第2章 模具数控车削加工技术

1、 数控车床是数控机床中应用最广泛的一种。它可数控车床是数控机床中应用最广泛的一种。它可以完成各种带有复杂母线的回转体类零件的加工。以完成各种带有复杂母线的回转体类零件的加工。对于高档次的数控车床（如车削中心）还能进行铣对于高档次的数控车床（如车削中心）还能进行铣削、钻削以及各种多边形零件的加工。一般数控车削、钻削以及各种多边形零件的加工。一般数控车床在模具制造中有一定的应用范围，如塑料瓶吹塑床在模具制造中有一定的应用范围，如塑料瓶吹塑模的加工等。模的加工等。2.1 数控车床数控车床1.数控车床的组成 数控车床大致由五部分组成，分别为数控系统、驱动系统、辅助装置、车床主机和CAD/CAM软件。

2、2.1.1数控车床组成与分类数控车床组成与分类（1）数控系统）数控系统 数控系统（亦称控制系统）是数控车床的控制核心。其主要数控系统（亦称控制系统）是数控车床的控制核心。其主要部分是一台计算机，它与通用的计算机从构成上讲是相同的，部分是一台计算机，它与通用的计算机从构成上讲是相同的，其中包括其中包括CPU、存储器、存储器、CRT等部分。数控系统中用的计算机等部分。数控系统中用的计算机一般是专用计算机，也有一些是工业控制用计算机（工控机）。一般是专用计算机，也有一些是工业控制用计算机（工控机）。（2）驱动系统）驱动系统 驱动系统是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运驱动系统是数控车床切削工作

3、的动力部分，主要实现主运动和进给运动。在数控车床中，驱动系统又称为伺服系统，由动和进给运动。在数控车床中，驱动系统又称为伺服系统，由伺服驱动电路和驱动装置两大部分组成。伺服驱动电路的作用伺服驱动电路和驱动装置两大部分组成。伺服驱动电路的作用是接收指令，经过软件的处理，推动驱动装置运动。驱动装置是接收指令，经过软件的处理，推动驱动装置运动。驱动装置主要由主轴电机、进给系统等组成。其中电动机有步进电机、主要由主轴电机、进给系统等组成。其中电动机有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机三类。直流伺服电机和交流伺服电机三类。（3）辅助装置）辅助装置 与普通车床相类似，辅助装置是指数控车床中为正常加工与普

4、通车床相类似，辅助装置是指数控车床中为正常加工提供帮助的配套部分，如液压、气动装置、冷却、照明、润滑、提供帮助的配套部分，如液压、气动装置、冷却、照明、润滑、防护和排屑装置等。防护和排屑装置等。（4）车床主机）车床主机 主要是数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀主要是数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。架、尾座、进给传动机构等。（5）CAD/CAM软件编程软件编程 由于一些模具零件形状复杂，需借助由于一些模具零件形状复杂，需借助CAD/CAM（计算机（计算机辅助设计辅助设计/制造）软件与相应的后置处理程序，来生成加工程序。制造）软件与相应的后置处理程序

5、，来生成加工程序。通过数控车床控制系统上的通信接口或其它存储介质（如磁盘、通过数控车床控制系统上的通信接口或其它存储介质（如磁盘、光盘等），把生成的加工程序输入到数控车床的控制系统中，光盘等），把生成的加工程序输入到数控车床的控制系统中，完成零件的加工。完成零件的加工。 数控车床机械结构与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形数控车床机械结构与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化，这是因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控式发生了根本的变化，这是因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观。车床的使用性能及机床的结构和外观。 平床身的工艺性好，便于导轨

6、面的加工。平床身水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。平床身水平放置刀架可提高刀架的运动精度，但下部空间小，排平放置刀架可提高刀架的运动精度，但下部空间小，排屑困难。一般可用于大型数控车床或小型精度数控车床屑困难。一般可用于大型数控车床或小型精度数控车床的布局。的布局。 斜床身其导轨倾斜的角度分别为斜床身其导轨倾斜的角度分别为30、45、60、90（称为立床身）。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角（称为立床身）。倾斜角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。一般中小规格度大，导轨的导向性差，受力情况也差。一般中小规格的数控车床，其床身的倾斜度为的数控车床，其床身的倾斜度为60为宜。

7、为宜。 平床身斜滑板布局形式有平床身的工艺性好的特点，平床身斜滑板布局形式有平床身的工艺性好的特点，且机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，排屑方且机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，排屑方便。便。2.数控车床的分类数控车床的分类（1）按数控系统的技术水平或机床的机械结构分类）按数控系统的技术水平或机床的机械结构分类经济型数控车床经济型数控车床全功能型数控车床全功能型数控车床车削中心车削中心FMC车床车床（2）按主轴的配置形式分类）按主轴的配置形式分类卧式数控车床卧式数控车床立式数控车床立式数控车床（3）按控制的轴数分类）按控制的轴数分类两轴控制数控车床两轴控制数控车床四轴控制数控车床四

