數(shù)控車削加工概述課件

1、 數(shù)控車削加工概述 中信數(shù)控培訓(xùn)數(shù)控車床簡(jiǎn)介數(shù)控車床的組成（1）車床主機(jī) 即數(shù)控車床的機(jī)械部件，主要包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。（2）數(shù)控系統(tǒng) 即控制系統(tǒng)，是數(shù)控車床的控制核心，其中包括CPU、存儲(chǔ)器、CRT等部分。（3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 即伺服系統(tǒng)，是數(shù)控車床切削工作的動(dòng)力部分，主要實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（4）輔助裝置 是為加工服務(wù)的配套部分，如液壓、氣動(dòng)裝置，冷卻、照明、潤(rùn)滑、防護(hù)和排屑裝置。（5）機(jī)外編程器 是在普通的計(jì)算機(jī)上安裝一套編程軟件，使用這套編程軟件以及相應(yīng)的后置處理軟件，就可以生成加工程序。通過(guò)車床控制系統(tǒng)上的通信接口或其他存儲(chǔ)介質(zhì)(如軟盤(pán)、光盤(pán)等)，把生成的加工程

2、序輸入到車床的控制系統(tǒng)中，完成零件的加工。數(shù)控車床的組成 數(shù)控車床的布局1床身和導(dǎo)軌的布局 數(shù)控車床的布局形式a) 平床身 b) 斜床身 c) 平床身斜滑板 d) 立床身 a)工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，一般可用于大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床的布局。但由于下部空間小，故排屑困難 。 c)這種布局形式一方面有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床寬度方向的尺寸較水平配置滑板的要小，且排屑方便。 b).c)布局形式排屑容易，熱鐵屑不會(huì)堆積在導(dǎo)軌上，也便于安裝自動(dòng)排屑器；操作方便，易于安裝機(jī)械手，以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化；機(jī)床占地面積小，外形簡(jiǎn)潔、美觀，容易實(shí)

3、現(xiàn)封閉式防護(hù)等特點(diǎn)，所以中、小型數(shù)控車床普遍采用這兩種布局形式。 d)導(dǎo)軌傾斜的角度分別為30、45、60、75，當(dāng)角度為90時(shí)稱為立式床身。傾斜角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性差，受力情況也差。中小規(guī)格的數(shù)控車床，其床身的傾斜度以60為宜。2刀架的布局 數(shù)控車床的刀架分為回轉(zhuǎn)式和排刀式刀架兩大類。排刀式刀架主要用于小型數(shù)控車床，適用于短軸或套類零件的加工?；剞D(zhuǎn)式刀架是普遍采用的刀架形式，它通過(guò)回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀工作。 排刀式刀架應(yīng)用 回轉(zhuǎn)式刀架 數(shù)控車床的坐標(biāo)系 1、數(shù)控車床的原點(diǎn)2、數(shù)控車床參考點(diǎn)3、工件坐標(biāo)系 車外圓車端面鉆孔車內(nèi)孔切槽切斷車錐面車型面

4、車螺紋加工范圍數(shù)控車削的基本特征與加工范圍數(shù)控車削的基本特征與加工范圍 數(shù)控車床主要用于軸類和盤(pán)類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點(diǎn)，其加工范圍較普通車削廣，不僅可以進(jìn)行車削還可以銑削，具體見(jiàn)后基本特征 數(shù)控車削時(shí)，工件做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具做直線或曲線運(yùn)動(dòng)，刀尖相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，切除一定的工件材料從而形成相應(yīng)的工件表面。其中，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為切削主運(yùn)動(dòng)，刀具的直線或曲線運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。兩者共同組成切削成形運(yùn)動(dòng)加工范圍 數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。 數(shù)控車床與普通車床在結(jié)構(gòu)上具有明顯差異,以下以臥式車床和立式車床為例進(jìn)行

5、講解。數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)刀架床身主軸箱滾珠絲杠床座尾座數(shù)控臥式車床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)高精度導(dǎo)軌主軸刀塔軸向?qū)к壌采頂?shù)控立式車床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的主要加工對(duì)象高精度的機(jī)床主軸高速電機(jī)主軸 精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件數(shù)控車床的主要加工對(duì)象非標(biāo)絲杠 帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件 找正：找正裝夾時(shí)必須將工件的加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時(shí)也是工件坐標(biāo)系Z軸）找正到與車床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。一般為打表找正。通過(guò)調(diào)整卡爪，使工件坐標(biāo)系Z軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合 數(shù)控車削工件的裝夾采用找正的方法數(shù)控車削工件的裝夾 也可以改變夾緊力的作用點(diǎn)，采用軸向夾緊的方式。 薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤(pán)受

