数控车削加工概述

数控车削加工概述

中信数控培训数控车床简介数控车床的组成（1）车床主机即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。（2）数控系统即控制系统，是数控车床的控制核心，其中包括CPU、存储器、CRT等部分。（3）驱动系统即伺服系统，是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。（4）辅助装置是为加工服务的配套部分，如液压、气动装置，冷却、照明、润滑、防护和排屑装置。（5）机外编程器是在普通的计算机上安装一套编程软件，使用这套编程软件以及相应的后置处理软件，就可以生成加工程序。通过车床控制系统上的通信接口或其他存储介质(如软盘、光盘等)，把生成的加工程序输入到车床的控制系统中，完成零件的加工。数控车床的组成

数控车床的布局1．床身和导轨的布局

数控车床的布局形式a)平床身b)斜床身c)平床身斜滑板d)立床身

a)工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但由于下部空间小，故排屑困难。c)这种布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。b).c)布局形式排屑容易，热铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床占地面积小，外形简洁、美观，容易实现封闭式防护等特点，所以中、小型数控车床普遍采用这两种布局形式。

d)导轨倾斜的角度分别为30°、45°、60°、75°，当角度为90°时称为立式床身。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。中小规格的数控车床，其床身的倾斜度以60°为宜。2．刀架的布局数控车床的刀架分为回转式和排刀式刀架两大类。排刀式刀架主要用于小型数控车床，适用于短轴或套类零件的加工。回转式刀架是普遍采用的刀架形式，它通过回转头的旋转、分度、定位来实现机床的自动换刀工作。

排刀式刀架应用

回转式刀架

数控车床的坐标系

1、数控车床的原点2、数控车床参考点3、工件坐标系

2、绝对坐标与增量坐标3、具有固定循环功能1、直径编程方式,半径编程方式（不常用）数控车床的编程特点车外圆车端面钻孔车内孔切槽切断车锥面车型面车螺纹加工范围数控车削的基本特征与加工范围数控车削的基本特征与加工范围数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，其加工范围较普通车削广，不仅可以进行车削还可以铣削，具体见后基本特征数控车削时，工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时，切除一定的工件材料从而形成相应的工件表面。其中，工件的回转运动为切削主运动，刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共同组成切削成形运动加工范围

数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工数控车床的种类和特征

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。数控车床与普通车床在结构上具有明显差异,以下以卧式车床和立式车床为例进行讲解。数控车床的结构数控车床的结构●刀架●床身●主轴箱●滚珠丝杠●床座●尾座数控卧式车床的基本结构数控车床的结构●高精度导轨●主轴●刀塔●轴向导轨●床身数控立式车床的基本结构数控车床的结构数控车床的主要加工对象

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。数控车床的主要加工对象高精度的机床主轴高速电机主轴●精度要求高的回转体零件数控车床的主要加工对象非标丝杠●带特殊螺纹的回转体零件●表面形状复杂的回转体零件数控车床的主要加工对象凸轮轴曲轴找正：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐标系Z轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重合数控车削工件的装夹采用找正的方法数控车削工件的装夹

也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。

薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。薄壁零件的装夹数控车削的对刀

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

直接用刀具试切对刀自动对刀机外对刀仪对刀常用对刀方式确定走刀路线的一般原则是：保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间；方便数值计算，减少编程工作量；尽量减少程序段数走刀路线的确定数控车削的工艺分析

数控车削的工艺分析

走刀路线的确定车圆锥的加工路线分析数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为D，小径为d，锥长为L，车圆锥的加工路线如图所示。按图a中的阶梯切削路线，二刀粗车，最后一刀精车；二刀粗车的终刀距S要作精确的计算，可有相似三角形得：D-d2L＝D-d2S-apD-d2L（＝D-d2S-ap）此种加工路线，粗车时，刀具背吃刀量相同，但精车时，背吃刀量不同；同时刀具切削运动的路线最短。数控车削的工艺分析

