模具零件数控加工教学课件

1、2013. 2.8机电系制造教学中心B2097模具零件数控加工Mould parts for CNC 教学课件Teaching courseware目 录CONTENTS情境一 模具零件数控车削加工情境二 模具零件数控铣削加工数控铣削加工操作技能集中实训 课程性质与要求一二三四情境三 模具零件自动编程加工五1、教学内容 模具零件数控车削加工、模具零件数控铣削加工、模具零件自动编程加工。2、课程目标（专业能力） 熟悉数控加工工艺编制流程，能根据典型模具零件图样要求合理选用数控机床、选用及使用零件数控切削加工所需的刀具、夹具并进行数控加工工艺编制及实施； 根据零件的数控加工工艺，按照数控切削的编程

2、方法、步骤使用相关编程指令编写零件的加工程序； 利用软件仿真加工进行程序的调试，对仿真加工过程及结果进行必要分析以进一步优化程序； 能操作数控机床加工出合格零件； 能进行客观准确的评价、完成技术总结及技术资料的保存。课程性质与要求一3、课程考核与评价方式 本课程为考试课目，以过程考核为主、期末总结考试为辅，其总成绩=过程考核（70%）+期末总结考试（30%）。 其中过程考核为：零件图样识图正确性、数控加工工艺制定合理性（20%）+程序制定正确性（20%）+数控技术文件的完备性（10%）+零件加工精度（30%）+职业素养评价（20%），期末总结考试为理论笔试。4、教学场所 本课程在理实一体化教室

3、（S113、S108）进行教学，采用边讲边练的教学方法。5、课程总课时 176学时，分两学期实施。其中模具零件数控车削加工36学时、模具零件数控铣削加工60+48学时、模具零件自动编程加工32学时。6、其它教学要求课程性质与要求一 本学习情景以典型模具零件数控车削加工为载体，遵循认知规律，设计由简单到综合的不同工作任务，要求完成不同工作任务的数控工艺设计、数控程序编制及实施加工以获得合格零件。 具体分三个项目任务：1)轴类零件车削加工；2)套类零件车削加工；3)综合件车削加工，要求对工作过程做好必要的记录完成总结报告。情境一 模具零件数控车削加工二 完成本学习任务后，你应当能够：1、了解程序编

4、制的工作步骤及每一步骤的主要工作内容和应遵循的工作原则；2、了解数控车床的基本构成、分类、加工工艺范围及特点；3、熟练选择使用轴类加工所需数控车床夹具、量具及刀具；4、熟练进行数控车床工件加工坐标系的建立，掌握FANUC数控车系统编程格式要求；5、掌握数控车床G指令（重点是G00、G01、G02、G03等指令）、M指令及F、S、T指令的书写格式及参数设定，并在编程时能正确运用；6、熟练运用数控车床的固定循环指令（重点是G71、G70、G76等指令）以简化编程；7、掌握轴类零件加工编程方法；任务一 轴类零件数控车削加工2.1任务能力要求8、掌握仿真软件应用；9、正确进行数控加工技术文件的制定；1

5、0、完成零件加工质量的过程监控及评估。任务一 轴类零件数控车削加工2.1任务能力要求任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯1、数控机床、数控程序的概念 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。 我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的应用软件。编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应

6、该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。 数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同。 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯2、程序编制的工作步骤及每一步骤的主要工作内容和应遵循的工作原则任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯2）数学处理对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路

7、线及选择合理的切削用量等。1）分析零件图样和制定工艺方案 3）编写零件加工程序4）程序检验 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序；在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查；试切来检验程序。当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。3、程序的编制方法及不同编制方法的区别 手工编制程序

8、和自动编制程序。 手工编制程序：手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作，一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。 自动编制程序：除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，用于复杂零件的编程。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯4、程序格式要求 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯字符程序段字符程序用来组织、控制或

9、表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。数控系统只能接受二进制信息，所以必须把字符转换成8位信息组合成的字节，用“0”和“1”组合的代码来表达。国际上广泛采用ISO、 EIA标准代码。说明字 一系列按规定排列的字符，作为一个信息单元进行存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成，这个英文字母称为地址符。说明程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。 说明现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址可变程序段格式中，在上一程

