数控车削编程基础资料.pptx

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1、第一节第一节 数控车床概述数控车床概述第二节第二节 数控车床坐标系数控车床坐标系第三节第三节 数控车削编程的基本知识数控车削编程的基本知识第四节第四节 程序编制的工艺处理程序编制的工艺处理 第五节第五节 手工编程中的数学处理手工编程中的数学处理 第1页/共105页第一节 数控车床概述第2页/共105页1.熟悉数控车床的组成及基本工作原理。2.掌握数控车床的分类和特点。第3页/共105页一、数控车床的组成及工作原理 用途：适合加工精度高，形状复杂的回转体零件。数控车床实物图第4页/共105页 1.数控车床的组成 数控车床一般由车床本体、数控单元（PLC）、输入/输出装置、伺服单元、驱动装置（或称

2、执行机构）、测量装置等组成。数控车床的组成框图第5页/共105页 （1）车床本体 组成：主运动机构、进给控制机构、辅助控制机构等。（2）数控单元（PLC）数控单元是数控系统的核心。组成：微处理器CPU、存储器、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联系的各种接口等。（3）输入输出装置 组成：一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器。第6页/共105页 （4）伺服单元 伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节。分类：按照接收指令的不同，伺服单元有数字式和模拟式之分。按电源种类再细分，模拟式伺服单元又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。第7页/共105页 （5）驱动装置 原理：驱动装置把经过放大的指令

3、信号转变为机械运动，通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出图样所要求的零件。分类：驱动装置有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等。第8页/共105页 （6）测量装置 测量装置也称反馈元件。原理：把车床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，数控装置将反馈值与指令值比较产生误差信号，以控制工作台向消除该误差的方向移动。位置：通常在车床上的工作台、丝杠或电动机轴上。测量装置是高性能数控车床的重要组成部分。第9页/共105页 2.数控车床的工作原理 数控车床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、

4、自动开关冷却液等）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质将数字信息送到数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。第10页/共105页二、数控车床的分类及特点 1数控车床的分类 （1）按车床主轴布置形式分类 1）立式数控车床 简称数控立车。特征：主轴垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件使用。适用：主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂工件。数控立式车床第11页/共105页 2）卧式数控车床 分类：卧式数控水平导轨车床和卧式数控倾斜导轨车床。卧式数控水平导轨车床 卧式数

5、控倾斜导轨车床第12页/共105页 （2）按伺服系统的类型分类 1）开环控制数控车床 开环控制系统是指不带位置检测反馈装置的控制系统。CNC单元发出的指令信号流是单向的。工作过程：控制介质上的数据指令，经过控制运算发出脉冲信号，输送到伺服驱动装置（如步进电动机），使伺服驱动装置转过相应的角度，然后经过减速齿轮和丝杠螺母机构，转换为移动部件的直线位移。开环控制系统第13页/共105页 2）半闭环控制数控车床 半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进

6、行控制，使移动部件补偿位移，直到差值消除为止的控制系统。半闭环控制系统框图第14页/共105页 3）闭环控制数控机床 闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补偿位移，直到差值消除时才停止移动，达到精确定位的控制系统。闭环控制系统框图第15页/共105页2数控车床的特点（1）适应性强（2）适合加工复杂型面的零件（3）加工质量稳定（4）生产效率高（5）加工精度高（6）工序集中，一机多用（7）减轻劳动强度（8）价格较高且调试和维修较复杂第16页/共105页1什么叫数控车床？数控

7、车床的主要加工对象是什么？2简述开环和闭环两种控制方式的区别。3数控车床的特点有哪些？第17页/共105页第二节 数控车床坐标系第18页/共105页 1.了解右手直角笛卡儿坐标系，并能判定数控机床的运动坐标轴。2.理解机床坐标系和工件坐标系的概念及相互联系。3.掌握对数控车床的对刀点和换刀点的要求。第19页/共105页一、坐标系的命名原则 规定数控机床坐标轴及运动方向，是为了准确地描述机床的运动，简化程序的编制方法，并使所编程序有互换性。国际标准化组织统一标准坐标系。中国GB/T196602005工业自动化系统与集成 机床数值控制坐标系和运动命名的标准。第20页/共105页 1坐标和运动方向命