8、轴控制数控车床2.1.2数控车床主要技术参数数控车床主要技术参数床身上最大工件回转直径400mm拖板上最大工件回转直径180mm最大工件长度1000mm最大车削长度800mm1.机床规格及技术要求机床规格及技术要求（1）加工范围）加工范围（2）机床主轴控制）机床主轴控制:采用交流变频器和交流变频电机控制。采用交流变频器和交流变频电机控制。 主轴转速范围（变频,无级或两档）1002000rpm主轴通孔直径52mm主轴锥孔莫氏6号主轴电机功率5.5KW（3）机床进给驱动控制）机床进给驱动控制:采用交流伺服驱动单元与交流伺服电机驱动。采用交流伺服驱动单元与交流伺服电机驱动。 进给快移速度(Max)（

9、X向）6000mm/min（Z向）6000mm/min进给电机扭矩（功率）（X向）4Nm（Z向）6Nm（4）机床精度）机床精度:机床的定位精度及重复定位精度按国家机床的定位精度及重复定位精度按国家数控卧式车床精度数控卧式车床精度专业标准的相专业标准的相关项目进行检测。精度值应满足标准要求。关项目进行检测。精度值应满足标准要求。定位精度（X向）0.016mm（Z向）0.025mm重复定位精度（X向）0.010mm（Z向）0.010mm（5）机床刀架控制）机床刀架控制: 刀架采用与机床相配套的电动刀架。刀架采用与机床相配套的电动刀架。刀架刀位数4刀架转位的定位精度0.01mm车刀刀杆最大尺寸（宽高

10、）2020mm（6）尾座）尾座尾架套筒锥孔莫氏莫氏4号或莫氏5号尾架套筒最大移动距离100mm2.数控车床数控系统基本功能要求 数控系统配置与功能的要求控制轴数2最大编程尺寸8位联动轴数2最小设定单位0.001毫米最小设定单位0.001毫米进给轴驱动系统数字交流伺服驱动装置+永磁同步交流无刷伺服电机主轴系统变频器变频主轴电机（数控车床）自动加减速控制方式S型加减速度控制图形显示彩色实体图形实时动态显示刀具轨迹和零件形状在线帮助功能提供编程帮助和图例程序数据断电保护与存贮功能，用户程序可断电储存容量512KB半闭环控制，数控系统具有位置检测反馈信号输入接口数字交流伺服主轴驱动装置+伺服主轴电机进

11、给修调、快速修调和主轴转速修调三种控制功能2种以上对刀操作：可自动计算工件坐标值7英寸以上单色或彩色液晶显示器，分辨率640480象素空运行、模拟加工和图形化程序校验功能实时加工参数显示功能：机床坐标系、工件坐标系、实时跟踪误差、实时剩余进给量、指令位置、实际位置实时显示等工作状态显示灯：每个模态键上应有状态指示灯，使用户操作直观明了局域网（以太网）连接功能或有计算机通讯接口，实现数控机床联网具有系统软件可持续升级的能力，可提供二次开发工具软件包大量加工程序断点保存与恢复功能显示屏亮度手动和自动调节功能编辑功能(包括后台编辑功能)从指定的任意行运行加工功能行程极限的软件、硬件限位功能具有扩展软

12、驱、硬盘的接口，可装载和存储系统参数备份与恢复功能故障监控、诊断与报警功能主轴编码器历史故障记忆功能电子手轮间隙及螺距误差补偿功能，补偿点数128点蓝图编程功能跟踪误差允差设定与报警功能DNC接口通讯功能汉字菜单可外接101键盘的接口手动/自动/单步/MDI等多种运行方式3.数控系统编程功能要求数控系统编程功能要求直线、圆弧、螺旋线、正弦线插补功能自动换刀功能螺纹功能（公/英制）、多种螺纹切削固定倒直角、圆角功能循环、多头螺纹加工功能小线段连续高速加工功能和准确定位功能多种粗精车削加工固定循环、复合循环恒线速切削功能公制/英制输入功能坐标系可编程的零点偏置功能直径/半径编程四重以上子程序调用功

13、能绝对值/增量值编程参数编程、宏程序编程功能，支持逻辑运算、函数运算、条件判别和循环语句每分钟/每转进给功能刀具偏置和补偿功能，刀具位数：70把标准的G功能、M功能、T功能，数控编程指令与国际标准兼容，支持常用CAD/CAM系统生成的数控加工程序刀具偏置存储器：70个刀尖圆弧半径补偿、长度补偿功能2.2.1数控车削刀具概述数控车削刀具概述 数控车床使用的刀具从切削方式上可分为三类：外圆表面切削刀具、数控车床使用的刀具从切削方式上可分为三类：外圆表面切削刀具、端面切削刀具和内圆表面切削刀具。目前国内外大部分公司采用的数控端面切削刀具和内圆表面切削刀具。目前国内外大部分公司采用的数控车刀命名规则是