6、力點(diǎn)少，采用開(kāi)縫套筒或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。 薄壁零件的裝夾數(shù)控車削的對(duì)刀 對(duì)刀是確定工件在機(jī)床上的位置，也即是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置關(guān)系。對(duì)刀過(guò)程一般是從各坐標(biāo)方向分別進(jìn)行，它可理解為通過(guò)找正刀具與一個(gè)在工件坐標(biāo)系中有確定位置的點(diǎn)(即對(duì)刀點(diǎn))來(lái)實(shí)現(xiàn) 直接用刀具試切對(duì)刀自動(dòng)對(duì)刀機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀常用對(duì)刀方式確定走刀路線的一般原則是： 保證零件的加工精度和表面粗糙度要求；縮短走刀路線，減少進(jìn)退刀時(shí)間和其他輔助時(shí)間；方便數(shù)值計(jì)算，減少編程工作量；盡量減少程序段數(shù) 走刀路線的確定數(shù)控車削的工藝分析 數(shù)控車削的工藝分析 走刀路線的確定車圓錐的加工路線分析 數(shù)控車床上車外圓錐

7、，假設(shè)圓錐大徑為D，小徑為d ，錐長(zhǎng)為L(zhǎng)，車圓錐的加工路線如圖所示。按圖a中的階梯切削路線，二刀粗車，最后一刀精車；二刀粗車的終刀距S要作精確的計(jì)算，可有相似三角形得：D-d 2LD-d 2S-apD-d 2L（D-d 2S-ap） 此種加工路線，粗車時(shí)，刀具背吃刀量相同，但精車時(shí)，背吃刀量不同；同時(shí)刀具切削運(yùn)動(dòng)的路線最短。 數(shù)控車削的工藝分析 車圓錐的加工路線分析走刀路線的確定 按圖b的相似斜線切削路線，也需計(jì)算粗車時(shí)終刀距S，同樣由相似三角形可計(jì)算得出。按此種加工路線，刀具切削運(yùn)動(dòng)的距離較短。 按圖c的斜線加工路線，只需確定每次背吃刀量ap，而不需計(jì)算終刀距，編程方便。但在每次切削中背吃刀

8、量是變化的，且刀具切削運(yùn)動(dòng)的路線較長(zhǎng)。數(shù)控車削的工藝分析 走刀路線的確定車圓弧的加工路線分析 右圖為車圓弧的同心圓弧切削路線。即用不同的半徑圓來(lái)車削，最后將所需圓弧加工出來(lái)。此方法在確定了每次吃刀量aP后，對(duì)90圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)較易確定，數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，編程方便，常采用。但按圖b加工時(shí)，空行程時(shí)間較長(zhǎng)。 右圖為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個(gè)圓錐，再車圓弧。但要注意，車錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定，若確定不好，則可能損壞圓錐表面，也可能將余量留得過(guò)大。確定方法如圖所示，連接OC交圓弧于D，過(guò)D點(diǎn)作圓弧的切線AB。數(shù)控車削的工藝分析 走刀路線的舉例車圓弧的加工路線分析 螺球柱端面加工、外輪廓粗加工

9、外輪廓粗、精加工V=X D X n 1000(m/min)式中：D 工件切削部分的最大直徑（mm) n 主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)min-1。數(shù)控車削的工藝分析 切削速度：(例題)主軸轉(zhuǎn)速2000min-1、車削直徑50，求此時(shí)的切削速度？答：=3.14、D=125、n=2000代入公式V=(Dn)1000=(3.14502000)1000=314(m/min)切削速度為314m/min數(shù)控車削的工藝分析 進(jìn)給量的確定每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(fr)、每分進(jìn)給量(Vf) 式中： Vf：每分鐘進(jìn)給量(mm/min) n：主軸轉(zhuǎn)速(min-1) fr：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm/r)Vf = n x fr (mm/min)(例題)

10、主軸轉(zhuǎn)速2000min-1、每分進(jìn)給速度100mm/min，求此時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量？(例題)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.1mm/r，主軸轉(zhuǎn)速1600min-1,求每分進(jìn)給速度?答：Vf=nfr=0.11600=160mm/min，求出每分進(jìn)給速度為160mm/min。答：fr=Vfn=1002000=0.05mm/r求出每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.05mm/r數(shù)控車削的工藝分析切削用量的確定孔加工的計(jì)算式 vc(m/min)：切削速度(3.14)：圓周率D1 (mm)：鉆頭直徑n(min-1) ：主軸轉(zhuǎn)速 用1000去除，為將mm換算成m vf(mm/min)：主軸（Z軸）進(jìn)給速度f(wàn)r(mm/rev)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量n(min-

