数控加工技术上课.ppt

1、数控加工技术,项目一数控车削加工技术,数控机床认知,一、组成数控车床：主轴箱、刀架、进给传动系统、床身、液压系统、冷却系统、润滑系统等卧式普通车床：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠丝杠和床身。二、主轴变速方式（一）数控机床：（1）直流或交流电机配以齿轮实现分段无级变速（2）交流电机通过V带直接带动主轴（3）电机直接驱动主轴,（二）普车：主轴箱又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来,的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。普通车床由主电动机经皮带传

2、动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自动变速获得（924）级转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；,三、数控机床的进给传动系统,（一）数控车床Z轴：纵向电机减速箱（或联轴器）纵向滚珠丝杠大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。X轴：横向电机减速箱（或联轴器）横向滚珠丝杠横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量（二）普通车床又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获

3、得不同的进刀量即X轴运动。普通车床数控化改造时一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替,普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。,四、机床导轨（一）普通车床导轨大多采用的是滑动导轨，其动、静摩擦系数大，在使用一段时间后都会有不同程度的磨损，对机床传动精度和其保持性带来很大的影响。,（二）数控机床滚动导轨、静压导轨、滑动导轨（注塑导轨）,数控车用途：用于轴类或盘类等回转体零件的加工，加工内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面

4、和直、锥螺纹,等工序的加工，并能进行钻、铰、切槽等加工数控车床组成：（1）主体车床的机械部件包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给机构（2）数控装置：车床的控制核心一台计算机（3）伺服驱动系统：动力部分，实现主运动和进给运动（主运动即速度、功率最大如车床主轴、铣床主轴、刨床刨刀）由伺服驱动电路、驱动装置（主轴和进给伺服电动机，X、Z各一个）,辅助装置：液压、气压装置，冷却、润滑、排屑X、Z运动分别采用两台伺服电机驱动滚珠丝杠传到,滑板和刀架，不使用挂轮、光杠，传动链短刀架：排式刀架回转式刀架：最简单的自动换刀装置，常用于车床，可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架，回转刀架在结构上具有良

5、好强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力，由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，具有较高的重复定位精度0.0010.005mm回转刀架的换刀动作：刀架抬起、刀架转位、刀架压紧CAK6140刀架不抬起转位，转位时间短，定位精度高,CAK6140主传动系统：主轴箱采用单轴结构，主电机变频调速，主频电动机功率7.5KW，电机通过1:2.5,带轮传递扭矩到主轴，满足在低转速时转矩大，使主轴在2002000r/min转速范围内实现无级变速，主轴旋转时，主轴编码器发出脉冲检测信号，使电动机的旋转与刀架的切削进给同步CAK6140进给传动系统：进给传动系统是用数字控制X、Z坐标轴，X轴进给由功率为4KW

6、的伺服电机通过滚珠丝杠驱动实现横向进给，Z轴进给由功率6KW的伺服电机通过滚珠丝杠驱动，实现纵向进给,CAK6140,主参数代号（床身上工件最大回转直径的1/10),系代号卧式车床系,组代号落地及卧式车床组,特性代号数控,改进批次,类代号车床类,任务1：数控车床工件坐标系及对刀,学习目标（1）了解数控机床的组成（2）掌握数控机床的工作原理（3）了解数控机床的分类和特点（4）对典型数控系统FANUC、SIEMENS、FAGOR、华中“世纪星”有一定了解（5）掌握各种坐标系及其坐标原点的作用与建立（6）掌握数控系统与运动方向的规定和控制（7）掌握数控车削的加工工艺，了解刀具选用及切削用量的确定（8

7、）掌握数控系统的五大功能与作用,学习重点（1）数控机床的组成（2）数控机床的分类,（3）各种坐标系及其坐标原点的作用与建立（4）数控编程的内容与结构（5）数控加工工艺的确定,一、数控机床及其工作原理,(一)数控机床的概念:数控又称为数字控制(NumericalControl),是一种利用数字化信息发出指令并实现自动控制的技术.数控机床（numericallycontorlledmachinetool)是采用了数字控制技术的加工设备,通过数字化信息对机床的运动方向及加工过程进行控制,实现要求的机械动作,并自动完成加工任务的机床.它是一种典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化产品.,（二）数控

