1、機械零件的數(shù)字化加工,典型零件的數(shù)控車削加工,項目1：簡單零件的數(shù)控車削加工,典型零件的數(shù)控車削加工,任務(wù)2：圓錐類零件的數(shù)控車削加工 2.1 任務(wù)描述 如圖所示工件，毛坯為20 mm60 mm的45鋼棒料，試采用單一固定循環(huán)編程指令G90編寫其加工程序。,圖3-1 圓錐類零件編程實例,程序清單,典型零件的數(shù)控車削加工,2.2 相關(guān)知識,2.2.1 進給路線的確定,在車床上車削外圓錐時大體上有如圖所示的三種進給路線。,圓錐的加工路線,典型零件的數(shù)控車削加工,2.2.1 進給路線的確定 1.階梯切削路線,按圖a中的階梯切削路線，二刀粗車，最后一刀精車；二刀粗車的終刀距S要作精確的計算，可由相似三

2、角形得：,D-d 2,L,D-d 2,S,-,ap,D-d 2,L（,D-d 2,S,-,ap）,此種加工路線，粗車時，刀具背吃刀量相同，但精車時，背吃刀量不同；同時刀具切削運動的路線最短。,典型零件的數(shù)控車削加工,2.2.1 進給路線的確定 2.相似三角形切削路線,按圖b的相似斜線切削路線，也需計算粗車時終刀距S，可由相似三角形得：,按此種加工路線，刀具切削運動的距離較短。,D-d 2L,S,ap,D-d,2L,S,ap,典型零件的數(shù)控車削加工,2.2.1 進給路線的確定 3.三角形切削路線,按圖c的斜線加工路線，只需確定每次背吃刀量ap，而不需計算終刀距，編程方便。但在每次切削中背吃刀量是

3、變化的，且刀具切削運動的路線較長。,典型零件的數(shù)控車削加工,2.2.2數(shù)控車床的裝夾與定位,1.數(shù)控車床工件的基準,2.數(shù)控車床定位基準的選擇,設(shè)計基準 徑向：回轉(zhuǎn)體軸線 軸向：工件的某一端面或幾何中心處 定位基準 被加工工件的外圓表面、內(nèi)圓表面或端面中心孔 測量基準 被加工工件各項精度測量和檢測時的基準,定位方式一：一端固定（用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧套固定） （適于軸較短） 定位方式二：卡盤頂尖定位或兩頂尖定位（適于軸較長）,典型零件的數(shù)控車削加工,3.數(shù)控車床裝夾,三爪自定心 卡盤裝夾,兩頂尖之間裝夾,雙三爪定心卡盤裝夾,卡盤和頂尖裝夾,常 用 裝 夾 方 式,通 用 夾 具

4、裝 夾,典型零件的數(shù)控車削加工,三爪卡盤：可自動定心，夾持范圍大，但定心精度不高，不適于零件同軸度 要求高時的二次裝夾。有機械式和液壓式（常用）。 軟爪：當加工同軸度要求較高的工件或進行工件的二次裝夾時用此。 卡盤加頂尖：在車削質(zhì)量較大的工件時用。 安全可靠、剛性好、軸向定位準確，常用。 四爪卡盤：當加工精度要求不高，偏心距較小，長度較短的工件。 彈簧夾套：定心精度高，裝夾快捷方便，常用于精加工的外圓表面定位。,典型零件的數(shù)控車削加工,1.對刀具的要求 （1）為使粗車能大吃刀、大走刀，要求粗車刀具強度高、耐用度好； （2）精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。 （3）為減少換

5、刀時間和方便對刀，應(yīng)盡可能多地采用機夾刀。 （4）多數(shù)情況下應(yīng)采用涂層硬質(zhì)合金刀片。 （5）數(shù)控車床對刀片的斷屑槽有較高的要求。數(shù)控車削刀片常采用三維斷屑槽 。 （6）數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。,2.2.3數(shù)控車削刀具,典型零件的數(shù)控車削加工,2.常用車刀種類和用途,常用車刀的種類、形狀和用途 1-切斷刀 2-90左偏刀 3-90右偏刀 4-彎頭車刀 5-直頭車刀 6-成型車刀 7-寬刃精車刀 8-外螺紋車刀 9-端面車刀 10-內(nèi)螺紋車刀 11-內(nèi)槽車刀 12-通孔車刀 13-盲孔車刀,典型零件的數(shù)控車削加工,2.常用車刀種類和用途,外圓車刀,內(nèi)孔車刀,

6、螺紋車刀,常用車刀,典型零件的數(shù)控車削加工,3.數(shù)控車刀 數(shù)控車床所采用車刀分為整體式和可轉(zhuǎn)位車刀兩種，多采用可轉(zhuǎn)位車刀.,可轉(zhuǎn)位車刀按其用途可分為外圓車刀、仿形車刀、端面車刀、內(nèi)圓車刀、切槽車刀、切斷車刀和螺紋車刀等,典型零件的數(shù)控車削加工,可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)形式,由杠桿、螺釘、刀墊、刀墊銷、刀片所組成,由壓緊螺釘、刀墊、銷、刀片所組成,由緊定螺釘、刀墊、銷、楔塊、刀片所組成,杠桿式：,楔塊式：,上壓式：,典型零件的數(shù)控車削加工,依靠螺釘旋緊壓靠杠桿，由杠桿的力壓緊刀片達到夾固的目的。,杠桿式,典型零件的數(shù)控車削加工,依靠銷與楔塊的壓下力將刀片夾緊。,楔塊式,典型零件的數(shù)控車削加工,依靠夾緊螺

7、釘?shù)膲合铝⒌镀瑠A緊。,上壓式,典型零件的數(shù)控車削加工,4.合理選擇刀具,第一條路線為：零件圖樣、機床影響因素、選擇刀桿、刀片夾緊系統(tǒng)、選擇刀片形狀，主要考慮機床和刀具的情況； 第二條路線為：工件影響因素、選擇工件材料代碼、確定刀片的斷屑槽型、選擇加工條件臉譜，這條路線主要考慮工件的情況。 綜合這兩條路線的結(jié)果，才能確定所選用的刀具。,典型零件的數(shù)控車削加工,選擇刀片材質(zhì) 常見刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金，陶瓷、立方氮化硼和金鋼石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過程有無沖擊和

8、振動等。,典型零件的數(shù)控車削加工, 刀片形狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)加工輪廓、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。一般外圓車削常用80凸三角形、四方形和80 菱形刀片；仿形加工常用55 、35 菱形和圓形刀片；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。,典型零件的數(shù)控車削加工,可轉(zhuǎn)位車削刀片型號表示方法,刀具前角的選擇,典型零件的數(shù)控車削加工,刀具后角的選擇,典型零件的數(shù)控車削加工,刀具主偏角的選擇,典型零件的數(shù)控車削加工,刀具副偏角的選擇,副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為515,典型零件的數(shù)控車削加工,刀具刃傾角的

9、選擇,刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，切削開始點的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時為35；,典型零件的數(shù)控車削加工,刀尖圓弧半徑的選擇,典型零件的數(shù)控車削加工,5車削工具系統(tǒng) 為了提高效率，減少換刀輔助時間，數(shù)控車削刀具已經(jīng)向標準化、系列化、模塊化方向發(fā)展，目前數(shù)控車床的刀具系統(tǒng)常用的有兩類。 一類是刀塊式，結(jié)構(gòu)是用凸鍵定位、螺釘夾緊。該結(jié)構(gòu)定位可靠，夾緊牢固、剛性好，但換裝刀具費時，不能自動夾緊。 另一類結(jié)構(gòu)是圓柱柄上銑有齒條的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)自動夾緊，換裝比較快捷，剛性較刀塊式差。,典型零件的數(shù)控車削加工,刀塊式車刀系統(tǒng) 圓柱齒條式車

10、刀系統(tǒng),典型零件的數(shù)控車削加工,6對刀 （1）試切對刀 試切對刀是指在機床上使用相對位置檢測手動對刀 （2） 機外對刀儀對刀 機外對刀的本質(zhì)是測量出刀具假想刀尖點到刀具臺基準之間X及Z方向的距離。 （3）自動對刀 動對刀是通過刀尖檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的，刀尖以設(shè)定的速度向接觸式傳感器接近，當?shù)都馀c傳感器接觸并發(fā)出信號，數(shù)控系統(tǒng)立即記下該瞬間的坐標值，并自動修正刀具補償值。,典型零件的數(shù)控車削加工,刀具安裝后，先移動刀具手動切削工件右端面，再沿X向退刀，將右端面與加工原點距離N輸入數(shù)控系統(tǒng)，即完成這把刀具Z向?qū)Φ哆^程。,典型零件的數(shù)控車削加工,典型零件的數(shù)控車削加工,典型零件的數(shù)控車削加工,2.2.4

11、編程指令回顧介紹,S功能指令 S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速。 編程格式 S S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 在具有恒線速功能的機床上，S功能指令還有如下作用。 (1) 最高轉(zhuǎn)速限制 編程格式 G50 S S后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速：r/min。 例：G50 S3000 表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000r/min。 (2) 恒線速控制 編程格式 G96 S S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。 例：G96 S150 表示切削點線速度控制在150 m/min。 (3) 恒線速取消 編程格式 G97 S S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速， 如S未指定，將保留G96的最終

12、值。 例：G97 S3000 表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速3000 r/min。,典型零件的數(shù)控車削加工,2. 進給速度量綱控制指令G98、G99 在數(shù)控車削中有兩種切削進給模式設(shè)置方法，即進給率(每轉(zhuǎn)進給模式)和進給速度(每分鐘進給模式)。 （1）進給率，單位為mm/r， 其指令為：G99； 進給率轉(zhuǎn)換指令 G01 X_ Z_ F_； F的單位為mm/r （2）進給速度，單位為mm/min， 其指令為：G98； 進給速度轉(zhuǎn)換指令 G01 X_ Z_ F_； F的單位為mm/min G98和G99都是模態(tài)指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式為止。 車削CNC系統(tǒng)缺省的進給模式是進給率，即

13、每轉(zhuǎn)進給模式，只有在用動力刀具銑削時才采用每分鐘進給模式。,典型零件的數(shù)控車削加工,3. F功能指令 F功能指令用于控制切削進給量。在程序中，有兩種使用方法。 (1) 每轉(zhuǎn)進給量 編程格式 G99 F F后面的數(shù)字表示的是主軸每轉(zhuǎn)進給量，單位為mm/r。 例：G99 F0.2 表示進給量為0.2 mm/r。,(2) 每分鐘進給量 編程格式G98 F F后面的數(shù)字表示的是每分鐘進給量，單位為 mm/min。 例：G98 F100 表示進給量為100mm/min。,典型零件的數(shù)控車削加工,4. 英制和米制輸入指令G20、G21 G20表示英制輸入，G21表示米制輸入。G20和G21是兩個可以互相取

14、代的代碼。 機床出廠前一般設(shè)定為G21狀態(tài)，機床的各項參數(shù)均以米制單位設(shè)定，所以數(shù)控車床一般適用于米制尺寸工件加工。 如果一個程序開始用G20指令，則表示程序中相關(guān)的一些數(shù)據(jù)均為英制(單位為英寸)；如果程序用G21指令，則表示程序中相關(guān)的一些數(shù)據(jù)均為米制(單位為mm)。 在一個程序內(nèi)，不能同時使用G20或G21指令，且必須在坐標系確定前指定。 G20或G21指令斷電前后一致，即停電前使用G20或G21指令，在下次后仍有效，除非重新設(shè)定。,5. T功能指令 T功能指令用于選擇加工所用刀具。 編程格式 T T后面通常有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號碼。但也有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具