11、1) ：主軸轉(zhuǎn)速 (例題)主軸轉(zhuǎn)速1350min-1、鉆頭直徑12，求切削速度。(答)代入公式vf=frn=0.21350=270mm/min由此得出主軸每分鐘進(jìn)給量為270mm/min。主軸每分鐘進(jìn)給量(vf) 切削速度(vc) (例題)主軸轉(zhuǎn)速1350min-1、鉆頭直徑12，求切削速度。(答)將=3.14 D1=12 n=1350代入公式vc=D1n1000=3.14121350=50.9m/min據(jù)此，得出切削速度為50.9m/min。徑向切入法 側(cè)向切入法 一般的螺紋切削； 加工螺紋螺距4以下。 用于工件剛性低易振動(dòng)的場(chǎng)合； 用于切削不銹鋼等難加工材料； 加工螺紋螺距4以上。數(shù)控車削

12、的工藝分析螺紋切削方式外螺紋右螺紋左螺紋右手刀柄左手刀柄 數(shù)控車削的工藝分析螺紋加工方法內(nèi)螺紋右螺紋左螺紋右手刀柄左手刀柄 螺紋加工方法數(shù)控車削的工藝分析數(shù)控車削的工藝分析螺紋加工進(jìn)刀次數(shù)及進(jìn)刀量的選擇應(yīng)根據(jù)螺距來(lái)選擇走刀次數(shù)及進(jìn)給量，以保證螺紋的精度及質(zhì)量 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控程序編制的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1. ISO代碼和EIA代碼 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) 美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)2. 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容：數(shù)控的名詞術(shù)語(yǔ)；數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向；數(shù)控機(jī)床的字符編碼（ISO代碼、EIA代碼）數(shù)控編程的程序段格式；準(zhǔn)備機(jī)能（G代碼）和輔助機(jī)能（M代碼）；進(jìn)給功能、主軸功能和刀具功能。 坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向的命名原則一

13、律假定工件靜止而刀具運(yùn)動(dòng)。刀具遠(yuǎn)離工件的方向定義為坐標(biāo)軸 的正方向以右手笛卡兒坐標(biāo)系作為數(shù)控機(jī)床 的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，直線運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸 分別用X、Y、Z表示。數(shù)控車床坐標(biāo)軸的規(guī)定Z軸與傳遞切削動(dòng)力的主軸軸線重合 或平行，指向主軸箱的方向?yàn)檩S的 負(fù)方向，而指向尾座的方向?yàn)檩S的 正方向。X軸為水平軸，其方向在工件的徑向 上，平行于工件的裝夾平面。Y軸根據(jù)Z軸和X軸由右手笛卡兒規(guī)則 確定。對(duì)數(shù)控車床， Y軸是虛軸。機(jī)床坐標(biāo)系 由機(jī)床生產(chǎn)廠家規(guī)定的，以機(jī)床某一固定點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)而建立的坐標(biāo)系稱為機(jī)床坐標(biāo)系。 廠家對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的設(shè)定通常有以下兩種情況： 1）通過(guò)主軸中心線的卡盤(pán)前端面。 2）數(shù)控車床的參考點(diǎn)

14、。工件坐標(biāo)系 用戶確定的編制加工程序的基準(zhǔn)點(diǎn)（零點(diǎn)）稱為工件原點(diǎn)。數(shù)控車床的工件原點(diǎn)一般定為零件精加工右端面與軸心線的交處。以工件原點(diǎn)為原點(diǎn)所構(gòu)成的坐標(biāo)系稱為工件坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系的X和Z坐標(biāo)軸與機(jī)床坐標(biāo)系的X和Z坐標(biāo)軸平行且方向相同。XZ工件坐標(biāo)系 原點(diǎn)靈活 （用戶設(shè)定） 編程方便（與工件裝夾 位置無(wú)關(guān)）機(jī)床坐標(biāo)系 原點(diǎn)固定（廠家設(shè)定） 編程不便（只有確定了工件裝夾位置后方可編程）關(guān)聯(lián)刀具形狀補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置俗稱“對(duì)刀”絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)絕對(duì)坐標(biāo) 各點(diǎn)的坐標(biāo)位置均以坐標(biāo)原點(diǎn)為基準(zhǔn)的坐標(biāo)值，通常用X、Y、Z表示。相對(duì)坐標(biāo) 各點(diǎn)的坐標(biāo)位置均以前一個(gè)點(diǎn)的位置為基準(zhǔn)的坐標(biāo)值，在數(shù)控車床中通常用 U、V