10、序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写。这种功能字称之为续效字。 注意数据% O1000 N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90N300 M30 %程序开始符任务一 轴类零件数控车削加工2.1程序名程序结束符程序主体2.1.1 课程引入及资讯刀具功能字的地址符是T，后续跟上2或4位正整数，用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。 说明主轴转速功能字的地址符是S，后续跟上14位正整数，用于指定主轴转速。单位为r/min

11、。对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。 说明进给功能字的地址符是F，后续跟上13位正整数，用于指定切削的进给速度。对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。 说明尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。其中，第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于确定终点的直线坐标尺寸；第二组 A，B，C，D，E 用于确定终点的角度坐标尺寸；第三组 I，J，K 用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中，还可以用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。FANUC数控系

12、统可以用准备功能字G21/G22来选择坐标尺寸的制式（G21米制单位，G22英制单位），采用米制时，单位为mm，如X100指令的坐标单位为100 mm。 说明准备功能字是用于建立机床或数控系统工作方式的一种指令。由字母G和后续数字组成G是地址符，后续数字一般为13位正整数。说明顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号字由字母N和后续数字组成，N是地址符，后续数字一般为14位的正整数。数控加工中的顺序号字实际上是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关。数控系统不是按顺序号的次序来执行程序，而是按照程序段编写时的排列顺序逐段执行。顺序号字的作用：对程序进行检索以完成校对和修改；作为条件转向的目标。使

13、用时顺序号字位于程序段之首，将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增的方法设置顺序号，这样，在调试程序时，如果需要在N10和N20之间插入程序段时，就可以使用N11、N12等。 说明5、功能字的种类及各功能字的功能任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯1）顺序号字NXXXX2）准备功能字GXXX3）尺寸字4）进给功能字FXXX5）主轴转速功能字SXXXX6）刀具功能字TXX或TXXXX7）辅助功能字MXXX辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为13位正整数，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。说明辅助功能字及其功能任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及

14、资讯M00程序无条件暂停M01程序有条件暂停M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停转M06换刀（数控加工中心）M08打开冷却液M09冷却液关闭M30程序停止并返回程序起始处M98子程序调用M99子程序返回6、数控车床机床坐标系的建立原则 坐标系的必要性：在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性。 刀具运动、工件静止的原则、右手笛卡尔直角坐标系、右手螺旋定则、增大工件与刀具距离的方向为正方向。1）Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。2）X坐标平行于工件的装夹平面，一

15、般在水平面内，刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。3）在数控车床上，机床原点一般取在卡盘右端面回转中心处或X、Z坐标的正方向极限位置上。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯注：数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点必须首先执行回参考点的操作，只有确认了参考点，并通过系统中存储的参考点与机床原点的偏置值计算后才能确定机床原点。而只有机床原点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯7、编程坐标系原点设置及坐标系的建立 是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。供编程使用，在确定编程原点时不必考虑工

16、件毛坯在机床上的实际装夹位置，是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的。只需注意各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。 数控车床上，编程原点一般取在工件右端面回转中心处。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯8、建立加工坐标系 建立加工坐标系的目的：通过加工坐标系的建立将机床坐标系原点进行偏移至与编程坐标系原点重合起来。 建立方法： 1）通过刀具起始点（车刀尖）与工件的编程原点的相对位置来设定加工坐标系； 2）在机床坐标系中通过对刀来设定加工原点，根据刀具在机床坐标系中的坐标数值及与工件编程原点的偏差数值进行运算，并将运算后的数值存入系统相应位置，在程序中用

17、G54G59调用偏移量数值实现机床坐标系原点的偏移。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯9、数控车削加工坐标系常用G指令1）G53 -选择机床坐标系 编程格式：G53 X Z ； G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值（机床原点为X、Z正向极限处时）。 例：G53 X-100 Z-20任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯2）通过刀尖设置加工坐标系 编程格式： G50（G92） X Z 式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值。 例

