搜索
数控加工技术课件数控加工技术精品课程组数控加工技术项目一：数控车削加工技术项目二：数控铣削加工技术项目三：加工中心加工技术项目四：特种加工项目一：数控车削加工技术任务一：数控车床工件坐标系及对刀任务二：端面及阶梯外圆数控车削任务三：圆锥面、倒角及切断数控车削任务四：圆弧面车削任务五：轴类件的螺纹车削任务六：轴类零件的复合循环车削任务七：轴类零件的综合车削加工任务一：数控车床工件坐标系及对刀理论技能一数控设备的产生和发展（一）数控机床数控设备就是采用了数控技术的机械设备，或者说是装备了数控系统的机械设备。数控机床是数控设备的典型代表，其他数控设备还有数控冲剪机、数控压力机、数控弯管机、数控坐标测量机、数控绘图仪、数控雕刻机等等。（二）数控机床的发展1948年，美国帕森（Parsons）公司在研制加工直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学院（MIT）的协助下，于1952年研制成功了世界上第一台三坐标直线插补且连续控制的立式数控铣床。我国于1958年由清华大学和北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床。数控系统的发展到现在已经有了两个阶段。计算机数字控制（CNC）阶段电子管时代（1952年）晶体管时代（1959年）小规模集成电路时代（1965年）普通数控（NC）阶段小型计算机控制的计算机数控基于个人计算机（PC）平台的数控系统（称为PC数控系统）微型机数控（MNC）二数控机床的加工原理数控机床是数值控制的工作母机的总称。一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成。数控机床的加工原理如下图所示。输入装置输出装置计算机数控装置PLC主轴控制单元主轴机床伺服电机速度控制单元工作台位置检测反馈装置数控加工的特点及应用:柔性好加工精度高能加工复杂型面生产效率高劳动条件好有利于生产管理易于建立计算机通信网络1)数控加工的优点数控机床价格较贵，加工成本高，提高了起始阶段的投资。技术复杂，增加了电子设备的维护，维修困难。对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，对操作人员的技术水平要求高。2)数控加工的不足之处3).数控加工技术的主要应用对象多品种小批量生产的零件必须严格控制公差的零件贵重的、不允许报废的关键零件几何形状复杂的零件三数控机床坐标系统（一）标准坐标系数控车床的坐标系是以径向为X轴方向，纵向为Z轴方向。指向主轴箱的方向为Z轴的负方向，而指向尾座的方向为Z轴的正方向。X轴是以操作者面向的方向为X轴正方向。故，根据右手法则，Y轴正方向指向地面（数控车床编程中不涉及Y轴坐标）。数控车床坐标系如图所示。1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向数控机床某一部件运动的正方向是增大工件和刀具距离的方向。Z轴的确定：平行于主轴轴线方向为Z轴，取刀具远离工件的方向为正Z方向。X轴的确定：车床取横向滑座方向为X轴，取刀具远离工件的方向为正向。立式数控铣床：面对立柱，取右手方向为+X方向；卧式数控铣床:从主轴后端往前看，取右手方向为+X方向。Y轴的确定：+Y的运动方向，根据X、Z坐标的运动方向，按照右手笛卡尔坐标系来确定。（二）机床坐标系机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械挡块决定，不能随意改变。（三）工件坐标系１、工件原点工件零点CNC车床在程序设计时，依工件图尺寸转换成坐标系，在转换成坐标系前即会选定某一点来当做坐标系零点。然后以此零点为基准而计算出各点坐标，此零点即称为工件零点也称程序零点。数控车床的程序原点一般定为零件精加工右端面与轴心线的交处。如图所示。２、工件坐标系以程序原点为原点，所构成的坐标系称为工件坐标系。(四)绝对坐标系统与相对坐标系统1、绝对坐标系统绝对坐标系统是指工作台位移是从固定的基准点开始计算的。2、相对坐标系统相对坐标系统是指工作台的位移是从工作台现有位置开始计算的。四对刀点换刀点的概念及确定原则对刀点：对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，用于确定工件坐标系与机床坐标系的相对位置。刀具在机床上的位置是由“刀位点”的位置来表示的。对刀点的选择原则：1）、在机床上对刀方便、便于观察和检测。2）、编程时便于数学处理和有利于简化编程。3）、对刀点可选择在零件上或夹具上。4）、为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点。换刀点换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床，也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量任务一：数控车床工件坐标系及对刀操作技能在数控车床上加工时，工件坐标系确定好后，还需确定刀尖点在工件坐标系中的位置，即对刀问题。常用的对刀方法为试切对刀。如图3-12所示，试切对刀的具体方法是：如图（a）所示、如图（b）所示。任务二：端面及阶梯外圆数控车削知识技能一、编程常识：1、程序的构成在数控装置中，程序的记录是由程序号来辩别的，调用某个程序可通过程序号来调出，编辑程序也要首先调出程序号。程序号由4位数（1-9999）表示。程序编号方式为：O；可以在程序编号的后面注上程序的名字并用括号括起。程序名可用16位字符表示，要求有利于理解。程序编号要单独使用一个程序段。2、程序段的构成程序段的构成主要是由程序段序号和各种功能指令构成的：NGX（U）Z（W）FMST；其中，N为程序段序号；G为准备功能；X（U）Z（W）为工件坐标系中X、Z轴移动终点位置；F为进给功能指令；M为辅助功能指令；S为主轴功能指令；T为刀具功能指令。