数控机床加工技术概述和数控机床编程及加工

数控机床加工技术

主编：刘战术

史东才

人民邮电出版社1第1章

数控机床概述21.1数控机床及其适用范围1.2数控机床刀具1.3数控机床的切削用量选择31.1数控机床及其适用范围数控技术：是计算机技术和软件技术协调运作，对机械运动和动作过程进行自动控制的新兴技术。数控机床：数控技术和金属切削机床有机结合构成的自动化机械加工设备。数控编程：通过手工或自动的编程方法将机械零件的工艺过程，以数控系统能够识别的指令代码表示出来。41.1.1数控机床的分类1．根据工艺过程的不同分类：（1）数控车床（2）数控铣床（3）数控磨床（4）其它类型数控机床5

1）普通数控机床：2）加工中心：3）复合型加工中心：63.根据数控系统的控制能力不同分类1）二轴联动：以数控车床为典型代表2）三轴联动：以数控铣床为典型代表3）多轴联动：以五轴联动加工中心为典型代表71.1.2数控机床的优势1．可以加工复杂型面的工件。2．加工精度高，尺寸一致性好。3．生产效率高。4．经济效益明显。5．可以减轻工人的劳动强度，实现一人多机操作。6．可以精确地计算成本和安排生产进度。81．1．3数控机床的适用范围批量小而又多次生产的零件；几何形状复杂的零件；在加工过程中必须进行多种工步加工的零件；必须严格控制公差的零件；加工过程中如果发生错误将会造成浪费严重的贵重零件；需要全部检验的零件；工艺设计可能经常变化的零件91.2数控机床刀具对刀具的要求：１．刚性好（尤其是粗加工），精度高，抗振及热变形小。２．良好的互换性，便于快速换刀，降低辅助时间，提高加工效率。３．切削性能稳定、可靠，寿命高，耐热冲击。４．刀具尺寸、结构便于调整，以减少换刀调整时间。５．刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。６．系列化、标准化、模块化，以利减少刀具数量，提高刀具利用率，便于编程和管理。10常用的刀具可分为：整体式刀具：刀具强度、刚性好，几何尺寸准确，初始精度高，刀具磨损后可以重新修磨，但不易实现快换，刀具材料浪费较大。机夹式刀具：由可重复使用的刀柄和具有多个一次性使用刀刃的可更换刀片构成，具有切削效率高，更换刀片的辅助时间短，而且更换前后刀尖位置误差不大，可提高工效。111.2.1切削运动及刀具几何参数1）主运动：消耗大量切削功率的运动。2）进给运动：维持加工过程继续进行的运动。12（1）切削速度（v）（2）进给量（f）（3）切削深度（ap）131前刀面2副切削刃3刀尖4副后刀面5后刀面6主切削刃车刀切削部分组成要素14车刀的坐标平面1基面2切削平面3主剖面4主运动方向15①前角（γ0）②后角（α0）③主偏角（Kr）④刃倾角（λs）

161.2.2常用刀具材料1.高速钢：是一种含有Cr（铬）、W（钨）、和Mo（钼）、V（钒）等金属元素的合金钢。普通高速钢高性能高速钢172.硬质合金：是一种用通过粉末冶金法制造的高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC）粉末与Co、Mo、Ni等金属粘接剂烧结而成的粉末冶金制品。18牌号性能用途YG3其硬度、耐磨性和适用切削速度较高，抗弯强度、韧性偏低，适用的进给量偏低。铸铁、有色金属及其合金的精加工、半精加工，要求切削断面均匀、无冲击YG6铸铁、有色金属及其合金、高温合金的精加工、半精加工YG8铸铁、有色金属及其合金、非金属材料的粗加工，也可以用于断续切削YA6冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工，亦可用于高锰钢、淬火钢及合金钢的半精加工和精加工YT30其硬度和适用切削速度较高，抗弯强度、韧性偏低，适用的进给量偏低。碳素钢、合金钢、淬硬钢和精加工YT15碳素钢、合金钢在连续切削时的粗加工、半精加工及精加工，亦可用于断续切削加工YT14碳素钢、合金钢在连续切削时的粗加工、半精加工及精加工，亦可用于断续切削加工YT5碳素钢、合金钢的粗加工，可用于断续切削YW1高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢材、铸铁的半精加工和精加工硬质合金的性能和用途19（1）表面涂层刀具（2）陶瓷（3）人造金刚石（4）立方氮化硼（CBN）201.3数控机床切削用量的选择选择切削用量考虑的因素：（1）生产效率（2）加工表面粗糙度（3）刀具耐用度21工件材料刀杆尺寸mm×mm工件直径mm背吃刀量ap/mm≤33～55～88～12进给量f/（mm·r－1）碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢16×25200.3～0.4400.4～0.50.3～0.4600.5～0.70.4～0.60.3～0.51000.6～0.90.5～0.70.5～0.60.4～0.54000.8～1.20.7～1.00.6～0.80.5～0.620×3025×25200.3～0.4400.4～0.50.3～0.4600.5～0.70.5～0.70.4～0.61000.8～1.00.7～0.90.5～0.70.4～0.74001.2～1.41.0～1.20.8～1.00.6～0.9部分材料粗车外圆时背吃刀量和进给量22工件材料热处理状态背吃刀量ap/mm0.3～22～66~10进给量f/（mm·r－1）0.08～0.30.3～0.60.6～1v/（m·min－1）低碳钢、易切钢热轧140～080100～12070～90中碳钢热轧130～16090～11060～80调质100～13070～9050～70合金结构钢热轧100～13070～9050～70调质80～11050～7040～60工具钢退火90～12060～8050～70灰铸铁≤190HBS90～12060～8050～70190～225HBS80～11050～7040～60铜及铜合金200～250120～18090～120铝及铝合金300～600200～400150～200硬质合金车刀适用切削速度参考值2324谢谢！25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软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置G54—G59等工件坐标系的原点坐标。⑤PLC设置