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1、数控编程数控编程项目三项目三 数控车削编程数控车削编程学习目标学习目标（1）了解数控车床的分类及其特点。（2）熟悉数控车床常用的编程指令。（3）能进行简单的阶梯轴、螺纹类零件加工编程。（4）熟悉子程序的调用和循环指令的应用。学习目标学习目标任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 1.数控车床的组成及布局 1 1）数控车床的组成）数控车床的组成 如图如图3-13-1所示，数控车床一般所示，数控车床一般由车床本体、数控装置、输入由车床本体、数控装置、输入/输出输出设备、伺服单元、驱动装置、电气设备、伺服单元、驱动装置、电气控制装置、辅助装置和测量装置等控制装置、辅助装置和测量装置等组成，其
2、中的虚线框内的部分称为组成，其中的虚线框内的部分称为数控系统。数控系统。图图3-13-1数控车床的组成数控车床的组成一、认识数控车床一、认识数控车床任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 （111）车床本体。）车床本体。）车床本体。（222）数控装置。）数控装置。）数控装置。（333）输入）输入）输入/输出设备。输出设备。输出设备。（444）伺服单元。）伺服单元。）伺服单元。（555）驱动装置。）驱动装置。）驱动装置。（666）测量装置。）测量装置。）测量装置。图图3-23-2 数控装置组成示意图数控装置组成示意图任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 2）数控车床的布局 数控
3、车床的布局受到工件尺寸、工件质量、工件形状、机床生产率、机床精度、操纵方便的运行要求和安全与环境保护要求的影响。随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局相应有卧式车床、端面车床、单柱立式车床、双柱立式车床和龙门移动式立式车床等变化，如图3-3 所示。图图3-33-3 工件尺寸、质量和形状的变工件尺寸、质量和形状的变化对数控车床布局变化的影响化对数控车床布局变化的影响任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 在卧式数控车床的布局中，主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而刀架和导轨的布局形式有很大变化，直接影响着数控车床的使用性能及机床的结构和外观。考虑到机床和刀具的
4、调整、工件的装卸、机床操作的方便性、机床的加工精度、机床的排屑性和抗振性，导轨宜采用倾斜式。在图3-4所示的卧式数控车床的布局形式中，以前斜床身-平滑板式为最佳卧式布局形式。图图3-43-4卧式数控车床的布局形式卧式数控车床的布局形式任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 2.数控车床的加工原理 数控车床的加工原理如图数控车床的加工原理如图3-53-5所示。当使用车床加工零件所示。当使用车床加工零件时，通常都需要对车床的各种动作进行控制，不但要控制动作时，通常都需要对车床的各种动作进行控制，不但要控制动作的先后次序，而且要控制车床各运动部件的位移量。的先后次序，而且要控制车床各运动部件
5、的位移量。图图3-53-5 数控车床的加工原理数控车床的加工原理任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 1）表面粗糙度要求较高的回转体零件2）轮廓形状复杂的零件3）带一些特殊类型螺纹的零件4）超精密、超低表面粗糙度值的零件3.数控车床的加工对象任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 4.数控车床的分类图图3-63-6 数控车床的分类数控车床的分类任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 4.数控车床的分类 1）按主轴的配置形式分类按主轴的配置形式不同，数控车床可分为卧式数控车床（见图3-7）和立式数控车床。（1）卧式数控车床。（2）立式数控车床。图图3-73-7 卧式数控
6、车床卧式数控车床任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 4.数控车床的分类图图3-8 FMC3-8 FMC车床车床 2 2 2）按数控系统的功能分类）按数控系统的功能分类）按数控系统的功能分类按数控系统的功能不同，数控车床按数控系统的功能不同，数控车床按数控系统的功能不同，数控车床可分为经济型数控车床、全功能型可分为经济型数控车床、全功能型可分为经济型数控车床、全功能型数控车床、车削中心和数控车床、车削中心和数控车床、车削中心和FMCFMCFMC车床。车床。车床。（111）经济型数控车床。）经济型数控车床。）经济型数控车床。（222）全功能型数控车床。）全功能型数控车床。）全功能型数控
