数控车床必备

数控加工技术课件

数控加工技术精品课程组数控加工技术项目一：数控车削加工技术项目二：数控铣削加工技术项目三：加工中心加工技术项目四：特种加工

项目一：数控车削加工技术

任务一：数控车床工件坐标系及对刀任务二：端面及阶梯外圆数控车削任务三：圆锥面、倒角及切断数控车削任务四：圆弧面车削任务五：轴类件的螺纹车削任务六：轴类零件的复合循环车削任务七：轴类零件的综合车削加工任务一：数控车床工件坐标系及对刀

理论技能一数控设备的产生和发展（一）数控机床

数控设备就是采用了数控技术

的机械设备，或者说是装备了数控

系统的机械设备。数控机床是数控

设备的典型代表，其他数控设备还

有数控冲剪机、数控压力机、数控

弯管机、数控坐标测量机、数控绘

图仪、数控雕刻机等等。

（二）数控机床的发展

1948年，美国帕森（Parsons）公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学院（MIT）的协助下，于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补且连续控制的立式数控铣床。我国于1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。

数控系统的发展到现在已经有了两个阶段。计算机数字控制（CNC）阶段电子管时代（1952年）晶体管时代（1959年）小规模集成电路时代（1965年）普通数控（NC）阶段小型计算机控制的计算机数控基于个人计算机（PC）平台的数控系统（称为PC数控系统）微型机数控（MNC）二数控机床的加工原理

数控机床是数值控制的工作母机的总称。一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。数控机床的加工原理如下图所示。输入装置输出装置计算机数控装置PLC主轴控制单元主轴机床伺服电机速度控制单元工作台位置检测反馈装置

数控加工的特点及应用:柔性好

加工精度高

能加工复杂型面

生产效率高

劳动条件好

有利于生产管理

易于建立计算机通信网络1)数控加工的优点数控机床价格较贵，加工成本高，提高了起始阶段的投资。

技术复杂，增加了电子设备的维护，维修困难。

对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，对操作人员的技术水平要求高。2)数控加工的不足之处3).数控加工技术的主要应用对象

多品种小批量生产的零件必须严格控制公差的零件贵重的、不允许报废的关键零件

几何形状复杂的零件三数控机床坐标系统（一）标准坐标系

数控车床的坐标系是以径向为X轴方向，纵向为Z轴方向。指向主轴箱的方向为Z轴的负方向，而指向尾座的方向为Z轴的正方向。X轴是以操作者面向的方向为X轴正方向。故，根据右手法则，Y轴正方向指向地面（数控车床编程中不涉及Y轴坐标）。

数控车床坐标系如图所示。1）伸出右手手的大拇指、、食指和中指指，并互为90°。则大大拇指代表X坐标，食指指代表Y坐标标，中指代表表Z坐标。2)大拇指的的指向为X坐坐标的正方向向，食指的指指向为Y坐标标的正方向，，中指的指向向为Z坐标的的正方向。3)围绕X、、Y、Z坐标标旋转的旋转转坐标分别用用A、B、C表示，根据据右手螺旋定定则，大拇指指的指向为X、Y、Z坐坐标中任意轴轴的正向，则则其余四指的的旋转方向即即为旋转坐标标A、B、C的正向数控机床某一一部件运动的的正方向是增增大工件和刀具距离的的方向。Z轴的确定：：平行于主轴轴轴线方向为Z轴，取刀具具远离工件的的方向为正Z方向。X轴的确定：：车床取横向滑滑座方向为X轴，取刀具具远离工件的的方向为正向向。立式数控铣床床：面对立柱，取取右手方向为为+X方向；；卧式数控铣床床:从主轴后端往往前看，取右右手方向为+X方向。Y轴的确定：：+Y的运动方方向，根据X、Z坐标的的运动方向，，按照右手笛笛卡尔坐标系系来确定。（二）机床坐坐标系机床坐标系是是用来确定工工件坐标系的的基本坐标系系；是机床本本身所固有的的坐标系；是是机床生产厂厂家设计时自自定的，其位位置由机械挡挡块决定，不不能随意改变变。（三）工件坐坐标系１、工件原点点

