1、數控機床編程與操作數控機床編程與操作電子教案電子教案 第5講 數控車削加工工藝5.1 數控加工工藝概述數控加工工藝概述5.2 數控加工工藝分析的一般步驟與方法數控加工工藝分析的一般步驟與方法5.3 數控車削工藝數控車削工藝5.4 數控車削零件工藝分析舉例數控車削零件工藝分析舉例5.5 數控加工工藝文件數控加工工藝文件 第5講 數控車削加工工藝5.1 數控加工工藝概述數控加工工藝概述1.數控加工工藝的基本特點 在普通機床上加工零件時，是用工藝規程來規定每道加工工序的操作順序的，操作者嚴格按工藝卡規定的操作順序進行加工。而在數控機床上加工零件時，要把加工零件的全部工藝過程、工藝參數等編制成程序，存

2、儲在數控系統的存儲器內，來控制機床進行加工。因此，數控機床加工工藝與普通機床加工工藝原則基本相同，但數控加工的整個過程是自動進行的，又有其特點： 數控加工的工序比普通機床加工的工序內容復雜。 數控機床加工程序的編制比普通機床工藝規程的編制復雜。 第5講 數控車削加工工藝2.數控加工工藝的主要內容數控加工工藝主要包括以下方面： 選擇在數控機床上加工的零件，并確定加工的工序內容。 分析被加工零件的加工部位形狀，明確加工內容與加工要求，在此基礎上確定零件的加工方案，制定加工工藝路線。如工序的劃分、加工順序的安排等。 設計數控加工工序。如工步的劃分、零件的定位和夾具的選擇、切割用量的確定。 數控加工中

3、運行軌跡上各節點的計算。 調整數控加工程序。如對刀點、換刀點的選擇，加工路線的確定，刀具的補償等。 合理分配數控加工中的容差。 處理數控機床上的部分工藝指令。 第5講 數控車削加工工藝5.2 數控加工工藝分析的一般步驟與方法數控加工工藝分析的一般步驟與方法1. 機床的合理選用 機床的合理選用概括起來有三點：要保證加工零件的技術要求，加工出合格的零件；提高生產率；降低生產成本。根據國內外數控技術生產實踐，數控機車加工的范圍可以用下圖來進行定位分析：零件復雜程度零件批量專用機床通用機床數控機床CBA00綜合費用通用機床數控機床專用機床50100零件復雜程度與生產批量的關系零件復雜程度與生產批量的關

4、系零件生產批量與總加工費用的關系零件生產批量與總加工費用的關系零件批量 第5講 數控車削加工工藝2.數控加工零件的工藝性分析 數控加工工藝分析主要從數控加工的可能性和方便性方面分析：（1）零件圖上尺寸數據的給出，應符合程序編制方便的原則1）零件圖上尺寸標注方法應該適應數控加工編程的特點2）構成零件輪廓幾何元素的條件要充分（2）零件各加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點1）零件的內腔和外形最好采用統一的幾何類型和尺寸。這樣可以減少使用刀具的規格和加工中換刀的次數，使得編程方便，生產效益提高。2）應該采用統一的定位基準 第5講 數控車削加工工藝3.加工方法的選擇與加工方案的確定（1）加工方法的

5、選擇 加工方法的選擇要同時保證加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度與表面粗糙度的加工方法有多種，因而在進行選擇時，要結合零件的形狀、尺寸的大小和熱處理等具體要求來考慮。例如對于IT7級精度的孔，采用車削、鏜削、鉸削、磨削等加工方法，均可達到精度要求。（2）確定加工方案的原則 確定加工方案質時，首先應根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定達到這些要求所需的加工方法。此時要考率到數控機床使用的合理性和經濟性，原則上數控機床僅進行較復雜零件重要基準的加工和零件的精加工。 第5講 數控車削加工工藝4.工序與工步的劃分（1）工序的劃分 在數控機床上加工零件，工序應比較集中，在一次裝夾中

6、盡可能完成大部分或全部工序。工序劃分有以下方式：1）以零件的裝夾定位方式劃分工序 一般加工零件外形時以內形定位，加工零件內形時以外形定位。可根據定位方式的不同來劃分工序2）按所用刀具劃分工序 為了減少換刀次數，壓縮空行程運行的時間，減少不必要的定位誤差，可以按照使用相同刀具來集中加工工序的方法進行零件的加工工序劃分。車削軸類零件車削軸類零件 第5講 數控車削加工工藝3）按粗、精加工劃分工序 一般情況下先進行粗加工，再進行精加工。通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，在加工零件的其他表面。如圖所示的零件，應先切除整個零件的大部分余量，再將其能加工到的所有表面以連續運行的方式精車

