信息用于向数控系统提供刀尖的半径补偿方向，工作方位用数码表示。该代码根据刀尖的工作方向确定，具体编码

21、规则如图3 31所示，图是前置刀架刀尖工作方位代码，图b为后置刀架工作方位代码。每一把刀的工作方位代码要输入到机床的刀具参数存储库中，如图3 30中的TIP位置,以便数控系统自动调用。图3 32为后置刀架功能型数控车床常用车刀的工作方位编码。课题3.3曲面车削工艺要点图3-31车刀的工作方位编码a)前置刀架b)后置刀架课题3.3曲面车削工艺要点图3-32后置刀架功能型数控车床常用车刀的工作方位编码a)左偏车刀b)右偏车刀c)螺纹车刀d)镗孔刀e)左偏镗刀f)球头镗刀g)右切刀h)左切刀i)内挖槽刀课题3.3曲面车削工艺要点课题3.4螺纹的数控车削工艺要点【学习目标】1.明白螺纹的数控车削加工各

22、种指令方法的应用场合。2.懂得螺纹数控车削加工的各项工艺要点,会进行螺纹加工中各项参数的计算与选择；掌握G92、G32和G76编程方法和编程注意事项。课题3.4螺纹的数控车削工艺要点【学习任务的提出】3.4.1螺纹的数控车削加工程序3.4.2等螺距螺纹的单行程切削指令G323.4.3普通螺纹切削循环指令G923.4.4精密螺纹加工复合循环指令G763.4.1螺纹的数控车削加工程序1.在数控车床上完成图3-33所示的螺纹车削加工程序(外圆和空刀等已完成)。图3-33螺纹车削加工图样课题3.4螺纹的数控车削工艺要点2.螺纹切削循环程序的相关说明1)G92是螺纹切削加工循环指令，包括一次循环的四段移

23、动设置，该循环从刀尖的当前点出发，经过快速径向进入；轴向工作进给切螺纹；快速径向退回和轴向快速返回到循环起点的四段运动过程。2)G92程序段中的X和Z值是本次螺纹切削循环的目标点坐标值。3)G92程序段中的F2.0是螺纹的导程。4)从N40句到N70句，整个螺纹的深度用四次G92循环切完。5)第N80句的G00具有清除G92螺纹切削参数设置的作用。课题3.4螺纹的数控车削工艺要点【相关知识】3.4.2等螺距螺纹的单行程切削指令G321.单程螺纹切削G32的基本应用G32指令的含义是在数控车床上单程切削等螺距螺纹。G32的程序段格式如下：课题3.4螺纹的数控车削工艺要点图3-34圆柱螺纹单程切削

24、课题3.4螺纹的数控车削工艺要点图3-35圆锥螺纹切削课题3.4螺纹的数控车削工艺要点2.切削螺纹工艺要点在数控车床上切削螺纹时，需要特别注意以下几点：(1)螺纹导程F数控系统在执行G32和其他螺纹切削指令时，导程参数由程序段中的F指令指定。(2)螺纹切入长度1和切出长度2切螺纹过程中，刀具沿Z方向的进给量F需要一定的加速时间来达到。(3)车螺纹时的主轴转速限制在数控车床上车削螺纹时，应限制主轴转速。课题3.4螺纹的数控车削工艺要点3.螺纹切削加工中的进刀次数(1)螺纹牙型的切削深度简化计算h075H图3-36三角形螺纹的基本尺寸课题3.4螺纹的数控车削工艺要点图3-37两种切削螺纹的进刀方式

25、课题3.4螺纹的数控车削工艺要点表3-1常用三角形螺纹切削进刀次数及背吃刀量参考值课题3.4螺纹的数控车削工艺要点表3-1常用三角形螺纹切削进刀次数及背吃刀量参考值(2)G32螺纹的切削深度设计实例对于图3-34中M301.5的螺纹，其公称直径为30mm，螺距P为1.5mm，经查表3-1：h为0.974mm；可以分四次进刀，四次的背吃刀量分别是：第一次0.8mm,第二次0.6mm,第三次0.4mm,第四次0.16mm，四次进刀量均为直径量。d130mm-(08+06+04+016)mm课题3.4螺纹的数控车削工艺要点图3-38螺纹切削加工G32课题3.4螺纹的数控车削工艺要点4.G32螺纹切削

