数控工艺第五章第二节

1、于盘类工件的夹具主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。,5 . 2 . 2 数控车削加工的对刀 对刀是数控加工时要解决的一个重要问题。数控编程时要正确选择对刀点，而在数控加工操作时，要根据编程时确定的对刀点，按一定的方法进行正确对刀。对刀是否正确，将直接影响被加工零件的精度。1 数控加工对刀墓本概念( l ) 刀位点它代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。尖形车刀刀位点为假想刀尖点；刀尖带圆弧时刀位点为圆弧中心；钻头刀位点为钻尖；平底立铣刀刀位点为端面中心；球头铣刀刀位点为球心。各类刀具刀位点如图5-22 所示。,数控系统控制刀具的运动轨迹，准确说是控制刀位点的运动轨迹。手工

2、编程时，程序中所给出的各点（节点）的坐标值就是指刀位点的坐标值；自动编程时程序输出的坐标值就是刀位点在每一有序位置的坐标数据，刀具轨迹就是由一系列有序的刀位点的位置点和连接这些位置点的直线（直线插补）或圆弧（圆弧插补）组成的。,( 2 ) 起刀点它是刀具相对零件运动的起点，即零件加工程度开始时刀位点的起始位置，而且往往还是程序运行的终点。有时也指一段循环程序的起点。 ( 3 ) 对刀点与对刀对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。当采用G92x z 指令建立坐标系时，对刀点就是程序开始时，刀位点在工

3、件坐标系内的起点（此时对刀点与起刀点重合），其对刀过程就是程序开始前，将刀位点置于G92 x z 指令要求的工件坐标系内的x z 坐标位置上，也就是说，工件坐标系原点是根据起刀点的位置来确定的。,由刀具的当前位置来决定。当采用G54 G59 指令建立工件坐标系时，对刀点就是工件坐标系原点，其对刀过程就是确定出刀位点与工件坐标系原点重合时机床坐标系的坐标值，并将此值输入到CNC 系统的零点偏置寄存器对应位置中，从而确定工件坐标系在机床坐标系内的位置。 以此方式建立工件坐标系与刀具当前位置无关。若采用绝对坐标编程，程序开始运行时，刀具的起始位置不一定非得在某一固定位置，工件坐标系原点并不是根据起刀

4、点来确定的，此时对刀点与起刀点可不重合，因此，对刀点与起刀点是两个不同的概念，尽管在编程中它们常常选在同一点，但有时对刀点是不能作为起刀点的。,( 4 ) 对刀基准（点）它是对刀时为确定对刀点的位置所依据的基准。该基准可以是点、线或面，可设在工件上（如定位基准或测量基准）、夹具上（如夹具定位元件的起始基准）或机床上。 图5-23 表示了工件坐标系原点、刀位点、起刀点、对刀点、对刀基准点和对刀参考点之间的关系与区别。该件采用G92 XI00 Z150 （直径编程）建立工件坐标系，通过试切工件右端面、外圆确定对刀点位置。试切时一方面保证OO1间Z向距离为100 ，同时测量外圆直径；另一方面根据测出

5、的外圆直径，以此为基准将刀尖沿z 正方向移50, x 正方向半径移50 ，使刀位点与对刀点重合并位于起刀点上。所以，O1为对刀基准点；O为工件坐标系原点；A为对刀点，也是起刀点和此时的刀位点。工件采用夹具定位装夹时一般以定位元件的起始基准为基准对刀，因此定位元件的起始基准为对刀基准。刀可以将工件坐标系原点（如G54G59 指令时）直接设为对刀基准（点）。,( 5 ) 对刀参考点 它是用来代表刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内的位置的参考点，即CRT 上显示的机床坐标系下的坐标值表示的点，也称刀架中心或刀具参考点，见图5-23 中的B点。可利用此坐标值进行对刀操作。数控车床回参考点时应使刀架中心与机

6、床参考点重合。,( 6 ) 换刀点 它是数控程序中指定用于换刀的位置点。在数控车床上加工零件时，需要经常换刀，在程序编制时，就要设置换刀点。换刀点的位置应避免与工件、夹具和机床干涉。普通数控车床的换刀点是由编程员指定，通常将其与对刀点重合。车削中心、加工中心的换刀点一般为固定点。,2. 对刀的基本原理 数控加工是通过数控加工程序自动控制刀具相对工件的运动轨迹或位置来实现的。 数控编程时要建立工件坐标系，刀具的运动是在工件坐标系中进行的；而在机床上加工工件时，刀具是在机床坐标系中运动的。如何将两个坐标系联系起来，使刀具按工件坐标系的运动轨迹运动，其方法就是通过对刀来实现，即确定刀具刀位点在工件坐

7、标系中的起始位置。,对刀点可选在工件上，也可选在工件外面，但必须与工件坐标系的原点有一定的尺寸关系。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。,工厂常用的找正方法是将千分表装在机床主轴上，然后转动机床主轴，以找正刀具的对刀点位置， 选择原则如下： l ）对刀点的位置容易确定。 2 ）能够方便换刀，以便与换刀点重合。 3 ）采用G54 一G59 建立工件坐标系时，对刀点就与工件坐标系原点重合。 4 ）批量加工时，应用调整法获得尺寸，即一次对刀可加工一批工件，对刀点（或对刀基准）应选在夹具定位元件的起始基准上，并将编程原点与定位基准重合