14、：根据车刀命名规则是：根据GB2076-87规定，可转位硬质合金刀片型号由代规定，可转位硬质合金刀片型号由代表一定意义的字母和数字按一定顺序排列组成。这里只限于标准车刀，表一定意义的字母和数字按一定顺序排列组成。这里只限于标准车刀，不包含切断刀、螺纹刀等非标准型号。不包含切断刀、螺纹刀等非标准型号。2.2数控车削刀具数控车削刀具要实现数控车床的合理切削，必须有与之相适应的刀具与刀具材料。目要实现数控车床的合理切削，必须有与之相适应的刀具与刀具材料。目前刀具材料的种类很多，数控加工中常用的刀具材料有高速钢（前刀具材料的种类很多，数控加工中常用的刀具材料有高速钢（HSS）、）、硬质合金、立方氮化硼

15、（硬质合金、立方氮化硼（CBN）、陶瓷和金刚石（）、陶瓷和金刚石（PCD）等。切削中刀）等。切削中刀具切削刃要承受很高的温度和很大的切削力，同时还要承受冲击与振动，具切削刃要承受很高的温度和很大的切削力，同时还要承受冲击与振动，要使刀具能在这样的条件下工作，并保持良好的切削能力，刀具材料应要使刀具能在这样的条件下工作，并保持良好的切削能力，刀具材料应满足以下基本要求：满足以下基本要求：（1）高硬度和高耐磨性）高硬度和高耐磨性 刀具材料的硬度应大于工件材料的硬度才能维持正常的切刀具材料的硬度应大于工件材料的硬度才能维持正常的切削。削。（2）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性 刀具材料必须具备足够

16、的抗弯强度和冲击韧性，以承受切刀具材料必须具备足够的抗弯强度和冲击韧性，以承受切削力、冲击和振动，避免刀具在切削过程中产生断裂和崩刃。削力、冲击和振动，避免刀具在切削过程中产生断裂和崩刃。（3）良好的耐热性能）良好的耐热性能 耐热性是指刀具材料在切削过程中的高温下保持硬度、耐耐热性是指刀具材料在切削过程中的高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力，又称热硬性或红硬性。磨性、强度和韧性的能力，又称热硬性或红硬性。（4）良好的工艺性）良好的工艺性 为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的工艺性，如为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的工艺性，如良好的热处理性能和刃磨性等。良好的热处理性能和刃

17、磨性等。（5）经济性）经济性 经济性是指刀具材料价格及刀具制造成本，整体上的经济性经济性是指刀具材料价格及刀具制造成本，整体上的经济性可以使分摊到每个工件的成本不高。可以使分摊到每个工件的成本不高。 为了满足数控车床的加工工序集中、零件装夹次数少、加工精度高、能自为了满足数控车床的加工工序集中、零件装夹次数少、加工精度高、能自动换刀等要求，数控车床使用的数控刀具有如下特点：动换刀等要求，数控车床使用的数控刀具有如下特点：（1）高加工精度）高加工精度 为适应数控加工高精度和快速自动换刀的要求，数控刀具及其装夹结构必为适应数控加工高精度和快速自动换刀的要求，数控刀具及其装夹结构必须具有很高的精度，

18、以保证在数控车床上的安装精度和重复定位精度。须具有很高的精度，以保证在数控车床上的安装精度和重复定位精度。（2）高刚性）高刚性 数控车床所使用的刀具应具有适应高速切削的要求，具有良好的切削性能。数控车床所使用的刀具应具有适应高速切削的要求，具有良好的切削性能。（3）高耐用度）高耐用度 数控加工刀具的耐用度及其经济寿命的指标应具有合理性，要注重刀具材数控加工刀具的耐用度及其经济寿命的指标应具有合理性，要注重刀具材料及其切削参数与被加工工件材料之间匹配的选用原则。料及其切削参数与被加工工件材料之间匹配的选用原则。（4）高可靠性）高可靠性 要求刀具应有很高的可靠性，避免加工过程中出现意外的损伤，而且

19、同一要求刀具应有很高的可靠性，避免加工过程中出现意外的损伤，而且同一批刀具的切削性能和耐用度不能有较大差异。批刀具的切削性能和耐用度不能有较大差异。（5）装卸调整方便）装卸调整方便 刀具系统装载质量限度的要求，对整个数控刀具自动换刀系统的结构应进刀具系统装载质量限度的要求，对整个数控刀具自动换刀系统的结构应进行优化。行优化。（6）标准化、系列化、通用化程度高）标准化、系列化、通用化程度高 使数控刀具最终达到高效、多能、快换、经济的目的。使数控刀具最终达到高效、多能、快换、经济的目的。2.2.2数控车削刀具的基本术语1.车刀的组成车刀的组成一般车刀都是由刀头和刀体两部分组成的。一般车刀都是由刀头