26、加工程序实例对图3 38所示M30螺纹车削加工的G32螺纹单行程切削NC程序的编制。取主轴转速S为500r/min，切入长度为4mm，切出长度为1mm，螺纹切削加工部分的其他工艺参数如前面的设计结果，则其螺纹加工部分的程序如下：1.G92螺纹切削循环的形成在FANUC-0i数控车削系统中，把G92设置成为普通螺纹切削固定循环指令。如图3 39所示，刀尖切削螺纹时，由螺纹切削循环起点a开始，分别完成1R径向快进；2F螺纹切削；3R径向快退；4R纵向快退并返回到循环起点位置。abcd四个动作可由G92一个程序段表达，称为一个切削循环命令。课题3.4螺纹的数控车削工艺要点图3-39普通螺纹切削循环G

27、92课题3.4螺纹的数控车削工艺要点2.G92螺纹循环指令格式G92螺纹切削指令格式如下：3.G92螺纹切削循环实例对于图3 39的三角形螺纹，G92切削循环程序如下：4.G92用于切削圆锥螺纹图3-40G92循环切削圆锥螺纹课题3.4螺纹的数控车削工艺要点3.4.4精密螺纹加工复合循环指令G761.G76精密螺纹切削循环的走刀路线G76指令一般用于切削高精度螺纹，其走刀路线如图3 41所示。A点为螺纹切削循环的起点，位置的选择要考虑螺纹的切入长度（引入长度）1。当主轴转速不太高时，一般选择距离工件前端面36mm的范围内。图中的I值是圆锥螺纹的径向增量，若I为零值，则是切削圆柱螺纹。图3-41

28、G76螺纹循环的走刀路线课题3.4螺纹的数控车削工艺要点图3-42G76螺纹循环进刀方式课题3.4螺纹的数控车削工艺要点2.G76螺纹切削循环的程序段格式G76为精密螺纹加工循环指令，其程序段组成较复杂，包含各种工艺参数设置。G76螺纹切削循环的程序段格式如下：3.G76螺纹切削循环实例利用螺纹切削循环G76编写图3 43所示螺纹的程序。图3-43G76精密螺纹切削循环图样课题3.4螺纹的数控车削工艺要点1.螺纹数控切削加工有哪几种指令？2.G32螺纹加工应用于什么场合？其加工精度如何？3.采用G92切削螺纹比用G32有哪些优越性？4.在螺纹切削加工中需要注意哪些问题？5.怎样确定螺纹切削时的

29、每次切削深度？6.怎样计算螺纹切削时的牙型深度和螺纹的小径？使用中应注意哪些问题？7.锥度螺纹切削与圆柱螺纹切削在程序上有哪些差别？8.什么情况下采用G76螺纹切削？如何进行G76设置？9.什么叫螺纹切削的切入长度和切出长度？为什么要留有切入长度？如何设置？10.切削螺纹时对机床主轴有什么限制？为什么？课题3.4螺纹的数控车削工艺要点课题3.5数控车削加工工艺过程设计【学习目标】1.知道轴类零件的车削加工工艺过程。2.知道零件的加工工艺分析步骤及内容；会正确选择零件车削加工的切削用量；知道工序尺寸及工序公差的合理选择方法。课题3.5数控车削加工工艺过程设计【学习任务的提出】3.5.1典型零件的

