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1、n 掌握数控车削基础知识，了解车床坐标系、刀掌握数控车削基础知识，了解车床坐标系、刀具设置、工件设置等知识具设置、工件设置等知识 掌握轴类零件的车削加工方法掌握轴类零件的车削加工方法 掌握套类零件的车削加工方法掌握套类零件的车削加工方法 掌握螺纹零件的车削加工方法掌握螺纹零件的车削加工方法本章学习要求本章学习要求 第第8章章 数控车削加工数控车削加工 8.1 数控车削基础知识数控车削基础知识8.2 轴类零件的车削轴类零件的车削8.3 套类零件的车削套类零件的车削8.4 螺纹车削螺纹车削8.5 本章小结本章小结8.6 习题习题本章大纲本章大纲8.1 数控车削基础知识数控车削基础知识本章将以绘制图
2、8-1所示的轴类零件为例，讲解数控车削零件的自动编程方法，并介绍车床加工的基础知识。图8-1 轴类车削零件图车床坐标系统可以分为左手坐标系统和右手坐标系统，由刀座位置决定。若刀座和操作人员在同一侧，属于右手坐标系统，此时x轴正方向为远离机床靠近操作者方向。若刀座和操作人员在不同侧，属于左手坐标系统，此时x轴正方向为远离机床远离操作者方向。选取坐标原点的方法有两种：选工件的右端面作为坐标原点和卡盘端面作为坐标原点。图8-2 工件坐标系原点8.1.1 车床坐标系 8.1.2 刀具设置 刀具的选择与使用在数控车削中是非常重要的。车刀由刀片和夹头组成。Mastercam X提供了多种车刀供用户选择。选
3、择菜单命令【刀具路径】/【车床刀具管理器】如图8-3所示。图 8-3 【刀具管理】对话框 若刀具管理器中没有需要的刀具，可按照用户的要求自行创建新刀具。在【加工群组】列表框中单击鼠标右键，弹出快捷菜单，如图8-4所示，选择【创建新刀具】命令，系统弹出如图8-5所示的【定义刀具】对话框。图8-4 快捷菜单图8-5 【定义刀具】对话框以8-1为例，创建加工该零件所使用的刀具。1、创建外圆车刀并设置参数（1）设置刀片形状及参数。单击【一般车削】按钮，系统自动进入硬质合金的嵌入【刀片】选项卡，分别设定【刀片】选项卡中的各参数。图8-6所示为例题8-1的外圆车刀刀片形状及参数设置。图8-6 外圆车刀刀片
4、设置（2）设置刀具夹头的类型及参数。选择【刀把】选项卡，图8-7所示为例题8-1的外圆车刀刀具夹头形状及参数设置。图8-7 【刀把】选项卡内孔车削刀具（Boring Bar）夹头的设置方法与外径车削刀具夹头的设置方法基本相同。不同的是内孔车削刀具刀柄为圆形截面，所以不需设置截面形状。2创建径向车削/截断刀具，并设置参数。（1）设置刀片形状及参数。在【定义刀具】对话框的【类型】选项卡中单击【径向车削/截断】按钮，系统进入【定义刀具-加工群组2】对话框中的【刀片】选项卡。图8-8所示为例题8-1的径向车削/截断刀刀片形状及参数设置。图8-8 径向车削/截断刀刀片设置（2）设置刀柄形状及参数。设置好
5、【刀片】选项卡中的各参数后，选择【刀把】选项卡，图8-9所示为例题8-1的径向车削/截断刀刀把的形状及参数设置。图8-9 径向车削/截断刀把设置3设置【参数】选项卡。以上创建的刀具在设置了刀片、刀柄夹头后，均要在各自的【参数】选项卡中设置各刀具的加工参数，具体设置如图8-10所示（作为示例，本例各个工序的加工参数设置为相同值）。图8-10 刀具加工参数设置一、定义毛坯（Stock）边界工件毛坯外形通过【Stock】分组框设置。在车床加工系统中调用工件设置也是在【刀具路径】管理器中选择【材料设置】命令（如图8-11所示），系统弹出【机器群组属性】对话框的【材料设置】选项卡，如图8-12所示。图8