8、机床的产生与发展,产生:数控机床诞生于美国.1952年,美国帕森斯公司与麻省理工学院共同研制成功了世界上第一台数控铣床,用来加工直升机叶片轮廓检查用样板.发展:,NC（硬件连接数控即采用硬件数字电路实现的数控）19521970机床专用计算机,CNC(计算机数控即采用微型计算机实现的数控）1970至今通用小型计算机,（三）数控机床组成,程序载体,人机交互装置,数控装置,伺服系统,主运动机构,进给运动机构,辅助控制装置,辅助运动机构,位置检测,速度检测,反馈装置,机床主体,（1）程序载体,要对机床进行控制，必须把加工程序、各种参数和数据等相关信息通过输入设备送到数控装置，这就需要在人机之间建立某种

9、联系，这种联系的中介物就是控制介质，即程序载体，如穿孔纸带、磁盘、键盘（MDI）、通信接口、手摇脉冲发生器。,（2）人机交互装置,作用是：将程序载体上的数控代码信息转换成电脉冲信号传送到数控装置的内存储器；对输入的加工程序进行编辑和调试；显示数控机床运行状态；显示机床参数及坐标轴位置等。人机交互装置有显示器、键盘、通信接口、光电阅读机、磁带机或软盘驱动器,（3）计算机数控装置CNC,数控系统的核心，也是整个数控机床的控制指挥中心。一般由中央处理器、存储器、总线和输入/输出接口组成。作用是将人机交互装置输入的零件加工程序或操作命令通过内部的逻辑电路或系统控制软件进行译码、存储、运算和处理，然后输

10、出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），完成零件加工程序或操作所要求的工作。,（4）伺服驱动系统,伺服系统是数控装置与机床本体之间的电传动联系环节。伺服“伺候服侍”其主要功能是将数控装置插补产生的脉冲信号，经系统功率放大器放大后，驱动伺服电动机运转，从而通过机械传动装置拖动机床本体运动。因此伺服系统是数控机床的执行机构，它使机床本体按预定的轨迹运动。它满足稳（稳定性）、准（精确度）、快（响应快）,伺服系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。常用的伺服电动机有步进电动机、直流和交流伺服电动机。,伺服驱动系统分主轴伺服驱动系统和进给伺服驱动系统。主轴伺服驱动系统用于控

11、制机床主轴的旋转运动，并为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。进给伺服驱动系统用于机床工作台或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。,每一坐标轴方向的进给运动部件配备一套进给伺服驱动系统。相对于数控装置发出的每个,脉冲信号，机床的进给部件都有一个相应的位移量，此位移量称为脉冲当量，也称为最小设定单位，其值越小，加工精度越高。,（5）辅助控制装置数控机床除对各坐标轴方向的进给运动部件进,行速度和位置控制外，还要完成程序中的辅助功能所规定的动作，如主轴电机的启停和变速、刀具的选择和交换、冷却泵的开关、工件的装夹、分度工作台的转位等，由于可编程序控制器（PLC

12、)具有响应快、性能可靠、易于编程和修改并可直接驱动机床电器等优点，因此，目前辅助控制装置普遍采用PLC控制,（6）机床本体机床的机械部分，包括机床的主运动部件、执,行部件以及底座、立柱、刀架、工作台等基础部件。与普通机床相比，数控机床传动装置简单，而机床的刚度和传动精度较高。,（四）数控机床工作原理,编制加工程序程序输入数控装置对加工程序进行译码和运算处理,二、数控机床的分类,(一)按运动方式（轨迹）分类:1.点位控制数控机床:它控制机床移动部件由一个点准确地移动到另一个点,而对运动轨迹没有严格要求.在移动和定位过程中刀具不进行任何切削加工.为了减少移动时间和提高终点位置的定位精度，一般先快速