8、名的原则 规定：永远假定刀具相对于静止的工件而运动。2标准坐标系的规定 为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系，也叫机床坐标系。第21页/共105页 数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。X轴的正方向大拇指的方向。Y轴的正方向食指的方向。Z轴的正方向中指的方向。右手直角笛卡尔坐标系第22页/共105页 卧式车床 立式升降台铣床 卧式升降台铣床典型数控机床的标准坐标系第23页/共105页 3运动方向的确定 GB/T196602005中规定：机床某一部件运动的正方向，是增大工件和刀具之间距离的方向。（1）Z坐标的运动 Z坐标的运动是由传递切

9、削力的主轴所决定。Z坐标与主轴轴线平行的坐标轴。Z坐标的正方向增大工件与刀具之间距离的方向。第24页/共105页 （2）X坐标的运动 X坐标水平轴，它平行于工件的装卡面。这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。对于刀具旋转的机床（如铣床、镗床、钻床等），如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X运动的正方向指向右。如Z轴（主轴）是水平的，当从主轴向工件方向看时，X运动的正方向指向右方。五坐标摆动式铣头曲面和轮廓铣床第25页/共105页 （3）Y坐标的运动 Y坐标轴垂直于

10、X，Z坐标轴。Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手直角笛卡尔坐标系来判断。（4）旋转运动A、B和C A、B和C表示沿平行于X、Y和Z轴的旋转运动。A、B和C运动的正方向，为在X、Y和Z坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向。旋转运动第26页/共105页 （5）附加坐标 如果在X、Y和Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V和W；如还有第三组运动，则分别指定为P、Q和R。（6）对于工件运动时的相反方向 对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带“”的字母，如+X，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“”的字母，如+X，则表示刀具相

11、对于工件的正向运动指令。二者表示的运动方向正好相反。第27页/共105页曲面和轮廓铣床 五坐标摆动式铣头曲面和轮廓铣床第28页/共105页二、机床坐标系 数控机床的坐标系包括机床坐标系和工件坐标系。机床坐标系是机床上固有的坐标系，是机床制造和调整的基准，也是工件坐标系设定的基准。机床坐标系在以下几种情况下必须进行设定：1.机床首次开机，或关机后重新接通电源时。2.解除机床急停状态后。3.解除机床超程报警信号后。第29页/共105页三、工件坐标系 工件坐标系是编程时使用的坐标系，因此又称编程坐标系。工件坐标系坐标轴的意义必须与机床坐标轴相同。工件坐标系的原点，也称工件零点或编程零点，其位置由编程

12、者确定。确定工件原点的原则是便于编程计算，故应尽量将工件原点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。一般来说，数控铣床的工件原点可设在工件外轮廓的某一角上，或设在对称的工件的对称中心上，Z轴方向的零点，一般设在工件表面上。数控车床的工件原点一般选在主轴中心线与工件右端面或左端面的交点处。第30页/共105页 数控车床工件坐标系中，与机床导轨平行的方向（即卡盘中心到尾座顶尖的方向）为Z轴，与机床导轨垂直的方向为X轴。坐标原点位于卡盘后端面与中心线的交点O上。规定：数控车床坐标系 Z轴正方向从卡盘中心到尾座顶尖中心的方向。X轴正方向刀具远离主轴旋转中心的方向。第31页/共105页四、数控车床的对刀点与换

13、刀点 1对刀 对刀是数控机床操作者在开始对工件进行数控切削加工前所作的首要工作。所谓对刀，是指将刀具移向对刀点，并使刀具的刀位点和对刀点重合的操作。2刀位点 车刀、镗刀的刀位点是指刀尖或刀尖圆弧中心。立铣刀的刀位点是指刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀的刀位点是球心；钻头的刀位点是钻尖。第32页/共105页 3对刀点的确定 （1）对刀点 所谓对刀点，是指在数控加工时刀具相对于工件运动的起点，也是程序的起点。编制程序时，应首先确定对刀点的位置。（2）选择对刀点具体的原则 1）应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。2）应尽量选择在机床上找正容易、加工过程中便于检查的位置上。3）为便于坐标值的计算，

