1、于万成于万成 王桂莲王桂莲课题一 数控车削加工工艺 3.1课题二 数控车床编程方法 3.2任务任务1 数控车削加工的主要对象与特点数控车削加工的主要对象与特点1数控车削加工的主要对象数控车削加工的主要对象数控车床比较适合于车削加工具有以下要求和特数控车床比较适合于车削加工具有以下要求和特点的回转体零件。点的回转体零件。（1）精度要求高的回转体零件。）精度要求高的回转体零件。（2）表面粗糙度要求好的回转体零件）表面粗糙度要求好的回转体零件。（3）表面轮廓形状复杂的回转体零件。）表面轮廓形状复杂的回转体零件。（4）带一些特殊类型螺纹的回转体零件。）带一些特殊类型螺纹的回转体零件。（5）超精密、超低
2、表面粗糙度值的零件。）超精密、超低表面粗糙度值的零件。图图3.1 成型内腔零件简图成型内腔零件简图（1）适应性强，适于多品种小批量零件的）适应性强，适于多品种小批量零件的加工。加工。（2）加工精度高，加工质量稳定。）加工精度高，加工质量稳定。（3）具有较高的生产效率和较低的加工成）具有较高的生产效率和较低的加工成本。本。（4）改善劳动条件，减轻操作者的劳动强）改善劳动条件，减轻操作者的劳动强度。度。1数控车削刀具的特点数控车削刀具的特点表表3.1可转位车刀的特点可转位车刀的特点要 求特 点目 的精度高刀片采用M级或更高精度等级的；刀杆多采用精密级的；用带微调装置的刀杆在机外预调好保证刀片重复定
3、位精度，方便坐标设定。保证刀尖位置精度可靠性高用断屑可靠性高的断屑槽形或有断屑台和断屑器的车刀；采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求换刀迅速用车削工具系统；采用快换小刀夹迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率刀片材料较多采用涂层刀片满足生产节拍要求，提高加工效率刀杆截形较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆刀杆与刀架系统匹配刀具的选择是数控车削加工工艺设计的重要内容刀具的选择是数控车削加工工艺设计的重要内容之一。数控机床大都采用已经系
4、列化、标准化之一。数控机床大都采用已经系列化、标准化的刀具，刀柄和刀头可以进行拼装和组合。刀的刀具，刀柄和刀头可以进行拼装和组合。刀头包括多种结构如可调镗刀头、不重磨刀片等头包括多种结构如可调镗刀头、不重磨刀片等。数控车削加工时应尽量采用机夹式刀杆和机。数控车削加工时应尽量采用机夹式刀杆和机夹式刀片。夹式刀片。（1）刀片的选择。）刀片的选择。刀片材质的选择。车刀刀片的材料主要有高刀片材质的选择。车刀刀片的材料主要有高速钢、硬质和涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化速钢、硬质和涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。硼、金刚石等。刀片尺寸的选择。刀片尺寸的大小取决于必刀片尺寸的选择。刀片尺寸的大小取决
5、于必要的有效切削刃长度。有效切削刃长度与背吃要的有效切削刃长度。有效切削刃长度与背吃刀量和车刀的主偏角有关，使用时可查阅有关刀量和车刀的主偏角有关，使用时可查阅有关刀具手册选取。刀具手册选取。刀片形状的选择。刀片形状主要依据被加工刀片形状的选择。刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。的转位次数等因素选择。（2）根据加工种类选择刀具。）根据加工种类选择刀具。外圆加工，一般选用外圆左偏粗车刀、外圆外圆加工，一般选用外圆左偏粗车刀、外圆左偏精车刀、外圆右偏粗车刀、外圆右偏精车左偏精车刀、外圆右偏粗车刀、外圆右偏精车
6、刀、端面刀等类型。刀、端面刀等类型。挖槽一般选外（内）圆车槽刀。挖槽一般选外（内）圆车槽刀。螺纹加工选外（内）圆螺纹车刀。螺纹加工选外（内）圆螺纹车刀。孔加工主要选择麻花钻、粗镗孔刀和精镗孔孔加工主要选择麻花钻、粗镗孔刀和精镗孔刀、扩孔钻、铰刀。刀、扩孔钻、铰刀。图图3.2 常用可转位车刀刀片常用可转位车刀刀片 尽可能选择大的刀具，因为刀具大则刚性高尽可能选择大的刀具，因为刀具大则刚性高，刀具不易断，可以采用大的切削用量，提高，刀具不易断，可以采用大的切削用量，提高加工效率，加工质量有保证。加工效率，加工质量有保证。根据加工的背吃刀量选择刀具，背吃刀量越根据加工的背吃刀量选择刀具，背吃刀量越大
7、，刀具越大。大，刀具越大。根据工件大小选刀具，工件大的选大刀具，根据工件大小选刀具，工件大的选大刀具，反之选取小刀具。反之选取小刀具。粗车时，要选强度高、寿命长的刀具，以便满足粗车时，要选强度高、寿命长的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、寿命长的刀具，以保证加工精，要选精度高、寿命长的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀具。，应尽可能采用机夹刀具。数控车床的刀架大致可以分两大类，即排刀式刀数控车床的刀架大致可以分两大类，即排刀式刀架和转塔式