工件件零点CNC车床在程序序设计时，依依工件图尺寸寸转换成坐标标系，在转换换成坐标系前前即会选定某某一点来当做做坐标系零点点。然后以此此零点为基准准而计算出各各点坐标，此此零点即称为为工件零点也也称程序零点点。数控车床床的程序原点点一般定为零零件精加工右右端面与轴心心线的交处。。如图所示。。２、工件坐标标系以程序原点为为原点，所构构成的坐标系系称为工件坐坐标系。(四)绝对坐坐标系统与相相对坐标系统统1、绝对坐标标系统绝对坐标系统统是指工作台台位移是从固固定的基准点点开始计算的的。2、相对坐标标系统相对坐标系统统是指工作台台的位移是从从工作台现有有位置开始计计算的。四对刀点点换刀点的概概念及确定原原则对刀点：对刀刀点是指通过过对刀确定刀刀具与工件相相对位置的基基准点。对刀刀点可以设置置在被加工零零件上，也可可以设置在夹夹具上与零件件定位基准有有一定尺寸联联系的某一位位置，用于确确定工件坐标标系与机床坐坐标系的相对对位置。刀具在机床上上的位置是由由“刀位点””的位置来表表示的。对刀点的选择择原则：1）、在机床床上对刀方便便、便于观察察和检测。2）、编程时时便于数学处处理和有利于于简化编程。3）、对刀点点可选择在零零件上或夹具具上。4）、为提高高零件的加工工精度，减少少对刀误差，，对刀点应尽尽量选择在零零件的设计基基准或工艺基基准上。如以以孔定位的零零件，应将孔孔的中心作为为对刀点。换刀点换刀点是为加加工中心、数数控车床等采采用多刀进行行加工的机床床而设置的，，因为这些机机床在加工过过程中要自动动换刀。对于于手动换刀的的数控铣床，，也应确定相相应的换刀位位置。为防止止换刀时碰伤伤零件、刀具具或夹具，换换刀点常常设设置在被加工工零件的轮廓廓之外，并留留有一定的安安全量任务一：数控控车床工件坐坐标系及对刀刀操作技能在数控车床上上加工时，工工件坐标系确确定好后，还还需确定刀尖尖点在工件坐坐标系中的位位置，即对刀刀问题。常用用的对刀方法法为试切对刀刀。如图3-12所示，试切切对刀的具体体方法是：如如图（a）所所示、如图（（b）所示。。任务二：端面面及阶梯外圆圆数控车削知识技能一、编程常识识：1、程序的构构成在在数控装置中中，程序的记记录是由程序序号来辩别的的，调用某个个程序可通过过程序号来调调出，编辑程程序也要首先先调出程序号号。程序号由由4位数（1-9999）表示。程程序编号方方式为：O；

可以在程程序编号的后后面注上程序序的名字并用用括号括起。。程序名可用用16位字符符表示，要求求有利于理解解。程序编号号要单独使用用一个程序段段。2、程序段的的构成程序段的构成成主要是由程程序段序号和和各种功能指指令构成的：：

NGX（U）Z（W）FMST；

其中，N为程序段序号号；G为准备功能；；X（U）Z（W）为工件坐标系系中X、Z轴轴移动终点位位置；F为进给功能指指令；M为辅助功能指指令；S为主轴功能指指令；T为刀具功能指指令。3、坐标的选选取绝对坐标：X、Z

相对对坐标：U、、W

注：X、Z与U、W在一个个程序段内可可以混用X方向坐标值值使用直径值值二、插补功能能1、快速点定定位（G00）格式：G00X____Z____；

G00U____W____；其其中（X，Z）（U，W）为定位点点

例：如图图所示快速进进刀指令G00X50.0Z6.0；或或G00U-70.0W-84.0；2、G01（（直线插补指指令）格式：G01X____Z____F____；G01U____W____F____；