13、移动，当接近终点位置时，再以低速准确移动到终点，以保证定位精度。如数控钻床、数控镗床、数控冲床、数控点焊机等.,2.直线控制数控机床:除了控制起点与终点之间的准确位置外，还要求刀具由一点到,另一点的运动轨迹为一条直线，并能控制移动速度。因为这类数控机床的刀具在移动过程中要进行切削加工，直线控制系统的刀具切削路径只沿着平行于某一坐标轴方向运动，或者沿着与坐标轴成一定角度的斜线方向进行切削加工，这类机床有数控车、数控铣,3.轮廓控制(连续控制)数控机床,能够对两个或两个以上的坐标方向同时进行连续控制，并能对移动速度进行严格的、不间断的控制（对坐标轴的方向、行程、运动速度进行严格连续控制）。这类数控

14、机床需要控制刀尖整个运动轨迹，使它严格按加工表面的轮廓形状连续地运动，并在移动时进行切削加工，可以加工任意斜率的直线、圆弧和其他函数关系曲线。,轮廓控制系统的机床有：数控铣、数控车、数控磨床、加工中心及数控绘图机,这类数控机床绝大多数具有两坐标或两坐标以上的联动功能，不仅有刀具半径补偿、刀具长度补偿，而且具有机床轴向运动误差补偿、丝杠、齿轮间隙补偿等功能。,(二)按伺服系统类型分类1:开环伺服系统数控机床:,工作过程：数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路放大后，驱动步进电机,旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移,特点：它没有位置检测装置和反馈

15、装置,不能对移动工作台实际移动距离进行位,置测量和反馈,对机械部件的传动误差没有补偿和校正，工作台的位移精度完全取决于步进电机的步距角精度和机械传动机构的传动精度，所以控制精度低。同时受步进电机性能的影响，其速度也受到一定的限制。但这种系统结构简单、运行平稳、调试维修方便、成本低廉，适用于经济型数控机床或旧机床的数控化改造。,2.闭环伺服系统数控机床,工作过程：在机床移动部件工作台上直接装有直线位置检测元件，将检测到的实际位移,反馈到数控装置的比较器，与输入指令位移量比较，用比较后的差值进行补偿，直到差值消除为止，以达到精确定位、提高位移精度的目的。速度检测元件的作用是将伺服电动机的实际转速转

16、换成电信号传送到速度控制电路中，进行反馈校正，以保证电动机转速保持恒定不变。常用的速度检测元件是测速发电机,特点：定位精度高，一般可达0.01mm,最高可达0.001mm。但由于这类控制系统采用,直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动元件，电动机的控制线路比较复杂，检测元件价格也较高，因而使整个控制系统结构复杂，调试和维修较困难，成本高。用于数控坐标镗床、数控精密磨床等高精度数控机床和加工中心。,3.半闭环伺服系统数控机床,工作过程：其位置检测装置不直接测量机床工作台的位移量,而是采用直接安装在伺服电动机,或滚珠丝杠端部的转角检测元件，通过检测电动机或丝杆转角,间接地测量工作台的位移量,并反馈

17、给数控装置进行位置校正，直至差值消除为止。特点：由于半闭环系统没有将工作台和滚珠丝杠包括在内，所以滚珠丝杠螺母副的误差仍然会影响移动部件的位移精度，故控制精度较低,但其稳定性好，成本低，调试和维修也较容易,适中的中小型数控机床上,半闭环控制得到了广泛的应用.,(三)按工艺用途分类:,1.金属切削类数控机床:*普通数控机床：如数控车床、数控铣床、数控钻床等*复合型数控机床:如铣镗加工中心、车铣加工中心等.2.金属成型类数控机床：如数控折弯机、数控弯管机、数控转头压力机等,3.数控特种加工机床：如数控线切割机、数控电火花加工机床、数控激光切割机床等,4.其它类型数控机床：如数控三坐标测量仪等,(四

18、)按可控制联动的坐标轴分类,1.两轴联动数控机床:数控机床能同时控制两个坐标轴联动,可用于加工各种回转体零件.如数控车床,2.两轴半联动数控机床:数控机床有三个坐标轴,能做三个方向的运动,但数控装置只能同时控制两个坐标轴,第三轴只能作等距周期运动,可加工空间曲面(2.5坐标加工或两坐标联动的三坐标机床加工）.,3.三轴联动数控机床:数控机床能同时控制三个坐标轴联动,可用于加工曲面零件，如数控铣床,4.多轴联动数控机床:数控机床能同时控制三个以上坐标轴联动,可使刀具轴线方向在一定的空间内任意控制,主要用于加工异形复杂的零件.,三、数控机床坐标系及运动方向,（一）坐标和运动方向命名的原则机床在加工