7、一遍，這樣，安排加工工序才能達到加工精度和表面粗糙度的要求。 第5講 數控車削加工工藝（2）工步的劃分 工步的劃分主要從加工精度和生產效率兩方面來考慮。在一個工序內往往需要采用不同的切削刀具和切削用量對不同的表面進行加工。工步劃分的原則是： 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分開進行。 對于既有銑削平面又有鏜孔加工表面的零件，可按先銑削平面后鏜孔進行加工。按此方法劃分工步，可提高孔的加工精度。因為銑削平面時切削力較大，零件易發生變形，先銑平面后鏜孔，可以使其有時間恢復變形，并減少由此變形引起的對孔的精度的影響。 按使用刀具來劃分工步，以減少換刀次數，提

8、高加工效率。 工序與工步的劃分要根據零件的結構特點、技術要求等綜合考慮。 第5講 數控車削加工工藝5.零件的安裝與夾具的選擇（如下圖動畫演示）（如下圖動畫演示）（1）安裝定位的基本原則 在數控機床上加工零件時，安裝定位的基本原則與普通機床相同，也要合理選擇定位基準和夾緊方案。為了提高數控機床的效率，確定定定位基準和夾緊方案時應注意以下幾點： 力求設計基準、工藝基準和編程計算基準統一。 盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后加工出全部待加工表面。 避免用占機人工調整加工方案，以便充分發揮數控機床的效能。 第5講 數控車削加工工藝（2）選擇夾具的基本原則 數控加工的特點對夾具提出了兩點要求：一是

9、要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定不變；二是要零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外還應考慮以下幾點： 當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具或其他通用夾具，以縮短生產準備時間，節省生產費用。 在成批生產時才考慮使用專用夾具。 零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短數控機床的停頓時間。 夾具上各零部件應該不妨礙機床對零件各表面的加工。夾具要敞開，其定位夾緊機構的元件不能影響加工中機床或刀具的運行。 第5講 數控車削加工工藝6.刀具的選擇與切削用量的確定（1）刀具的選擇 數控加工用的刀具不僅要精度高、剛度好、裝夾調整方便，而且要求其切削性能強、耐用度高。因此數控加工的刀具材料

10、，要求采用新型優質材料，一般盡可能選用硬質合金；精密加工時，還可選擇性能更好、更耐磨的陶瓷、金剛石刀具。（2）切削用量的確定1）確定背吃刀量 在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，應以最少的進給次數切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生產效率，為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，可留少許余量待最后進行精加工。數控機床的精加工余量一般可取0.20.5mm。 第5講 數控車削加工工藝2）確定切削速度 因為切削速度與刀具耐用度的關系成反比，所以切削速度的選擇主要取決于刀具耐用度。3）確定進給量 進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具與零件的材料

11、性質來選取。當加工精度和表面粗糙度要求高時進給量應選擇得小些。最大進給量受機床剛度和進給系統的性能影響，并與數控系統脈沖當量的大小有關。 第5講 數控車削加工工藝7.對刀點和換刀點的確定選擇對刀點的原則是： 選擇的對刀點便于數學處理，并可簡化程序編制； 對刀點在機床上容易校準； 加工過程中便于檢查； 引起的加工誤差小。 對刀點可以設置在零件上，也可以設置在夾具或機床上。為提高零件的加工精度，應盡可能設置在零件的設計基準或工藝基準上，或與零件的設計基準有一定的尺寸關系。 加工過程中若需要進行換刀，應該在換刀點處進行。所謂換刀點，是指刀架轉位換刀時的位置。換刀點在加工中心上一般是固定的，在數控車床

12、上，則為一任意點，一般要根據加工工序的內容進行確定，在數控銑床上是一相對固定點。為了防止換刀時刀具碰傷工件，換刀點應該設置在工件或夾具的外部。 第5講 數控車削加工工藝8.工藝加工路線的確定 在數控加工中，工藝加工路線是指數控加工過程中刀位點相對于被加工零件的運動軌跡。編程時，確定工藝加工路線的原則是： 保證零件的加工精度和表面粗糙度； 方便數值計算，減少編程工作量； 縮短加工運行路線，減少空運行行程。 在確定工藝加工路線時，還要考慮零件的加工余量和機床、刀具的剛度，要確定是一次走刀，還是多次走刀來完成切削加工。對于點位控制的數控機床，僅要求定位精度較高，定位過程盡可能加快，所以刀具相對于零件