7、车床。（333）车削中心。）车削中心。）车削中心。（444）FMCFMCFMC车床。车床。车床。任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 4.数控车床的分类 3）按加工零件基本类型分类 按加工零件基本类型不同，数控车床可分为卡盘式数控车床和顶尖式数控车床。（1）卡盘式数控车床。（2）顶尖式数控车床。4）按刀架数量分类 （1）单刀架数控车床。（2）双刀架数控车床。5）其他分类方法任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 5.数控车床的特点 数控车床一般用来加工各种形状不同的轴类或盘类回转数控车床一般用来加工各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。它能自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形回转表
8、面及体零件。它能自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形回转表面及螺纹面等的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的螺纹面等的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点。数控车床加工零件的尺寸产品的品种和规格频繁变化的特点。数控车床加工零件的尺寸精度可达精度可达IT6IT5IT6IT5，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达1.6 m1.6 m以下，是目前使用以下，是目前使用较为广泛的数控机床。较为广泛的数控机床。任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 二、数
9、控车削工艺设计二、数控车削工艺设计1.数控车床加工零件的工艺性分析 1）零件图的分析零件图分析是工艺制定中的首要工作，主要包括以下几个方面：（1）分析零件的几何要素。（2）分析尺寸标注和表面粗糙度标注。（3）分析零件的材料及热处理要求。（4）了解工件的加工数量和材料及热处理等。图图3 3-9-9 轴类轴类零件的工零件的工艺艺分析分析任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 二、数控车削工艺设计二、数控车削工艺设计1.数控车床加工零件的工艺性分析 2）结构工艺性的分析 零件的结构工艺性是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。在数控车床上加工零件时，应根据数控车床的特点，合
10、理地设计零件结构。图3-10(a)所示的零件有宽度不同的3个槽，不便于加工。图图3-10 3-10 零件的结构工艺分析零件的结构工艺分析任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 2.数控车削加工工艺路线的拟定 1 1）零件的设计基准和定位基准）零件的设计基准和定位基准 （1 1）零件的设计基准。）零件的设计基准。（2 2）零件的定位基准。）零件的定位基准。2 2）零件加工工序的确定）零件加工工序的确定 在数控车床上加工工件，应按工序集中的原则划分工序，在数控车床上加工工件，应按工序集中的原则划分工序，即在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部的加工工作。即在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部
11、的加工工作。（1 1）按零件加工表面划分。）按零件加工表面划分。（2 2）按粗、精加工划分。）按粗、精加工划分。任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 3 3 3 3）零件加工顺序的确定）零件加工顺序的确定）零件加工顺序的确定）零件加工顺序的确定（1 1 1 1）先粗后精。）先粗后精。）先粗后精。）先粗后精。（2 2 2 2）先近后远。）先近后远。）先近后远。）先近后远。（3 3 3 3）内外交叉。）内外交叉。）内外交叉。）内外交叉。（4 4 4 4）基准先行。）基准先行。）基准先行。）基准先行。（5 5 5 5）进给路线最短。）进给路线最短。）进给路线最短。）进给路线最短。2.数控车
12、削加工工艺路线的拟定图图3 3-11-11 先粗后精加工的零件先粗后精加工的零件图图3 3-12-12 先近后先近后远远加工的零件加工的零件任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 4）进给路线的确定（1）最短的空行程路线。（2）最短的切削进给路线。（3）精加工轮廓的连续切削进给路线。5）退刀和换刀（1）退刀。（2）换刀。2.数控车削加工工艺路线的拟定图图3 3-15-15 数控数控车车床的退刀方式床的退刀方式任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 3.切削用量的选择1）车削用量选择的原则（1）粗加工时车削用量的选择原则。（2）精加工时车削用量的选择原则。2）车削用量选择的内容（