8、刀架。有的车削中心还采用带刀库的架和转塔式刀架。有的车削中心还采用带刀库的自动换刀装置。转塔式刀架也称刀塔或者刀台或自动换刀装置。转塔式刀架也称刀塔或者刀台或称回转刀架，转塔式刀架是用转塔头各刀座来安称回转刀架，转塔式刀架是用转塔头各刀座来安装或夹持各种不同用途的刀具，转塔式刀架有立装或夹持各种不同用途的刀具，转塔式刀架有立式和卧式两种结构型式。转塔刀盘按外形可分为式和卧式两种结构型式。转塔刀盘按外形可分为圆鼓形、星形和伞形（冕形）三种圆鼓形、星形和伞形（冕形）三种。圆鼓形转塔。圆鼓形转塔刀架上沿径向安装的刀具适于作圆柱面加工，沿刀架上沿径向安装的刀具适于作圆柱面加工，沿轴向安装的刀具可用于工
9、件的孔和圆柱面加工，轴向安装的刀具可用于工件的孔和圆柱面加工，一般星形转塔刀架的回转轴与主轴轴线成垂直布一般星形转塔刀架的回转轴与主轴轴线成垂直布置也可用于工件的孔和圆柱面加工，但以加工圆置也可用于工件的孔和圆柱面加工，但以加工圆柱面为主，可安装受力较大的刀具。刀位数有柱面为主，可安装受力较大的刀具。刀位数有4、6、8、12和和16及及20刀位。立式转台刀架的工具（刀位。立式转台刀架的工具（刀辅具）系统，如图刀辅具）系统，如图3.3所示。所示。图图3.3 立式转台刀架的工具立式转台刀架的工具（刀辅具）系统（刀辅具）系统 夹具分为两种基本类型：一类是安装在数控车床主轴夹具分为两种基本类型：一类是
10、安装在数控车床主轴上的夹具，这类夹具和数控车床主轴相连接并带动工上的夹具，这类夹具和数控车床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具件一起随主轴旋转，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具或其他机床附件外，往往根据加工的需要设计出各种或其他机床附件外，往往根据加工的需要设计出各种心轴或其他专用夹具；另一类是安装在滑板或床身上心轴或其他专用夹具；另一类是安装在滑板或床身上的夹具，对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常的夹具，对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具装在数控车床滑板上，刀具则安装在数控车常把夹具装在数控车床滑板上，刀具则安装在数控车床主轴上做旋转运动，夹具做进给
11、运动。床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。数控车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通数控车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的同一夹具用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的同一夹具，例如，数控车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡，例如，数控车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一指定工套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一指定工件的某一工序而设计的夹具。件的某一工序而设计的夹具。三爪卡盘如图三爪卡盘如图3.4所示，是最常用的车床通用夹所示，是最常用的车床通用夹具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，三具，三爪卡盘最大
12、的优点是可以自动定心，三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。2软爪软爪 软爪要在与使用时相同的夹紧状态下加工，以软爪要在与使用时相同的夹紧状态下加工，以免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定心误差。加工软爪内定位表面时，要在软爪尾心误差。加工软爪内定位表面时，要在软爪尾部夹紧一适当的棒料，以消除卡盘端面螺纹的部夹紧一适当的棒料，以消除卡盘端面螺纹的间隙，如图间隙，如图3.5所示。所示。图图3.4 三爪卡盘三爪卡盘 图3.5 软爪弹簧夹套定心精度高，装夹工件快捷、方便，常用于精弹簧夹套定心精度高，装夹工件快捷、方便，常用于