30、数控车削加工工艺过程设计实例3.5.2数控车削加工的工艺分析3.5.3数控车削加工的工序设计3.5.4数控车削加工工序尺寸的确定3.5.5数控车削加工中的切削用量3.5.6数控加工的工艺文件3.5.7工序设计实训与实践3.5.1典型零件的数控车削加工工艺过程设计实例1.工件的图样分析零件结构由圆柱、圆锥、螺纹退刀槽、螺纹及45倒角所组成;其工艺难点主要是1 5圆锥面，R70球面和M4815螺纹三处结构为工艺要点和重要部位，现采用数控车削加工保证加工精度。2.零件的数控车削加工工艺过程工件分四大步骤切削加工：1)用外圆车刀粗车各部外圆，去除大部分加工余量。2)用外圆车刀精车外圆、圆锥、R70球面

31、和45倒角。3)用挖槽刀车345的退刀槽。4)用60螺纹刀车削M481.5螺纹的加工。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.加工切削用量的确定1)粗车：S：650r/min，F：200，ap：35mm。2)精车：S：600r/min，F：80，ap：0.5mm。3)挖空刀槽：S：800r/min，F：50。4)车螺纹：S：200r/min，F：1.5，ap：按照表3-1选择为：0.8；0.6；0.4；0.16。4.数控切削加工NC程序编制图3 44所示零件的数控车削加工NC程序由学员自己完成。课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-44典型零件的车削加工图样课题3.5数控车削加工工艺过程设计【

32、相关知识】3.5.2数控车削加工的工艺分析1.工艺分析和工序设计的目的与内容数控加工的工艺分析和工序设计是指对所要加工零件的图样和工艺文件进行认真的阅读和技术分析，以确定数控切削加工中所必须要解决的所有加工步骤、加工方法和相关的工艺技术参数，为数控切削加工NC程序的编制和数控加工的顺利进行做好准备。课题3.5数控车削加工工艺过程设计2.工件的加工工艺性分析工件加工工艺性分析主要是阅读图样和工艺文件解决以下三个方面的问题：1)了解工件的加工工艺难点和关键工序，确定这些工艺要点的加工工艺方法。2)了解工件工艺要点的设计基准，明确数控加工工艺过程中的工艺基准和装夹方法，以及对零件的加工进行检验测量的

33、基准和测量方法。3)了解工件的材料及热处理要求，明确切削用刀具材料及冷却、润滑方案，正确地选择切削用量。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.数控加工工艺过程的拟定数控加工工艺过程的拟定是指在对工件切削加工的全过程进行必要了解的基础上，正确制订本工序的数控加工全过程。它包括数控加工方法的确定；加工工序阶段的划分与选择；各工序先后顺序的确定这三个方面的工艺选择。(1)数控加工方法的确定数控加工方法的具体确定：对于加工公差等级为IT7IT8、表面粗糙度值Ra0816m的零件加工质量，采用普通数控机床都可以满足加工要求；如果要达到IT5IT6级公差、表面粗糙度值要达到Ra02063m，一般需要利用较

34、高精度的数控机床进行加工。课题3.5数控车削加工工艺过程设计(2)加工工序的阶段划分按照传统的加工精度划分，对普通加工精度的工件，公差等级在IT7IT8范围内，一般工艺安排上选择将整个工艺过程划分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段，即可达到加工精度。(3)加工工序的顺序安排1)先面后孔先加工各种平面和外表面，后加工内孔。2)先主要后次要先加工主要表面，后加工次要表面。3)先粗后精先进行粗加工，后精加工。4)先基准后其他先加工基准面，后加工非基准面和其他表面。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.5.3数控车削加工的工序设计(1)纵、横分开原则为了避免刀具相对于工艺系统的运动过程发生意外碰撞，在

35、刀具进入切削区域的运动中要先纵向后径向，即刀具由离工件的远点快速趋近工件时，应先纵向移动，在距离工件较近时再径向移动，可以避免刀具过早地与工件发生干涉。纵、横移动分开是安全措施，安全是数控机床生产中的首要问题。课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-45防止刀具碰撞的措施课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-46G00快速移动方式课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-47外圆车削循环的切削路线课题3.5数控车削加工工艺过程设计(2)路线最短原则运动路线短，工时就用得少，加工效率也高。为了使粗车加工的路线短，在车床的粗车加工走刀路线安排中，一般首先将工件外端面车削一刀。因为数控加工的外圆车削