19、过程中不论是刀具移动,还是被加工工件移动,数控机床的坐标运动均指刀具相对于静止工件的运动,（二）机床(标准)坐标系的规定数控机床的运动轴分为平动轴和转动轴,采用右手笛卡儿直角坐标系,右手的大拇指、食指和中指互相垂直时,拇指的方向为X轴的正方向,食指为Y轴的正方向,中指为Z轴的正方向.以X、Y、Z坐标轴线或以与X、Y、Z坐标轴平行的坐标轴线为中心旋转的圆周进给坐标轴分别以A、B、C表示,其正方向由右手螺旋法则确定.,（三）运动方向的确定,JB305182中规定：机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向1.Z坐标的运动与主轴轴线平行或重合的坐标轴为Z轴,以刀具远离工件的方向为正向.

20、,2.X坐标的运动,平行于工件装夹面,与Z轴垂直的水平方向的坐标轴为X轴，对于工件旋转的机床（如车床、磨床等）,X坐标的方向在工件的径向上，且平行于横向拖板，以刀具远离工件的方向为正向；对于刀具旋转的机床(铣、镗床等)，当Z轴水平时(卧式)，沿刀具主轴后端向工件方向看，向右为+X方向，当Z轴垂直时(立式)，面对刀具主轴向立柱方向看，向右为+X方向。,3.Y坐标的运动:当X轴和Z轴确定以后,利用右手法则确定Y轴及其正方向.,4.附加坐标X，Y，Z称为主坐标系(或第一坐标系)，除第一坐标系以外平行于主坐标轴的其他坐标系则称附加坐标系，可命名为U，V，W铀。称为第二坐标系，再增加的第三坐标系可用P，

21、Q，R表示。同样A，B，C以外的旋转轴可命名为D或E等。,（四）工件相对静止而刀具产生运动的原则不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是工件运动、刀具静止，确定坐标系时一律看作工件相对静止而刀具产生运动，这一原则使编程人员在编程时不必考虑刀具运动还是工件运动只需根据零件图纸进行编程。因为各类机床实际操作时可能是刀具运动或工件运动，所以标准中统一规定；机床坐标系图中带“”号的字母(如“”)表示工件正向运动的指令，不带“”号的字母(如+X)则表示刀具相对于工件正向运动的指令。,四、几种坐标系及坐标原点,（一）机床坐标系及机床原点及机床参考点：1.机床坐标系：机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标

22、原点，称机床零点或机械零点或机床原点；由数控机床制造商提供，机床出厂时该坐标系就已确定，用户不能轻易修改；与机床的位置检测系统相对应，是数控机床的基准；,数控机床断电后，不能保持机床坐标系（机床原点）的存储，故机床每次上,电开机后，应首先使运动部件返回机床参考点，对机床坐标系进行校准。2.机床参考点：是机床位置测量系统的基准点,一般位于机床各坐标轴正向极限位置的附近,与机床原点的距离是固定的。机床原点与参考点可以重合也可不重合。每次机床开机后要进行回参考点的操作,目的就是为了确定机床原点的位置,同时建立机床坐标系。,（二）工件坐标系与工件原点,1.工件坐标系：又称为编程坐标系用于确定工件几何图

23、形上各几何要素的位置而建立的坐标系，工件坐标系的原点就是工件原点。工件坐标系与机床坐标系之间的差别在于原点的位置不同.由于机床坐标系的原点不在工件上,利用机床坐标系去编程是非常困难的.为了有利于编程,我们需要建立工件坐标系,编程时所有的坐标值都是假设刀具的运动轨迹点在工件坐标系中的位置。,2.工件坐标系原点的设置原则,(1)设置在工件的工艺基准或设计基准上。(2)设置在尺寸精度高和表面粗糙度低的位置。(3)便于测量和编程。我们利用工件坐标系编程时,不必考虑工件在机床内的安装位置,但在自动加工时则需要确定机床坐标系与工件坐标系之间的相互位置关系。工件装夹到机床上后,可通过对刀操作来确定两者之间的