3、坐标的选取绝对坐标：X、Z相对坐标：U、W注：X、Z与U、W在一个程序段内可以混用X方向坐标值使用直径值二、插补功能1、快速点定位（G00）格式：G00X____Z____；G00U____W____；其中（X，Z）（U，W）为定位点例：如图所示快速进刀指令G00X50.0Z6.0；或G00U-70.0W-84.0；2、G01（直线插补指令）格式：G01X____Z____F____；G01U____W____F____；其中（X，Z）（U，W）为直线终点位置F进给指令单位：mm/r（毫米/转）该指令用于直线或斜线运动，可沿X轴、Z轴方向执行单轴运动，也可沿XZ平面内任意斜率的直线运动。G01X60.0Z-80.0F0.3；或G01U0W-80.0F0.3；*此例为单轴切削，故X、U指令可省略不写3暂停指令（G04）格式：G04X____；G04U____；G04P____；*使用P不能有小数点（G99）G04____；指令暂停进刀的主轴回转数；（G98）G04____；指令暂停进刀的时间（秒数）；例：（G99）G04X（U）1.0；或（G99）G04P1000；主轴停转一转后执行下一个程序段（G98）G04X（U）1.0；或（G98）G04P1000；主轴停转一秒钟后执行下一个程序段4自动回原点（G28）格式：G28X（U）____Z（W）____T00；该指令使刀具自动返回机械原点或经过某一中间位置，再回到机械原点；X，Z（或U，W）为中间点坐标；该指令以G00的速度运动。5进给功能指（F功能）G99：每转进给量格式：G99____（F____）；G99使进给量F的单位为mm/r。如图所示。G98：每分钟进给量格式：G98____（F____）；G98使进给量F的单位为mm/min，如图所示。*数控车床中，当接入电源时，机床进给方式默认G99。6主轴转动功能(S功能)G50：主轴最高转速设定格式：(G50)____S____；其中S指令给出主轴最高转速；G97：主轴转速直接设定格式：(G97)____S____(M38或M39)；设定主轴转数恒定（r/min）；G96：主轴转速线速度恒定设定格式：(G96)____S____(M38或M39)；设定主轴线速度，即切削速度恒定（m/min)。其中M38设定主轴在低速范围内变化(粗加工)；M39设定主轴在高速范围内变化(精加工)。7刀具功能指令(T功能)该指令可指定刀具号及刀具补偿号。格式：T□□□□前两位指定刀具序号；后两位指定刀具补偿号。*刀具序号尽量与刀塔上的刀位号相对应；*刀具补偿包括几何补偿和磨损补偿；*为使用方便，尽量使刀具序号和刀具补偿号保持一致；*取消刀具补偿，T指令格式为：T□□或T□□00。8辅助功能指令（M功能）M代码功能M代码功能M00程序停止M12尾顶尖伸出M01计划停止M13尾顶尖缩回M02程序结束M21门打开可执行程序M03主轴顺时针转动M22门打开无法执行程序M04主轴逆时针转动M30程序结束返回程序头M05主轴停止M98调用子程序M08冷却液开M99子程序结束M09冷却液关例题熟悉安全操作规程；启动机床，回零，对刀；编制程序、程序的输入；切削工件；检验工件；任务二：端面及阶梯外圆数控车削操作过程任务三：圆锥面、倒角及切断数控车削1.倒角指令C____：倒45º角R____：倒1/4圆角格式：（1）倒角：G01X____C____；或G01Z____C____；（2）倒圆：G01X____R____；或G01Z____R____；注：其中X、Z是倒角或倒圆切削后的位置；＋、－是倒圆或倒角终点相对于起点的方向。例：如图所示倒角部分的程序如下：G01Z-20.0C4.0F0.4；X50.0C-2.0；Z-40.0；例：如图所示倒圆部分的程序如下G01Z-20.0R4.0F0.4；X50.0R-2.0；Z-40.0；2.圆锥的加工方法（1）．车圆锥的加工路线分析车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况，而每一种情况又有两种加工路线。如图3-5所示为车正锥的两种加工路线。按图（a）车正锥时，需要计算终刀距S。假设圆锥大径为D，小径为d，锥长为L，背吃刀量为ap，则由相似三角形可得：(D-d)/2L=ap/S则：S=2Lap/(D-d),按此种加工路线,刀具切削运动的距离较短。当按图（b）的走刀路线车正锥时，则不需要计算终刀距S，只要确定了背吃刀量ap，即可车出圆锥轮廓，编程方便。但在每次切削中背吃刀量是变形的，且刀切削运动的路线较长。【例题】已知毛坯为30mm的棒料，材料为45钢，试数控车削成如图所示的正锥。1．根据零件图样要求和毛坯情况，确定工艺方案及加工路线对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘一次装夹完成粗精加工。其工步顺序如下：（1）粗车端面及外圆锥面，留1mm精车余量。（2）精车外圆锥面到尺寸。（3）按第一种车锥路线进行加工，终刀距S1=8mm，S2=16mm２．选择机床设备根据零件图样要求，可选用CAK6140型数控卧式车床。３．选择刀具根据加工要求，选用两把刀具，T01为90°粗车刀，T02为90°精车刀。同时把这两把刀安装在自动换刀刀架上，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。４．确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能，相关的手册并结合实际经验确定。设定分三次走刀，前两次背吃刀量ap=2mm，最后一次背吃刀量为ap=1mm。５．确定工件坐标系确定以工件右端面在与轴心线的交点O为工件原点，建立X0Z工件坐标系，如图3-31所示。６．编写程序按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：N01M03S800T0101；取