14、最好选在坐标系的原点上，或选在已知坐标值的点上。第33页/共105页 4换刀点的确定 数控车床是多刀加工的机床，常需要在加工过程中间自动换刀，故编程时还要设置换刀点。为防止换刀时碰伤工件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件外面，并要有一定的安全量。第34页/共105页 1确定编程坐标原点的原则是什么？2简述数控机床坐标系的判断规则。3何谓机床坐标系？工件坐标系与机床坐标系的关系是什么？第35页/共105页第三节 数控车削编程的基本知识第36页/共105页 1.理解数控编程的概念与编程方法。2.掌握数控程序的格式及组成。3.掌握数控编程的常用专业术语及指令代码。4.掌握数控车床的编程规则。第37页

15、/共105页一、数控加工程序及其编制过程 1数控编程的概念 数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。第38页/共105页 2数控编程的内容 数控编程的主要内容有：分析零件图样、确定加工工艺过程，数值计算，编写零件加工程序

16、，制作控制介质，校对程序及首件试切。3数控编程的步骤 数控编程的步骤第39页/共105页 （1）分析图样、确定加工工艺过程 在确定加工工艺过程时，编程人员要根据图样对工件的形状、尺寸、技术要求进行分析，然后选择加工方案、确定加工顺序、加工路线、装卡方式、刀具及切削参数，同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能，加工路线要短，要正确选择对刀点、换刀点，减少换刀次数。第40页/共105页 （2）数值计算 根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。对于点位控制的数控机床（如数控冲床），一般不需要计算。只是当零件图样坐标系与编程坐标系

17、不一致时，才需要对坐标进行换算。形状比较简单的零件的轮廓加工计算几何元素的起点、终点，圆弧的圆心，两几何元素的交点或切点的坐标值，有的还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。形状比较复杂的零件采用逼近法，计算节点坐标值。第41页/共105页 （3）编写程序单 加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，编程人员可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装和零点设定卡片、数控加工程序单等。（4）制备控制介质 制备控制介质，即把编制好的程序单上的内容记录在控制介质上作为数控装置的输入信息。典型的控制介质如

18、穿孔纸带。第42页/共105页 （5）程序校验与首件试切 程序单和制备好的控制介质必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置中，让机床空运转，即以笔代刀，以坐标纸代替工件，画出加工路线，以检查机床的运动轨迹是否正确。校验只能检验运动是否正确，不能查出被加工零件的加工精度。因此有必要进行零件的首件试切。第43页/共105页二、数控加工程序的结构 编程人员必须严格按照机床说明书的规定格式进行编程。完整程序的组成程序号、程序内容和程序结束。例 O0001 程序号 N10 G92 X40.0 Y30.0；N20 G90 G00 X28.0 T0l S800 M03

19、；N30 G0l X-8.0 Y8.0 F200；N40 X0 Y0；N50 X28.0 Y30.0；N60 G00 X40.0；N70 M02；程序内容程序结束第44页/共105页 1.程序号 程序号是由字母O和四位数字（不能全为0）组成，应单独占一行，例 O0001、O3602、O6231，四位数字可以从00019999中选择。书写时，其数字前面的零可以省略不写，如O0058可写成O58。第45页/共105页 2.程序内容 程序内容是整个加工程序的核心，通常由若干程序段组成，程序段又由一个或多个程序字组成。程序段的格式第46页/共105页 程序段内各字的说明：（1）程序段顺序号 用以识别程

20、序段的编号。用地址码N和后面的若干位数字来表示。（2）准备功能字（G功能字）G功能是使数控机床做好某种操作准备指令，用地址G和两位数字来表示，从G00G99共100种。第47页/共105页 （3）尺寸字（包含X、Z轴移动指令）尺寸字由地址码、“+”“-”符号及绝对值（或增量）的数值构成。尺寸字的地址码有X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R，A，B，C，I，J，K，D和H等。（4）进给功能字 它表示刀具中心运动时的进给速度。它由地址码F和后面若干位数字构成。这个数字的单位取决于每个数控系统所采用的进给速度的指定方法。第48页/共105页 （5）主轴功能字 由地址码S和在其后面的若干位数字组成，单位