18、：按图设置加工坐标的程序段如下： G50 X128.7 Z375.1任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯3）使用G54G59指令选择16号加工坐标系 编程格式：G54 G00/G01 X（U） Z（W） (F) ； 该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯在操作面板上通过点动或手轮方式驱动刀架（刀具）沿Z向对工件外圆进行加工，在加工出足够测量的圆柱段后沿Z向退刀，由系统显示的X向坐标数值和所加工的圆柱直径进行计算所得数值输入数

19、控系统即可完成此刀具的X向对刀。在操作面板上通过点动或手轮方式驱动刀架（刀具）沿X向对工件最右端面进行加工，加工完毕后沿X向退刀，将系统显示的Z向坐标数值和所留余量进行计算后输入数控系统即可完成此刀具的Z向对刀。10、数控加工工艺设计需考虑的主要方面 一般应从精度保证和加工效率两个方面来进行考虑。1）精度方面：如加工时应遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精等加工工艺原则；在设计走刀路线时应考虑反向间隙对加工精度的影响。2）加工效率方面：如设计最短的走刀路线；刀具集中，但需注意是否在同一工位上。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯11、数控加工工艺方案制定的主要内容1）数

20、控加工工艺内容的选择 加工内容选择原则：普机无法加工；普机难加工且质量难以保证；普机加工效率低、工作强度大，数控机床有富裕的前提下；形状较复杂、工序较多、要求较高的零件。2）数控加工工艺性分析 分析的内容及步骤：检查零件图样：表达准确、标注齐全、图样上精度及技术要求的合理性； 审查零件的结构工艺性：分析零件的结构刚度是否足够，结构是否合理； 机床选择：所选择机床类型、规格及加工精度能否满足加工要求。3）数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计需注意： 工序的划分：一次装夹加工、刀具、加工部位、除此以外会根据精度要求粗精分开； 走刀路线的安排：最短路线、最终轮廓一次走刀完成、切入切出方向、刚

21、度； 定位夹紧方案的确定：数控车零件加工时一般定位方案为三爪卡盘夹持住外圆毛坯，四点定位； 切削用量设计。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯12、车削加工时切削用量设计的方法 背吃刀量ap的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。 切削速度VC与刀具耐用度关系比较密切，随着VC的加大，刀具耐用度将急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。 进给速度f主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和

22、工件材料来确定。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯13、数控车床的基本构成、加工工艺范围及分类1）构成：数控车床机床本体组成与普通车床相似，也是由床身、主轴箱、床鞍、刀架及辅助运动装置、液压气动系统、冷却润滑机构构成，此外数控机床需要加工程序来对数控机床的加工进行控制，故装备了数控系统，这是数控机床的大脑、中枢。数控车床加工时工件回转、刀具在数控系统控制下沿程序要求轨迹作移动。2）加工工艺范围：数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧表面、螺纹和端面等切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等工作。任

23、务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯3）数控车床分类方法按主轴位置分类：可分为卧式数控车床和立式数控车床。按加工工艺范围是否单一分类：可分为普通数控车床和车削中心。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯卧式数控车床 立式数控车床 数控车床 车削中心 14、数控车数控系统的功能特点 数控车床一般需实现两轴的联动控制，才能保证完成回转体表面的加工，除具有直线和圆弧插补功能之外，还具有用于与主轴回转轴线不平行不垂直的轮廓面加工所需的刀尖圆弧半径补偿，用于多刀具加工时的刀具长度补偿，用于简化编程优化程序的固定加工循环、子程序，以及加强人机对话提高机床使用效率

24、的加工过程图形显示、故障自动诊断、离线编程等功能。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯 数控车削加工时刀尖圆弧自动补偿功能作用：编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象。具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。 15、数控车削加工时所需的常用夹具、量具及刀具 1）常用夹具：三爪卡盘、四爪卡盘、尾座顶尖。 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1