20、和刀体两部分组成的。 前面前面(前刀面前刀面)刀具上切屑流过的表面。它直接作用于被切削的金属层，并控刀具上切屑流过的表面。它直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀面。制切屑沿其排出的刀面。后面后面(后刀面后刀面)与工件上切削中产生的表面相对的表面。与工件上切削中产生的表面相对的表面。主后面主后面(主后刀面主后刀面)刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。它与过渡表面相刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。它与过渡表面相对。对。副后面副后面(副后刀面副后刀面)刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它与已加工表面刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。它与已加工表面相对。相对。主切削刃主切削刃起始于

21、切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟用来在工起始于切削刃上主偏角为零的点，并至少有一段切削刃拟用来在工件上切出过渡表面的那个整段切削刃。件上切出过渡表面的那个整段切削刃。副切削刃副切削刃切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于切削刃上主偏角为零的点，切削刃上除主切削刃以外的刃，亦起始于切削刃上主偏角为零的点，但它向背离主切削刃的方向延伸。但它向背离主切削刃的方向延伸。2.刀具角度参考系刀具角度参考系刀具角度参考系刀具角度参考系 为了确定和测量车刀的角度，需要根据一些辅助平面作为基准。为了确定和测量车刀的角度，需要根据一些辅助平面作为基准。 切削平面通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的

22、平面。 主切削平面Ps通过切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。它切于过渡表面，也就是说它是由切削速度与切削刃切线组成的平面。 副切削平面通过切削刃选定点与副切削刃相切并垂直于基面的平面。 基面Pt通过切削刃选定点垂直于合成切削速度方向的平面。在刀具静止参考系中，它是过切削刃选定点的平面，平行或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般说来其方位要垂直于假定的主运动方向。 假定工作平面在刀具静止参考系中，它是过切削刃选定点并垂直于基面，平行或垂直于刀具在制造、刃磨和测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般说来其方位要平行于假定的主运动方向。 法平面Pn通过

23、切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。3.车刀各部分角度名称前角-前面与基面间的夹角。后角-后面与切削平面间的夹角。楔角-前面与后面间的夹角。主偏角-主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。副偏角-副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。刀尖角-主切削平面与副切削平面间的夹角，在基面中测量。刃倾角-主切削刃与基面间的夹角，在主切削平面中测量。1.外圆车刀型号为了便于选用和订购刀片，规范各生产厂家对刀片的命名，我国参照ISO相关标准制定了切削刀具用可转位刀片型号表示规则，即GB20761987。在此标准中规定，可转位刀片的型号由不同意义的字母或者数字按照一定顺序、方式排列构成。2.2

24、.3数控车削刀具及选用原则 （1）夹紧机构 （2）进给方向 R为右偏刀从右边开始切削加工；L为左偏刀从左边开始切削加工；N一般为螺纹的进刀加工方式。（3）外圆刀杆的应用。 （4）外圆刀杆的应用（刀片）。 2.内孔车刀型号。 （1）内孔刀杆的应用。 （2）内孔刀杆的应用（刀片）。 （3）镗刀杆的选择 镗刀杆选择的基本原则为： 选择尽可能大的直径；选择尽可能小的镗杆悬伸；选择刚性尽可能大的夹紧，以减少震动的危险；冷却液（或压缩空气）可提高排屑能力和表面质量，特别是在深孔加工中。（4）刀片形状选择 在要求强度和经济性时，应选择大的刀尖圆角；在保证通用性时，选择小的刀尖圆角。3.数控车削刀具选用原则（

25、1）确定工序类型 确定外圆/内孔加工顺序。一般是先内孔后外圆的原则，即先进行内部型腔的加工，再进行外圆的加工。（2）确定加工类型 确定外圆车削/内孔车削/端面车削/螺纹车削的类型。数控车削加工的工艺特点是工件旋转做主运动，车刀做进给运动，主要用来加工各种回转表面，如外圆、内孔、平面、锥面、螺纹等。根据所选用的车刀角度和切削用量的不同，车削可分为粗车、半精车和精车等阶段。粗车的尺寸公差等级为IT12IT11，Ra值为2512.5um；半精车为IT10IT9，Ra值为6.33.2um；精车为IT8IT7，Ra值为1.60.8um。其中外圆车削是最常见、最基本的车削方法；内孔车削是指用车削方法扩大工

26、件的孔或加工空心工件的内表面，也是最常采用的车削加工方法之一；端面车削主要指的是车端平面（包括台阶端面）；螺纹车削一般使用成形车刀加工。（3）确定刀具夹紧系统M类夹紧/S类夹紧/P类夹紧。（4）确定刀具形式 车削刀具形式与加工范围。（5）确定刀具中心高 一般刀具中心高主要有16、20、25、32、40mm等。（6）选择刀片 形状/型号/槽型/刀尖半径/牌号。（7）确定切削参数 主要是确定用量三要素，即切削速度Vc、切削深度ap和进给量f。2.3数控车削编程基础数控车削编程基础2.3.1数控车床坐标系与运动方向确定数控车床坐标系与运动方向确定 一般数控车床仅有两个直角坐标轴，分别用一般数控车床仅