36、循环在前端面处的进给方式为快速进给，如图3 47所示。为了防止刀具与工件毛坯边发生碰撞，外圆车削循环的起点要设立在离前端面较远的位置，如图3 48中的D点，多占用非切削时间。而如果先把前端面清理一刀，循环起点就可以离切过一刀的前端面很近，如图中的C点，既可有效避免碰撞，又可为加工过程节省时间。所以，先平端面往往是许多工艺人员安排刀具路线时的首选。课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-48先切端面后的循环起点课题3.5数控车削加工工艺过程设计(3)余量均匀原则余量均匀是指粗加工要给精加工创造条件，留下比较均匀的切削余量。如图3 49所示的圆弧曲面粗加工，可以采用不同的四种加工路线。图3 49a

37、为同心圆，图3 49b是等直径圆弧，图3 49c采用三角形走刀路线，图3 49d表示梯形路线。这几种路线各有自己的特点，其中程序段最少的是两种圆弧路线；走刀路线最短的是同心圆弧路线，切削力分布合理的方案是梯形路线，而精加工余量最均匀的是同心圆路线。综合以上分析，采用同心圆走刀路线的优点比较明显。图3 50所示为采用普通阶梯式粗切刀具路线,留下的精加工余量不均匀。而图3 51是采用圆弧切削所得到的均匀精切余量。课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-49圆弧槽的四种不同加工路线课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-50阶梯切削留下不均匀余量课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-51圆弧切削留

38、下余量均匀课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-52图形循环的走刀路线课题3.5数控车削加工工艺过程设计(4)切出材料原则该原则是指必须在刀尖完全切除工件材料后再快速返回。在如图3 54所示的台阶面切削中，经常用主偏角Kr大于90的端面车刀。当刀具没有沿着径向完全车离工件材料时，其刀刃嵌在工件材料内部，此时若径向快速退刀，必然会造成刀尖破损。正确的方法是令刀尖完全沿着径向车出工件材料，再快速退出移动。课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-53采用圆弧路线课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-54刀尖尚未车出工件材料课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-55外圆车削循环的残角与45退刀课

39、题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-56切端面时的材料残角课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.5.4数控车削加工工序尺寸的确定1.工序尺寸工序尺寸是指工序图上所给出的尺寸。2.加工余量(1)定义加工余量是指加工过程中所要去除的材料量，一般指去除材料层的厚度。(2)工序余量相邻两道工序间的工序尺寸之差称为加工工序余量，简称工序余量。(3)总余量毛坯尺寸与设计尺寸之差即为加工总余量。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.工序余量的影响因素合理确定各道工序间的工序余量是工序设计中的一项重要工作。工序余量力求选择得科学合理。(1)影响加工余量的主要因素一般，影响加工余量的主要因素是前工序的加工误差

40、(包括尺寸误差、形位误差和表面缺陷)、前工序的变形误差(包括夹紧变形和热变形)、本工序的安装误差(定位夹紧误差)这三类误差。课题3.5数控车削加工工艺过程设计(2)工序余量的确定方法工序余量的确定方法一般有经验法、计算法、查表法、试验法等几种，在单件性生产的模具制造中，通常借助经验和查表确定。表3 2给出了常用普通轧制件毛坯在数控车削时的加工余量参考值，表3 3是模锻毛坯件的数控车削加工余量参考表。两表可以作为工序尺寸计算时的参考选择。(3)工序余量的经验数据工序余量可以参考普通机械加工切削手册中的工序余量参数表进行选择。课题3.5数控车削加工工艺过程设计数控车削加工的工序余量参考如下：表3-

