数控车加工工艺术2和数控机床编程及加工

数控车削加工工艺分析

选择并确定进行数控加工的内容零件结构的工艺性分析精度与技术要求分析零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定数控车削加工方案的拟定工序的划分工序顺序的安排进给路线的确定切削参数的选择数控车削加工工艺文件难加工材料的数控车削加工数控车拉工艺数控车削加工工艺分析

选择并确定进行数控加工的内容

数控加工内容的选择:由轮廓曲线构成的回转表面具有微小尺寸要求的结构表面

同一表面采用多种设计要求的结构

表面有严格几何关系要求的表面

1．通用机床无法加工的内容应作为首先选择内容

(1)由轮廓曲线构成的回转表面数控加工内容的选择:(2)具有微小尺寸要求的结构表面

数控加工内容的选择:

(3)同一表面采用多种设计要求的结构

(4)表面间有严格几何关系要求的表面

数控加工内容的选择:选择并确定进行数控加工的内容

通用机床难加工质量难保证内容作为重点选择内容1、表面有严格位置精度要求但普通机床无法一次加工完成2、表面粗糙度要求严格的锥面、曲面、端面等对于这类表面只能采用恒线速切削才能达到要求

例如：1、表面间有严格位置精度要求但在普通机床上无法一次安装加工的表面

数控加工内容的选择:零件结构的工艺性分析零件结构工艺性分析的主要内容：审查与分析零件图纸中尺寸标注方法是否适合数控加工；审查与分析图纸中几何元素的条件是否充分、正确；审查与分析数控车加工零件的结构合理性；1．零件结构工艺性分析的主要内容

(1)审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点

对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这就是坐标标注法。

零件结构的工艺性分析零件结构的工艺性分析(2)审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确(3)审查与分析在数控车床上加工时零件结构的合理性

零件结构的工艺性分析精度与技术要求分析分析的主要内容：精度要求与各项技术要求是否齐全、合理本工序车削精度是否达到图纸要求，注意给其它工序留有余量较高位置精度的表面应在一次装夹中完成表面粗糙度较高表面应确定恒线速切削零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定编程原点的选择：选在设计基准上容易找正对刀编程方便位置能够容易准确的确定零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定编程尺寸确定的步骤：基本尺寸换算成平均尺寸保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸计算未知节点、基点坐标尺寸编程尺寸的最后形成

数控加工的数值计算是程序编制中一个关键的环节。

编程尺寸设定值确定的步骤

(1)精度高的尺寸的处理，将基本尺寸换算成平均尺寸；

(2)几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变；

(3)精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调；

(4)节点、基点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点、基点的坐标尺寸；

(5)编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误差对程序尺寸进行调整并修改程序。

数控车削加工方案的拟定数控车削内表面加工方案的确定数控车削外表面及端面加工方案的确定数控车削加工方案的拟定1.数控车削外表面及端面加工方案的确定（1）加工IT7～IT8级、Ra～１.６μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。（2）加工IT5～IT6级、Ra～0.63μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。（3）加工高于IT5级、Ra﹤μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。（4）对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。数控车削加工方案的拟定2.数控车削内表面加工方案的确定（1）加工IT8～IT9级、～的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。（2）加工IT6～IT7级、～0.63μm的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。（3）加工精度为IT5级、Ra﹤的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。（4）对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。工序的划分数控车削加工工序的划分：以一次安装进行的加工作为一道工序以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序以粗、精加工划分工序工序的划分1.以一次安装进行的加工作为一道工序将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。2.以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序

有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（内存容量）、机床连续工作时间有限，此外，出错率高，查错与检索困难。这时可以以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序在本工序内用多少把刀具、加工多少内容，主要根据控制系统的限制、机床连续工作时间的限制等因素考虑。3.以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序工序的划分4.以粗、精加工划分工序工序顺序的安排回转类零件非数控车削加工工序的安排：有不适合数控车削加工的表面，安排相应的非数控类加工工序（如渐开线齿形、键槽、花键表面等）硬度及精度较高，热处理安排在数控车削加工之后

零件要求特殊，不能用数控车削加工完成的则安排其他加工工序

根据工厂条件采用非数控加工更合理，则安排非数控加工工序1．回转类零件非数控车削加工工序的安排(1)零件上有不适合数控车削加工的表面，如渐开线齿形、键槽、花键表面等，必须安排相应的非数控车削加工工序。工序顺序的安排(2)零件表面硬度及精度要求均高，热处理需安排在数控车削加工之后，则热处理之后一般安排磨削加工。(3)零件要求特殊，不能用数控车削加工完成全部加工要求，则必须安排其他非数控车削加工工序，如喷丸、滚压加工、抛光等。(4)零件上有些表面根据工厂条件采用非数控车削加工更合理，这时可适当安排这些非数控车削加工工序，如铣端面打中心孔等。工序顺序的安排2．数控加工工序与普通工序的衔接数控工序前后一般穿插有其他普通工序，如衔接的不好就容易产生矛盾，最好的办法就是相互建立状态要求。如：要不要留加工余量；定位面的尺寸精度要求及形位公差；对毛坯的热处理状态要求等。