27、有两个直角坐标轴，分别用X轴和轴和Z轴表示。对于轴表示。对于Z轴为带动工件旋转轴为带动工件旋转的主轴轴线；的主轴轴线；X轴为工件的径向且在水平面内，轴为工件的径向且在水平面内，X、Z的正方向为刀具远离工件的方向。的正方向为刀具远离工件的方向。2.3.2数控车削加工工艺分析数控车削加工工艺分析 数控车床的加工工艺是预先在所编制的程序中体现的，由机床自动实现。合数控车床的加工工艺是预先在所编制的程序中体现的，由机床自动实现。合理的加工工艺对提高数控机床的加工效率和加工精度至关重要。一般数控车床加理的加工工艺对提高数控机床的加工效率和加工精度至关重要。一般数控车床加工工艺内容如下：工工艺内容如下：（

28、1）被加工零件图样分析；）被加工零件图样分析；（2）选择毛坯；）选择毛坯；（3）确定加工工艺，包括加工顺序、走刀路线、切削用量和加工刀具、夹具等；）确定加工工艺，包括加工顺序、走刀路线、切削用量和加工刀具、夹具等；（4）工序的划分；）工序的划分；（5）编制工艺文件。）编制工艺文件。1.加工顺序安排原则加工顺序安排原则 总的加工顺序的安排应遵循以下原则：总的加工顺序的安排应遵循以下原则：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧；）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧；（2）先内后外，即先进行内部型腔（内孔）的加工工序，后进行外形的加工；）先内后外，即先进行内部型腔（内孔）的加工工序

29、，后进行外形的加工；（3）以相同的安装或使用同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重新定）以相同的安装或使用同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重新定位或换刀所引起的误差；位或换刀所引起的误差；（4）在同一次安装中，应先进行对工件刚性影响较小的工序。）在同一次安装中，应先进行对工件刚性影响较小的工序。2.确定加工路线确定加工路线 在数控车床上加工路线确定优化与否，直接影响其加工质量、加工效率和加工安全性。在数控车床上加工路线确定优化与否，直接影响其加工质量、加工效率和加工安全性。刀具运动方向、轨迹是指刀具在加工过程中刀具的走势。刀具运动方向、轨迹是指刀具在加工过程中刀具的走势。3.选

30、择切削用量选择切削用量 数控车削加工切削用量包括：切削速度、背吃刀量和进给量。在车床数控车削加工切削用量包括：切削速度、背吃刀量和进给量。在车床夹具夹具刀具刀具工工件这一刚性系统条件下，选择好切削用量达到最佳切削效果是工艺处理的重要内容之一。件这一刚性系统条件下，选择好切削用量达到最佳切削效果是工艺处理的重要内容之一。一般粗加工时切削用量首先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后在刀一般粗加工时切削用量首先选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后在刀具寿命和机床功率允许的条件选择下一个合理的切削速度。而精加工的切削用量要保证质具寿命和机床功率允许的条件选择下一个合理的切削

31、速度。而精加工的切削用量要保证质量，兼顾效率和刀具使用寿命的条件下，与粗加工的选择反之。量，兼顾效率和刀具使用寿命的条件下，与粗加工的选择反之。4.工序划分的原则工序划分的原则 在数控车削加工中，加工过程要分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。工序的在数控车削加工中，加工过程要分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。工序的划分可以采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。划分可以采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。（1）工序集中原则）工序集中原则 工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内

32、完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用高效的专用设备和数控机床，减少机床数量、操作工人数和占地面积；序集中有利于采用高效的专用设备和数控机床，减少机床数量、操作工人数和占地面积；一次装夹后可加工较多表面，不仅保证了各个加工表面之间的相互位置精度，同时还减少一次装夹后可加工较多表面，不仅保证了各个加工表面之间的相互位置精度，同时还减少了工序间的工件运输量和装夹工件的辅助时间。了工序间的工件运输量和装夹工件的辅助时间。（2）工序分散原则）工序分散原则 工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工

33、内容很少。工序分散使设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；有利于选择合分散使设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。理的切削用量，减少机动时间。2.4数控车床编程指令数控车床编程指令 数控车床加工零件的操作流程是：首先要根据零件图编写加工程序，然后用程序控制数控车床加工零件的操作流程是：首先要根据零件图编写加工程序，然后用程序控制CNC机床按规定路线加工。那么下面我们就来看看数控车床的编程指令。机床按规定路线加工。那么下面我们就来看看数控车床的编程指令。2.4.1编程指令体系编程指令体系 BEIJING-FANU