8、，以便直接按定位基准对刀，或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上，以方便对刀。,事实上，传感器触头外侧面不可能正好装在程序坐标系的：为0 的平面内。这包含两个意思：一是为了保护传感器及其触头，就是将它装在靠近床头箱处，即触头外侧面与程序原点间会有一段距离，见图5-29 ；二是我们可以测出该距离精确到毫米的近似值（如图5-29 中刀尖到传感器触头的距离812mm ) ，并把它写入程序，用以确定刀检测程序的坐标系。用前述新装刀具的刀检方法，可以自动检测出刀栓程序原点到触头外侧面距离的精确值，该值即为刀补值。采用对刀仪对刀、ATC 对刀和自动对刀，都是确定刀具相对基准刀的刀补值，建立工件坐标系还需要利

9、用基准刀根据编程原点安装后的位置采用其他方法对刀确定。,5.3 数控车削加工工艺制定 工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细的制定好零件的数控车削加工工艺。其主要内容有：分析零件图纸、确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序和刀具的进线路线以及刀具、夹具和切削用时的选择等。,5.3.1 选择并确定数控车削加工的主要内容 数控车床加工工艺主要包括如下内容。 l ）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

10、要求。 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、夹具方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用量等。 5 ）数控加工程序的高速如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。,5.3.2 数控车削加工零件的工艺性分析 1.零件图分析 零件图分析是制定数控车削工艺的首要工作，主要应考虑以下几方面。 ( l ) 构成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意以下问题。 l ）零件图上是否漏

11、掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成。 2 ）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手。 3 ）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。 4 ）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。,( 2 ) 尺寸标注方法分析 零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，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

12、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。,1 ) 分析精度及各项技术要求是否齐全，是否合理。 2 ) 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。 3 ) 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。 4 ) 对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。 5 ) 材料与热处理要求，零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。,2 结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于

13、加工成型并且成本低、效率高。 对零件进行结构工艺性分析时要充分反映数控加工的特色，过去用普通设备加工工艺性很差的结构改用数控设备加工其结构工艺性则可能不再成为问题，比如国外产品零件中大量使用的圆弧结构、微小结构等。,如图5-31a 所示的定位销，销头部分为锥形的结构，而国外大多采用图5-31b 所示的球头结构。从使用效果来说，球形销头对工件的划伤要比锥形的小得多。,加工时，球形的销必须用数控车削加工。在数控车图5-31 两种不同形式床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件的定位销结构的合理性。 例如图5-32a 所示零件，需要用三把不同宽度的切槽刀切槽，如无特殊需要，显然是不合理的。

14、若改成图5-32b 所示结构，只需一把刀即可切出三个槽，既减少了刀具数量，少占了刀架刀位，又节省了换刀时间。在结构分析时，若发现问题曳向设计人员或有关部门提出修改意见。,3 零件安装方式的选择 在数控车床上零件的安装方式与卧式车床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，主要注意以下两点。 l ）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确 。 2 ）尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。,5.3.3 零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 数控加工是一种基于数字的加工，分析数控加工工艺过程不可避免地要进行数字分析和计算。对零件图形的数学处理是

15、数控加工这一特点的突出体现。数控工艺员在拿到零件图后，必须要对它作数学处理最终确定编程尺寸设定值。,1编程原点的选择 加工程序中的字大部分是尺寸字，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，由于编程原点选不同，尺寸字中的数据就不一样，所以编程之前首先要选取定编程原点。 从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观（至少让部分点的指令值与零件图上的尺寸值相同），应尽可能把编程原点的位置选得合理些；另外，当编程原点选在不同位置时，对刀的方便性和准确性也不同；还有就是编程原点位置不同时，确定其在毛坯上位置的难易程度和加工余量的均匀性也不一

16、样。 车削件的程序原点x 向均应取在零件加工表面的回转中心，即装夹后与车床主轴的轴心线同轴，所以编程原点位置只在z 向做选择。,如图5-33 所示的Z向不对称零件，编程原点z 向位置一般在左端面，右端面两者中做选择。如果是左右对称零件，Z向编程原点应选在对称平面内。一般来说，编程原点的确定原则为：,一般来说，编程原点的确定原则为： ( l ) 将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准，这样可避免基准不重合而产生的误差及不必要的尺寸换算。如图5-33 所示零件，批量生产，编程原点选在左端面上。 ( 2 ) 容易找正对刀，对刀误差小。如图5-33 ，若单件生产，G92 建立工件坐标系，选零件

17、的右端面为编程原点，可通过试切直接确定编程原点在z 向的位置，不用测量，找正对刀比较容易，对刀误差小。,( 3 ) 编程方便。如图5-35 ，选零件球面的中心（图中O 点）为编程原点，各节点的编程尺寸计算比较方便。 ( 4 ) 在毛坯上的位置能够容易、准确地确定，并且各面的加工余量均匀。 ( 5 ) 对称零件的编程原点应选在对称中心。一方面可以保证加工余量均匀，另一方面可采用镜像编程，编一个程序加工两个工序，零件的形廓精度高。例如，对于轮廓含椭圆之类曲线的零件z 向编程原点取在椭圆的对称中心为好。具体应用哪条原则，要视具体情况，在保证质量的前提下，按操作方便和效率高来选择。,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