15、、W 表示。相對(duì)坐標(biāo)又稱為增量坐標(biāo)。絕對(duì)坐標(biāo)：G01 X140.0 Z20.0G01 X100.0 Z70.0相對(duì)坐標(biāo)：G01 U100.0 W-40.0G01 U-40.0 W50.0例：分別用絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)描述下圖中刀具 AB 和 BC的直線插補(bǔ)指令。參考點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)） 刀架距離機(jī)床主軸最遠(yuǎn)的一個(gè)固定極限點(diǎn)稱為數(shù)控車床的參考點(diǎn)，機(jī)床參考點(diǎn)是用于對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和控制的固定位置點(diǎn)。由生產(chǎn)廠家每個(gè)進(jìn)給軸上用限位開(kāi)關(guān)精確調(diào)整好的，坐標(biāo)值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。因此參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)。 注意：機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn) 機(jī)床參考點(diǎn)雖然有些有些數(shù)控車床的機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)重合，但概念上兩

16、者是不能混淆的。 回參考點(diǎn)（回零）：將刀架移到參考點(diǎn)的操作稱作回參考點(diǎn)，可通過(guò)手動(dòng)或程序控制來(lái)完成。數(shù)控機(jī)床開(kāi)機(jī)時(shí)，必須先確定機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)，而確定機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是刀架返回參考點(diǎn)的操作，這樣通過(guò)確認(rèn)參考點(diǎn)，就確定了機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具移動(dòng)才有基準(zhǔn)。參考點(diǎn)的作用： 通過(guò)回參考點(diǎn)操作可正確地顯示刀架參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 通過(guò)回參考點(diǎn)操作可消除機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)的累積誤差。 作為刀架行程限制(超程保護(hù))的終點(diǎn)。 作為進(jìn)給位置反饋的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。下列情況需要回零操作： 機(jī)床關(guān)機(jī)后重新接通電源。 機(jī)床超程報(bào)警信號(hào)解除之后。 機(jī)床解除急停狀態(tài)以后。刀架參考點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床刀架內(nèi)

17、有一個(gè)固定基準(zhǔn)點(diǎn)，一般定在回轉(zhuǎn)刀架的中心線上，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)控制該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)間接地控制刀尖的運(yùn)動(dòng)。機(jī)床顯示器上所顯示的坐標(biāo)值就是該點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系或工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。 說(shuō)明：機(jī)床回參考點(diǎn)時(shí)，刀架參考點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)正好重合。刀位點(diǎn) 加工程序中表示刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。xxZZ工件坐標(biāo)系原點(diǎn)刀位點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)(刀架移動(dòng)極限點(diǎn))刀架參考點(diǎn)屏幕顯示的Z坐標(biāo)值屏幕顯示的X坐標(biāo)值刀具補(bǔ)償 刀具補(bǔ)償是補(bǔ)償實(shí)際加工時(shí)所用的刀具與編程時(shí)使用的理想刀具之間的偏差值，保證加工零件符合圖紙要求的一種處理方法。刀具補(bǔ)償?shù)毒叩膸缀窝a(bǔ)償 （TXXXX實(shí)現(xiàn)）刀尖圓弧半徑補(bǔ)償（G41、G42實(shí)現(xiàn)）形狀參數(shù)補(bǔ)償磨損補(bǔ)償?shù)毒?/p>

18、形狀參數(shù)補(bǔ)償（對(duì)刀） 當(dāng)?shù)段稽c(diǎn)指向工件坐標(biāo)系原點(diǎn)時(shí)，確定刀架參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。XZZ補(bǔ)償值X補(bǔ)償值刀具形狀參數(shù)補(bǔ)償?shù)哪康模?為機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)做準(zhǔn)備。常用對(duì)刀方法：試切對(duì)刀法使用機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀刀具形狀參數(shù)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)： 通過(guò)引用程序中使用的Txxxx來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 T x x x x 當(dāng)前刀具號(hào) 刀補(bǔ)地址號(hào)過(guò)程：將某把車刀的幾何偏置和磨損補(bǔ)償值存入相應(yīng)的刀補(bǔ)地址中。當(dāng)程序執(zhí)行到含 Txxxx的程序行的內(nèi)容時(shí)，即自動(dòng)到刀補(bǔ)地址中提取刀偏及刀補(bǔ)數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)刀架拖板進(jìn)行相應(yīng)的位置調(diào)整。TXX00取消形狀參數(shù)補(bǔ)償。切削用量的三要素切削深度ap 在垂直于刀具進(jìn)給方向上，待加工表面與已加工表面的距離，切削深度又稱作背吃刀量, 單位：mm 。 為了提高加工效率，粗車時(shí)可選取較大的切削深度，并留有一定的精加工余量，其大小可小于普通加工的精加工余量，一般半精車余量為0.5左右，精車余量為0.10.5。2.切削速度vc主軸轉(zhuǎn)速n 切削速度vc : 切削時(shí)刀位點(diǎn)相對(duì)與已加工表面的瞬時(shí)速度，單位：m/min(米/分鐘)。