21、为转速单位（r/min）。（6）刀具功能字 由地址码T和若干位数字组成。刀具功能字的数字是指定的刀号。数字的位数由系统参数决定。第49页/共105页 （7）辅助功能字（M功能）辅助功能表示一些机床辅助动作的指令。用地址码M和后面两位数字表示。从M00M99共100种。（8）程序段结束 写在每一程序段之后，表示程序结束。当用EIA标准代码时，结束符为“CR”，用ISO标准代码时为“NL”或“LF”。有的用符号“；”或“*”表示。第50页/共105页 3.程序结束 程序结束部分由程序结束指令构成，必须写在程序的最后，表示加工程序的结束。为了保证最后程序段的正常执行，通常要求单独占用一行。例如，一般

22、程序结束要有M02或M30来结束整个程序，子程序用M99结束。第51页/共105页三、常用术语及指令代码 1准备功能（G功能）G功能又称准备功能，是使数控机床做某种运动方式的指令。地址“G”和数字组成的字表示准备功能，也称之为G代码。G功能分为模态与非模态两类。一个模态G功能被指令后，直到同组的另一个G功能被指令后才无效。非模态的G功能仅在其被指令的程序段中有效。2辅助功能（M功能）M功能是辅助功能，主要实现开关量的控制。第52页/共105页 3主轴功能（S功能）S功能是控制主轴转速，其后面的数值表示主轴速度，单位为转/分钟，S是模态指令，S功能只有在主轴速度可调节有效，S所编程的主轴转速可以

23、借助机床控制面板上的主轴倍率开关进行调整。（1）G50 S 表示主轴最高转速限制 （2）G96 S 表示恒线速度切削，S后面的数值为切削速度V m/min。例 G96 S150 指令表示控制主轴转速，使切削点的速度始终保持在150 m/min。（3）G97 S 表示取消恒线速度切削 例 G97 S1000 指令表示主轴转速1 000 r/min。第53页/共105页 4刀具功能（T功能）T功能用于选刀，其后可以用四位数或两位数进行选择刀具号和刀补号。（1）T 用四位数执行刀补时，前两位数字表示刀具号，后两位数字表示刀补号。（2）T 用两位数执行刀补时，第一位数字表示刀具号，第二位数字表示刀补号

24、。第54页/共105页 5进给功能（F功能）进给功能也称F功能，F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的进给速度。F的单位取决于G98（每分钟进给量，单位为mm/min）或G99（每转进给量,单位为mm/r）。每转进给量和每分钟进给量的转化：vf=fS 式中，vf每分钟进给量；f每转进给量；S主轴转速。F指令为模态指令，在工作时F值一直有效，直到被新的F值所取代，但G00快速定位时不指定F值，因为G00的速度有系统参数决定，与F值无关。第55页/共105页四、数控车床编程规则 1绝对值编程与增量值编程 （1）绝对坐标系 刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是以相对于工件坐标系的坐标原点给出的，即称为绝

25、对坐标。该坐标系称为绝对坐标系。绝对坐标系 A、B两点的坐标均以固定的坐标原点计算的，其值为：XA10，YA20，XB30，YB50。第56页/共105页 （2）增量（相对）坐标系 刀具（或机床）运动轨迹的坐标值是相对于前一位置（或起点）来计算的，即称为增量（或相对）坐标，该坐标系称为增量坐标系。有些系统增量坐标系常用代码表中的U、V、W表示。U、V、W分别表示与X、Y、Z平行且同向的坐标轴。增量坐标系 B点相对于A点的坐标（即增量坐标）为UB20，VB30，U-V坐标系称为增量坐标系。第57页/共105页 确定轴移动指令方法：绝对编程法绝对指令是对各轴移动到终点坐标值进行编程方法。增量编程法

26、增量指令是用各轴移动量直接编程方法。例如，当从A直线移动到B，两种方法编程如下：绝对指令编程：G01 X30 Y50；增量指令编程：G01 U20 V30；绝对编程法 增量编程法第58页/共105页 2直径值编程和半径值编程 当数控车床加工具有回转体特征的零件时，编程方法有两种：直径编程法用直径值编程 半径编程法用半径值编程。数控车床出厂时一般设定为直径编程。第59页/共105页 1简述直径值编程和半径值编程的区别。2在数控编程中，G代码的作用是什么？3简述M、S、T、F功能在数控编程中的作用。4一个完整的加工程序由哪几部分组成？其开始部分和结束部分常用什么符号及代码表示？第60页/共105页