13、精加工的外圆表面定位。弹簧夹套特别适用于尺寸精度加工的外圆表面定位。弹簧夹套特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔圆棒料，若配以自动送料较高、表面质量较好的冷拔圆棒料，若配以自动送料器，可实现自动上料。弹簧夹套夹持工件的内孔是标器，可实现自动上料。弹簧夹套夹持工件的内孔是标准系列，并非任意直径。准系列，并非任意直径。4四爪卡盘四爪卡盘加工精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件加工精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件时，可采用四爪卡盘，如图时，可采用四爪卡盘，如图3.6所示。所示。5中心孔定位夹具中心孔定位夹具（1）两顶尖拨盘。两顶尖定位的优点是定心正确可靠，）两顶尖拨盘。两顶
14、尖定位的优点是定心正确可靠，安装方便。顶尖作用是定心、承受工件的重量和切削安装方便。顶尖作用是定心、承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两种，前顶尖和主轴一起力。顶尖分前顶尖和后顶尖两种，前顶尖和主轴一起旋转，与主轴中心孔不产生摩擦，后顶尖插入尾座套旋转，与主轴中心孔不产生摩擦，后顶尖插入尾座套筒，其结构特点如表筒，其结构特点如表3.2所示。所示。图图3.6 四爪卡盘四爪卡盘名 称 特 点结 构 图名 称 特 点结 构 图前顶尖插 入 主 轴锥孔内后顶尖固定式夹 在 卡 盘内回 转 式（广 泛应用）工件安装时用对分夹头或鸡心夹头夹紧工件工件安装时用对分夹头或鸡心夹头夹紧工件一端，拨杆伸
15、向端面。两顶尖只对工件有定心一端，拨杆伸向端面。两顶尖只对工件有定心和支承作用，必须通过对分夹头或鸡心夹头的和支承作用，必须通过对分夹头或鸡心夹头的拨杆带动工件旋转，如图拨杆带动工件旋转，如图3.7所示，利用两顶尖所示，利用两顶尖定位还可加工偏心工件，如图定位还可加工偏心工件，如图3.8所示。所示。图图3.7 两顶尖装夹工件两顶尖装夹工件 图图3.8 两顶尖车削偏心轴两顶尖车削偏心轴表表3.3 拨动顶尖拨动顶尖名 称特 点结 构 图拨动顶尖内、外 拨动顶尖锥面带齿，能嵌入工件，拨动工件旋转拨动顶尖端 面 拨 动顶尖利用端面拨爪带动工件旋转，适合装夹工件的直径在50150mm之间（3）中心孔。）
16、中心孔。用顶尖装夹工件时，必须先在工用顶尖装夹工件时，必须先在工件的端面上加工出中心孔。中心孔的类型和选件的端面上加工出中心孔。中心孔的类型和选择如下。择如下。国家标准国家标准GB/T 1452001规定中心孔有规定中心孔有A型（不型（不带护锥）、带护锥）、B型（带护锥）、型（带护锥）、C型（带护锥和型（带护锥和螺纹）和螺纹）和R型（弧形）四种。型（弧形）四种。A型中心孔。其结构如图型中心孔。其结构如图3.9所示。所示。B型中心孔。型中心孔。B型中心孔是在型中心孔是在A型中心孔的端型中心孔的端部多一个部多一个120的圆锥面，目的是保护的圆锥面，目的是保护60锥锥面，不让其拉毛碰伤。一般应用于多
17、次装夹的面，不让其拉毛碰伤。一般应用于多次装夹的工件或精度要求较高的工件，结构如图工件或精度要求较高的工件，结构如图3.10所所示。示。图图3.9 A型中心孔型中心孔图图3.10 B型中心孔型中心孔 C型中心孔。型中心孔。C型中心孔外端形似型中心孔外端形似B型中心孔型中心孔，里端有一个比圆柱孔还要小的内螺纹，它可，里端有一个比圆柱孔还要小的内螺纹，它可以将其他零件轴向固定在轴上，或将零件吊挂以将其他零件轴向固定在轴上，或将零件吊挂放置。适用于当其他零件轴向固定在轴端时，放置。适用于当其他零件轴向固定在轴端时，其结构如图其结构如图3.11所示。所示。R型中心孔。型中心孔。R型中心孔是将型中心孔是
18、将A型中心孔的圆型中心孔的圆锥母线改为圆弧线而形成的。将圆锥母线改为锥母线改为圆弧线而形成的。将圆锥母线改为圆弧线可以减少中心孔与顶尖的接触面积，减圆弧线可以减少中心孔与顶尖的接触面积，减少摩擦力，提高定位精度。适用于轻型和高精少摩擦力，提高定位精度。适用于轻型和高精度轴类工件，其结构如图度轴类工件，其结构如图3.12所示。所示。图图3.11 C型中心孔型中心孔 图图3.12 R型中心孔型中心孔 在四种中心孔中，长度为的圆柱部分作用是：储存油在四种中心孔中，长度为的圆柱部分作用是：储存油脂，避免顶尖触及工件，使顶尖与脂，避免顶尖触及工件，使顶尖与60圆锥面配合贴圆锥面配合贴紧。中心孔的尺寸以圆
19、柱孔直径（紧。中心孔的尺寸以圆柱孔直径（D）为公称尺寸，）为公称尺寸，它是选取中心钻的依据。直径在它是选取中心钻的依据。直径在 6.3mm以下的中心孔以下的中心孔，常用高速钢制成的中心钻直接钻出。，常用高速钢制成的中心钻直接钻出。（4）中心钻。中心孔是轴类工件的精确定位基）中心钻。中心孔是轴类工件的精确定位基准，对工件的加工质量影响较大。因此，所钻准，对工件的加工质量影响较大。因此，所钻出的中心孔必须圆整、光洁、角度正确。而且出的中心孔必须圆整、光洁、角度正确。而且轴两端中心孔轴线必须同轴，对精度要求较高轴两端中心孔轴线必须同轴，对精度要求较高的轴，在热处理后及精加工前均应对中心孔进的轴，在热