25、 课程引入及资讯卡爪CNC车床有两种常用的标准卡盘卡爪，是内卡爪和外卡爪 特点可以自动定心，夹持范围大，装夹速度快，但定心精度存在误差三爪卡盘说明任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯说明加工精度要求不高、偏心距小、零件长度较短的工件时，可采用四爪单动卡盘 四爪卡盘中心孔定位夹具2）量具：游标卡尺、环规塞规、R规及内外径千分尺等。2.1.1 课程引入及资讯任务一 轴类零件数控车削加工2.1游标卡尺螺纹塞规与螺纹环规环规和塞规塞规如左图所示，是一种专用量具，一端为通端，另一端为止端。使用塞规检测孔径时，当通端能进人孔内、而止端不能进入孔内时，说明孔径合格，否则为不合格孔径。

26、与此相类似，轴类零件也可采用环规测量。 内测千分尺使用方法如图 。可用于测量 530mm 的孔径，分度值 0.01mm。这种千分尺的刻线与外径千分尺相反，顺时针旋转微分筒时，活动爪向右移动，测量值增大。固定套管上有一条水平线，这条线上、下各有一列间距为1毫米的刻度线，上面的刻度线恰好在下面二相邻刻度线中间。微分筒上的刻度线是将圆周分为50等分的水平线，它是旋转运动的。根据螺旋运动原理，当微分筒（又称可动刻度筒）旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距05毫米。这样，当微分筒旋转一个分度后，它转过了150周，这时螺杆沿轴线移动了15005毫米001毫米，因此，使用千分尺可以准确读出001毫米的数值

27、。物体长度固定刻度读数可动刻度读数零误差 R规3）常用刀具功能分类：可分为外圆车刀、切断刀、螺纹刀、内孔镗刀、钻头、铰刀等 。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯外圆车刀外割刀外螺纹刀用于加工端面、外圆柱面、外圆锥面、外部成型表面等。说明用于进行割槽、切断加工。说明用于加工外螺纹。说明设备安装方式分类左偏刀具右偏刀具在前置刀架数控车床上使用在后置刀架数控车床上使用设备安装方式分类左偏刀具任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯刀具材料分类 高硬度、高强度和高韧性、较强的耐磨性和耐热性、优良导热性、良好的工艺性与经济性 。高速钢(HSS)硬质合金普通硬

28、质合金涂层刀具YGYTYW刀具结构分类任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯整体式（含镶嵌式） 可转位刀具 精度高 可靠性高 换刀迅速 涂层刀片16、可转位车刀的组成（实际刀具系统为例） 可转位车刀由刀杆（含有刀片定位面）、刀片及刀片夹紧系统组成。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯杠杆式楔块式 楔块夹紧式 楔块夹紧式 楔块式 17、切槽加工工艺1）槽加工特点：在车削加工中，车槽及切断加工中由于切削力大、切削变形大、刀具刚性差、切削热比较集中且排屑困难，很容易由于切削参数选择不当或刀具、工件装夹问题造成刀体折断，因此在加工中要十分注意。2）不同类型

29、槽加工工艺路线：槽加工工艺的确定要服从于整个零件的加工需要，同时还要考虑到槽加工的特点。槽的种类很多，考虑其加工特点，可分为单槽、多槽、宽槽、深槽及异型槽，但加工时可能会遇到几种形式的叠加，如单槽同时也是深槽或宽槽。 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯对于宽度、深度值不大，且精度要求不高的槽，可采用与槽等宽的刀具直接切入一次成型的方法加工，如图所示。刀具切人到槽底后可利用延时指令使刀具短暂停留，以修整槽底因度，退出过程中可采用工进速度。说明浅槽加工对于宽度值不大，但深度值较大的深槽零件，为了避免切槽过程中由于排屑不畅，使刀具前部压力过大出现扎刀和折断刀具的现象，应采用

30、分次进刀的方式，刀具在切人工件一定深度后，停止进刀并回退一段距离，达到断屑和退屑的目的。同时注意尽量选择强度较高的刀具。说明深槽加工通常把大于一个切刀宽度的槽称为宽槽，宽槽的宽度、深度等精度要求及表面质量要求相对较高。在切削宽槽时常采用排刀的方式进行粗切，然后用精切槽刀沿槽的一侧切至槽底，精加工槽底至槽的另一例，再沿侧面退出。说明宽槽加工3）槽加工切削用量的选择切槽的背吃刀量ap等于切槽刀的主切削刃宽度（ap=b）由于刀具刚性及散热条件较差比其他车刀低，所以应适当地减少进给量f。进给量太大时，容易使刀 折断；进给量太小时，刀后面与工件产生强烈摩擦会引起振动。具体数值根据工件和刀具材料来决定。切