6、-13所示是采用【参数】方法来定义的毛坯外形。8.1.3工件设置 图8-11 【刀具路径】管理器图8-13 毛坯外形、卡盘图8-12 【材料设置】选项卡二、定义卡盘（Shuck）参数定义卡盘边界是为了确定工件的位置。卡盘的设置方法与毛坯的设置方法基本相同，卡盘同样可定义为左转向和右转向。只是多了“选择”方法，该方法为选择一个现有的MCX图形文件代表卡盘。三、定义尾座顶尖（Tailstock）参数定义尾座顶尖参数是为了确定尾座相对于工件的位置。尾座的边界定义方法与卡盘的边界定义方法相同，尾座在图形区用细紫色虚线表示。四、定义辅助支撑（Steady Rest）定义固定支撑边界是为了确定固定支撑相对
7、于工件的位置，固定支撑在图形区用细青色虚线表示。固定支撑的边界定义方法也有3种：选择、串联和参数。8.2.1 工艺分析观察该零件，其加工可分为以下几个步骤：车R10球面、车48右端面、车4870柱面及60柱面、车60右端面、车槽52、切断。实际生成刀轨时可以把车外圆和车端面结合成一个步骤，这样就只有4个步骤了。刀具及工件的设置如前面所介绍。为了正确切削，添加了一些辅助线，如图8-13所示。8.2 轴类零件的车削轴类零件的车削图8-13 辅助线添加8.2.2 操作过程操作过程 一、粗车加工 选择菜单命令【刀具路径】/【粗车】。首先对该轴类零件外轮廓进行外圆粗车加工。分3次先后生成粗车刀具轨迹，即
8、60外圆、48外圆及R10球面。1粗车60外圆。（1）选择菜单命令【刀具路径】/【粗车】，弹出【串联选项】对话框，选取时采用局部串联的方法，选取60外圆轮廓及其左端面两条线。图8-14所示为加工60外圆时的轮廓选取。图8-14 粗车60外圆串联选择（2）选取完轮廓后，系统弹出【车床粗加工 属性】对话框，在【刀具路径参数】选项卡中选取刀具库中的1号外圆车刀，该刀具的参数在【刀具管理】对话框中已设定。（3）在【粗车参数】选项卡中按照图8-15所示设置粗加工参数。参数设置好后，生成刀位轨迹。图8-15 【粗车参数】选项卡2粗车48外圆。其设置方法与粗车60外圆方法相同，不同的是采用局部串联的方法，选
9、取48外圆轮廓及其左端面两条线，并注意所选中的轮廓的走向为刀具运动的进给方向。图8-16所示为加工48外圆时的轮廓选取。3粗车R10外圆。其设置方法与粗车60外圆方法相同，不同的是采用局部串联的方法，选取R10球面及其左端面两条线，并注意所选中的轮廓的走向为刀具运动的进给方向。图8-17所示为加工R10球面时的轮廓选取。图8-16 粗车48外圆串联图8-17 粗车R10外圆串联选择图8-18 外圆粗车加工的刀具轨迹在对外轮廓进行粗车加工后，还应进行精车加工。该零件的精车加工方法与粗车加工方法大致相同。在【精车参数】选项卡中按照图8-19所示设置精车加工参数。参数设置好后，生成刀具轨迹。图8-2
10、0所示为该轴类零件外轮廓的外圆精车加工刀具轨迹。二、精车加工图8-19 【刀具路径参数】选项卡参数设置图8-20 外圆精车加工的刀具轨迹挖槽即在垂直车床主轴方向或端面方向车削凹槽。在轴类零件外轮廓加工完成后，要进行挖槽加工。1选择菜单命令【刀具路径】/【车床 径向车削刀具路径】。2系统弹出如图8-21所示的【径向车削的切槽选项】对话框，该对话框提供了4种方法定义槽的加工区域。选择“2点”或“3直线”方法，定义槽的加工区域。三、挖槽加工图8-21 【径向车削的切槽选项】对话框3定义后，弹出【车床径向粗车 属性】对话框。在【刀具路径参数】选项卡中选取刀具库中的2号刀具。因刀具参数已在【刀具管理】对
11、话框中设置，所示可直接使用此参数，也可根据需要进行调整。4在【车床径向粗车 属性】对话框中，按照图8-22所示设置【径向车削外形参数】选项卡，这些参数的设置用于定义槽的形状。5在【车床径向粗车 属性】对话框中，按照图8-23所示设置【径向粗车参数】选项卡，这些参数的设置用于定义挖槽粗加工参数。图8-22 【径向车削外形参数】选项卡图8-23 【径向粗车参数】选项卡6在【车床径向精车 属性】对话框中，按照图8-24所示设置【径向精车参数】选项卡，这些参数的设置用于定义挖槽精加工参数。7图8-25所示为该轴类零件开槽加工的刀具轨迹。图8-24 【径向精车参数】选项卡图8-25 挖槽的刀具轨迹按照前