41、2数控车削加工常用加工余量参考表(普通轧制件)课题3.5数控车削加工工艺过程设计表3-3数控车削加工常用加工余量参考表(模锻毛坯件)4.工序尺寸的确定各道工序的工序余量确定后，即可计算每一道工序的尺寸。工序设计中，工序尺寸的计算由最后一道精加工工序开始，根据零件图样的设计尺寸逐级向前，一级一级计算。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.5.5数控车削加工中的切削用量1.数控加工切削用量切削用量是指在金属切削加工过程中所采用的切削工艺参数。在普通切削加工中，切削用量主要是指切削速度（即切削点主运动的线速度）v、背吃刀量（旧叫吃刀深度或切削深度）ap和进给量f(或进给速度vf)三个工艺参数，称为三

42、大用量。课题3.5数控车削加工工艺过程设计2.数控车削的切削用量选择原则(1)粗加工切削用量的选择原则粗加工的工艺指标是高生产效率，所以，在保证刀具耐用度的前提下，材料切除率是粗加工切削用量的选择原则和基本出发点。背吃刀量ap。进给量f。主轴转速v。课题3.5数控车削加工工艺过程设计(2)精加工中切削用量的选择原则 背吃刀量ap。进给量f。主轴转速v。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.数控车削加工切削用量的具体选择数控车削加工中的切削用量可以参考表3 4、表3 5和表3 6选择。也可以根据下述经验参数初步确定。表3-4硬质合金车刀数控车削加工的切削速度(单位：m/min)课题3.5数控车削

43、加工工艺过程设计表3-4硬质合金车刀数控车削加工的切削速度(单位：m/min)课题3.5数控车削加工工艺过程设计表3-5硬质合金车刀粗车时的进给量f参考表(单位：mm/r)课题3.5数控车削加工工艺过程设计表3-6按照表面粗糙度选择切削用量时的参考值f表3-6按照表面粗糙度选择切削用量时的参考值f课题3.5数控车削加工工艺过程设计(1)背吃刀量ap(2)进给量f(3)主轴转速v对于主轴伺服电机采用交流变频调速控制的数控车床，其低转速不低于100r/min，因为低转速条件下，电机的输出扭矩过小，不易发挥机床正常的切削性能。积屑瘤最易产生的切削速度区域为1525m/min,应避开积屑瘤产生的区域。

44、断续切削时，为减小切削的冲击和振动，要降低切削速度。加工细长件和薄壁工件时，宜选用较低的切削速度。在螺纹车削时，主轴转速控制在800r/min以下。课题3.5数控车削加工工艺过程设计图3-57导柱图样材料：20钢硬度：5862HRC课题3.5数控车削加工工艺过程设计 3.5.7工序设计实训与实践1.导柱的加工工艺性分析导柱加工的工艺性分析包括以下内容：(1)了解零件的主要功能和尺寸结构，由零件的使用功用分析各尺寸精度本工件为常用塑料模模架上的导柱，主要功用是引导和限位两大作用。(2)零件加工的关键尺寸及其工艺方法1)关键尺寸：两处圆柱尺寸和形状要求是本工件的工艺要点：左侧?32mm圆柱要保证r

45、6公差要求;而右侧?32mm 圆柱不仅有h6的尺寸公差要求外，还有0.006mm的圆柱度形状公差要求，是最重要的精度要求。课题3.5数控车削加工工艺过程设计2)工艺方法：导柱需淬硬，两端?32mm圆柱的精加工可采用磨削，为保证右侧?32mm圆柱表面Ra0.1m的高质量要求，最后进行精密研磨。(3)定位基准及装夹方法导柱的车削和磨削加工采用同一个定位基准，即用工件两端的顶尖孔使前后工序的定位基准相统一。课题3.5数控车削加工工艺过程设计2.拟定工艺过程 下料。车削钻中心孔：车右端面钻右端中心孔；调头，车左端面钻左中心孔。粗车外圆车沉隔槽车3引导锥；调头，车右端面。热处理渗碳淬火回火。磨削修中心孔