20、处理后及精加工前均应对中心孔进行修研。不同类型的中心孔加工工具及方法是行修研。不同类型的中心孔加工工具及方法是有区别的。加工有区别的。加工A、B、R三种类型中心孔需分三种类型中心孔需分别采用不带护锥的中心钻、带护锥中心钻和弧别采用不带护锥的中心钻、带护锥中心钻和弧形中心钻，如图形中心钻，如图3.13、图、图3.14和图和图3.15所示。所示。图图3.13 不带护锥中心钻不带护锥中心钻图图3.14 带护锥中心钻带护锥中心钻 图图3.15 弧形中心钻弧形中心钻图图3.16 C型中心孔的加工型中心孔的加工（1）花盘。加工表面的回转轴线与基准面）花盘。加工表面的回转轴线与基准面垂直、外形复杂的零件可以
21、装夹在花盘垂直、外形复杂的零件可以装夹在花盘上加工，图上加工，图3.17所示为用花盘装夹双孔连所示为用花盘装夹双孔连杆的方法。杆的方法。（2）角铁。加工表面的回转轴线与基准面）角铁。加工表面的回转轴线与基准面平行、外形复杂的工件可以装夹在角铁平行、外形复杂的工件可以装夹在角铁上加工，图上加工，图3.18所示为角铁的安装方法。所示为角铁的安装方法。图图3.17 在花盘上装夹双孔连杆在花盘上装夹双孔连杆 图图3.18 角铁的安装方角铁的安装方法法其主要内容有：分析零件图、确定加工工序和工其主要内容有：分析零件图、确定加工工序和工件的装夹方式、各表面的加工顺序和刀具的进件的装夹方式、各表面的加工顺序
22、和刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。1零件图分析零件图分析（1）结构特点。）结构特点。在对零件图进行分析时，首先在对零件图进行分析时，首先应考虑零件的结构特点、构成零件轮廓变化的应考虑零件的结构特点、构成零件轮廓变化的各点坐标以及零件的精度和技术要求。各点坐标以及零件的精度和技术要求。（2）坐标点的计算。）坐标点的计算。在自动编程时，要对构成在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点坐标，无论哪个节点不明时要计算出每个节点坐标，无论哪个节点不明确或不确定，编程都无
23、法进行。确或不确定，编程都无法进行。在分析加工尺寸精度时应注意如下几点。在分析加工尺寸精度时应注意如下几点。所使用的车床在精度上满足零件的加工需要。所使用的车床在精度上满足零件的加工需要。对用来定位和作为基准使用的面和孔，可以适当提高对用来定位和作为基准使用的面和孔，可以适当提高加工精度。加工精度。为了满足组合件的装配精度，在单件加工零件时要进为了满足组合件的装配精度，在单件加工零件时要进行公差分配，加工工艺好的零件精度可适当提高，加行公差分配，加工工艺好的零件精度可适当提高，加工工艺性差的零件精度可适当降低。工工艺性差的零件精度可适当降低。当基准转换后，有些尺寸公差要进行尺寸链计算。当基准转
24、换后，有些尺寸公差要进行尺寸链计算。在定位和装夹可靠的情况下，或切削要素选择正确的在定位和装夹可靠的情况下，或切削要素选择正确的情况下，许多位置和形状精度是由设备和工艺保证的情况下，许多位置和形状精度是由设备和工艺保证的。装配后以及零件加工完毕，因测量的需要，基准支承装配后以及零件加工完毕，因测量的需要，基准支承面、找正面、找正孔等，应与加工基准有尺寸关系，面、找正面、找正孔等，应与加工基准有尺寸关系，加工精度应比零件精度高。加工精度应比零件精度高。一般在数控车床上加工零件时，应按照工序集中一般在数控车床上加工零件时，应按照工序集中的原则划分工序，主要从以下几个方面考虑。的原则划分工序，主要从
25、以下几个方面考虑。（1）位置精度要求。）位置精度要求。（2）以一个完整的数控程序所能连续加工的表）以一个完整的数控程序所能连续加工的表面为原则进行工序的划分面为原则进行工序的划分.（3）按粗、精加工划分。）按粗、精加工划分。总之，在加工中要根据零件的结构与工艺性要总之，在加工中要根据零件的结构与工艺性要求、零件的批量、机床的功能，以及零件数控求、零件的批量、机床的功能，以及零件数控加工内容的多少、程序的大小、安装次数及本加工内容的多少、程序的大小、安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。单位生产组织状况灵活掌握。制订零件车削加工顺序一般遵循以下几个制订零件车削加工顺序一般遵循以下几个原则。原则。