34、C-0i-Mate-TB系统数控车床编程指令体系，根据这些指令我们可以完系统数控车床编程指令体系，根据这些指令我们可以完成较复杂模具零件的加工。成较复杂模具零件的加工。序号序号代码代码功功 能能格格 式式备备 注注1G00定位（快速）G00 X Z （X，Z）：终点坐标2G01直线插补（切削进给）G01 X Z F （X，Z）：终点坐标F：为进给量3G02圆弧插补CWG02 I J X Z F G03 R （X，Z）：圆弧终点坐标R：圆弧半径（I、J）：圆心相对起点坐标4G03圆弧插补CCW5G04暂停G04 P P后为时间：ms6G20英寸输入7G21公制输入8G27返回参考点检查9G28返

35、回参考点10G30返回第2、3、4参考点11G32螺纹切削12G52局部坐标系设定G52 X Z 13G53机床坐标系设定G53 X Z 14G54选择工件坐标系1G54 X Z 15G55选择工件坐标系2G55 X Z 16G56选择工件坐标系3G56 X Z 17G57选择工件坐标系4G57 X Z 18G58选择工件坐标系5G58 X Z 19G59选择工件坐标系6G59 X Z 20G65宏程序调用G65 P L P：要调用的程序L：重复次数21G66宏程序模态调用G66 P L P：要调用的程序L：重复次数22G67宏程序模态调用取消23G70加工循环G70 P Q P：精加工第一程

36、序段号Q：精加工最后程序段号24G71粗车外圆循环G71 U R G71 P Q U W F S T U：切削深度（半径值），不带符号R：退刀量P：精加工第一程序段号Q：精加工最后程序段号U：X向精加工余量和方向W：Z向精加工余量和方向F：进给速度S：主轴转速T：刀具号25G72粗车端面循环G72 W R G72 P Q U W F S T 26G73复合车削循环G73 U W R G73 P Q U W F S T U：X向退刀距离和方向W：Z向退刀距离和方向R：分割数P：精加工第一程序段号Q：精加工最后程序段号U：X向精加工余量和方向W：Z向精加工余量和方向F：进给速度S：主轴转速T：刀具

37、号27G76多头螺纹循环G76 P Q R G76 X Z U R P Q F P：分别为精加工次数、倒角量和刀尖角度Q：最小切深（半径值）R：精加工余量R：螺纹半径差Q：第一刀切削深度（半径值）F：螺距26G73复合车削循环G73 U W R G73 P Q U W F S T U：X向退刀距离和方向W：Z向退刀距离和方向R：分割数P：精加工第一程序段号Q：精加工最后程序段号U：X向精加工余量和方向W：Z向精加工余量和方向F：进给速度S：主轴转速T：刀具号27G76多头螺纹循环G76 P Q R G76 X Z U R P Q F P：分别为精加工次数、倒角量和刀尖角度Q：最小切深（半径值）

38、R：精加工余量R：螺纹半径差Q：第一刀切削深度（半径值）F：螺距2.4.2编程实例编程实例【例【例2.1】如图所示的零件图，材料为】如图所示的零件图，材料为45钢。毛坯为钢。毛坯为2070mm，试用，试用FANUC 0i系统数控车床编程指令编制其加工程序。系统数控车床编程指令编制其加工程序。分析零件图纸和数控车床的加工特点，其加工工艺方案如下：分析零件图纸和数控车床的加工特点，其加工工艺方案如下：（1）工件坐标系选在工件右端面的中心，且在三爪卡盘上装夹；）工件坐标系选在工件右端面的中心，且在三爪卡盘上装夹；（2）以工件坐标系为参照，确定各基点的坐标值；）以工件坐标系为参照，确定各基点的坐标值；

39、（3）选择外圆车刀（）选择外圆车刀（T0101）加工外轮廓，分粗、精加工；）加工外轮廓，分粗、精加工；（4）用尖刀（）用尖刀（T0202）加工）加工R5圆弧；圆弧；（5）用切断刀（）用切断刀（T0303）将工件从毛坯上切下，修端面。）将工件从毛坯上切下，修端面。 其参考程序如下：其参考程序如下： O1000O1000程序名N10T0101 G99外圆车刀N20M3 S600主轴正转，转速600r/minN30G0 X36.N40G1 Z2 F5.N50G71 U2 R0.5 粗加工外轮廓循环N60G71 U0.5 W0.05 P10 Q20 F0.3N70N10 G0 X0循环体起始段N80G

40、1 Z0.N90G03 X6. Z-3. R3.N100G1 W-10.N110X 10.N120G1 Z-28.N130X18 Z-40.N140Z-55.N150N20 G0 X36.循环体结束段N160G0 X120. Z120.N170M3 S1200主轴正转，转速1200r/minN180G0 X36.N190G1 Z2. F6.N200G70 P10 Q20 F0.08 精加工外轮廓循环N210G0 X120. Z120.N220T0202更换尖刀N230M3 S600主轴正转，转速600r/minN240G1 X12. F5.N250Z-16.N260X10. F0.1N270G