46、：磨右端?32h6圆柱面，留精研磨余量；调头，磨左段?32r6圆柱。研磨精研磨右段?32mm圆柱。最后检验、装配。课题3.5数控车削加工工艺过程设计3.导柱加工工序设计导柱加工工序设计主要解决以下问题：(1)工序余量确定工序余量由最后一道工序开始，向前逐级推进。研磨：001002mm，研磨余量根据圆磨质量考虑。(2)工序尺寸确定根据最后工序的设计尺寸并确定工序余量的数值后，即可确定各道工序尺寸如下：研磨：?3200mm（最终完成尺寸要求）；课题3.5数控车削加工工艺过程设计4.导柱加工工艺过程(1)下料?35mm圆钢棒料,长214mm。(2)车削 车端面长212.0mm。钻中心孔。调头，车端面

47、长210mm。钻中心孔。车外圆至?32.40mm。车10mm0.50mm沉隔槽至尺寸要求。车3引导锥。调头，车另一侧外圆至?32.40mm。课题3.5数控车削加工工艺过程设计(3)热处理渗碳，保证渗碳层厚度1mm；淬火、回火，保证5862HRC表面硬度。(4)磨削修两中心孔，用中心孔砂轮修研两中心孔；磨削?32h6圆柱面至?32.02mm；调头，磨削?32r6至尺寸。(5)研磨用研磨套研磨?32h6圆柱至尺寸?32.00mm，保证表面粗糙度Ra 0.1m。课题3.5数控车削加工工艺过程设计【思考与练习】1.数控加工工艺分析的主要内容是什么？数控加工中为什么要进行工艺分析？2.数控加工的工艺性分

48、析主要解决哪些问题？对这些问题的了解主要达到什么目的？3.拟定数控加工工艺过程主要包括哪些工作？4.导柱加工工艺过程划分为哪些不同的阶段？5.在进行数控加工内容的顺序安排上应遵循哪些原则？课题3.5数控车削加工工艺过程设计6.什么叫工序设计？它包括哪些内容？7.在数控车削加工中，应怎样合理安排走刀路线？应注意哪些问题？8.什么叫工序尺寸？它是怎样确定的？9.什么叫加工余量？什么叫工序余量？10.工序余量选择不合适会造成什么不良影响？11.数控车削加工的工序余量怎样确定？12.数控加工中的切削用量包括哪些参量？13.数控粗加工中，应怎样合理选择切削用量？14.精加工中，怎样合理选择切削用量？课题

49、3.5数控车削加工工艺过程设计课题3.6数控车削加工中的对刀操作【学习目标】1.知道数控车削加工中的常用对刀方法和对刀的含义。2.会FANUC车削系统中的常用对刀方法；知道对刀过程中各数据的基本含义。课题3.6数控车削加工中的对刀操作【学习任务的提出】3.6.1利用数控车床自动对刀功能对外圆车刀进行自动对刀3.6.2数控车床上的试切法对刀过程【相关知识】3.6.2数控车床上的试切法对刀过程1.机床返回参考点操作对刀的前提是机床进入对其运动的自动监控状态，即数控系统要对机床的任何移动实时监控，知道机床任意时刻的坐标位置。而机床进入实时监控状态的前提是首先要进入到参考点位置。课题3.6数控车削加工

50、中的对刀操作图3-58机床处于参考点位置时的坐标显示课题3.6数控车削加工中的对刀操作2.刀具对工件的试切图3-59刀尖移近工件并试切一段小台阶课题3.6数控车削加工中的对刀操作3.调用机床数控系统的自动测量、分析功能图3-60分析测量界面课题3.6数控车削加工中的对刀操作图3-61直径的分析测量值课题3.6数控车削加工中的对刀操作4.刀具位置偏移补偿操作图3-62刀尖磨损补偿对话框课题3.6数控车削加工中的对刀操作图3-63刀具几何位置的偏移补偿界面课题3.6数控车削加工中的对刀操作图3-64X偏移补偿值自动计算课题3.6数控车削加工中的对刀操作图3-65Z方向偏置值计算课题3.6数控车削加