车圆锥的加工路线分析走刀路线的确定按图b的相似斜线切削路线，也需计算粗车时终刀距S，同样由相似三角形可计算得出。按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短。按图c的斜线加工路线，只需确定每次背吃刀量ap，而不需计算终刀距，编程方便。但在每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路线较长。数控车削的工艺分析

走刀路线的确定车圆弧的加工路线分析应用G02（或G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。所以，实际车圆弧时，需要多刀加工，先将大多余量切除，最后才车得所需圆弧。右图为车圆弧的阶梯切削路线。即先粗车成阶梯，最后一刀精车出圆弧。此方法在确定了每刀吃刀量ap后，须精确计算出粗车的终刀距S，即求圆弧与直线的交点。此方法刀具切削运动距离较短，但数值计算较繁。数控车削的工艺分析

走刀路线的确定车圆弧的加工路线分析右图为车圆弧的同心圆弧切削路线。即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量aP后，对90°圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。但按图b加工时，空行程时间较长。右图为车圆弧的车锥法切削路线。即先车一个圆锥，再车圆弧。但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。确定方法如图所示，连接OC交圆弧于D，过D点作圆弧的切线AB。数控车削的工艺分析

走刀路线的举例车圆弧的加工路线分析

螺球柱端面加工、外轮廓粗加工外轮廓粗、精加工数控车削的工艺分析切削用量的确定进给量切削速度(V)背吃刀量apV=πXDXn

1000(m/min)式中：D工件切削部分的最大直径（mm)n主轴每分钟转数min-1。数控车削的工艺分析切削速度：(例题)

主轴转速2000min-1、车削直径Ø50，求此时的切削速度？答：

π=3.14、D=125、n=2000代入公式V=(π×D×n)÷1000=(3.14×50×2000)÷1000

=314(m/min)

切削速度为314m/min数控车削的工艺分析

进给量的确定每转进给量(fr)、每分进给量(Vf)式中：Vf：每分钟进给量(mm/min)

n：主轴转速(min-1)

fr：每转进给量(mm/r)

Vf=nxfr(mm/min)(例题)

主轴转速2000min-1、每分进给速度100mm/min，求此时每转进给量？(例题)

每转进给量0.1mm/r，主轴转速1600min-1,求每分进给速度?答：

Vf=n×fr=0.1×1600=160mm/min，

求出每分进给速度为160mm/min。答：

fr=Vf÷n=100÷2000=0.05mm/r

求出每转进给量为0.05mm/r数控车削的工艺分析切削用量的确定孔加工的计算式

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

※用1000去除，为将mm换算成mvf(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

(例题)

主轴转速1350min-1、钻头直径Ø12，求切削速度。(答)

代入公式

vf=fr×n=0.2×1350=270mm/min

由此得出主轴每分钟进给量为270mm/min。主轴每分钟进给量(vf)

切削速度(vc)

(例题)

主轴转速1350min-1、钻头直径Ø12，求切削速度。(答)

将π=3.14D1=12n=1350代入公式

vc=π×D1×n÷1000=3.14×12×1350=50.9m/min

据此，得出切削速度为50.9m/min。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。数控车削的工艺分析螺纹切削方式外螺纹右螺纹左螺纹右手刀柄左手刀柄

数控车削的工艺分析螺纹加工方法内螺纹右螺纹左螺纹右手刀柄左手刀柄

螺纹加工方法数控车削的工艺分析数控车削的工艺分析螺纹加工进刀次数及进刀量的选择应根据螺距来选择走刀次数及进给量，以保证螺纹的精度及质量

★数控标准

数控程序编制的国际标准和国家标准1.ISO代码和EIA代码国际标准化协会美国电子工业协会 2.数控标准的主要内容：数控的名词术语；数控机床的坐标轴和运动方向；数控机床的字符编码（ISO代码、EIA代码）数控编程的程序段格式；准备机能（G代码）和辅助机能（