31、槽时的实际切削速度随刀具切入越来越低，因此，切槽时的切削速度可选得高些。用高速钢切削钢料时，v=3040m/min;加工铸铁时，v=1525m/min。用硬质合金切削钢料时，v=80120m/min；加工铸铁时，v=60100m/min。4）切槽刀的安装切槽刀一定要垂直与工件的轴线，刀体不能倾斜，以免副后刀面与工件摩擦，影响加工质量。刀体不宜伸出过长，切槽刀主切削刃要平直，各角度要适当。刀具安装时刀刃与工件中心要等高，主切削刃与轴心线平行。刀体底平面如果不平，会引起副后角的变化。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯18、螺纹切削加工工艺 螺纹加工属于成型加工，为保证螺纹

32、导程，加工时主轴每旋转一周，刀具的进给量必须等于螺纹的导程。1）螺纹加工的一般工艺路线为：螺纹所在圆柱段（或圆锥段）加工退刀槽加工螺纹加工，其总加工余量为螺纹大径-螺纹小径。2）螺纹进刀及切深分配方式任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯直进法 斜进法 交错法常量式（x1=x2=x3）递减式（x1x2x3）3）螺纹加工切削用量设计常用普通螺纹切削进刀次数和背吃刀量 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯主轴转速的确定原则任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯1在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；2当螺纹加工程

33、序段中的导入长度1和切出长度2考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；3当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；4通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定，其计算式多为：n1200/p-k P被加工螺纹螺距； k保险系数，一般取为80。进给速度F确定说明螺纹加工时f=P（螺纹的螺距）。19、数控技术文件的种类及各自作用 制定数控加工专用技术文件是数控加工的重要内容。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对

34、数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。 1）数控加工工件安装和原点设定卡片 2）数控加工工序卡片 3）程序单4）加工质量报告任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯20、数控车削仿真软件的使用步骤1）双击SWCNC选择单机版、FANUC 0iT、机器码加密运行，在右下角选择大连机床厂FANUC 0iT MATE操作面板；任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯信息显示区MDI键盘机床控制面板功能键2）系统启动 急停释放 ；3）回零操作， ，注意是两个直线轴X、Z；4）刀具的选择与安装（注

35、意刀具的名称、规格及相对应的刀座号） ；5）工件毛坯尺寸的选择 ；7）程序输入、调试加工8）加工过程中程序故障的处理 6）对刀建立加工坐标系及各刀具长度补偿 ；21、数控车削加工常用基本指令1）绝对尺寸指令和增量尺寸指令 绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出，增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。 用尺寸字的地址符指定：绝对尺寸的尺寸字的地址符用 X、Z；增量尺寸的尺寸字的地址符用 U、W。 这种表达方式的特点是同一程序段中绝对尺寸和增量尺寸可以混用，这给编程带来很大方便。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯增量制编程G00 X12Z10

36、G01 U25W20F0.2（AB）XZ绝对制编程G00 X12Z10G01 X37Z30F0.2（AB）XZ混合编程G00 X12Z10G01 X37W20F0.2（AB）混合编程G00 X12Z10G01 U25Z30F0.2（AB）混合编程G00 X12Z10G01 X37U25W20F0.2（AB）2）快速点定位G00任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯3）直线插补指令G01任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯4）圆弧插补G02、G03任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯含义G02/G03判别方法判别沿着不在圆弧平

37、面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向走向为G02，逆时针方向走向为G03 。G02：顺时针圆弧插补G03：逆时针圆弧插补任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯格式说明1绝对制时指令中的X、Z值为圆弧终点坐标值；增量制时U、W值为圆弧起点到终点的增量值。 2I、K为 圆弧起点到圆心的增量值。3当圆弧所夹的圆心角180时R值为正；当圆弧所夹的圆心角180 时R值为负；当圆弧轮廓为整圆时必须用I、K方式。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯K与R编程练习图编程方式指定圆心I、K指定半径R绝对方式G02 X60 Z-30 I12 K0 F150G0