13、的運行路線是無關緊要的。因此，此類機床應該按加工運行路線最短來安排加工工藝路線，并且還要考慮加工時刀具的軸向運動尺寸（該尺寸大小由被加工零件的孔深決定）。 第5講 數控車削加工工藝5.3 數控車削工藝數控車削工藝1.選擇確定數控車削加工的內容 當選定進行數控車削加工的工件后，并不是把工件的所有內容都包下來，一般只是對其中的一部分內容進行數控加工。因此，必須對加工的零件圖紙進行仔細的工藝分析，確定需要進行數控加工的內容和工序。選擇數控車削加工工藝的內容時，應根據下列順序進行考慮：（1）通用機床無法加工的內容應該作為首選內容1）由曲線輪廓構成的回轉表面2）微小結構尺寸的零件表面3）零件表面間有嚴格

14、幾何關系要求的表面 第5講 數控車削加工工藝（2）通用車床難以加工和質量難以保證的內容應該作為重 點選擇內容 零件表面間有嚴格的位置精度要求，但在普通車床上無法一次安裝加工完 成的零件表面。 表面粗糙度要求高的錐面、曲面和端面。這類表面只能采用恒線速度切削才能達到要求，而只有數控設備才具有恒線速度切削的功能。（3）通用車床加工效率低、手工操作勞動強度大的加工內容可以選擇用數控車床加工 需要較長時間占用車床調整加工的內容，例如：偏心回轉零件使用四爪卡盤裝夾，需長時間在車床上進行調整，而加工內容卻比較簡單。 第5講 數控車削加工工藝 不能在一次安裝中完成加工的星形零件或部位，采用數控車削加工，效果

15、不明顯。2.對零件圖進行數控加工工藝分析（1）結構工藝性分析1）零件結構工藝性2）零件結構工藝性分析的內容 零件結構工藝性是指在滿足使用要求的前提下，零件加工的可行性和經濟性，換言之就是設計的零件結構要求便于加工且成本低、效率高。 審查與分析零件圖紙中的尺寸標注方法是否符合數控加工的特點 審查與分析零件圖紙中構成輪廓的幾何元素的條件是否充分、正確 第5講 數控車削加工工藝 審查與分析在數控車床上進行加工時零件結構的合理性（2）零件精度與技術要求分析零件精度與技術要求分析的主要內容包括： 分析零件精度與各項技術要求是否齊全、合理。 分析工序中的數控加工精度能否達到圖紙要求。 找出零件圖紙中有較高

16、位置精度要求的表面，判斷這些表面能否在一次安裝下完成。 對零件表面粗糙度要求較高的表面或對稱表面，確定使用恒線速功能進行切削加工。 第5講 數控車削加工工藝3.零件圖形的數學處理和編程尺寸的計算（1）編程原點的選擇 理論上講，編程原點選擇在任何地方都是可以的。但實際上，為了尺寸坐標的換算方便，應該盡可能地使尺寸直觀，所以編程原點的位置選擇要合理。一般數控車削加工的編程原點，在X向（零件徑向）均應選在被加工零件的回轉中心上。 對于在Z向（零件軸向）不對稱零件的數控加工，編程原點的位置在Z向一般選取在零件的左端面或右端面。對于在Z向對稱零件，編程原點應該選取在零件的對稱中心。這樣可以保證零件的加工

17、余量均勻，也可以采用鏡像指令進行編程加工。 第5講 數控車削加工工藝車削零件編程原點的選擇車削零件編程原點的選擇 第5講 數控車削加工工藝（2）編程尺寸設定值的確定編程尺寸值確定的步驟： 零件精度高時的尺寸處理 零件軌跡曲線幾何關系的處理 零件精度低時的尺寸處理 節點坐標尺寸的計算編程尺寸的休正將零件的基本尺寸換算成平均尺寸。保持原來重要的幾何關系不變，例如角度、相切或相交等。通過修改一般尺寸，來確保零件原有的幾何關系。按調整后的尺寸計算有 關未知節點的坐標尺寸。 第5講 數控車削加工工藝4.數控車削加工工藝過程的擬訂（1）零件表面數控加工方案的選擇1）數控車削加工外圓回轉體零件與端面加工方案