其中（（X，Z）（（U，W）为为直线终点位位置

F进给给指令单位：：mm/r（（毫米/转））

该指令用用于直线或斜斜线运动，可可沿X轴、Z轴方向执行行单轴运动，，也可沿XZ平面内任意意斜率的直线线运动。G01X60.0Z-80.0F0.3；

或G01U0W-80.0F0.3；*此例为单单轴切削，故故X、U指令令可省略不写写3暂停指令令（G04）格式：G04X____；G04U____；G04P____；*使用P不能有小数数点（（G99）G04____；；指令暂停进进刀的主轴回回转数；（（G98）G04____；指令暂暂停进刀的时时间（秒数））；例：（G99）G04X（U）1.0；或或（G99））G04P1000；；主主轴停停转一转后执执行下一个程程序段（（G98）G04X（U））1.0；或或（G98）G04P1000；主主轴轴停转一秒钟钟后执行下一一个程序段4自动回原原点（G28）格式：G28X（U））____Z（W）____T00；该该指指令使刀具自自动返回机械械原点或经过过某一中间位位置，再回到到机械原点；；X，Z（或U，W）为中间点点坐标；该该指令以G00的速度度运动。5进给功能能指（F功能）G99：每转转进给量格格式：G99____（（F____）；

G99使进给量量F的单位为为mm/r。。如图所示。。G98：每分分钟进给量格格式：G98____（F____）；G98使进给给量F的单位位为mm/min，如图图所示。*数控车床中中，当接入电电源时，机床床进给方式默默认G99。。6主轴转动动功能(S功能)G50：主轴轴最高转速设设定

格式：：(G50)____S____；；其其中S指令给出主主轴最高转速速；G97：主轴轴转速直接设设定

格式：：(G97)____S____(M38或M39)；设设定主轴轴转数恒定（（r/min）；G96：主轴轴转速线速度度恒定设定格格式：(G96)____S____(M38或M39)；设定主轴线速速度，即切削削速度恒定（（m/min)。其中M38设设定主轴在低低速范围内变变化(粗加工工)；M39设定定主轴在高速速范围内变化化(精加工)。7刀具功功能指令(T功能)该指令可指定定刀具号及刀刀具补偿号。。

格式：T□□□□□前前两位指定刀刀具序号；后后两位指定定刀具补偿号号。

*刀具具序号尽量与与刀塔上的刀刀位号相对应应；

*刀具具补偿包括几几何补偿和磨磨损补偿；*为使用方方便，尽量使使刀具序号和和刀具补偿号号保持一致；；

*取消刀刀具补偿，T指令格式为为：T□□□或T□□□00。。8辅助功功能指令（M功能）M代码功能M代码功能M00程序停止M12尾顶尖伸出M01计划停止M13尾顶尖缩回M02程序结束M21门打开可执行程序M03主轴顺时针转动M22门打开无法执行程序M04主轴逆时针转动M30程序结束返回程序头M05主轴停止M98调用子程序M08冷却液开M99子程序结束M09冷却液关例题熟悉安全操作作规程；启动机床，回回零，对刀；；编制程序、程程序的输入；；切削工件；检验工件；任务二：端面面及阶梯外圆圆数控车削操作过程任务三：圆锥锥面、倒角及及切断数控车车削1.倒角指令令C____：：倒45º角角

R____：倒1/4圆角格格式：（1）倒角：：G01X____C____；；或或G01Z____C____；；（2）倒圆：：G01X____R____；；或或G01Z____R____；注：其中X、Z是倒角角或倒圆切削削后的位置；；