12、面的方法进行加工编程，最后编制将工件截断的程序。1选择菜单命令【刀具路径】/【截断】。2选择命令后，选取一个点来定义截断的位置。3切断的刀具与挖槽的刀具相同，可在【刀具管理】对话框中选择。4设定好刀具后，设置【截断的参数】选项卡中的参数，如图8-26所示。四、切断加工图8-26 【截断的参数】选项卡图8-27 加工后实体模拟的结果8.3 套类零件的加工套类零件的加工图8-28所示为典型的套类零件。下面以该图为例介绍应用Mastercam X软件进行加工编程的方法。图8-28 套类零件图8.3.1 工艺分析工艺分析 分析该零件图，本零件应采用车端面、粗车及精车外轮廓、车槽、钻孔、镗孔、切断等几个
13、步骤的加工，与上例轴类零件不同的是多了钻孔及镗孔的车削。8.3.2 操作过程操作过程 一、毛坯、卡盘、尾座等设置 首先在【刀具路径】管理器中选择【材料设置】命令，对工件毛坯、卡盘、尾座等进行参数设置。图8-29所示为工件毛坯设置后的图形，虚线为设置的毛坯图形。图8-29 套类零件毛坯设置二、车断面加工1选择菜单命令【刀具路径】/【车端面】。2选该命令后，系统弹出如图8-30所示的【车床车端面 属性】对话框。3在【刀具路径参数】选项卡中选择粗车断面的刀具，并设置刀具参数，如图8-30所示。图8-30 【刀具路径参数】选项卡4在【车端面参数】选项卡中选择粗车断面的加工参数，如图8-31所示。设置完
14、成后，单击按钮，生成如图8-32所示的刀具加工轨迹。图8-31 【车端面参数】选项卡图8-32 车端面刀具加工轨迹三、车外轮廓加工首先对外轮廓进行粗车加工 1选择菜单命令【刀具路径】/【粗车】，弹出【串联选项】对话框，启动粗车加工轨迹生成模块。采用串联的方法选取外轮廓。2外轮廓选取后，在弹出的【车床粗加工 属性】对话框的【刀具路径参数】选项卡中选取并设置刀具，按照图8-33所示进行设置。图8-33 【刀具路径参数】选项卡3刀具设定好后，在【粗车参数】选项卡中设置轮廓粗加工参数，按照图8-34所示进行设置。单击按钮后，生成如图8-35所示的刀具轨迹。图8-34 【粗车参数】选项卡图8-35 粗车
15、外轮廓刀具轨迹在对外轮廓粗车加工后，还应精车加工。精车与粗车加工方法大致相同。1选择菜单命令【刀具路径】/【精车】；弹出【串联选项】对话框，启动精车加工轨迹生成模块。采用串联的方法选取外轮廓。2选取后，弹出【车床精车 属性】对话框，按照图8-36所示在【刀具路径参数】选项卡中选取并设置刀具。图8-36 【刀具路径参数】选项卡3.刀具设定好后，在【精车参数】选项卡中设置轮廓精加工参数，按照图8-37所示进行设置。单击按钮后，生成如图8-38所示的刀具轨迹。图8-37 【精车参数】选项卡图8-38 精车外轮廓刀具轨迹 四、挖槽加工在对外轮廓粗、精加工编程后，对两个槽分别进行加工。操作步骤如下。1选
16、择菜单命令【刀具路径】/【车床 径向车削刀具路径】。2选择该命令后，系统弹出【径向车削的切槽选项】对话框，选择“3直线”方法，设定槽的加工大致形状。3选取后，弹出【车床径向粗车 属性】对话框。在【刀具路径参数】选项卡中选取刀具并设置参数，按图8-39所示进行刀具设置。图8-39 【刀具路径参数】选项卡4在【车床径向粗车 属性】对话框中，设置【径向车削外形参数】选项卡中的参数，定义槽的形状。5在【车床径向粗车 属性】对话框中，设置【径向粗车参数】对话框中的参数，定义挖槽粗加工参数。6在【车床径向粗车 属性】对话框中，设置【径向精车参数】对话框中的参数，定义挖槽精加工参数。最终得到挖槽加工刀具轨迹
17、，如图8-40所示。图8-40 挖槽加工刀具轨迹 五、钻孔加工在完成对外轮廓的加工后，下面加工内轮廓。首先需要钻孔，操作步骤如下。1在【车床钻孔 属性】对话框后，按照图8-41在【刀具路径参数】选项卡中选取刀具并设置参数。图8-41 【刀具路径参数】选项卡2在【车床钻孔 属性】对话框中，设置【断屑式增量回缩】选项卡中的参数，定义孔的位置、深度及其他参数，如图8-42所示。3钻孔后的刀具轨迹如图8-43所示。图8-42 【断屑式增量回缩】选项卡图8-43 钻孔刀具轨迹 六、镗孔加工首先对镗孔进行粗加工1选择菜单命令【刀具路径】/【粗车】，采用串联的方法选取外轮廓。2外轮廓选取后，弹出【车床粗加工