26、（1）先粗后精。）先粗后精。（2）先近后远。）先近后远。（3）内外交叉。）内外交叉。（4）减少换刀次数。）减少换刀次数。对于能满足加工要求对于能满足加工要求的刀具，应尽可能多地利用它完成工件的刀具，应尽可能多地利用它完成工件表面的加工，缩短刀具的移动距离。表面的加工，缩短刀具的移动距离。进给路线是指数控机床加工过程中，刀具相对进给路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。它泛零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。它泛指刀具从起刀点（或机床参考点）开始运动起指刀具从起刀点（或机床参考点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，直至返回该点并结束加工程序所经
27、过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。切削空行程。（1）原则。）原则。根据工件表面形状和精度要求确定工序和工根据工件表面形状和精度要求确定工序和工步，并由此确定各表面加工进给路线的顺序。步，并由此确定各表面加工进给路线的顺序。在保证工件轮廓表面加工后精度和粗糙度要在保证工件轮廓表面加工后精度和粗糙度要求的前提下，寻求最短进给路线（包括空行程求的前提下，寻求最短进给路线（包括空行程路线和切削路线），减少走刀时间以提高加工路线和切削路线），减少走刀时间以提高加工效率，尽量减少程序段数。效率，尽量减少程序段数。对横截面积小的细长零件或薄壁
28、零件应采用分几次进对横截面积小的细长零件或薄壁零件应采用分几次进给加工的方式，防止切削深度过大，造成切削力过大给加工的方式，防止切削深度过大，造成切削力过大，工件变形。，工件变形。刀具的进、退刀点应避免在轮廓处，避免因停刀而在刀具的进、退刀点应避免在轮廓处，避免因停刀而在工件表面留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直下工件表面留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直下刀而划伤工件。刀而划伤工件。（2）进给路线的确定。）进给路线的确定。最短的切削进给路线。图最短的切削进给路线。图3.19所示给出了三种所示给出了三种不同的粗车切削进给路线，其中图不同的粗车切削进给路线，其中图3.19（c）所）所示矩形循
29、环进给路线最短。示矩形循环进给路线最短。最短的空行程路线。最短的空行程路线。（a）巧用起刀点。）巧用起刀点。图图3.19 粗车切削进给路线示例粗车切削进给路线示例图图3.20 巧用起刀点巧用起刀点（b）巧设换刀点。）巧设换刀点。（c）合理安排）合理安排“回零回零”路线。路线。大余量毛坯的阶梯切削进给路线。图大余量毛坯的阶梯切削进给路线。图3.21所示所示列出了两种大余量毛坯的阶梯切削进给路线。列出了两种大余量毛坯的阶梯切削进给路线。图图3.21（a）所示为错误的阶梯切削路线，图）所示为错误的阶梯切削路线，图3.21（b）所示按）所示按l5的顺序切削，每次切削所的顺序切削，每次切削所留余量相等，
30、是正确的阶梯切削进给路线。因留余量相等，是正确的阶梯切削进给路线。因为在同样的背吃刀量下，按图为在同样的背吃刀量下，按图3.21（a）所示加）所示加工所剩的余量过多。工所剩的余量过多。根据数控机床的加工特点，也可不用阶梯切削根据数控机床的加工特点，也可不用阶梯切削法，改用依次从轴向和径向进刀，沿着工件毛法，改用依次从轴向和径向进刀，沿着工件毛坯轮廓进给的路线，如图坯轮廓进给的路线，如图3.22所示。所示。零件轮廓精加工的连续切削进给路线。零件轮廓精加工的连续切削进给路线。特殊的进给路线。特殊的进给路线。图图3.21 大余量毛坯的阶梯切削进给路线大余量毛坯的阶梯切削进给路线图图3.22 双向进刀
31、的加工路线双向进刀的加工路线5夹具的选择夹具的选择选择数控车床所用的夹具主要考虑以下几点。选择数控车床所用的夹具主要考虑以下几点。（1）尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具。）尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具。（2）当成批量生产时才考虑采用专用夹具，但应力求结）当成批量生产时才考虑采用专用夹具，但应力求结构简单。构简单。（3）工件的加工部位要敞开，夹具上的任何部分都不能工件的加工部位要敞开，夹具上的任何部分都不能影响加工中刀具的正常走刀，不能产生碰撞。影响加工中刀具的正常走刀，不能产生碰撞。（4）夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组）夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支
