数控车削加工工艺详述和数控机床编程及加工

数控加工工艺台州职业技术学院数控教研室第四单元数控车削加工工艺了解数控车削中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。掌握数控车削工艺拟定的过程、工序的划分方法、工序顺序的安排和进给路线的确定等工艺知识，对数控车削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控车削零件加工工艺进行分析及制定加工方案。教学目的：内容知识点学习要求建议学时概述

数控车床的主要加工对象了解2

数控车床结构及分类

数控车床的坐标系数控车削加工工件的装夹与对刀

数控车削通用夹具的装夹掌握

数控车削加工的对刀重点掌握数控加工工艺分析

数控加工内容的选择理解2

零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定理解

数控加工工序的划分掌握2

工步顺序的安排

切削参数选择2

数控车削加工工艺文件制定2先进车削加工技术

难加工的数控车削加工材料了解

数控车拉工艺

典型数控车削零件加工工艺分析与制定过程掌握2第四单元数控车削加工工艺学习内容与知识点：数控车床的主要加工对象配轮廓数控装置——主要车削有锥度、圆弧的轴类零件。

数控车床主要用于加工轴类、套类和盘类等回转体零件的加工；配点位、直线数控装置——主要车削没有锥度、圆弧的轴类零件；数控车削加工零件的类型（单击观看录像）车外圆车端面钻孔车内孔切槽切断车型面车螺纹加工范围数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。数控车床结构及分类数控车床与普通车床在结构上具有明显差异。数控车床与普通车床结构差别右图是同一品牌的数控车床与普通车床。结构上具有明显差异——数控系统；床身稳固装有防护门；保留主轴箱、尾座；取消挂轮箱、进给箱、溜板箱、光杆、丝杆等；配备自动刀架\对刀仪\自动排屑等辅助设备。伺服系统；数控车床结构及分类数控车床结构及分类按数控系统功能分按主轴的配置形式分按数控系统控制的轴数分全功能型数控型卧式立式两轴控制四轴控制卧式数控车床数控车床结构及分类数控车削中心数控车床结构及分类立式电脑车床数控车床结构及分类数控车床坐标系经济型数控车床只有X、Z两轴ZX主轴中心线方向工件径向水平方向坐标轴方向机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向。后刀座坐标系

数控车床坐标系前刀座坐标系

数控车床坐标系数控车削的主要加工对象数控车削加工是数控加工中用得最多的加工方法之一，由于数控车床具有精度高、能做直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，其工艺范围较普通机床宽得多。数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转类零件。精度要求高的回转体零件高精度的机床主轴高速电机主轴带特殊螺纹的回转体零件

非标丝杠表面形状复杂的回转体零件凸轮轴曲轴车铣加工中心加工的复杂零件钢制联接零件高压技术阀门壳体零件石油工业车铣加工中心加工的复杂零件隔套精密加工业联接套航天工业数控车通用夹具的装夹

两顶尖之间装夹卡盘和顶尖装夹双三爪定心卡盘装夹常用装夹方式数控车通用夹具的装夹

支承套装夹示意图数控车削加工的对刀对刀点的选择原则便于用数字处理和简化程序编制在机床上找正容易，加工中便于检查引起的加工误差小对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基础有一定的尺寸关系。数控车削加工的对刀试切对刀机外对刀仪对刀ATC对刀自动对刀对刀方法对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀点)来实现

对刀实例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

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、端面等例如：选择并确定进行数控加工的内容

通用机床加工效率低，可选择数控机床1、需较长时间占机调整加工的加工内容

2、能一次装夹加工完成的其它零星部位不宜采用数控加工的内容：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结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。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

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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同一把刀连续加工工序安排的一般原则切削参数的选择VX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/πd切削用量的确定切削速度(V)背吃刀量ap进给量切削速度(vc)

主轴每分钟进给量(vf)

vc(m/min)：切削速度

π(3.14)：圆周率

D1(mm)：钻头直径

n(min-1)：主軸转速

vf(mm/min)：主轴（Z轴）进给速度

fr(mm/rev)：每转进给量

n(min-1)：主轴转速

切削用量的确定径向切入法

侧向切入法

一般的螺纹切削；加工螺纹螺距4以下。

用于工件刚性低易振动的场合；用于切削不锈钢等难加工材料；加工螺纹螺距4以上。螺纹切削方式外螺纹右螺纹左螺纹右手刀柄左手刀柄

螺纹加工方法内螺纹右螺纹左螺纹右手刀柄左手刀柄

螺纹加工方法螺纹加工进刀次数及进刀量的选择典型数控车削零件的加工工艺分析工艺分析和制定过程：

零件图纸工艺分析

确定装夹方案

确定工序方案

确定工步顺序

确定进给路线

确定所用刀具

确定切削参数

填写工艺文件

数控车削加工实例（单击观看录像）一、轴类零件的数控车削工艺图示是模具芯轴的零件简图。零件的径向尺寸公差为±，角度公差为±°，材料为45钢。毛坯尺寸为φ66mm×100mm，批量

30件。一、轴类零件的数控车削工艺经过分析可制定加工方案如下：

工序1：

用三爪卡盘夹紧工件一端，加工φ64×38柱面并调头打中心孔。

工序2：用三爪卡盘夹紧工件φ64一端，另一端用顶尖顶住。加工φ64×62柱面，如图所示。工序3：

①钻螺纹底孔；②精车φ20表面，加工14°锥面及背端面；③攻螺纹，如图所示。一、轴类零件的数控车削工艺工序4加工圆弧面、φ26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面，装夹方式如图所示。工序4的加工过程如下：l）先用复合循环若干次一层层加工，逐渐靠近由E—F—C—H—I等基点组成的回转面。后两次循环的走刀路线都与B—C一D—E—F—C—H—I—B相似。完成粗加工后，精加工的走刀路线是B—C—D—E—F—G—H—I一B，如图所示。2）再加工出最后一个15°的倒锥面，如图所示。二、轴套类零件数控车削加工工艺

1．零件图工艺分析

该零件为轴承套。表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。通过上述分析，采取以下几点工艺措施：

（1）零件图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。（2）左、右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左、右端面车出来。二、轴套类零件数控车削加工工艺

2．确定装夹方案：

内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。

二、轴套类零件数控车削加工工艺

3．确定加工顺序及走刀路线：

加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。

二、轴套类零件数控车削加工工艺

4．刀具选择：

将所选定的刀具参数填入表轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。产品名称或代号

零件名称

轴承套

零件图号

Lathe-01

序号刀具号刀具规格名称

数量

加工表面

刀尖半径mm

备注1T0145°硬质合金端面车刀

1车端面

0.5

25×252T02φ5中心钻

1钻φ5mm中心孔

3T03φ26mm钻头

1钻底孔

4T04镗刀

1镗内孔各表面

0.4

20×205T0593°右手偏刀

1自右至左车外表面

0.2

25×25

6T0693°左手偏刀

1自左至右车外表面

7T0760°外螺纹车刀

1车M45螺纹

轴承套数控加工刀具卡片

二、轴套类零件数控车削加工工艺

5．切削用量选择：根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，计算结果填入表6-8工序卡中。背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l~0.4mm较为合适。

6．数控加工工艺卡片拟订：将前面分析的各项内容综合成如表所示的数控加工工艺卡片。课堂讨论：活塞数控车加工工艺分析钻中心孔——端面和内轮廓粗车——端面和内轮廓精车外轮廓精车——切槽发动机活塞机械工程实验教学中心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。数控编程的目的机械工程实验教学中心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。数控编程的内容机械工程实验教学中心数控编程的基本原理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机械工程实验教学中心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√机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