18、 属性】对话框，在【刀具路径参数】选项卡中选取并设置刀具，如图8-44所示。图8-44 【刀具路径参数】选项卡3刀具设定好后，在【粗车参数】选项卡中按照图8-45所示设置粗加工参数。图8-45 【粗车参数】选项卡对镗孔进行精加工1选择菜单命令【刀具路径】/【精车】，采用串联的方法选取外轮廓。2外轮廓选取后，弹出【车床精车 属性】对话框，在【刀具路径参数】选项卡中选取并设置刀具，如图8-46所示。图8-46 【刀具路径参数】选项卡3刀具设定好后，在【精车参数】选项卡中设置轮廓精加工参数，如图8-47所示。4单击按钮后，生成如图8-48所示的刀具轨迹。图8-47 【精车参数】选项卡图8-48 镗孔
19、加工刀具轨迹 七、切断加工1选择菜单命令【刀具路径】/【截断】。2选取一个点来定义切断的位置。3选取后，系统弹出如图8-49所示的【车床截断 属性】对话框。4在【刀具路径参数】选项卡中选取刀具并设置参数，如图8-49所示。图8-49 【车床截断 属性】对话框中的【刀具路径参数】选项卡设置5在【截断的参数】选项卡中设置切断参数，如图8-50所示。6加工后的模拟结果如图8-51所示。图8-50 【截断的参数】选项卡设置图8-51 加工后实体模拟结果8.4 螺纹车削螺纹车削 使用车床加工螺纹是最常见的方法。在上例的基础上将前端改为螺纹，如图8-52所示，其前面的加工方法同上例，仅在挖槽后、钻孔前加入
20、螺纹车削。图8-52 螺纹车削例题选择菜单命令【文件】/【打开】，选择菜单命令【刀具路径】/【车螺纹刀具路径】，系统弹出【车床车螺纹 属性】对话框。首先设置螺纹车刀，如图8-53所示。一、设置螺纹外形图8-53 【刀具路径参数】选项卡设置设置好车刀后，通过设置【螺纹型式的参数】选项卡定义螺纹的外形，如图8-54所示。图8-54 【螺纹型式的参数】选项卡设置在【车螺纹参数】选项卡中定义螺纹车削参数，如图8-55所示。主要包括NC代码格式、切削深度及切削次数设置。单击按钮，生成如图8-56所示的螺纹车削刀具路径。二、设置车削参数图8-55 【车螺纹参数】选项卡设置图8-56 螺纹车削刀具路径 图8
21、-57 加工后实体模拟结果本章主要介绍了Mastercam X车床加工的相关知识，并结合实例进行了讲解，主要包含以下几方面的内容。（1）介绍了在不同车床坐标系统下加工几何模型时坐标的设定，以及车床加工系统中工件、卡盘、尾座等外形的设置方法及车床加工刀具的设置方法。（2）以常见轴类零件为实例，介绍了使用Mastercam X对该零件进行加工编程的方法及粗车加工编程、精车加工编程、切槽加工编程以及切断加工编程等操作步骤。（3）以常见套类零件为实例，介绍了使用Mastercam X对该零件进行加工编程的方法及车断面加工编程、粗车外轮廓加工编程、精车外轮廓加工编程、挖槽加工编程、钻孔加工编程、镗孔加工
22、编程以及切断加工编程等操作步骤。（4）以常见有螺纹零件为实例，介绍了使用Mastercam X进行螺纹加工编程的步骤及方法。分阶段加工是车削零件加工编程的重要思想，因此，在对车削零件进行加工编程前，先要进行工艺分析，确定加工先后顺序及步骤后，再进行编程。8.5 本章小结本章小结8.6 习题习题1如图8-58所示的零件，材料为45，未标注处倒角为145，请编制加工程序。2如图8-59所示的零件，材料为45，未标注处倒角为145，请编制加工程序。图8-58 习题1 图8-59 习题23如图8-60所示的零件，材料为45，未标注处倒角为145，请编制加工程序。4如图8-61所示的压头零件，材料为45，未标注处倒角为145，请编制加工程序。图8-60 习题3图8-61 习题4