27、第四节 程序编制的工艺处理第61页/共105页1.了解零件图工艺分析的内容。2.了解数控加工工艺路线设计的主要内容。3.了解数控车床加工工序设计的主要内容。4.熟悉数控车削工艺处理的主要内容。第62页/共105页一、零件图的分析 零件图的分析主要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在哪种类型的数控机床上加工。适合数控加工的零件：批量小、形状复杂、精度要求高及生产周期短的零件。第63页/共105页 1零件图工艺性分析 在选择和确定数控加工内容的过程中，编程人员应该根据所掌握的数控加工的基本特点以及所用数控机床的功能和实际工作经验

28、，对零件图作数控加工工艺性分析。2零件图工艺性分析内容 零件图工艺性分析内容包括结构工艺性分析、轮廓几何要素分析、尺寸标注方法分析、定位基准的可靠性分析、精度及技术要求分析。第64页/共105页二、数控加工工艺路线设计的主要内容 零件的数控加工工艺过程是对几道数控加工工序的内容和顺序的概括，而不是指毛坯到成品的整个工艺过程。而数控加工工序一般均穿插在零件加工的整个工艺过程中，因此，在数控工艺路线设计中，要考虑与整个工艺过程的协调吻合。数控工艺路线是下一步工序设计的基础。工艺路线设计的主要内容为：工序划分和工序安排。第65页/共105页 1.工序划分 根据数控加工的特点，数控加工工序的主要划分方

29、法如下：（1）以一次安装、加工作为一道工序。（2）同一把刀具加工的内容作为一道工序。（3）以加工部位划分工序。（4）粗、精加工划分工序。2.工序安排 工序顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况、定位和夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧工件的刚性和有利于保证精度。第66页/共105页三、数控加工工序设计 数控加工工序设计的主要任务：把本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹紧方式以及刀具的运动轨迹都具体确定下来。数控加工工序设计内容：走刀路线的确定、零件装夹及夹具选择、对刀点和换刀点的确定、刀具选择、切削用量选择等。第67页/共105页四、数控车削工艺处理 数控车削是数控加工中用得最多的加工

30、方法。数控车床加工工序设计是整个工艺设计的关键。主要内容有：确定加工顺序和走刀路线，选择夹具、刀具及切削用量等。第68页/共105页 1加工顺序的确定 数控车削加工顺序安排的基本原则：先粗后精，先远后近。（1）要注意工序间的衔接。（2）工序顺序：先内轮廓，后外形。（3）以相同定位、夹紧方式，或用同一把刀具加工的工序，最好连续进行。（4）在同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对刚度破坏较小的工序。第69页/共105页 2零件装夹原则 在装夹工件前，一般要考虑以下两个原则：（1）尽量减少装夹次数，力争做到在一次装夹后能加工出全部待加工表面。（2）定位基准要预先加工完毕。当有些零件需要二次装夹时，要

31、尽可能利用同一基准面来加工另一些待加工表面，以减少加工误差。第70页/共105页 3走刀路线的确定 走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点（或机床原点）开始运动，直至返回该点并结束程序所经过的路径。工步的划分与安排一般随走刀路线来进行。第71页/共105页 走刀路线确定要点：（1）最短走刀路线，减少空行程时间。（2）当零件的加工余量较大时，可采用多次进给逐渐切削的方法，最后留少量的精加工余量（一般0.20.5mm），安排在最后一次走刀连续加工出来。（3）刀具的进退刀应沿切线方向切入和切出，并且在轮廓切削过程中要避免停顿。（4）最短空行程路线。大余量毛坯采用阶梯切削路线。第72

32、页/共105页 4夹具的选择 数控加工对夹具的要求：保证夹具本身在机床上安装准确；协调零件和机床坐标系的尺寸关系。轴类零件的夹具三爪拨动卡盘、自动夹紧拨动卡盘、复合卡盘和快速可调万能卡盘等。盘类零件的夹具带可调卡爪的卡盘、液压驱动卡盘、快速可调卡盘等进行装夹。第73页/共105页 5刀具的选择 根据与刀体的联结固定方式的不同，车刀的分类：（1）焊接式车刀 焊接式车刀将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上。种类划分标准：工件加工表面以及用途。切断刀 外圆车刀 端面车刀种类 内孔车刀 螺纹车刀 成形车刀第74页/共105页 （2）机械夹固式可转位车刀 机械夹固式可转位车刀简称机夹可转位车刀。组成：