41、02 Z-24. R8.N280G1 Z-16.N290G02 Z-24. R5.N300G0 X120. Z120.N310T0303更换切断刀N320M3 S450主轴正转，转速450r/minN330G0 X20.N340G1 Z-54. F6.N350G1 X16. F0.1N360G0 X20.N370W 0.5N380G1 X18. F0.1N390X17. W-0.5N400X2. F0.1N410G0 X50.N420Z 120.N430M5主轴停转N440M30程序结束【例【例2.2】如图所示的零件图，材料为】如图所示的零件图，材料为45钢。毛坯为钢。毛坯为32130mm，试

42、用，试用FANUC 0i系统数控系统数控车床编程指令编制其加工程序。车床编程指令编制其加工程序。分析零件图纸和数控车床的加工特点，其加工工艺方案如下：分析零件图纸和数控车床的加工特点，其加工工艺方案如下：（1）工件坐标系选在工件右端面的中心，且在三爪卡盘上装夹；）工件坐标系选在工件右端面的中心，且在三爪卡盘上装夹；（2）以工件坐标系为参照，确定各基点的坐标值；）以工件坐标系为参照，确定各基点的坐标值；（3）选择尖刀（）选择尖刀（T0101）加工外轮廓，分粗、精加工；）加工外轮廓，分粗、精加工；（4）用切断刀（）用切断刀（T0202）将工件从毛坯上切下，修端面。）将工件从毛坯上切下，修端面。 O

43、2000O2000程序名N10T0101 G99尖刀N20M3 S600主轴正转，转速600r/minN30G0 X36.N40G1 Z2. F5.N50G73 U18. R18.粗加工外轮廓复合循环N60G73 U0.5 W0.05 P10 Q20 F0.3N70N10 G0 X0.循环体起始段N80G1 Z0.N90G03 X11.89 Z-3.3 R7N100X21.78 Z-56.26 R60.N110G02 X20. Z-85. R42.N120G03 X20. W-10. R6.N130G1 X12. W-11.N140Z-121.N150N20 G0 X36.循环体结束段N160

44、G0 X120. Z120.N170M3 S1200主轴正转，转速1200r/minN180G0 X36.N190G1 Z2. F6.N200G70 P10 Q20 F0.08精加工外轮廓循环N210T0202更换切断刀N220M3 S450主轴正转，转速450r/minN230G0 X32N120G03 X20. W-10. R6.N130G1 X12. W-11.N140Z-121.N150N20 G0 X36.循环体结束段N160G0 X120. Z120.N170M3 S1200主轴正转，转速1200r/minN180G0 X36.N190G1 Z2. F6.N200G70 P10 Q

45、20 F0.08精加工外轮廓循环N210T0202更换切断刀N220M3 S450主轴正转，转速450r/minN230G0 X32【综合案例】【综合案例】如图如图2.22所示的零件图，材料为所示的零件图，材料为45钢。毛坯为钢。毛坯为26130mm，试用试用FANUC 0i系统数控车床编程指令编制其加工程序。系统数控车床编程指令编制其加工程序。案例分析案例分析分析零件图纸和数控车床的加工特点，其加工工艺方案如下：分析零件图纸和数控车床的加工特点，其加工工艺方案如下：（1）工件坐标系选在工件右端面的中心，且在三爪卡盘上装）工件坐标系选在工件右端面的中心，且在三爪卡盘上装夹；夹；（2）以工件坐标

46、系为参照，确定各基点的坐标值；）以工件坐标系为参照，确定各基点的坐标值；（3）选择尖刀（）选择尖刀（T0101）加工外轮廓，分粗、精加工；）加工外轮廓，分粗、精加工；（4）选择切槽刀（）选择切槽刀（T0202）加工）加工145的螺纹退刀槽和梯形的螺纹退刀槽和梯形槽；槽；（5）选择螺纹刀（）选择螺纹刀（T0303）加工）加工M201.5的螺纹；的螺纹；（6）用切槽刀（）用切槽刀（T0202）加工右端台阶并将工件从毛坯上切）加工右端台阶并将工件从毛坯上切下，修端面。下，修端面。 O3000O3000程序名N10T0101 G99选择尖刀N20M3 S600主轴正转，转速600r/minN30G0

47、X26.N40G1 Z2. F5.N50G73 U13. R10.粗加工外轮廓复合循环N60G73 U0.5 W0.05 P10 Q20 F0.3N70N10 G0 X0.循环体起始段N80G1 Z0.N90G03 X16. Z-4. R10.N100G1 X17.N110X19.9 W-1.5N120Z-21.N130X19.99N140W-1.87N150G02 X18. Z-39.06 R12.N160G03 X23.99 Z-47 R12.N170G1 Z-70.N180N20 G1 X26.循环体结束段N190G0 X120. Z120.N200M3 S1200主轴正转，转速1200

48、r/minN210G0 X26.N220G1 Z2. F6.N230G70 P10 Q20 F0.1精加工外轮廓N240G0 X120. Z120.N250T0202更换切槽刀N260M3 S450主轴正转，转速450r/minN270G0 X22.N280G1 Z-21. F5.N290X14.2 F0.1N300G0 X22.N310W2.5N320G1 X20. F1.N330X17. W-1.5 F0.1N340X14.N350Z-21.N360X19.N370X20. W-0.5N380G0 X26.N390G1 Z-54. F6.N400X17.07 F0.1N410G0 X26.