18、的選擇 加工精度為IT7、IT8級，表面粗糙度Ra1.63.2um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用普通型數控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工。 加工精度為IT5、IT6級，表面粗糙度Ra0.20.8um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用精密型數控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工。 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.8um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高檔精密型數控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工。 對淬火剛等難加工材料，在淬火前可以采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。 第5講 數控車削加工工藝2）數控車削加工內圓回轉體零件加工方案的確定 加工精度為IT

19、8、IT9級，表面粗糙度Ra1.63.2um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用普通型數控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工。 加工精度為IT6、IT7級，表面粗糙度Ra0.20.8um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用精密型數控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工。 加工精度為IT5、表面粗糙度Ra0.2um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高檔精密型數控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工。 對淬火剛等難加工材料，在淬火前可以采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。 第5講 數控車削加工工藝（2）工序的劃分數控車削加工工序的劃分可按下列方法進行：以一次安裝能夠進行的加工為一

20、道工序 以一個完整的數控程序能夠連續進行加工的內容為一道工序以零件的類同結構內容使用一把刀具進行加工為一道工序以粗加工、精加工劃分工序 第5講 數控車削加工工藝（3）工序順序的安排制定零件數控車削加工工序，一般應遵循下列原則：先加工定位面，即前道工序的加工能夠為后面的工序提供精加工基準和合適的裝夾表面。先加工平面后加工孔，先加工簡單的幾何形狀，后加工復雜的幾何形狀。對于零件精度要求高，粗、精加工需要分開的零件，先進行粗加工，后進行精加工。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，應該連續進行，以便減少重復定位次數和夾緊次數。加工中間穿插有通用機床加工工序的零件加工，要綜合考慮合理安排加工順序。 第5講

21、數控車削加工工藝（4）工步順序和進給路線的安排1）工步順序安排的一般原則 先粗后精 先近后遠 內外交叉 保證工件加工剛度的原則 同一把車刀盡量連續加工的原則 第5講 數控車削加工工藝先粗后精示例圖先粗后精示例圖 先近后遠示例圖先近后遠示例圖 第5講 數控車削加工工藝2）數控車削加工進給路線的確定確定數控車削加工進給路線的主要原則： 首先按照擬定的工步順序，確定零件各加工表面進給路線的順序。 確定的進給路線應該能保證工件輪廓表面加工后的精度和表面粗糙度要求。 尋求最短的進給路線（包括空行程路線和進給加工路線），以便提高加工效率。 要選擇工件在加工時變形小的路線，對細長零件或薄壁零件應該采用分幾次

22、走刀加工到最后尺寸，或者用對稱地去除加工余量的方法來安排進給路線。 第5講 數控車削加工工藝5.數控車削粗加工進給路線的確定（1）常用的粗加工進給路線 “矩形”循環進給路線。 一般用于使用圓柱形棒料毛坯的數控車削加工，如下圖所示： 第5講 數控車削加工工藝 沿輪廓形狀等距線循環進給路線 一般用于使用外形已經大體成形的坯料（如鍛件或鑄件）的數控車削加工，如下圖所示：（a）不合理）不合理（b）合理）合理 第5講 數控車削加工工藝 階梯切削路線 如下圖兩種切削加工路線：a 的加工方式留取的加工余量多而且不均勻，是不合理的加工路線；b的加工方式按照序號15的加工順序進行切削，每次切削留取的加工余量相等

23、，是合理的加工路線。 第5講 數控車削加工工藝 雙向切削進給路線 利用數控車床的加工特點，還可以使用橫向和徑向雙向進刀，沿著零件毛坯輪廓進給的加工路線，如下圖所示： 第5講 數控車削加工工藝6.數控車削精加工進給路線的確定（1）零件成形輪廓的進給路線）零件成形輪廓的進給路線 在安排進行一刀或多刀加工的精車進給路線時，零件的最終形成輪廓應該由最后一刀連續加工完成，并且要考慮到加工刀具的進刀、退刀位置，盡量不要在連續的輪廓軌跡中安排切入、切出以及換刀和停頓，以免造成工件的彈性變形、表面劃傷等缺陷。（2）加工中需要換刀的進給路線）加工中需要換刀的進給路線 主要根據工步順序的要求來決定各加工刀具的先后