33、刀杆、刀片、刀垫以及夹紧元件。刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可以继续使用。机械夹固式可转位车刀1刀片 2定位销 3刀垫4螺钉 5楔形压板第75页/共105页 6切削用量的选择 切削用量的选择包括背吃刀量ap的确定、进给速度f的确定、主轴转速n的确定。（1）背吃刀量ap的确定 原则：尽可能选取较大的背吃刀量。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，常取0.10.5mm。第76页/共105页 （2）进给速度vf的确定 进给速度vf的选取应该与背吃刀量与主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000mm/min以下）。

34、在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。第77页/共105页 （3）主轴转速的确定 1）光车时的主轴转速。应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。切削速度确定之后，计算主轴转速公式：n=1000/d 式中，n主轴转速，单位为r/min；v切削速度，单位为mm/min；d切削刃选定处所对应的工件或刀具的回转直径，单位为mm。第78页/共105页 2）车螺纹时的主轴转速。在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大

35、小、驱动电机的升降频特性以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围，需要根据机床操作手册查询具体确定。第79页/共105页 1为什么说工艺分析及处理是编程中非常重要的工作之一？工艺分析有哪些内容？2制定加工方案有哪些常用方法？3工艺处理的原则和步骤是什么？4数控刀具应具备哪些特点？5数控车削加工过程中，切削用量的选择应遵循什么原则？第80页/共105页第五节 手工编程中的数学处理第81页/共105页 1.了解数值计算的内容。2.能利用三角函数法求解常见直线与圆弧的切点、交点坐标。3.能利用三角函数法求解常见圆弧与圆弧的切点、交点坐标。第82页/共105

36、页一、数值计算的内容 数控加工的数值计算根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需输入的数据。手工编程时，在完成工艺分析和确定加工路线以后，数值计算就成为程序编制中一个关键性的环节。计算机辅助完成坐标数据的计算，或直接采用自动编程，是有效的途径，可以提高工效，降低出错率。第83页/共105页 1基本概念 一个零件的轮廓是由许多不同的几何元素所组成，如直线、圆弧、二次曲线以及阿基米德螺线等。各几何元素间的联结点称为基点。相邻基点间只能是一个几何元素。平面轮廓零件的数值计算：一般机床数控系统都具有直线、圆弧插补功能，故应计算出基点坐标与圆弧的圆心点坐标。曲面轮廓零件的数值

37、计算：将组成零件轮廓的曲线，按数控系统插补功能的要求，在满足允许的编程误差的条件下进行分割，即用若干直线段或圆弧段来逼近给定的曲线，逼近线段的交点或切点称为节点。第84页/共105页 2刀位点轨迹的计算 对刀时是通过一定的测量手段使刀位点与对刀点重合，数控系统从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具的切削刃部分加工出要求的零件轮廓。平面轮廓加工时刀位点的确定：车削加工用车刀的假想刀尖点作为刀位点，也可以用刀尖圆弧半径的圆心作为刀位点。铣削加工用平底立铣刀的刀底中心作为刀位点。第85页/共105页 零件的轮廓形状是由刀具切削刃部分直接参与切削完成的。具有刀具半径补偿功能的机床数控系统，可以在加工程序

38、中使用刀补指令。按零件轮廓形状，计算各基点和节点坐标，作为编程时的坐标数据。第86页/共105页 3辅助计算 辅助计算包括增量计算、辅助程序段的数值计算、标注尺寸转换成编程尺寸等。增量计算是仅就增量坐标的数控系统或绝对坐标系统中某些数据仍要求以增量方式输入时，所进行的由绝对坐标数据到增量坐标数据的转换。第87页/共105页 增量坐标值的换算：在数值计算过程中，已按绝对坐标值计算出某运动段的起点坐标及终点坐标，以增量方式表示时，其换算公式为 增量坐标值终点坐标值起点坐标值 计算应在各坐标轴方向上分别进行。例如：要求以直线插补方式，使刀具从a点（起点）运动到b点（终点），已计算出a点坐标为（Xa，