38、2 X60 Z-30 R12 F150增量方式G02 U24 W-12 I12 K0 F150G02 U24 W-12 R12 F1505）单行程螺纹车削指令（G32） 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯含义使用G32指令能加工等螺距圆柱螺纹、锥螺纹。 G32格式G32 X（U）_Z（W）_ F_说明1X、 Z：为绝对编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标；U、W： 为增量编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量。 2F： 螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给值。G32走刀路线任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯G32等螺距圆

39、柱螺纹 G32等螺距圆锥螺纹1从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数。为保证螺纹不乱扣，切削起点的Z坐标必须保持一致。 2在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险；因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动。3在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能 。 4在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段1 和降速退刀段2，以消除伺服滞后造成的螺距误差。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯注意6）F功能 F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。每转进给量（数车默认） 编程格式：G95 F F后面的数字表示的是主轴每

40、转进给量，单位为mm/r。 例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。每分钟进给量（数铣默认） 编程格式：G94 F F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。 例：G94 F100 表示进给量为100mm/min。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯7）S功能 S功能指令用于控制主轴转速。 编程格式：S（S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。） 在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。恒线速控制 编程格式 G96 S（S后面的数字表示的是恒定的线速度，单位为m/min。） 例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/

41、min。（V=Dn）最高转速限制 编程格式 G50 S（S后面的数字表示的是最高转速，单位为r/min。） 例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。恒线速取消 编程格式 G97 S（S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。） 例：G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯对图3.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150 m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000150(40)=1193 r/minB：n=10001

42、50(60)=795r/minC：n=1000150(70)=682 r/min 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯8）T功能 T功能指令用于选择加工所用刀具。 编程格式 T T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。 例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿（另：调用新刀补也可撤销）。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯22、你所需加工的零件名称、功用、材料、毛坯形式、有哪些加工精度要求？ 导柱零件

43、，导向作用，LY15（硬铝），棒料 两端面、外轮廓、退刀槽、外螺纹、割断加工（应说明包括尺寸精度要求、形位公差要求及粗糙度等要求）如：圆柱面（ ，粗糙度3.2，同轴度要求0.02 ）任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.1 课程引入及资讯1、导柱零件的加工内容： 当前加工内容共有右端面A、外轮廓面B、退刀槽C、D、外螺纹E、割断F加工。2、零件图样检查结果： 表达准确、标注齐全、精度要求适当。3、零件结构工艺性审查的结果是： 该零件属于短轴（L/D），单调性轮廓，结构工艺性合理。4、根据加工内容及被加工零件的材料、热处理、加工精度要求等方面确定你所选择的机床型号并阐述原因： 卧式数控车床C

44、K6141A，机床加工精度：平面度0.015、平行度0.01、垂直度0.015/100，能满足加工精度要求。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策5、你所设计的零件加工工艺路线方案及确定理由是：任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位精度要求加工工艺方法右端面A ，粗糙度6.3车外轮廓面B直径方向IT7，粗糙度3.2，同轴度要求0.02 粗车精车退刀槽C、D自由公差，粗糙度6.3车外螺纹EM40X1.5-6h，粗糙度3.2粗车精车割断F ，粗糙度6.3车表中数据来源于机械制造工艺简明手册P20表1.4-6及P22表1.4-126、加工工艺路线拟定及考虑

45、因素 车右端面A粗、精车外轮廓面B 车退刀槽C车退刀槽D粗、精车外螺纹E 割断F 加工时遵循先端面后轮廓、先基准后其它、先粗后精的加工工艺原则，同时考虑刀具集中原则。首先完成右端面A加工，再进行外轮廓面B、退刀槽C、D、外螺纹E加工，最后割断，根据加工质量要求粗精分开。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策7、根据零件加工工艺路线确定所需刀具（刀具名称、规格、材料）及相对应量具是：任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位加工工艺方法刀具量具名称规格材料右端面A车外圆车刀25X25，65硬质合金外轮廓面B粗车外圆车刀25X25，65硬质合金油标卡尺精车外