32、撑点所组成的三角形内；应力求靠近切削部位，并在刚性较好成的三角形内；应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方；尽量不要在被加工孔的上方，以减小零件变的地方；尽量不要在被加工孔的上方，以减小零件变形。形。（5）装卸零件要方便、迅速、可靠，以缩短准备时间，）装卸零件要方便、迅速、可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。多工位夹具。粗车时，要选强度高、寿命长的刀具，以便满。粗车时，要选强度高、寿命长的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、寿命长的刀
33、具，以保证加工时，要选精度高、寿命长的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀具。夹紧刀片的方式刀，应尽可能采用机夹刀具。夹紧刀片的方式要选择合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片要选择合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。7 7切削用量的选择切削用量的选择数控车削加工的切削用量包括：背吃刀量、主轴数控车削加工的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度（用于恒线速度切削）、进给转速或切削速度（用于恒线速度切削）、进给速度或进给量。速度或进给量。（1）粗车切削用量的选择原则。首先考虑选择）粗车切削用量的选择原则。首先考虑选
34、择一个尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大一个尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度，即的进给量，最后确定一个合适的切削速度，即按照的原则来选取。增大背吃刀量，可使走刀按照的原则来选取。增大背吃刀量，可使走刀次数减少，增大进给量有利于断屑。次数减少，增大进给量有利于断屑。（2）精车切削用量的选择原则。精车时，加工）精车切削用量的选择原则。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车的切削用量时，应着重较均匀，因此选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提考虑如何保证加
35、工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此精车时应选用较小（但不能太高生产率。因此精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用较高的切削小）的背吃刀量和进给量，并选用较高的切削速度，即按照的原则来选取，以及切削性能高速度，即按照的原则来选取，以及切削性能高的刀具材料和合理的刀具几何参数。同时应在的刀具材料和合理的刀具几何参数。同时应在机床给定的切削用量范围内选取。机床给定的切削用量范围内选取。编制加工工艺时应注意检测的问题有如下两个方编制加工工艺时应注意检测的问题有如下两个方面。面。（1）在加工中，孔、轴、槽、深度和高度等，）在加工中，孔、轴、槽、深度和高度等，都可以用专用量具和通用
36、量具直接测量。但是都可以用专用量具和通用量具直接测量。但是位置尺寸（如多台阶轴间的距离）在加工中就位置尺寸（如多台阶轴间的距离）在加工中就很难用通用量具去测量。这时操作者应会用千很难用通用量具去测量。这时操作者应会用千分杠杆表和机床手动方式对位置尺寸自检。分杠杆表和机床手动方式对位置尺寸自检。（2）对形状精度的测量，可以通过打表来自检）对形状精度的测量，可以通过打表来自检。唯一不好测量的就是轮廓精度。唯一不好测量的就是轮廓精度。1加工方法的选择加工方法的选择（1）外圆表面加工方法的选择。外圆表面的主）外圆表面加工方法的选择。外圆表面的主要加工方法是车削和磨削。当表面粗糙度要加工方法是车削和磨削
37、。当表面粗糙度Ra值值要求较小时，还要经光整加工。表要求较小时，还要经光整加工。表3.4所示为外所示为外圆表面的典型加工方案。可根据加工表面所要圆表面的典型加工方案。可根据加工表面所要求的精度和表面粗糙度，毛坯种类和材料性质求的精度和表面粗糙度，毛坯种类和材料性质，零件的结构特点以及生产类型，并结合现场，零件的结构特点以及生产类型，并结合现场的设备等条件予以选用。的设备等条件予以选用。序 号加 工 方 案经济精度等级表面粗糙度Ra/m适 用 范 围1粗车IT11IT1212.550适用于淬火钢以外的各种金属2粗车半精车IT93.26.33粗车半精车精车IT7IT80.861.64粗车半精车精车