24、位置关系,加工程序才能够被执行。,（三）加工坐标系与加工原点（程序原点）,加工坐标系与机床坐标系的坐标方向一致。对于简单零件，工件原点就是加工原点，这时的编程坐标系就是加工坐标系。对于形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序，为了编程方便和减少许多坐标值的计算，加工原点就不一定设在工件原点上，程序原点一般用G92或G54G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）指定,（四）绝对坐标系和相对坐标系1.绝对坐标系：,工作台位移从固定的基准点开始计算2.相对(增量)坐标系：工作台的位移相对于前一位置，而不是相对于固定的坐标原点。对每一个坐标轴虽然也有一个起始的基准点，但它仅在工作台第一次移动时

25、选它作基准，以后的移动都是以工作台前一次的终点为起点的基准点,一般从方便编程及满足加工精度等方面选用坐标系，在数控程序中，绝对坐标和相对坐标,可以单独使用，也可以在不同的程序段上交叉使用，有时也可以在同一程序段中混用。,五、车床对刀在加工开始时，需确定刀具与工件的相对位置,（一）对刀点：确定机床坐标系与加工坐标系之间相对位置关系的点（通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点），对刀点与加工原点重合。（二）刀位点：确定刀具在机床坐标系中位置的点。不同刀具，刀位点不同。平头立铣刀、端铣刀刀位点是底面中心，钻头的刀位点是钻尖，球头铣刀的刀位点是球心，车刀、镗刀的刀位点为刀尖。对刀时，刀位点与对刀点一致

26、,（三）换刀点：换刀时刀位点的位置，以换刀时不碰工件及其它部件为准。,（四）对刀目的:在数控加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，确定刀具的刀补值。（五）对刀方法：机外对刀：配备数控对刀仪，,主要应用于镗铣类机床,机内对刀：,测量法,试切削法,（六）试切削法对刀过程将工件安装好后，用手动方式（进给ji量大),加步进方式（进给量为脉冲当量的倍数）或MDI方式操作机床用安装好的刀具将工件右端面车一刀，保持刀具在Z向尺寸不变，沿+X向退刀，当取工件右端面为加工原点时，对刀输入Z0;沿-X向进给，将工件外圆表面车一刀，保持刀具在X向尺寸不变，沿+Z向退刀至远处，停止主轴转动，测量出

27、工件切削后的直径值d,输入即可。根据Z0和d即可确定,刀具在加工坐标系中的位置六、过载保护、超程限位和回机床参考点装置,过载保护：为了避免由于操作，编程出错，使机床进给坐标轴发生碰撞而损坏机床、刀具、工件等，一般在数控机床进给电动机与丝杠联接之间装有过载离合器，当机床发生碰撞过载时，它能自动脱开并切断伺服驱动电源超程限位：数控机床的超程限位保护一般有硬限位和软限位两种双重保护。硬限位靠行程,开关碰撞机械撞块后，自动切断进给驱动电源，为可靠起见，通常在硬限位（机床黑块）,前又设定了软限位，其尺寸距离可通过修改系统参数来设定，软限位需在机床回参考点后才起作用回机床参考点装置：数控机床开机工作前首先

28、必须回机床参考点，以建立机床坐标系。为此，数控机床上的行程开关分为超程限位开关与回参考点开关两类。回参考点的目的是建立机床坐标系，所以要求有较高的重复定位精度，但由于行程开关的定位精度不可能很高，为此机床回参考点时需通过三级降速定位的方式实现,其工作原理和过程是在进行手动或自动回机床参考点时，进给坐标轴首先快速趋近到机床某一固定位置,使撞块撞上行程开关，根据开关信号进行降速，实现机械粗定位，即系统接收到回参考点开关的常开触点接通信号时，开始降速，等到走完一小段机械撞块这段行程，回参考点开关的常开接点又脱开时，系统再进一步降速，当走到伺服系统位置检测装置中的绝对零点时才控制电动机停止，即实现电气

