数控车编程与操作

1、第三章 数控车床编程与操作 第一节概述 1、数控车床可转位刀具特点 2、数控车床刀具的选刀过程数控切削加工刀具应满足以下性能要求： 刚性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振及热变形小。 良好的互换性，便于快速换刀，降低辅助时间，提高加工效率。 切削性能稳定、可靠，寿命高，耐热冲击性好。 刀具的尺寸、结构便于调整，以减少换刀调整时间。 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排出。 系列化、标准化、模块化，以利于减少刀具数量，提高刀具利用率，便于编程和对刀具的管理。 (1)机床影响因素 1）机床类型：数控车床、车削中心； 2）刀具附件： 刀柄的形状和直径，左切和右切刀柄； 3）主轴功率； 4）工件

2、夹持方式。 (2)选择刀杆 1）夹持方式； 2）切削层截面形状，即切削深度和进给量； 3）刀柄的悬伸。(3)选择刀片形状1） 刀尖角 2） 刀片基本类型 (4)工件影响因素选择刀具时，必需考虑以下与工件有关的因素：1）工件形状：稳定性；2）工件材质：硬度、塑性、韧性、可能形成的切屑类型；3）毛坯类型：锻件、铸件等；4）工艺系统刚性：机床夹具、工件、刀具等；5）表面质量；6）加工精度；7）切削深度；8）进给量；9）刀具耐用度。数控机床刀具的分类（1）按照刀具结构分类 整体式特点：刀具强度、刚性好，几何尺寸准确，初始精度高，制造工艺简单。通常应用于钻头、丝锥、铰刀、尺寸较小的铣刀，以及用于精加工的

3、数控刀具和一些特殊结构形式的刀具。 镶嵌式 目前，机夹可转位刀具技术已经非常成熟，且被广泛应用，成为了数控加工刀具的中坚力量。 其他特殊结构形式 如复合式、减振式、内冷式刀具等。（2）按照制造刀具所用的材料分类 高速钢刀具。一般应用在机械加工的低速切削中。也可以用来进行中速切削和对不锈钢等难加工材料的加工。 硬质合金刀具。是数控机床刀具应用最为广泛的材料，适于数控加工的中速和高速切削。 金刚石刀具，单晶金刚石刀具主要用于有色金属及合金的超精密加工和非金属材料加工，人造聚晶金刚石适用于有色金属和非金属材料的高速、高精度加工，特别适合加工高硅铝合金、碳纤维复合材料等。 其他材料刀具，如立方氮化硼(

4、CBN)刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具和涂层硬质合金刀具等。（3）按照切削工艺分类 车削刀具。 孔加工刀具。 镗铣削刀具等。选择工件材料代码选择加工条件脸谱选定刀片材料 车削不同加工部位所用车刀示意图145端面车刀 290外圆车刀 3外螺纹车刀 470外圆车刀 5成形车刀 690左切外圆车刀 7切断、车槽车刀 8内孔车槽车刀 9内螺纹车刀 1095内孔车刀1175内孔车刀 由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要求较高的零件。第二节 数控车削的主要加工对象一、精度要求高的回转体零件 如图4-1所示的轴承内圈，原采用三台液压半自动车床和一

5、台液压仿形车床加工，需多次装夹。 数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。 在材质、精车余量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。二、表面粗糙度要求高的回转体零件三、表面形状复杂的回转体零件 由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，所以可以车削由任意直线和曲线组成的形状复杂的回转体零件。适于数控加工的内容在选择时，一般可按下列顺序考虑： ( 1 ) 通 用 机 床 无 法 加 工 的 内 容 应 作 为 优 先 选 择 内 容 ； （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容 （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机

6、床尚存在富裕加工能力时选择。不适于数控加工的内容 加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。第三节 数控车削加工工艺的制订一、零件图工艺分析1.结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型。2.轮廓几何要素分析3.精度及技术要求分

7、析 在手工编程时，要计算每个基点坐标，在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义，因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。 精度及技术要求分析的主要内容：一是分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；二是分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求；三是找出图样上有位置精度要求的表面；四是要求对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。二、工序和装夹方式的确定根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作

8、为一道工序。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序（3）以加工部位划分工序（4）以粗、精加工划分工序 1按零件加工表面的位置精度划分 2按粗、精加工划分 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；设计基准是在零件图上用于标注尺寸和表面相互位置关系的基准，或在零件设计图上用以确定其它点、线、面位置的基准(点、线、面），称为设计基准。 工艺基准是在零件加工及装配过程中使用的基准。 1.工序基准：在工序图上，用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。其所标注的加工面位置尺寸称为工序尺寸。 2定位基准：是指工件在加工过程中

9、，用于确定工件在机床或夹具上的位置的基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。定位基准又可分为粗基准和精基准。 有时定位基准在工件上并不一定存在，但它是由一些相应的实际表面来体现的，我们把这些表面称为定位基面。 2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面； （3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案； （4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 如图左图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧中图所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧

10、，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如右图所示。1先粗后精 :先粗后精指按照粗车一半精车一精车的顺序进行加工，逐步提高加工精度。 2先近后远:指加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。 3基面先行4先内后外 三、加工顺序的确定 顺序安排一般应按以下原则进行： （1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑； （2）先进行内腔加工，后进行外形加工； （3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。 (4) 数控加工工艺与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不

11、好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等。 进给路线一般指刀具从起刀点进给路线一般指刀具从起刀点( (或机床或机床固定原点固定原点) )开始运动，直至返回该点并结开始运动，直至返回该点并结束加工束加工 程序所经过的路径，包括切削加程序所经过的路径，包括切削加工的路径以及刀具切入、切出等非切削空工的路径以及刀具切入、切出等非切削空行程。行程。 1 1循环切除余量循环切除余量:1):1)轴套类零件轴套类零件 , 2),

12、 2)轮轮盘类零件盘类零件 , 3), 3)铸锻件铸锻件 四、进给路线的确定2 2确定退刀路线确定退刀路线 (1)(1)斜线退刀方式。斜线退刀方式。 (2)(2)切槽刀退刀方式。切槽刀退刀方式。(3)(3)镗孔刀退刀方式。镗孔刀退刀方式。 3.保证零件的加工精度和表面粗糙度4.使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率5.最终轮廓一次走刀完成切削用量及切削液的选择（一）切削用量选择原则 粗加工时切削用量的选择原则 首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余

13、量确定背吃刀量；其次根据已加工表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度。一、切削用量的选择（二）切削用量选择方法1.背吃刀量的选择 根据加工余量确定。2.进给量的选择 根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量。3.切削速度的选择 根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。4.机床功率的校核 根据切削功率和机床有效功率的比较，确定选择的切削用量是否可在指定机床上使用。（一）切削液的作用1.冷却作用2.润滑作用3.清洗作用4.防锈作用二、切削液的选择（二）切削液的种类1.水溶液2.乳化液3.切削油（三）切削液的选用 粗加工时切削液的选用 粗加工时，加工余量大