46、圆车刀25X25，65硬质合金千分尺退刀槽C车外割断刀25X25，3硬质合金油标卡尺退刀槽D车外割断刀25X25，3硬质合金油标卡尺外螺纹E粗车外螺纹刀25X25，60硬质合金螺纹样板精车外螺纹刀25X25，60硬质合金螺纹通规割断F车外割断刀25X25，3硬质合金油标卡尺8、你所确定的各工序切削用量是：1）确定加工余量（数据来源于机械制造工艺设计简明手册） 毛坯直径为50（P60表2.2-34取为48，由型材规格圆整为50 ），长度为160（考虑端面加工余量及夹持）。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位加工工艺方法加工余量依据右端面A车2mm，装夹对刀时保证P61

47、表2.2-35外轮廓面B粗车其余作粗加工余量精车直径方向1mm，长度方向0.5mmP62表2.3-2退刀槽C车3mm退刀槽D车4mm外螺纹E粗车其余作粗加工余量精车直径方向0.16mmP21表1.17割断F车刀宽（3mm）螺纹加工的一般工艺路线为：螺纹所在圆柱段加工退刀槽加工螺纹加工，其总加工余量为螺纹大径-螺纹小径。2）确定切削用量背吃刀量ap（数据来源于切削用量简明手册）任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位加工工艺方法背吃刀量ap依据右端面A车2mm由被加工材料、刀杆截面尺寸查P9表1.4得3mm外轮廓面B粗车2mm由被加工材料、刀杆截面尺寸查P9表1.4得3m

48、m精车0.5mm精车余量为1mm，一次去除退刀槽C车3mm刀宽退刀槽D车3mm刀宽，两次去除外螺纹E粗车0.4mm0.2mm三次去除（P21表1.17）；螺纹粗加工第一刀切深为0.4mm （P22表1.18）；其余切深最小为0.2精车0.08mmP22表1.18，两次去除（P21表1.17）割断F车3mm刀宽螺纹牙深经验公式：0.6495螺距=0.975进给量f（数据来源于切削用量简明手册）任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位加工工艺方法进给量f依据右端面A车0.4mm/rP9表1.4查得 0.40.5mm/r外轮廓面B粗车0.4mm/rP9表1.4查得 0.40.

49、5mm/r精车0.15mm/rP13表1.6查得 0.150.25mm/r退刀槽C车0.05mm/rP13表1.7查得 0.060.08mm/r，考虑到刀架工位及加工直径，统一取为0.05mm/r退刀槽D车0.05mm/r同上外螺纹E粗车1.5mm/r按螺纹导程精车1.5mm/r按螺纹导程割断F车0.05mm/r同退刀槽切削速度（数据来源于切削用量简明手册）任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位加工工艺方法切削速度依据VCn右端面A车80m/min500r/min由刀具材料、被加工材料、背吃刀量、进给量查P16表1.11得114m/min，考虑刀具材料、工件材料、切深

50、、进给量与表中数据不完全相符，取修正系数0.7，计算得79.8m/min。外轮廓面B粗车80m/min500r/min同上精车110m/min780r/min查表得163m/min，取修正系数0.7，计算得114.1取为110m/min退刀槽C车35m/min530r/min查表得128m/min，取修正系数0.3，计算得38.4取为35m/min退刀槽D车35m/min280r/min同上外螺纹E粗车48m/min400r/min查P22表1.18得30 60m/min，取为50m/min精车48m/min400r/min同上割断F车35m/min250r/min同退刀槽3）切削用量设计计算

51、结果任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策加工部位加工工艺方法切削用量背吃刀量主轴转速进给速度右端面A车2mm500r/min0.4mm/r外轮廓面B粗车2mm500r/min0.4mm/r精车0.5mm（单侧）780r/min0.15mm/r退刀槽C车3mm530r/min0.05mm/r退刀槽D车3mm280r/min0.05mm/r外螺纹E粗车0.4mm（单侧）400r/min1.5mm/r精车0.08 mm（单侧）400r/min1.5mm/r割断F车3mm250r/min0.05mm/r9、装夹方案设计及你所设计或选用的夹具是： 当零件加工批量不大时，应尽量采用通用