＋、－－是倒圆或倒倒角终点相对对于起点的方方向。例：如图所示示倒角部分的的程序如下：：G01Z-20.0C4.0F0.4；；X50.0C-2.0；；Z-40.0；；例：：如如图图所所示示倒倒圆圆部部分分的的程程序序如如下下G01Z-20.0R4.0F0.4；；X50.0R-2.0；；Z-40.0；；2.圆圆锥锥的的加加工工方方法法（1））．．车车圆圆锥锥的的加加工工路路线线分分析析车床床上上车车外外圆圆锥锥时时可可以以分分为为车车正正锥锥和和车车倒倒锥锥两两种种情情况况，，而而每每一一种种情情况况又又有有两两种种加加工工路路线线。。如如图图3-5所所示示为为车车正正锥锥的的两两种种加加工工路路线线。。按按图图（（a））车车正正锥锥时时，，需需要要计计算算终终刀刀距距S。。假假设设圆圆锥锥大大径径为为D，，小小径径为为d，，锥锥长长为为L，，背背吃吃刀刀量量为为ap，，则则由由相相似似三三角角形形可可得得：：(D-d)/2L=ap/S则：：S=2Lap/(D-d),按按此此种种加工工路路线线,刀刀具具切切削削运运动动的的距离离较较短短。。当按按图图（（b））的的走走刀刀路路线车车正正锥锥时时，，则则不不需需要要计计算算终刀刀距距S，，只只要要确确定定了了背背吃吃刀量量ap，，即即可可车车出出圆圆锥锥轮轮廓廓，，编程程方方便便。。但但在在每每次次切切削削中中背吃吃刀刀量量是是变变形形的的，，且且刀刀切切削运运动动的的路路线线较较长长。。【例例题题】】已已知知毛毛坯坯为为30mm的的棒棒料料，，材材料料为为45钢钢，，试试数数控控车车削削成成如如图图所所示示的的正正锥锥。。1．．根根据据零零件件图图样样要要求求和和毛毛坯坯情情况况，，确确定定工工艺艺方方案案及及加加工工路路线线对对短短轴轴类类零零件件，，轴轴心心线线为为工艺艺基基准准，，用用三三爪爪自自定定心心卡卡盘盘一一次次装装夹夹完完成成粗粗精精加加工工。。其工工步步顺顺序序如如下下：：（1））粗粗车车端端面面及及外外圆圆锥锥面面，，留留1mm精精车车余余量量。。（2））精精车车外外圆圆锥锥面面到到尺尺寸寸。。（3））按按第第一一种种车车锥锥路路线线进进行行加加工工，，终终刀刀距距S1=8mm，，S2=16mm２．．选选择择机机床床设设备备根据据零零件件图图样样要要求求，，可可选选用用CAK6140型型数数控控卧卧式式车车床床。。３．．选选择择刀刀具具根据据加加工工要要求求，，选选用用两两把把刀刀具具，，T01为为90°°粗粗车车刀刀，，T02为为90°°精精车车刀刀。。同同时时把把这这两两把把刀刀安安装装在在自自动动换换刀刀刀刀架架上上，，且且都都对对好好刀刀，，把把它它们们的的刀刀偏偏值值输输入入相相应应的的刀刀具具参参数数中中。。４．．确确定定切切削削用用量量切削削用用量量的的具具体体数数值值应应根根据据该该机机床床性性能能，，相相关关的的手手册册并并结结合合实实际际经经验验确确定定。。设设定定分分三三次次走走刀刀，，前前两两次次背背吃吃刀刀量量ap=2mm，，最最后后一一次次背背吃吃刀刀量量为为ap=1mm。。５．．确确定定工工件件坐坐标标系系确定定以以工工件件右右端端面面在在与与轴轴心心线线的的交交点点O为为工工件件原原点点，，建建立立X0Z工工件件坐坐标标系系，，如如图图3-31所所示示。。６．．编编写写程程序序按该该机机床床规规定定的的指指令令代代码码和和程程序序段段格格式式，，把把加加工工零零件件的的全全部部工工艺艺过过程程编编写写成成程程序序清清单单。。该该工工件件的的加加工工程程序序如如下下：：N01M03S800T0101；；取取1号号90°°偏偏刀刀，，准准备备粗粗车车N02G00X32.0Z0；；快快速速趋趋近近工工件件N03G01X0F0.3；；粗粗车车端端面面N04Z2.0；；轴轴向向退退刀刀N05G00X26.0；；N06G01Z0F0.4；；N07X30.0Z-8.0；；N08G00Z0；；N9G01X22.0F0.4；；N10G01X30.0Z-16.0；；N11G00X200Z100.0；；N12T0202；；N13G00X30Z0；；快快速速走走刀刀至至（（X30，，Z0））处处N14G01X20.0F0.4；；精精车车端端面面至至零零件件右右锥锥角角处处N15X30.0Z-20.0；；精精车车锥锥面面至至零零件件尺尺寸寸N16G00X200.0Z100.0T0200M05；；快快速速退退刀刀至至起起刀刀点点处处N17M02；；程程序序结结束束3.切切断断的的加加工工方方法法刀具具的的选选择择：：切切断断刀刀编程程指指令令：：G01切削削用用量量：：进进给给速速度度选选择择较较小小值值注意意事事项项：：X向向退退刀刀后后Z向向退退刀刀任务务四四：：圆圆弧弧面面车车削削编程程指指令令G02/G03（（圆圆弧弧插插补补指指令令））格式式：：G02为为顺顺时时针针圆圆弧弧插插补补指指令令；；G02X____Z____I____K____F____；；或或G02X____Z____R____F____；；G03为为逆逆时时针针圆圆弧弧插插补补指指令令。。G03X____Z____I____K____F____；；或或G03X____Z____R____F____；；其中X，Z为为圆弧终点位位置坐标，也也可使用增量量坐标U，W；如图所示，I，K为圆弧弧起点到圆心心在X，Z轴轴方向上的增增量；R为圆圆弧的半径值值，当圆弧≤≤180º时时R取正值值；当圆弧>180º时R取负值。顺时针圆弧插插补，如图所所示。用（Ｉ、Ｋ））指令：G02X50.0Z-10.0I20.K17.F0.4或G02U30.0W-10.0I20.K17.F0.4用(R)指令令：G02X50.0Z-10.0R27.0F0.4或G02U30.0W-10.0R27.0F0.4任务五：轴类类件的螺纹车车削编程指令G32（（螺纹切削指指令）格式：G32Z____F____；圆柱螺螺纹G32X____Z____F____；；圆锥螺纹其其中F指指定螺纹的螺螺距。主主轴转速与螺螺距是相关联联并相制约的的。图中δ１和δδ2表示由于于伺服系统的的延迟而产生生的不完全螺螺纹。这些不不完全螺纹部部分的螺距也也不均匀，故故应考虑此因因素而决定螺螺纹的长度。。

