《数控课件》-4,1,1数控车削加工工艺-

相关知识：1.数控加工：是指根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输人数控机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。一、数控机床的组成及工作原理x-y数控拖板变频主轴机床本体数控系统及其操作面板行程开关控制电柜Z轴伺服电机2.数控机床的组成Industry数控机床基本组成结构加工程序输入装置数控系统机床伺服系统辅助控制装置反馈系统

数控机床的基本组成Industry3.数控机床的工作原理二、

数控车削加工工艺概述1.数控车床的组成数控车床与普通车床相比较，其结构上仍然是由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组成。在数控车床上由于实现了计算机数字控制，伺服电动机驱动刀具作连续纵向和横向进给运动，所以数控车床的进给系统与普通车床的进给系统在结构上存在着本质的差别。普通车床主轴的运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传到刀架实现纵向和横向进给运动；而数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠，传到滑板和刀架，实现纵向(Z向)和横向(X向)进给运动。可见数控车床进给传动系统的结构大为简化。2.数控车床的布局

数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致。因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观，所以刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化。另外，数控车床上一般都设有封闭的防护装置，有些还安装了自动排屑装置。（1）床身和导轨的布局数控车床床身导轨与水平面的相对位置如下图所示，它有5种布局形式。一般来说，中、小规格的数控车床采用斜床身和卧式床身斜滑板的居多，只有大型数控车床或小型精密数控车床才采用平床身，立床身采用的较少。上一页返回a)b)c)d)e)图4-2床身和导轨的布局a)后斜床身—斜滑板b)立床身—立滑板c)卧式床身—平滑板d)前斜床身—平滑板e)卧式床身—斜滑板后斜床身—斜滑板立床身—立滑板立式数控车（2）刀架的布局

刀架作为数控车床的重要部件之一，它对机床整体布局及工作性能影响很大。按换刀方式的不同，数控车床的刀架主要有回转刀架和排式刀架。①回转刀架回转刀架是数控车床最常用的一种典型刀架系统。回转刀架在机床上的布局有两种形式。一种是适用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴与主轴平行；另一种是适用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴与主轴垂直，如图所示。回转刀架②排式刀架排式刀架一般用于小规格数控车床，以加工棒料或盘类零件为主。刀具的典型布置形式如图所示。1.根据工件的安装方式分1）卧式数控车床卧式数控车床的主轴轴线处于水平设置。卧式数控车床又可分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。倾斜导轨结构可以使数控车床具有更大的刚度，并易于排除切屑。2）立式数控车床立式数控车床的主轴轴线垂直于水平面。主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。三、

数控车床的分类2.按数控系统控制的轴数分1）两轴控制的数控车床：机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴联动。2）四轴控制的数控车床：机床上有两个回转刀架，可实现四坐标轴联动。3）多轴控制的数控车床：机床上除了控制X、Z两个坐标外，还可控制其它坐标轴，实现多轴控制，如具有C轴控制功能。车削加工中心或柔性制造单元，都具有多轴控制功能。多轴控制的数控车床3.按伺服系统的特点分类根据系统伺服方式的不同，数控车床可分为开环、闭环和半闭环数控车床等。特点：结构简单，步进驱动、步进电机，无位置速度反馈开环控制数控机床

特点：精度较高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有角位移、角速度检测装置，结构紧凑半闭环控制数控机床闭环控制数控机床特点：精度高，采用交流或直流伺服驱动及伺服电机，有直线位移、速度检测装置，价格贵，调试困难4按数控车床结构上的特点分①按主轴速度控制方式分为变频主轴、分级控制主轴和伺服主轴的数控车床等。②按卡盘夹紧形式分为手动卡盘、电动卡盘、液压卡盘等形式的数控车床。③按床身结构形式分为平床身、斜床身的数控车床。④按尾座结构分为普通尾座、液压尾座、可编程序尾座等的数控车床。⑤按刀架位置形式分为前置和后置式。5、按综合性能分按数控车床的综合性能分为经济型、普及型和高档数控车床。不同数控类型的数控车床，因为其性能与结构不同，价格也不同。1．工艺内容十分具体数控加工的内容比普通机床加工的内容复杂而具体。若数控机床只加工简单工序的零件，首先在经济上不合算，所以在数控机床上一般都安排加工较复杂的工序和在普通机床上难以完成的工序。四、