52、夹具、组合夹具或可调夹具，以缩短准备时间、节省生产费用。在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 夹具要有足够操作空间，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的送给（如产生碰撞等）。 当前零件加工只需四点定位即可，Z向移动自由度及绕Z向回转自由度可不限制，定位面选择为零件毛坯棒料外圆，故选用通用夹具：三爪卡盘 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.2 计划与决策1、填写数控加工技术文件1数控加工工序卡2、确定编程原点并填写数控加工技术文件2、3工件安装及原点设定卡、刀具卡片 编程坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以

53、从机床尾架向主轴看，逆时针为C向，顺时针为C向。编程坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面回转中心处。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施3、数控车削加工编程特点：1）直径编程方式 在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施2）进刀和退刀方式对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用

54、切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施4、优化程序编制的相关指令1）单一固定循环 单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。圆柱面或圆锥面切削循环G90 编程格式 G90 X(U) Z(W) I F式中：X、Z-圆柱面（圆锥面）切削的终点坐标值； U、W-圆柱面（圆锥面）切削的终点相对于循环起点坐标增量。 I- 圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值

55、为负，反之为正，I为0时表示加工圆柱面，可不写。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施端面切削循环G94 编程格式：G94 X(U) Z(W) K F式中：X、Z-端面切削的终点坐标值； U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标增量； K-端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正，K为0时表示加工平端面，可不写。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施螺纹切削单一循环G92任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施含义使用G92指令能加工等螺距圆柱螺纹、锥螺纹

56、。 G92格式G92 X（U）_Z（W）_ I_ F_说明1X （U）、 Z （W） ：螺纹切削的终点坐标值；I： 螺纹部分半径之差，即有效螺纹切削起始点与切削终点的半径差。 2F： 螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给值。G92走刀路线任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施G00 X35 Z104G92 X29.2 Z53 F1.5X28.6X28.2X28.04G00 X200 Z200 任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施第1次切深（单侧）0.4第2次切深（单侧）0.3第3次切深（单侧）0.2第4次切深（单侧）0.082）复合固定循环 在复合固定循环中

57、，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。内外圆粗切循环G71 内外圆粗切循环是一种复合固定循环。适用于内外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工， 编程格式： G71 U(d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 式中：d-背吃刀量；e-退刀量； ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号； u-X轴向精加工余量（其值为正时进行外轮廓粗加工，其值为负时进行内轮廓粗加工）； w-Z轴向精加工余量； f、s、t-F、S、T代码（粗加工所需）。任务一 轴类零件数控车削加

58、工2.12.1.3 实施任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施G71走刀路线G71使用注意事项：1、nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效；2、零件轮廓符合单调轮廓时（X轴、Z轴方向单调增大或单调减少），nsnf程序段中第一条指令只有X向运动。零件轮廓非单调时，nsnf程序段中第一条指令必须X、Z向同时有运动；3、X向精加工余量为负值时，用于内孔粗加工；4、设置循环起点时，Z向在实体以外，X向应等于最大实体尺寸。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施精加工循环 由完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、（G72、G73）程序段中的F

59、、S、T指令无效，只有在ns-nf程序段中的F、S、T才有效。编程格式：G70 P(ns) Q(nf) 式中：ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号； nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施螺纹切削循环指令 复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令。 编程格式： G76 P (m)（r）（） Q（dmin） R(d) G76 X(U) Z(W) R(I) F(f) P(k) Q(d) 式中：m-精加工重复次数；

60、r-倒角量；-螺纹牙型角； dmin-除去第一次粗加工其余粗加工的最小切入量（X向的半径值）； d-精加工余量；X(U) Z(W) - 终点坐标； I-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，i=0，可不写。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。 k-螺牙的高度（X向的半径值）；d-第一次粗加工切入量（X向的半径值）；f-螺纹导程。任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施任务一 轴类零件数控车削加工2.12.1.3 实施G00 X35 Z104G92 X29.2 Z53 F1.5X28.6X28.2X28.04G00