29、检测精定位。,FANUC系统CAK6140对刀,回零注意事项：a:回零后沿X轴返回，不要超行程（不要过黑色挡块）b:急停后需重新回零,C:回零时首先X轴，为了避免碰撞2）主轴转动MDI(手动输入）PROG(主程序）出现O0000按EOB+insert输入S600M03EOB+insert注意：运行程序前直接按主轴正转主轴不转3）Z向对刀转动手轮(X、Z轴手摇倍率开关X1、X10、X100、X1000配合使用）车工件右端面沿+X向退刀OFS/SET補正形状Z0测量,4）X向对刀转动手轮(X、Z轴手摇倍率开关X1、X10、X100、X1000配合使用）车一段外圆柱面沿+Z向将,刀具退离远处主轴停止

30、测出已加工表面的直径输入Xd测量注意：1号刀的位置输在G01,为了和程序中的T0101一致,七、数控车削加工工艺（一）概述P100,(二）数控加工工艺分析的一般步骤与方法1.机床合理选用P1002.数控加工零件的工艺性分析3.加工方法的选择与加工方案的确定4.工艺与工步的划分1）工序划分（一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程）,（1）以零件的装夹定位方式划分工序一般加工零件外形时以内形定位，加工零件内形时以外形定位，,（2）按粗、精加工划分工序即先进行粗加工，在进行精加工。此时可以使用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件的某一部

31、分表面加工完毕后再加工零件的其他表面。应先切除整个零件的大部分余量，再将其能加工到的所有表面以连续运行的方式精车一遍，以保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。（3）按所用刀具划分工序为了减少换刀次数，缩短空行程运行时间，减少不必要的定位误差，按照使用相同刀具加工工序。尽可能使用同一把刀具,加工出能加工到的所有部位，然后再更换另一把刀具加工其他部位。,（2）工步的划分（加工表面、切削刀具和切削用量三要素中的切削速度与进给量不变的前提下完成的那部分工艺过程）同一表面按粗加工、半精加工、精加工对于既铣削平面又镗孔的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工。按使用刀具划分工步5.零件的安装与夹具的选择（1）定

32、位安装的基本原则力求设计基准、工艺基准和编程基准统一。,尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后加工出全部待加工表面。,避免采用占机人工调整加工方案（2）选择夹具的基本原则两点要求：保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定不变；协调零件和机床坐标系的尺寸关系单元3P49a:通用夹具与专用夹具的区别b:数控车床通用夹具种类c：设计基准、加工定位基准、测量基准d:数控车床装夹找正,6.刀具选择与切削用量的确定(1)刀具选择（多采用硬质合金可转位刀片）(2)切削用量的确定,背吃刀量待加工表面直径mm已加工表面直径mm在保证机床、工件和刀具刚度的情况下，应以最少的进给次数切除待加工余量，以提高生产效

33、率。但增大使切削力增加较大，而增大进给量使切削力增大较少，故在粗加工时，应尽量增大进给量是合理的，增大背吃刀量对粗糙度影响较小P85,进给量(主运动一个循环内，刀具与工件之间进给方向的相对位移量)主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与零件的材料性质选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给量应选得小些，在粗加工时，在不损坏刀片和刀杆、不损坏机床,进给机构、不顶弯工件和不产生振动的条件下，选取一个最大的进给量。单位为mm/r或mm/min切削速度切削刃上的切削点相对于工件运动的瞬时速度称为切削速度在背吃刀量和进给量确定后，根据规定达到的刀具耐用度确定切削速度在切削用量参数中，对刀具耐用

34、度影响最大的因素是切削速度，其次是进给量，影响最小的是背吃刀量，但过高的切削速度和进给量，会由于经常磨刀、装卸刀而增加加工费用，所以优先增大背吃刀量以提高生产效率。,切削用量选择原则：首选一个尽量大的背吃刀量，其次选一个大的进给量，最后根据给定的刀具耐用度和机床功率选择合理的切削速度,7.工艺加工路线的确定工艺加工路线：在数控加工中刀位点相对于被加工零件的运动轨迹(1)保证零件的加工精度和表面粗糙度(2)方便数值计算，减少编程工作量(3)缩短加工运行路线，减少空运行行程。(三）数控车削工艺1.数控车削的内容,2.如何对零件图进行数控加工工艺分析3.如何进行零件图形的数学处理和编程尺寸计算,4.