39、Ya），b点坐标为（Xb，Yb），若以增量方式表示时，其X、Y轴方向上的增量分别为X Xb-Xa，Y Yb-Ya。第88页/共105页 辅助程序段是指开始加工时，刀具从对刀点到切入点，或加工完了时，刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序段。切入点位置的选择：应依据零件加工余量的情况，适当离开零件一段距离。应避免刀具在快速返回时发生撞刀，也应留出适当的距离。刀补的程序段：应在加工零件之前写入，加工完成后应取消刀补。刀具的切入和切出：某些零件的加工，要求刀具“切向”切入和“切向”切出。以上程序段的安排，在绘制加工路线时，即应明确地表达出来。第89页/共105页二、由直线和圆弧组成零件轮廓时的基点

40、计算 直线和圆弧组成的零件轮廓分析：直线与直线相交、直线与圆弧相交或相切、圆弧与圆弧相交或相切、一直线与两圆弧相切等几种情况。计算的方法：联立方程组求解，利用几何元素间的三角函数关系求解。第90页/共105页 1联立方程组法求解基点坐标 采用联立方程组法求解基点坐标，若直接列解方程组，计算过程是比较烦琐的，为简化计算，可以将计算过程标准化。（1）直线与圆弧相交或相切 直线与圆相交 已知直线方程为y=kx+b，求以点（x0，y0）为圆心，半径为R的圆与该直线的交点坐标（xc，yc）。直线方程与圆方程联立，得联立方程组:第91页/共105页.经推算后,可给出标准计算公式:上式也可用于求解直线与圆相

41、切时的切点坐标。当直线与圆相切时，取B2-4AC0，此时XC=-B2A，其余计算公式不变。第92页/共105页.联立两圆方程：（2）圆弧与圆弧相交或相切 已知两相交圆的圆心坐标及半径分别为（x1，y1），R1；（x2，y2），R2；求其交点坐标（xc，yc）。圆弧与圆弧相交经推算，可给出标准计算公式：第93页/共105页得到：当两圆相切时，B24AC=0，因此上式也可以用于求两圆相切的切点。第94页/共105页 例 零件轮廓由4条直线和1个圆弧组成。由图可知，应确定的基点坐标为A、B、C、D、E点。其中，A、B、D、E各点的坐标可直接由图上的数据得出，而C点是过B点并与圆2相切的直线和圆2的切

42、点，根据初等数学，求C点坐标xc，yc可用以下两种方法：零件的基点第95页/共105页 方法一：连接 ，取中点1，设1点坐标为（x1，y1），2坐标为（x2，y2），则C点为以1为圆心，半径为R的圆的交点。因O1为 的中点，用求线段中点公式可求出令，则 并令R2=R=30由图可知x2=80，y2=26至此，两相交圆标准计算式所需计算数据全部确定，即圆1：x1=40,y1=19，R1=40.60788圆2：x2=80,y2=26，R2=30第96页/共105页 用标准计算公式求解x=80-40=40,y=26-19=7第97页/共105页第98页/共105页基点计算的四种类型第99页/共105页

43、 类型一：直线与圆相切，求切点坐标。已知条件：通过圆外一点（x1，y1）的直线L与一已知圆相切，已知圆的圆心坐标为（x2，y2），半径为R，求切点坐标（xc，yc）。计算公式如下：2三角函数法求解基点坐标基点计算有四种类型。第100页/共105页 类型二：直线与圆相交，求交点坐标。已知条件：设过已知点（x1，y1）的直线L与X轴夹角为1（1为有向角，取角度的绝对值不大于90范围内的那个角，已知直线相对于X轴逆时针方向旋转时为正，反之为负），已知圆的圆心坐标为（x2，y2），半径为R，求已知直线与已知圆的交点C的坐标（xc，yc）。计算公式如下：第101页/共105页 类型三：两圆相交，求交点坐标。已知条件：两已知圆圆心坐标及半径分别为（x1，y1），R1；（x2，y2），R2；求交点坐标（xc，yc）。计算公式如下：第102页/共105页 类型四：直线与两圆相切，求切点坐标。已知条件：两已知圆圆心坐标及半径分别为（x1，y1），R1；（x2，y2），R2，一直线与两圆相切，求切点坐标（xc，yc）。计算公式如下：第103页/共105页 1何谓基点和节点？基点计算基点计算2利用三角函数法求基点及圆心坐标。3利用三角函数法求基点及圆心坐标。第104页/共105页感谢您的观看！第105页/共105页