49、N420W-2.N430G1 X24. F0.1N440G0X120.N450Z120.N460T0303更换螺纹刀N470M3 S600主轴正转，转速600r/minN480G0 X22.N490G1 Z2. F6.N500G76 P010060 Q100 R0.1螺纹加工循环N510G76 X18.05 Z-17. P975 Q500 F1.5N520G0 X120. Z120.N530T0202更换切槽刀N540M3 S450主轴正转，转速450r/minN550X17.07 W2.N560G0 X26.N570W2.N580G1 X24. F0.1N590X17.07 W-2.N600

50、G0 X26.N610Z-64.N620G1X16.2 F0.1N630G0 X26.N640W-3.N650G1 X16.2 F0.1N660G0 X26.N670Z-63.N680G1 X24. F0.3N690X23. W-0.5 F0.1N700X15.98N710Z-67.N610Z-64.N620G1X16.2 F0.1N630G0 X26.N640W-3.N650G1 X16.2 F0.1N660G0 X26.N670Z-63.N680G1 X24. F0.3N690X23. W-0.5 F0.1N700X15.98N710Z-67.本章总结本章总结 本章从数控车床的组成、分类和

51、主要技术参数等方面介绍，本章从数控车床的组成、分类和主要技术参数等方面介绍，侧重数控车削加工工艺方案的制定和程序编制知识。侧重数控车削加工工艺方案的制定和程序编制知识。思考与练习思考与练习一、填空题一、填空题1数控车床的组成，一般是由数控车床的组成，一般是由 、驱动系统、驱动系统、 、 和和CAD/CAM软件等几软件等几个部分。个部分。2数控车床中，电动机主要有数控车床中，电动机主要有 、 和和 三种类型。三种类型。3数控车床的机械结构与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式发生了根本变化。数控车床的机械结构与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式发生了根本变化。一般数控车床床身导轨与水平

52、面的相对位置有一般数控车床床身导轨与水平面的相对位置有 、 、 和和 四种布局。四种布局。4数控车床按主轴的配置形式可分为数控车床按主轴的配置形式可分为 和和 两类。两类。5我国参照我国参照ISO相关标准制定的相关标准制定的切削刀具用可转位刀片型号表示规则切削刀具用可转位刀片型号表示规则，即，即GB20761987中规定，可转位刀片的型号由不同意义的中规定，可转位刀片的型号由不同意义的 或或 按照一定顺序、方式排列构成。按照一定顺序、方式排列构成。6安装车刀时，刀杆在刀架上伸出量过长，切削时容易产生安装车刀时，刀杆在刀架上伸出量过长，切削时容易产生 。7数控车床机床坐标系，其数控车床机床坐标系

53、，其Z轴与轴与 重合，为重合，为 进刀方向；与进刀方向；与 主轴垂直，为主轴垂直，为 进刀方向。进刀方向。8数控车床的运动量是由数控系统直接控制的，运动状态则是由数控车床的运动量是由数控系统直接控制的，运动状态则是由 控制的。控制的。9车床数控系统中，用车床数控系统中，用 指令进行恒切削速度控制。指令进行恒切削速度控制。10在数控车削用量中，对切削力影响最大的是在数控车削用量中，对切削力影响最大的是 。二、选择题二、选择题1数控车床数控车床X方向对刀时，车削外圆后只能沿（方向对刀时，车削外圆后只能沿（ ）方向退刀并停掉主轴后，测量外径尺）方向退刀并停掉主轴后，测量外径尺寸。寸。AX BZ CX

54、、Z都可以都可以2FANUC O系列数控系统操作面板上显示报警号的功能键是（系列数控系统操作面板上显示报警号的功能键是（ ）。）。ADGNOS/PARAM BPOS COPR/ALARM DMENU OFSET3数控机床坐标轴命名的原则规定，（数控机床坐标轴命名的原则规定，（ ）的运动方向为该坐标轴的正方向。）的运动方向为该坐标轴的正方向。A刀具远离工件刀具远离工件 B刀具接近工件刀具接近工件 C工件远离刀具工件远离刀具4数控车床的核心装置是（数控车床的核心装置是（ ）。）。A机床本体机床本体 B数控装置数控装置 C输入输出装置输入输出装置 D伺服装置伺服装置5车床数控系统中，用哪一组指令进行恒线速控制（车床数控系统中，用哪一组指令进行恒线速控制（ ）。）。AG00 S BG96 S CF01 F DG98 S 6可用于开环伺服控制的电动机是（可用于开环伺服控制的电动机是（ ）。）。A交流主轴电动机交流主轴电动机 B永磁宽调速直流电动机永磁宽调速直流电动