35、如何你的数控加工工艺过程数控车削加工工序划分以一次安装能够进行的加工以一个完整的数控程序能够连续进行加工的内容以使用同一把刀以粗、精加工工步顺序先粗后精先近后远内外交叉先安排对零件刚性破坏较大的同一把车刀尽量连续加工原则,八、数控系统的五大功能与作用,(一）字符用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符号，字符是加工程序的最小组成单位常规加工程序用的字符分四类：第一类是文字，它由大写26个英文字母组成；第二类是数字和小数点，它由0-9共10个数字及一个小数点组成；第三类是符号有+，-号组成，第四类是功能字符，它由程序开始符、程序段结束符等组成,（二）字及字的功能类别

36、字：一套有规定次序的字符，可以作为一个信息单元存储、传递和操作，如X200就是一个字，一个字含有的字符个数叫字长。常规程序中的字都是由一个英文,字母与随后的若干位10进制数字组成，这个英文字母为地址符，地址符与后续数字之间可加+、-号，字按功能不同分为7种类型1.顺序号字程序段号或程序段序号，位于程序段之首，地址符是N，后续数字一般为2位、4位（1）顺序号作用首先用于对程序的校对和检索修改,其次，操作可以回到程序的中断处重新开始（2）顺序号的使用规则,数字部分为正整数，顺序号的数字可以不连续，也不一定从小到大顺序排列，对于整个程序可以在每个程序段都设顺序号，也可以只在部分程序段中设顺序号，也可

37、整个程序中都没有顺序号顺序号与执行顺序无关，程序段在存储器内以输入的先后顺序排列，执行的先后次序与程序段中顺序号无关,2.准备功能字G功能、G指令、G代码，准备功能用来建立机床或数控系统工作方式的一种命令，后续数字多为两位正整数（包括00）,G00-G99,不少机床的前置0可以省略如G01(G1)G02(G2)该指令的作用是指定数控机床的加工方式，为数控装置的辅助运算、刀补运算、固定循环等作好准备由于国际上使用代码的标准化程度较低，只有若干个指令在各类数控系统中基本相同，因此必须严格按照具体机床的编程说明书进行编程,3.尺寸字功能：用来指令机床上刀具运动到达的坐标位置由地址码、符号（+、-）、

38、绝对（相对）数值组成指定直线坐标尺寸的地址码有X、Y、Z、U、V、W指定圆弧轮廓圆心点坐标尺寸的地址码有I、J、K坐标尺寸是使用国际单位制还是英制，多数系统用,准备功能字选择，FANUC系统G21(公制）/G20（英制）采用米制单位时一般用1、101,采用英制时用0.0001in和0.001in,因此尺寸字指令的坐标长度就是设定单位与尺寸字中后续数字的乘积，例如设定单位为,X6150指令的坐标长度是61.5mm,现在一般数控系统已经允许在尺寸字中使用小数点，而且当数字为整数时，可省略小数点，如设定单位为mm时，X10指令的坐标长度是10mm,4.进给功能字功能：指令切削的进给速度，地址符为F又

39、称为F功能或F指令，F后的数字直接指令进给速度，在螺纹切削中用来指令导程，有mm/min，mm/r,）每分钟进给（mm/min):即刀具每分钟移动的距离FANUC系统车床通过G98指令来指定，西门子、世纪星系统的车、铣床及FANUC系统铣床通过G94指令来指定）每转进给（mm/r):即主轴每转一圈，刀具沿进给方向移动的距离FANUC系统车床通过G99指令来指定，西门子、世纪星系统的车、铣床及FANUC系统铣床通过G95指令来指定,刀具进给功能示意图,5.主轴转速功能字S功能(S指令）功能：指定主轴转速(1)角速度:S表示主轴角速度,单位为r/min.(2)线速度：表示切削点的线速度，单位为m/