目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。工序顺序的安排1.先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。制定零件的整个工艺路线就是从最后一道工序开始往前推，按照前工序为后工序提供基准的原则先大致安排。2.先加工平面后加工孔；先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状。3.对精度要求高，粗精加工需分开进行的，先粗加工后精加工。工序顺序的安排4.以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数和夹紧次数。5.中间穿插有通用机床加工工序的要综合考虑合理安排其加工顺序。工序顺序的安排工序顺序的安排先粗后精先近后远内外交叉保证工件加工刚度原则同一把刀连续加工工步安排的一般原则

1．工步顺序安排的一般原则

(1)先粗后精工步顺序安排的原则要求：粗车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金属切除率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车工序顺序的安排工序顺序的安排(2)先近后远在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。

工序顺序的安排(3)内外交叉对既有内表面(内型、腔)，又有外表面需加工的回转体零件，安排加工顺序时，应先进行外、内表面粗加工，后进行外、内表面精加工。

工序顺序的安排(4)保证工件加工刚度原则应先安排对工件刚性破坏较小的工步，后安排对工件刚性破坏较大的工步，以保证工件加工时的刚度要求。工序顺序的安排(5)同一把刀能加工内容连续加工原则此原则的含义是用同一把刀把能加工的内容连续加工出来，以减少换刀次数，缩短刀具移动距离。工序顺序的安排

进给路线是指数控机床加工过程中刀具相对零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。它不但包括子工步的内容，也反映出工步顺序进给路线的确定(1)确定进给路线的主要原则1)首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序；2)所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求；3)寻求最短加工路线(包括空行程路线和切削路线)，减少行走时间以提高加工效率；4)要选择工件在加工时变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄壁零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排进给路线。

进给路线的确定(2)粗加工进给路线的确定1)常用的粗加工进给路线①“矩形”循环进给路线。②“三角形”循环进给路线。③沿轮廓形状等距线循环进给路线。

进给路线的确定矩形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较短。三角形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较长。仿形进给路线，用于铸、锻件毛坯时进给路线较短。粗车进给路线选择车螺纹时，为保证螺距的准确，应避免在进给机构的加速和减速过程中切削，故应有引入距离和超越距离。

引入距离超越距离④阶梯切削路线。进给路线的确定⑤双向切削进给路线。进给路线的确定2)最短的粗加工切削进给路线切削进给路线为最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。进给路线的确定(3)精加工进给路线的确定1)完工轮廓的进给路线零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。进给路线的确定2)换刀加工时的进给路线主要根据工步顺序要求决定各刀加工的先后顺序及各刀进给路线的衔接。3)切入、切出及接刀点位置的选择应选在有空刀槽或表面间有拐点、转角的位置进给路线的确定4)各部位精度要求不一致的精加工进给路线若各部位精度相差不是很大时，应以最严的精度为准，连续走刀加工所有部位精度相差很大，则精度接近的表面安排在同一把刀走刀路线内加工，并先加工精度较低的部位，最后再单独安排精度高的部位的走刀路线。

进给路线的确定(4)最短的空行程进给路线的确定1)巧用起刀点进给路线的确定工步起点与对刀点重合，空行程长。工步起点与对刀点分离，空行程短。粗车矩形循环进给路线选择2)巧设换(转)刀点为了考虑换(转)刀的方便和安全，有时将换(转)刀点也设置在离坯件较远的位置处进给路线的确定3)合理安排“回零”路线在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足进给路线为最短的要求。另外，在选择返回对刀点指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用X、Z坐标轴双向同时“回零”指令，该指令功能的“回零”路线将是最短的。进给路线的确定(5)特殊的进给路线当刀尖运动到圆弧的换象限处，吃刀抗力F。马上与传动横拖板的传动力方向相同，若螺旋副间有机械传动间隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即“扎刀”)，其嵌入量在理论上等于其机械传动间隙量进给路线的确定进给路线的确定进给路线的确定切削参数的选择Vd切削速度

切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径

背吃刀量根据余量确定，其原则是尽量选择大的背吃刀量，减少进给次数。光车时的主轴转速

S＝1000v/πd1．车螺纹时主轴转速在切削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距(或导程)大小、驱动电动机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围S≤1200/P-k数控车削加工工艺文件数控车削加工工序卡片数控加工工序说明卡数控加工走刀路线图数控车削加工刀具卡片数控车削加工刀具调整图工艺文件

难加工材料的数控车削加工难加工材料的种类包括：

高强度钢，不锈钢，高温合金，钛合金，高熔点金属及合金，复合材料等。难加工材料的数控车削加工1、最低转速：考虑最低转速不给加工造成困难。2、主轴转矩：需要根据实际对照机床说明书进行估算。数控车床的选择

3、刀架的低速伺服进给性能：注意机床刀架刚性与反转力矩能力。数控车拉工艺

车拉切削加工实际是车削和拉削加工的结合。在车拉加工时，除了工件作旋转运动以外，刀具也作运动。3

数控车削加工工艺分析

选择并确定进行数控加工的内容零件结构的工艺性分析精度与技术要求分析零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定数控车削加工方案的拟定工序的划分工序顺序的安排进给路线的确定切削参数的选择数控车削加工工艺文件难加工材料的数控车削加工数控车拉工艺数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSo