1、数控车床操作与加工数控车床操作与加工项目式教程项目式教程关颖关颖 编著编著项目一 数控车床操作基础任务任务1-1 1-1 数控车床安全文明生产数控车床安全文明生产 任务任务1-2 1-2 工件在数控车床上定位与装夹工件在数控车床上定位与装夹 任务任务1-3 1-3 数控车床常用刀具的选用数控车床常用刀具的选用 任务任务1-4 1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 任务目标：任务目标：（1）了解数控车床的功用。）了解数控车床的功用。（2）掌握数控车床的基本结构及组成。）掌握数控车床的基本结构及组成。（3）见习数控车床安全生产规则。）见习数控车床安全生产规则。任务引领：
2、任务引领：（1）现场观察所使用的数控车床的机床型号，并作记录，说）现场观察所使用的数控车床的机床型号，并作记录，说 明它们所代表的意义。明它们所代表的意义。（2）现场观察数控车床加工零件过程，了解数控车床的安全）现场观察数控车床加工零件过程，了解数控车床的安全生产规则，理解数控车床控制轴数、手动操作和自动运行的过程。生产规则，理解数控车床控制轴数、手动操作和自动运行的过程。（3）现场观察数控车床主传动、进给系统及其部件，了解滚）现场观察数控车床主传动、进给系统及其部件，了解滚珠丝杠螺母副的结构特点和用途。珠丝杠螺母副的结构特点和用途。任务任务1-1 数控车床安全文明生产数控车床安全文明生产数控
3、数控车床的用途车床的用途贵重的、不允许报废的关键零贵重的、不允许报废的关键零件件 带带特殊螺纹的回转体零件特殊螺纹的回转体零件多品种小批量生产的零件多品种小批量生产的零件精度精度要求高的回转体零件要求高的回转体零件 几何形状复杂的零件几何形状复杂的零件 任务任务1-1 数控车床安全文明生产数控车床安全文明生产数控数控车床的分类车床的分类1按机床的功能分类按机床的功能分类 经济型数控车床 全功能数控车床 高速卧式车削中心 数控立式车床 任务任务1-1 数控车床安全文明生产数控车床安全文明生产数控数控车床的分类车床的分类 2按主轴的配置形式分类按主轴的配置形式分类（1）卧式数控车床，主轴轴线处于水
4、平位置的数控车床。）卧式数控车床，主轴轴线处于水平位置的数控车床。（2）立式数控车床，主轴轴线处于垂直位置的数控车床。）立式数控车床，主轴轴线处于垂直位置的数控车床。另外，还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。另外，还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。3按数控系统控制的轴数分类按数控系统控制的轴数分类（1）两轴控制的数控车床，机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标控制。）两轴控制的数控车床，机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标控制。（2）四轴控制的数控车床，机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴控制。）四轴控制的数控车床，机床上有两个独立的回
5、转刀架，可实现四轴控制。任务任务1-1 数控车床安全文明生产数控车床安全文明生产数控车床的组成、布局和特点数控车床的组成、布局和特点 图1-5 典型数控车床的机械结构组成图 任务任务1-1 数控车床安全文明生产数控车床安全文明生产任务任务1-2 工件在数控车床上定位与装夹工件在数控车床上定位与装夹 任务目标：任务目标：（1）认识数控车床各种典型夹具）认识数控车床各种典型夹具。（2）观察夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装）观察夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装置、夹具体等），了解其的功用。置、夹具体等），了解其的功用。（3）掌握数控车床定位与夹紧方案的确定原则。）掌握数控车床
6、定位与夹紧方案的确定原则。（4）掌握数控车床典型夹具的安装及找正方法。）掌握数控车床典型夹具的安装及找正方法。任务引领：任务引领：（1）现场观察所使用的数控车床的机床型号，并作记录，说）现场观察所使用的数控车床的机床型号，并作记录，说明它们所代表的意义。明它们所代表的意义。（2）在数控车床上使用三爪卡盘装夹工件并找正）在数控车床上使用三爪卡盘装夹工件并找正。（3）在数控车床上使用四爪卡盘装夹工件并找正）在数控车床上使用四爪卡盘装夹工件并找正。任务任务1-2 工件在数控车床上定位与装夹工件在数控车床上定位与装夹 121 定位与夹紧方案的确定原则定位与夹紧方案的确定原则 工件的定位与夹紧确定的准确
7、与否，直接影响到工件的加工质量工件的定位与夹紧确定的准确与否，直接影响到工件的加工质量，合理地选择定位基准对保证工件的尺寸精度和相互位置精度有重要的作，合理地选择定位基准对保证工件的尺寸精度和相互位置精度有重要的作用。一般来说，应遵循以下三点原则：用。一般来说，应遵循以下三点原则：（1）力求设计基准、工艺基准和编程基准统一。）力求设计基准、工艺基准和编程基准统一。（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中完成全部加工面的）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中完成全部加工面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精
8、度，充分发挥数控机床的效率。控机床的效率。（3）避免使用需要占用数控机床机时的装夹方案，以便充分发挥数控）避免使用需要占用数控机床机时的装夹方案，以便充分发挥数控机床的功效。机床的功效。122数控车削工装夹具数控车削工装夹具图1-13 三爪卡盘 图1-14 软爪 图1-18 四爪卡盘 任务任务1-2 工件在数控车床上定位与装夹工件在数控车床上定位与装夹 122数控车削工装夹具数控车削工装夹具图1-23 两顶尖装夹工件 图1-25 在花盘上装夹双孔连杆 任务任务1-2 工件在数控车床上定位与装夹工件在数控车床上定位与装夹 任务任务1-3 数控车床常用刀具的选用数控车床常用刀具的选用 任务目标：任
9、务目标：（1）了解数控车床常用刀具的种类、材料、特点及加工范围）了解数控车床常用刀具的种类、材料、特点及加工范围。（2）掌握数控车床刀具的选择原则，正确选取数控车削刀具）掌握数控车床刀具的选择原则，正确选取数控车削刀具。（3）合理选择数控车床刀具的参数）合理选择数控车床刀具的参数。任务引领：任务引领：（1）观察数控车床常用刀具的结构，了解其功用，掌握各种车）观察数控车床常用刀具的结构，了解其功用，掌握各种车削刀具的用途削刀具的用途。（2）分辨数控车削刀具组成元件，了解刀片的形状、切削刃形）分辨数控车削刀具组成元件，了解刀片的形状、切削刃形状、断屑槽形状、主要几何角度及功用状、断屑槽形状、主要几
10、何角度及功用。（3）观察数控车削刀具的定位夹紧机构特点，拆卸并安装刀具）观察数控车削刀具的定位夹紧机构特点，拆卸并安装刀具刀片夹紧结构刀片夹紧结构。（4）观察采用不同切削参数的情况下，所车削零件的表面粗糙）观察采用不同切削参数的情况下，所车削零件的表面粗糙度的变化。度的变化。131数控车削对数控刀具的要求数控车削对数控刀具的要求 （1）高硬度。）高硬度。（2）足够的强度和韧性。）足够的强度和韧性。（3）高的耐磨性和耐热性。）高的耐磨性和耐热性。（4）良好的导热性。）良好的导热性。（5）良好的工艺性。）良好的工艺性。（6）较好的经济性。）较好的经济性。（7）抗粘接性和化学稳定性。）抗粘接性和化学
11、稳定性。任务任务1-3 数控车床常用刀具的选用数控车床常用刀具的选用 132数控车床刀具的材料数控车床刀具的材料 目前金属切削工艺中应用的刀具材料主要是高速钢刀具、硬质合金目前金属切削工艺中应用的刀具材料主要是高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金刚石刀具。在数控机床上普遍刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金刚石刀具。在数控机床上普遍应用的是高速钢刀具、硬质合金刀具和涂层硬质合金刀具。应用的是高速钢刀具、硬质合金刀具和涂层硬质合金刀具。133 常用刀具的种类、特点及加工范围常用刀具的种类、特点及加工范围 图1-30 常用车刀的种类、形状和用途l一切断刀；290左偏刀；39
12、0有偏刀；4一弯头车刀；5一直头车刀；6一成形车刀；7一宽刀精车刀；8一外螺纹车刀；9一端面车刀；10一内螺纹车刀；11一内槽车刀；12一通孔车刀；13一盲孔车刀 任务任务1-3 数控车床常用刀具的选用数控车床常用刀具的选用 134机夹可转位车刀的选用机夹可转位车刀的选用(a)楔块上压式夹紧 (b)杠杆式夹紧 (c)螺钉上压式夹紧图1-33 夹紧方式任务任务1-3 数控车床常用刀具的选用数控车床常用刀具的选用 135数控车削参数的选择数控车削参数的选择 工件材料热处理状态ap=0.32mmap=26mmap=610mmf=0.080.3mm/rf=0.30.6mm/rf=0.6l mm/rvc
13、(m/min)vc(m/min)vc(m/min)低碳钢易切钢热 轧14018010012070-90中碳钢热 轧130160901106080调 质10013070905070合金结构钢热 轧10013070905070调 质8011050704060工具钢退 火9012060805070灰铸铁HBS1909012060805070HBS=1902258011050704060高锰钢（Mn）l3%1020铜及铜合金20025012018090120铝及铝合金300600200400150200铸铝合金（Si）13%1001808015060100任务任务1-3 数控车床常用刀具的选用数控车床
14、常用刀具的选用 任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 任务目标：任务目标：（1）掌握数控车削工序划分的原则）掌握数控车削工序划分的原则。（2）掌握数控车床加工工艺规程文件的拟定方法。）掌握数控车床加工工艺规程文件的拟定方法。（3）熟悉数控车削加工方案的实施）熟悉数控车削加工方案的实施。任务引领：任务引领：编制轴承套零件的数控车削加工工艺文件编制轴承套零件的数控车削加工工艺文件 一、数控车床加工工艺分析的主要内容一、数控车床加工工艺分析的主要内容 工艺分析是数控车削加工的前期准备工作。工艺制定的合理与否，对程序编制、加工效率、加工精度等都有重要影响。因此，应遵
15、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。数控车削加工工艺包括以下主要内容：1、分析被加工零件的工艺性；2、拟定加工工艺路线，包括划分工序、选择定位基准、安排加工顺序和组合工序等；3、设计加工工序，包括选择工装夹具与刀具、确定走刀路径、确定切削用量等；4、编制工艺文件。二、数控车床加工零件的工艺性分析二、数控车床加工零件的工艺性分析 适合数控车床加工的零件或工序内容选定后，首要工作是分析零件结构工艺性、轮廓几何要素和技术要求。任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定（一）结构工艺性分析（一）结构工艺性分析 零件的结构工艺性是
16、指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型，且成本低，效率高。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。在结构分析时，若发现问题，一般应通过设计人员或有关部门请示并提出修改意见。数控车床车削零件时，刀具仅作平面运动，其成型运动形式比较简单，刀具轨迹不会太复杂。结构工艺性分析过程中对于像小深孔、薄壁件、窄深槽等允许刀具运动的空间狭小、结构刚性差的零件，安排工序时要特殊考虑刀具路径、刀具类型、刀具角度、切削用量、装夹方式等因素，以降低刀具损耗，提高加工精度、表面质量和劳动生产率。（二）轮廓几何要素分析（二）轮廓几何要素分析 在分析零件图形的轮廓几何要素
17、时，主要工作是运用机械制图的基本知识分清零件图中给定的几何元素的定形尺寸、定位尺寸，确定几何元素（直线、圆弧、曲线等）之间的相对位置关系，防止“相交”误作“相切”关系，“相切”却被当作“相交”来对待。作为工艺分析的重要环节，轮廓几何要素分析时，还应该计算出图样中未直接给出，而编程时又必须知道的节点坐标。一方面以校核图样标注的正确性，另一方面为后续的编程工作做好铺垫。任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定（三）精度、技术要求分析（三）精度、技术要求分析 对被加工零件的精度及技术要求进行分析，可以帮助我们选择合理的加工方法、装夹方法、进给路线、切削用量、刀具类型和
18、角度等工艺内容。精度及技术要求的分析主要包括：1、分析精度及各项技术要求是否齐全合理；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，需要采取其他措施（如磨削）弥补的话，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，这些表面应尽可能在一次装夹下完成加工；4、对表面粗糙度要求较高的表面，应确定采用机床提供的恒线速度功能加工。三、数控车床加工工艺路线的拟定三、数控车床加工工艺路线的拟定（一）工序的划分（一）工序的划分 机械加工的工序划分通常采用工序集中原则和工序分散原则。所谓工序集中原则就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。所谓工序分散原则就是
19、将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。在数控车床上加工零件，通常按工序集中原则划分工序，在一次安装下尽可能完成比较多的表面的加工。不仅可以保证各个加工表面之间的相互位置精度，还可以减少工序间的工件运输量和装夹工件的辅助时间。任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 1、按安装次数划分工序、按安装次数划分工序 以每一次装夹作为一道工序。此种划分工序的方法适用于加工内容不多的零件。专用数控机床和加工中心常用此方法。2、按加工部位划分工序、按加工部位划分工序 按零件的结构特点分成几个加工部分，每一部分作为一道工序。3、按所用刀具划分工序、按所用刀
20、具划分工序 这种方法用于工件在切削过程中基本不变形，退刀空间足够大的情况。此时可以着重考虑加工效率、减少换刀时间和尽可能缩短走刀路线。刀具集中分序法是按所用刀具划分工序，即用同一把刀具或同一类刀具加工完成零件上所有需要加工的部位，以达到节省时间、提高效率的目的。4、按粗、精加工划分工序、按粗、精加工划分工序 对易变形或精度要求较高的零件厂采用此种划分工序的方法。这样划分工序一般不允许一次装夹就完成加工，而要粗加工时留出一定的加工余量，重新装夹后再完成精加工。（二）加工顺序的安排（二）加工顺序的安排 机械加工顺序的安排一般应遵循以下原则：1、上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。2、以相同
21、的安装方式或使用同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重新定位或换刀所引起的误差。任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 3、在同一次安装中，应先进行对工件刚性影响比较小的工序，确保工件在足够刚性条件下逐步加工完毕。这些原则不仅适用于数控加工，也适用于普通机加工。对于数控加工，表3-1列出了一些根据数控加工工艺特点而应注意的其它原则，在确定加工工序的时候也要引起重视。数控加工工序的确定原则加工路线的确定原则保证被加工工件的精度和表面粗糙度原则加工路线最短，减少空行程原则尽量简化数值计算工作量原则充分使用指令功能，简化加工程序原则工件安装方式的确定原则基准统
22、一原则装夹次数最少原则占机时间最少原则数控刀具的确定原则刀具刚性、耐用度高，缩短对换刀时间原则刀具尺寸稳定，安装调整简便原则切削用量的确定原则粗加工生产效率高，兼顾经济性原则精加工质量先行，兼顾生产效率原则消除过切、欠切原则为下道工序留足余量原则对刀点的确定原则便于数学处理和加工程序简化原则便于检测原则由对刀引起的加工误差最小原则任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定（三）定位基准的选择（三）定位基准的选择 定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工工件定位面的选择。由于车削加工的成型运动形式和加工自由度限制，数控车床在加工零件的定位基准选择上比较简单，没有太多
23、的选择余地，也没有过多的基准转换问题。轴（套）类零件的定位方式通常是一端外圆（或内孔）固定，即用三爪卡盘、四爪卡盘或弹簧套（轴）固定工件的外圆（或内孔）表面。但此种定位方式对于工件的悬伸长度有一定限制，工件悬伸过长会导致切削过程中产生变形，严重时将使切削无法进行。对于切削悬伸长度过长的工件可以采用一夹一顶或两顶尖定位，必要时再辅以中心架、跟刀架等辅助支撑，以减小工件的受力变形。（四）走刀路线的确定（四）走刀路线的确定 数控车削的走刀路线包括刀具的运动轨迹和各种刀具的使用顺序，是预先编制在加工程序中的。合理的刀具运动轨迹和使用顺序对于提高加工效率、保证加工质量是十分重要的。数控车削的走刀路线不是
24、十分复杂，也有一定的规律可循。任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 1、循环切除余量、循环切除余量数控车削加工过程一般要经过循环切除余量、粗加工和精加工三道工序。应根据毛坯类型和工件形状确定循环切除余量的方式，以达到减少循环走刀次数、提高加工效率的目的。（1）轴套类零件）轴套类零件轴套类零件安排走刀路线的原则是轴向走刀、径向进刀，循环切除余量的循环终点在粗加工起点附近。这样可以减少走刀次数，避免不必要的空走刀，节省加工时间。（2）轮盘类零件）轮盘类零件轮盘类零件安排走到路线的原则是径向走刀、轴向进刀，循环切除余量的循环终点在粗加工起点附近。编制轮盘类零件的加
25、工程序时，与轴套类零件相反，是从大直径端开始顺序向前。（3）铸锻件）铸锻件铸锻件毛坯形状与加工后零件形状相似，为加工留有一定的余量。循环去除余量的方式是刀具轨迹按工件轮廓线运动，逐渐逼近图纸尺寸。2、确定退刀路线、确定退刀路线数控机床加工过程中，为了提高加工效率，刀具从起始点或换刀点运动到接近工件部位及加工后退回起始点或换刀点是以G00（快速点定位）方式运动的。考虑退刀路线的原则是：第一、确保安全性，即在退刀过程中不与工件发生碰任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 撞；第二、考虑退刀路线最短，缩短空行程，提高生产效率。根据刀具加工零件部位的不同，退刀路线的确
26、定也不同。数控车床常用以下三种退刀路线：145数控车床加工工艺规程文件的拟定数控车床加工工艺规程文件的拟定 图1-45 轴套类零件 任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定 数控工艺卡片数控工艺卡片序号工序切削用量选择刀具主轴转速（r/min）进给量（mmr）1精车15025刀具90机夹车刀8000.10（最后一刀切削深度应大于 0.5 mm）2(1）粗车外形90的机夹车刀4000.15(2）粗车内孔硬质合金焊接车刀4000.103精车台阶130、120、110和10090的机夹车刀8000.104精车100槽和锥面硬质合金焊接切断车刀4000.105精车圆弧面R25和R20硬质合金焊接螺纹车刀(刀尖半径R为0.4mm)8000.106精车孔55、77.8硬质合金焊接盲孔车刀4000.087切内槽825硬质合金焊接内槽刀4000.088车内螺纹 M802硬质合金焊接螺纹车刀(刀尖半径R为0.4 mm)8002任务任务1-4 数控车床加工工艺规程文件拟定数控车床加工工艺规程文件拟定