经验公式式：δ１=R·L/400；δ2=R·L/1800；；R：主轴转转速（r/min）；L：螺纹导程程。螺纹切削循环环指令G921).指令格格式：Ｇ92X___Z___F___;其中Ｆ值为螺螺纹的螺距。。2).加工锥锥螺纹指令格式：ＧＧ92X___Z___RF___;其其中R表示切切出至切入在在X向位移。。任务六：轴类类零件的复合合循环车削一、单一固定定循环指令1、内、外径径切削循环指指令（G90）格式：切削圆柱面：：G90X（（U）____Z（W）____（F____）；其中X，Z（（U，W）为为外径、内径径切削终点坐坐标如图所示，G90指令循循环动作G90X50.0Z-30.0F____；相当于G00X50.0；G01Z-30.0F____；X65.0；；切削锥面指令格式：G90X(U)__Z(W)__I__(F__)如图所示，X(U)、Z(W)的意意义同前。I值为锥锥面大、小径径的半径差,其符号的确定方法是是：锥面起点点坐标大于终终点坐标时为正，，反之为负。。2、端面切削削循环指令（（G94）格式：G94X（（U）____Z（W）____（F___）；

其中中X，Z（U，W）为端端面切削终点点坐标

例：：如图所示的的程序

………；

G00X85.0Z10.0T0101；；

G01Z5.0F0.1；

G94X30.0Z-5.0F0.2；①①

Z-10.0；②②循循环部部分

Z-15.0；③③………；二、复合固定定循环指令1、外径、内内径粗加工循循环指令（G71）格格式：G71U△dRe；G71PnsQnfU△uW△w（F__S__T__）；；

其中△△d：每次切切削深度（半半径值，无正正负值符号））e：每每次切削的退退刀量ns：精加工程程序第一个程程序段的序号号nf：精精加工程序最最后一个程序序段的序号△△u：X向的精加工工余量△△w：：Z向的精加加工余量G71循环指指令的刀具切切削路径如图图所示2、精加工循循环指令（G70）格式：G70PnsQnf；其其中ns：：循环开始的的第一个程序序段的序号nf循环环结束最后一一个程序段的的序号注﹡在G71、、G72程序序段中的F、、S、T指令令都无效，只只有在ns~nf之之间的程序段段中的F、S、T指令有有效；

﹡G70切削后后刀具会回到到G71~G73的开始始切削点；﹡﹡G71、、G72循环环切削之后