数控车削加工工艺的基本特点

在普通机床加工工件时，对许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状、走刀路线与切削用量等，在很大程度上都是操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，并可以根据实际加工情况随时进行调整，一般无须工艺人员在设计工艺规程时做过多的规定。而在数控加工时，数控车床受控于加工程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的，上述这些具体工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须做出正确的选择并编入加工程序中。也就是说，本来是由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。2．工艺设计相当严密数控机床虽然自动化程度较高，但自适应性差。它不能像通用机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现代数控机床在自适应调整方面做出了不少努力与改进，但自由度也不大。比如，在数控机床上攻螺纹时，数控系统不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要退刀，或清洗一下切屑再继续加工。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。数控机床比同类的通用机床价格高得多，加工的都是一些形状比较复杂、价格也较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。在实际工作中，由于一个小数点的差错而酿成重大事故的例子屡见不鲜。

工艺方案的好坏不仅会影响数控车床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。根据大量的加工实例分析，数控加工中失误的主要原因多为工艺方面考虑不周和计算与编程时的粗心大意。因此，编程人员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验，对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法等都要非常熟悉。另外，还必须具有耐心和严谨的工作作风。除上述特点之外，数控加工还具有工序相对集中的特点。（1）选择适合在数控车床上加工的零件，确定工序内容；（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求；五、

数控车削加工工艺的主要内容（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排合理加工顺序、处理与非数控加工工序的衔接等。（4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、装夹方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用量等。（5）数控加工程序的调整。如选取对刀点、换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。（一）分析零件图1.零件图样分析六、

数控车削加工工艺的制定（1）构成零件轮廓的几何要素由于设计等各种原因，在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭等缺陷，从而增加编程的难度，有时甚至无法编写程序，如下图所示。在图（a）中，圆弧的圆心位置是不确定的，不同的理解将得到完全不同的结果。图（b）中，圆弧与斜线的关系要求为相切，但经计算后的结果却为相交（割）关系，而非相切。这种由于图样上的图线位置模糊或尺寸标注不清，使编程工作无从下手。在图(c)中，标注的各段长度之和不等于其总长尺寸，而且漏掉了倒角尺寸。在图（d）中，圆锥体的各尺寸已经构成封闭尺寸链。这些问题都给编程计算造成困难，甚至产生不必要的误差。（2）尺寸标注方法分析

在数控车床的编程中，点、线、面的位置一般都是以工件坐标原点为基准的。因此，零件图中尺寸标注应根据数控车床编程特点尽量直接给出坐标尺寸，或采用同一基准标注尺寸，减少编程辅助时间，容易满足加工要求。但设计人员标注尺寸时，较多考虑装配等使用特性方面的要求，一般采用分散标注法。由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的尺寸分散标注法改为以集中引注或坐标式的尺寸标注法,以适应数控车床加工的特点。如下图所示，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。（3）精度及技术要求分析对被加工零件的精度及技术要求进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。精度及技术要求分析的主要内容如下。

a．分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。

b．分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施(如磨削)弥补时，则应给后续工序留有余量；

c．找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成；

d．对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。e．材料与热处理要求。（二）零件图形的数学处理及编程，尺寸设定值的确定（1）编程原点的选择加工程序中的程序字大部分是尺寸字，这些尺寸字中的数据是程序的主要内容。同一个零件，同样的加工方法，由于编程原点不同，尺寸字中的数据就不一样，所以编程前首先要选定编程原点，以建立编程坐标系。（2）编程尺寸设定值的确定编程尺寸设定值理论上应为该尺寸误差分散中心，但由于事先无法知道分散中心的确切位置，可先由平均尺寸代替，最后根据试加工结果进行修正，以消除系统误差的影响。1、程序编制的基本步骤与方法七、

数控加工编程基础2.数控加工编程方法（1）手工编程

（2）自动编程自动编程是指在计算机及相应的软件系统的支持下，自动生成数控加工程序的过程。数控加工自动编程的步骤，可分为五步：①零件几何信息的描述；②加工工艺参数的确定；③刀具运动轨迹生成；④刀具轨迹编辑与仿真；⑤数控程序的产生—后置处理。3.图样分析（1）零件尺寸与编程尺寸（2）确定编程尺寸（3）尺寸与优化4.编程坐标系与数值计算（1）确定编程坐标系，选择编程原点:原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件（2）基点坐标的计算:可根据零件图样所给的已知条件用人工完成任务实施:1.零件图工艺性分析三段Ø60、Ø40、Ø20外圆柱面，M12螺纹孔和R40成型面是该零件的重要加工表面，其余的则