38、滚压（或抛光）IT6IT70.0250.25粗车半精车磨削IT6IT70.40.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车半精车粗磨精磨IT5IT60.10.47、8粗车半精车粗磨精磨超精加工IT50.0120.19粗车半精车粗磨金刚石车IT5IT60.0250.4主要用于要求较高的有色金属的加工10粗车半精车粗磨精磨超精磨或镜面磨IT5以上0.0060.025极高精度的外圆加工11粗车半精车粗磨精磨研磨IT5以上0.0060.1表表3.5常用的孔加工方案常用的孔加工方案序 号加 工 方 案经济精度等级表面粗糙度Ra/m适 用 范 围1钻IT11IT1212.5加工未淬火钢及
39、铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径小于1520mm2钻铰IT91.63.23钻铰精铰IT7IT80.81.64钻扩IT10IT116.312.5同上，但是孔径大于1520mm5钻扩铰IT8IT91.63.26钻扩粗铰精铰IT70.81.67钻扩机铰手铰IT6IT70.20.48粗镗IT11IT126.312.5除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔9粗镗半精镗IT8IT91.63.210粗镗半精镗精镗IT7IT80.81.611粗镗半精镗精镗浮动镗刀精镗IT6IT70.20.4表表3.6平面加工方案平面加工方案序 号加 工 方 案经济精度等级表面粗糙度Ra/m适 用 范 围1粗车半精
40、车IT93.26.3适用于工件的端面加工2粗车半精车精车IT7IT80.81.63粗车半精车磨削IT6IT70.40.8 表面加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和表面加工方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求，具体选择时应考虑以下几方面经济性等方面的要求，具体选择时应考虑以下几方面的因素。的因素。选择能获得相应经济精度的加工方法。例如，加工精选择能获得相应经济精度的加工方法。例如，加工精度为度为IT7IT7、表面粗糙度为、表面粗糙度为Ra=Ra=0.40.4 m m的外圆柱面，通过的外圆柱面，通过精细车削是可以达到要求的，但不如磨削经济。精细车削是可以达到要求的，但
41、不如磨削经济。零件材料的可加工性能。例如，淬火钢的精加工要用零件材料的可加工性能。例如，淬火钢的精加工要用磨削，有色金属圆柱面的精加工为避免磨削时堵塞砂磨削，有色金属圆柱面的精加工为避免磨削时堵塞砂轮，则要用高速精细车或精细镗。轮，则要用高速精细车或精细镗。工件的结构形状和尺寸大小。例如，对于加工精度要工件的结构形状和尺寸大小。例如，对于加工精度要求为求为IT7IT7的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求。但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而要求。但箱体上的孔，一般不宜选用拉孔或磨孔，而宜选择镗孔（大孔）或铰孔。宜选择镗孔（大孔）或铰孔。零件的
42、加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。（1）粗加工阶段。其任务是切除毛坯上大部分多余的金属，）粗加工阶段。其任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率。提高生产率。（2）半精加工阶段。其任务是使主要表面达到一定的精度，）半精加工阶段。其任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工（如精车、留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工（如精车、精磨）
43、做好准备。并可完成一些次要表面加工，如扩孔、精磨）做好准备。并可完成一些次要表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等。攻螺纹、铣键槽等。（3）精加工阶段。其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸）精加工阶段。其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。主要目标是全面保证加工质量。精度和表面粗糙度要求。主要目标是全面保证加工质量。（4）光整加工阶段。对零件上精度和表面粗糙度要求很高（）光整加工阶段。对零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度为级以上，表面粗糙度为Ra=0.2 m以下）的表面，需进以下）的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙行光整加工，其