40、min.,主轴速度功能有恒线速度控制(G96)和恒转速控制(G97)两种方式，并可以限制主轴最高转速(G50)：主轴最高转速限制：50；（r/min）主轴速度以恒线速度设定：G96S_;（m/min）C主轴速度以角速度设定:G97S_;（r/min）【注意】G96指令用于加工直径变化较大的场合,G97指令用于加工螺纹或直径变化较小的场合,6.刀具功能字功能：控制数控系统进行选刀和换刀，对于车床，地址符T和其后的数字用来指定刀具号和刀具补偿号,车床上的刀具号的形式有T0(刀具号）0（刀补号）或T00（刀具号）00（刀补号）,换刀时刀补的原理：由于数控机床所用的刀具各种各样，尺寸也极不统一，如对于

41、采用刀尖切削的车削类刀具，刀具在刀架上安装后，其各把刀具的刀尖在刀架上的相对位置不一致，而加工程序是以其中某一把刀的刀尖进行编制的，换刀后，当前刀尖相对于,前一把刀的刀尖在X、Z两个方向必定会偏移，也就是说即使大小托板不动，换刀后刀尖位置会变化，刀补的作用来弥补这种变化例如，当前刀为T1,其刀尖位置为A1；换成二号刀T2后处于A2位置，换刀后刀尖坐标由A1(X1,Z1)变为A2(X2,Z2),刀补的作用就是将刀尖坐标值由原来的A1(X1,Z1)变为A2(X2,Z2),A1与A2在X、Z方向的相对差值可以预先测出，这个值就是数控系统记忆的刀补值。在实际应用中，为简化这个过程，数控系统不是测出各把

42、刀两两之间的差值，而,采取更简洁的方法记忆刀补值，即记忆坐标值的方法来确定，如将每把刀的刀尖沿X、Z方向一一靠上某一固定点，把刀尖,刚刚接触这一固定点时作为标准，由于各把刀的长度不同，靠到固定点时显示的坐标点也不同，数控系统分别记忆各把刀靠到固定点时的坐标值，这些不相同的坐标值两两之间就包含了这两把刀之间的长度差信息，采用试切后输入工件尺寸的方法，相当于把轴线作为对刀基准，可方便地，对出外圆、内孔等刀具的刀补值，而且消除了机床系统弹性变形造成的误差。7.辅助功能字M功能（M指令）组成：M后带二位数字组成，共有100种（M00M99）功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵；主轴正

43、反转、停转；程序结束等。,任务二：端面及阶梯外圆数控车削,一、数控编程基本知识（一）数控编程的方法与内容：1.所谓编程，就是综合零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床运动以及刀具位移等因素，按照数控系统规定的代码和格式编写成加工指令单的过程，数控编程的方法分为手工编程和自动编程手工编程：加工程序的编写及校验主要是由手工完成称为手工编程,手工编程的步骤,自动编程：自动编程也称为计算机辅助编程，即程序编制的工作大部分或全部是由计算机通过专门的编程软件完成的自动编程大大减轻了编程人员的劳动强度，同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题自动编程的主要类型有：数控语言编程（如语言）、图形交互

44、式编程（如软件）和实物模型式自动编程,（二）数控程序的结构一个完整的数控程序由程序号（名）、程序内容和程序结束三部分组成。,程序名程序名是一个程序必需的标识符。地址符常见的有：“%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。程序内容它由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。程序结束它是以程序结束指令M02或M30，结束整个程序的运行。,程序名；程序内容；程序结束,系统：（字母加四个数字）系统：（程序开始两个字符必须是字母）系统：（字母加若干个字母或数字）,1.程序名系统可以存储多个程序，为相互区分，在程序的开始必须冠以程序名：,2.程序内容,N10;N20;程序内容N30;程序内容由若

45、干个程序段组成，用来描述整个加工过程。程序段=段号+程序字+结束符“；”。（西门子系统程序段结束符为“”)程序段号用表示，段号可以不写并不影响程序的执行。系统在执行程序时，是按照程序段的先后顺序依次执行，而不是按照段号的大小顺序执行的。,程序段格式,程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的书写规则，通常有字地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的为字地址程序段格式。,NXX（XX）GXXX_Y_Z_I_J_K_F_S_T_MXX,（三）数控编程的特点,直径编程、半径编程：数控车床中，有两种编程方式：直径编程和半径编程，我们可以通过系统参数或者指令进行设置但为方便起见，一般都采用直径编程方式，即其X坐标一