15、長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。 例：T0303 表示選用3號刀及3號刀具長度補償值和刀尖圓弧半徑補償值。 T0300 表示取消刀具補償。,典型零件的數(shù)控車削加工,6.外圓切削循環(huán)（G90）,編程格式： G90 X/U Z/W R F；（切削外圓柱圓錐）,說明：圓錐面切削的起點相對于切削的終點的半徑差，具體計算方法為切削起點半徑尺寸減去切削終點半徑尺寸。對外徑車削錐度左大右小，R值為負反之為正；對內(nèi)孔車削，錐度左小右大R值為正反之為負。,7.端面切削循環(huán)（G94）,編程格式： G94 X/U Z/W R F；（切削端面圓錐）,說明：和G90指令加工錐度軸意義有所區(qū)別G94指令是在工件的端面

16、上形成斜面而G90指令是在工件的外圓上形成錐度，請注意區(qū)別。 指令中R表示圓臺的高度。圓臺左大右小，R為正值；否則圓臺直徑左小右大，R為負值，一般只在內(nèi)孔中出現(xiàn)此結(jié)構(gòu)，但用鏜刀x方向進刀車削并不妥當。,典型零件的數(shù)控車削加工,外圓錐車削循環(huán),端面圓錐車削循環(huán),內(nèi)孔端面圓錐車削循環(huán),典型零件的數(shù)控車削加工,8.刀具半徑補償功能指令（G41、G42、G40）,編程格式：,刀具左補償： G41 G00/G01 X/U Z/W F；,刀具右補償： G42 G00/G01 X/U Z/W F；,取消刀具補償： G40；,典型零件的數(shù)控車削加工,原因：在編程時，通常將車刀刀尖作為一點考慮（即假想刀尖位置）

17、，但實際上刀尖部分 是帶有圓角的。我們編程時所指定的刀具軌跡就是假想刀尖的軌跡。在實際當中，以假想刀尖編程在加工端面或外圓時沒有誤差，但在進行倒角、斜面、圓弧面切削時就會產(chǎn)生欠切或過切，造成零件加工精度誤差。,典型零件的數(shù)控車削加工,注意：不同的數(shù)控車床用刀具在工作中假想刀尖的位置不同，故要輸入假想刀尖位置序號。假想刀尖位置序號共有10個。圖示為幾種數(shù)控車床常用刀具的假想刀尖位置。,典型零件的數(shù)控車削加工,2.3 任務(wù)實施 1.工藝分析 （1）明確加工內(nèi)容：加工本例工件時，沿用前一例加工后的坯料。主要加工表面為工件右端60度頂尖部分。 （2）確定各表面加工方案： 零件右端頂尖部分，車削范圍直徑

18、變化較大，為了得到比較好的表面粗糙度，加工時采用恒線速(G96)方式編程，分粗精兩次加工。 （3）裝夾定位方案：用三爪自定心卡盤裝夾定位，零件經(jīng)一次裝夾加工，就能完成加工工序。 （4）選用刀具： 95粗、精車右偏外圓車刀。,典型零件的數(shù)控車削加工,2確定工件坐標系與基點坐標的計算 以工件右端面的中心點為編程原點，走刀路線如圖所示，粗加工分兩次走刀，每次背吃刀量2.53mm，基點值為絕對尺寸編程值。,圓錐類零件編程實例走刀及基點示意圖,表2-1 圓錐類零件編程實例的基點計算值,典型零件的數(shù)控車削加工,3.確定加工所用各種工藝參數(shù) 粗加工每次背吃刀量取2.5 mm，精加工背吃刀量取1 mm，主軸轉(zhuǎn)速線速度取100m/ min，主軸最高轉(zhuǎn)速限定2000r/min,進給量0.1-0.15mm/r。 刀具與工藝參數(shù)見表2-2、表2-3,表2-2 數(shù)控加工刀具卡,典型零件的數(shù)控車削加工,表2-3 數(shù)控加工工序卡,典型零件的