44、主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。度。于万成于万成 王桂莲王桂莲课题一 数控车削加工工艺 3.1课题二 数控车床编程方法 3.2本课题以本课题以FANUC 0i Mate-TC数控系统为例。编数控系统为例。编程指令如表程指令如表3.7所示。所示。表表3.7 G功能指令功能指令G 代 码组功 能ABCG00G00G0001定位（快速）G01G01G0101直线插补（切削进给）G02G02G0201顺时针圆弧插补G03G03G0301逆时针圆弧插补G04G04G0401暂停G10G10G1001可编程数据输入G 代 码组功 能ABCG11G11G1101可编程数据输入方式取消G18G18G1
45、816ZpXp平面选择G20G20G7006英寸输入G21G21G7106毫米输入G22G22G2209存储行程检查接通G23G23G2309存储行程检查断开G27G27G2700返回参考点检查G28G28G2800返回参考位置G30G30G3000返回第2、第3和第4参考点G31G31G3100跳转功能G32G33G3301螺纹切削G34G34G3401变螺距螺纹切削G40G40G4007刀尖半径补偿取消G41G41G4107刀尖半径补偿左G42G42G4207刀尖半径补偿右G50G92G9200坐标系设定或最大主轴速度设定G50.3G92.1G92.100工件坐标系预置G52G52G520
46、0局部坐标系设定G53G53G5300机床坐标系设定G54G54G5414选择工件坐标系1G55G55G5514选择工件坐标系2G56G56G5614选择工件坐标系3G57G57G5714选择工件坐标系4G58G58G5814选择工件坐标系5G59G59G5914选择工件坐标系6G65G65G6500宏程序调用G66G66G6612宏程序模态调用G67G67G6712宏程序模态调用取消G70G70G7200精加工循环G71G71G7300粗车外圆G72G72G7400粗车端面G73G73G7500多重车削循环G74G74G7600排屑钻端面孔G75G75G7700外径/内径钻孔G76G76G7
47、800多头螺纹循环G90G77G2001外径/内径车削循环G 代 码组功 能ABCG92G78G2101螺纹切削循环G94G79G2401端面车削循环G96G96G9602恒表面切削速度控制G97G97G9702恒表面切削速度控制取消G98G94G9405每分进给G99G95G9505每转进给G90G9003绝对值编程G91G9103增量值编程G98G9811返回到起始平面G99G9911返回到R平面1快速移动指令 G00（1 1）指令格式）指令格式。G00X（U）Z（W）；（2 2）指令说明）指令说明。表示刀具以机床给定的快速进给速度移动到表示刀具以机床给定的快速进给速度移动到程序段指定点的
48、位置，又称为点定位指令。程序段指定点的位置，又称为点定位指令。采用绝对坐标编程时，采用绝对坐标编程时，X、Z表示快速移动的表示快速移动的终点位置在工件坐标系中的坐标。终点位置在工件坐标系中的坐标。采用增量坐标编程时，采用增量坐标编程时，U、W表示快速移动的表示快速移动的终点位置相对于起点位置的位移量。终点位置相对于起点位置的位移量。（1 1）指令格式。）指令格式。G01X（U）Z（W）F ；（2 2）指令说明）指令说明。G01指令使刀具以程序中设定的进给速度从所指令使刀具以程序中设定的进给速度从所在点出发，直线插补至指定点。在点出发，直线插补至指定点。采用绝对坐标编程时，采用绝对坐标编程时，X
49、、Z表示程序段指定表示程序段指定点在工件坐标系中的坐标位置；采用增量坐标点在工件坐标系中的坐标位置；采用增量坐标编程时，编程时，U、W表示程序段指定点相对当前点表示程序段指定点相对当前点的移动距离与方向，其中的移动距离与方向，其中F表示合成进给速度表示合成进给速度，在无新的，在无新的F指令替代前一直有效。如图指令替代前一直有效。如图3.25所示零件，用所示零件，用G01指令可加工外圆。指令可加工外圆。G01是模态代码，可由是模态代码，可由G00、G02、G03或或G32功能注销。功能注销。图图3.25 零件简图零件简图（1 1）指令格式。）指令格式。用圆弧终点坐标和圆心坐标表示时，指令格用圆弧
50、终点坐标和圆心坐标表示时，指令格式：式：G02/G03 X（U）Z（W）I K F ；用圆弧终点坐标和圆弧半径用圆弧终点坐标和圆弧半径R表示时，指令格表示时，指令格式：式：G02/G03 X（U）Z（W）R F ；（2 2）指令说明。）指令说明。G02、G03指令表示刀具以进给速度从圆弧指令表示刀具以进给速度从圆弧起点向圆弧终点进行圆弧插补。起点向圆弧终点进行圆弧插补。G02为顺时针圆弧插补指令，即凹圆弧的加工为顺时针圆弧插补指令，即凹圆弧的加工；G03为逆时针圆弧插补指令，即凸圆弧的加为逆时针圆弧插补指令，即凸圆弧的加工。工。采用绝对坐标编程，采用绝对坐标编程，X、Z为圆弧终点坐标值为圆弧终