24、順序以及加工刀具進給路線的銜接。（3）刀具的切入、切出以及接刀點的位置選擇）刀具的切入、切出以及接刀點的位置選擇 刀具的切入、切出以及接刀點，應該盡量選取在有空刀槽或零件表面間有拐點和轉角的位置處。 第5講 數控車削加工工藝7.最短空行程進給加工路線的確定（1）巧用起刀點 采用矩形循環進給路線進行粗車的示例如下圖所示。設對刀點A的出發點是考慮到加工過程中能夠方便地進行換刀，因此應該在離工件較遠的地方設置對刀點A。同時將對刀點和起刀點重合在一起，按照三刀粗車進行加工。其粗車進給路線安排如下：ABCDAAEFGAAHI JA 第5講 數控車削加工工藝 如圖是將循環起刀點設定在B點，循環起刀點與對刀

25、點進行分離。仍然按照相同的切削余量進行三刀粗車來安排加工，其粗車進給加工路線安排如下： 起刀點與對刀點分離的空行程起刀點與對刀點分離的空行程AB BCDEB BFGHB BIJ KB 第5講 數控車削加工工藝（3）合理安排回零路線 在手工編制較為復雜零件的輪廓的加工程序時，要想使其計算過程簡化，不出錯，又便于校核，可將每把刀加工完成的刀具終點，通過執行“回零”指令使其返回對刀點位置，待檢測校核后，再執行后續加工程序。這樣做可保證零件加工的精度，但這樣處理會增加進給路線的距離，降低生產效率，所以只適用于單件和小批量加工。（2）巧設換刀點 第5講 數控車削加工工藝8.數控車削加工余量、工序尺寸與公

26、差的確定（1）數控車削加工余量的確定 數控車削加工余量的確定，可以采用查表法來確定零件毛坯余量的選取。（2）數控車削加工工序尺寸與公差的確定 不論編程原點與設計基準或定位基準、測量基準是否重合，只有在零件的設計基準與定位基準或測量基準不重合，而且設計基準與零件被加工表面不同時加工時，才會產生基準不重合誤差。在數控加工中，零件的一組尺寸是在一次安裝加工中直接獲得的，一般不存在加工累積誤差。但是，不論是采用絕對尺寸編程，還是采用增量尺寸編程，零件各加工表面到坐標原點的誤差均應控制在加工精度以內。 第5講 數控車削加工工藝5.4 數控車削零件工藝分析舉例數控車削零件工藝分析舉例 完成如圖所示零件的加

27、工。毛坯尺寸50114，材料45鋼，零件的徑向尺寸公差0.01mm。 第5講 數控車削加工工藝1圖紙分析 （1）加工內容：（2）工件坐標系：*裝夾50外圓，平端面，對刀，設置第1個工件原點。此端面做精加工面，以后不再加工。*調頭裝夾48外圓，平端面，測量總長度，設置第2個工件原點（設在精加工端面上）此零件加工包括車端面，外圓，倒角，圓弧，螺紋，槽等。該零件加工需調頭，從圖紙上尺寸標注分析應設置2個坐標系，2個工件零點均定于裝夾后的右端面（精加工面）。 第5講 數控車削加工工藝2工藝處理 （1）裝夾定位方式 此工件必須分兩次裝夾完成加工。第一次裝夾工件右端部位，加工工件左端，使用三爪卡盤夾持，第

28、二次將工件調頭裝夾。（2）換刀點：換刀點選定為（120.0，200.0）（3）公差處理：尺寸公差取中值。 （4）工步和走刀路線的確定：*裝夾50外圓表面，探出65mm,粗加工零件左側外輪廓：245倒角，48外圓，R20，R16，R10圓弧。*精加工上述輪廓。 第5講 數控車削加工工藝*手工鉆孔，孔深至尺寸要求。*粗加工孔內輪廓。*精加工孔內輪廓。*調頭裝夾48外圓，粗加工零件右側外輪廓：245倒 角，螺紋外圓，36端面，錐面，48外圓到圓弧面。*精加工上述輪廓。*切槽。*螺紋加工。 第5講 數控車削加工工藝（5）刀具的選擇和切削用量的確定 T0101外圓粗車刀：外輪廓粗加工，刀尖圓弧半徑0.8mm,切深2mm，主軸轉速800r/min，進給速度150mm/min。T0202外圓精車刀：外輪廓精加工，刀尖圓弧半徑0.8mm，切深0.5mm，主軸轉速1500r/min，進給速度80mm/min。T0303切槽刀：刀寬4mm，主軸轉速450r