13、1）背吃刀量的选择。（2）进给量的选择。（3）切削速度的选择。任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 3.切削用量的选择3）数控车削加工工艺文件的制定（1）数控加工工序卡片。（2）数控加工刀具卡片。（3）数控加工程序清单。任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 1.FANUC Oi系统进给速度功能F F功能表示指令机床进给速度,F是地址符，后续数字为进给速度，该指令指定刀具的进给速度，有以下三种形式：（1）在G99状态下，F表示每转进给（mm/r），如图3-16所示。例如，G99 F0.2表示进给量为0.2 mm/r。（2）在G98状态下，F表示每分钟进给（mm/min），如图
14、3-17所示。例如，G98 F100表示进给量为100 mm/min。（3）螺纹切削进给（mm/r）。螺纹切削进给如图3-18所示。三、数控车床基本编程功能指令三、数控车床基本编程功能指令任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 图图3-3-1616 每每转进给转进给图图3-3-1717 每分每分钟进给钟进给图图3-3-1818 螺螺纹纹切削切削进给进给任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 2.FANUC Oi系统主轴转速功能S 主轴功能指令（主轴功能指令（S S指令）与主轴转速控指令）与主轴转速控制指令（制指令（G96G96、G97G97、G50G50）连用。）连用。S S功
15、能表示功能表示主轴转速，主轴转速，S S是地址符，后续数字为主轴转速。是地址符，后续数字为主轴转速。（1 1）G50G50为限制主轴最高转速指令。为限制主轴最高转速指令。（2 2）G96G96为恒线速控制指令。为恒线速控制指令。（3 3）G97G97为设定主轴恒转速控制指令。为设定主轴恒转速控制指令。图图3-3-1919 恒恒线线速控制加工的速控制加工的阶阶梯梯轴轴任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 刀具功能指令可指定刀具及刀具补偿，其地址符号为T。3.刀具功能指令T任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 （1）快速点定位指令G00。（2）直线插补指令G01。（3）圆弧插补
16、指令G02和G03。（4）机床自动返回指令G28、G29。（5）暂停功能指令 G04。（6）工件坐标系的设定指令G50。4.FANUC Oi系统常用G指令图图3-3-2020 G00G00快速点定位的示意快速点定位的示意图图任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 4.FANUC Oi系统常用G指令任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 5.刀具补偿指令（1 1 1 1）刀具位置补偿指令。）刀具位置补偿指令。）刀具位置补偿指令。）刀具位置补偿指令。（2 2 2 2）刀尖圆弧半径补偿指令。）刀尖圆弧半径补偿指令。）刀尖圆弧半径补偿指令。）刀尖圆弧半径补偿指令。刀尖圆弧半径补偿的目的
17、。刀尖圆弧半径补偿的目的。刀尖圆弧半径补偿的目的。刀尖圆弧半径补偿的目的。刀尖圆弧半径补偿的基本原理。刀尖圆弧半径补偿的基本原理。刀尖圆弧半径补偿的基本原理。刀尖圆弧半径补偿的基本原理。刀尖圆弧半径补偿的方法。刀尖圆弧半径补偿的方法。刀尖圆弧半径补偿的方法。刀尖圆弧半径补偿的方法。刀尖圆弧半径补偿指令刀尖圆弧半径补偿指令刀尖圆弧半径补偿指令刀尖圆弧半径补偿指令G41G41G41G41、G42G42G42G42、G40G40G40G40。图图3-3-2828 刀具位置刀具位置补偿补偿任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 四、阶梯轴类零件加工实例四、阶梯轴类零件加工实例在卧式数控车床上加
18、工图3-36所示的轴类零件，其材料为45号钢。试编写其粗、精车外轮廓的程序。图图3-36 3-36 阶梯轴零件示例阶梯轴零件示例任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 该零件属于塑料模具的凸模类零件，其加工特点如下：该零件属于塑料模具的凸模类零件，其加工特点如下：该零件属于塑料模具的凸模类零件，其加工特点如下：（111）在一般模具中，凸模都由工作部分和配合部分两）在一般模具中，凸模都由工作部分和配合部分两）在一般模具中，凸模都由工作部分和配合部分两部分组成。部分组成。部分组成。（222）凸模加工一般是外形加工。）凸模加工一般是外形加工。）凸模加工一般是外形加工。（333）当加工有强度要
19、求的凸模时，凸模表面不允许出）当加工有强度要求的凸模时，凸模表面不允许出）当加工有强度要求的凸模时，凸模表面不允许出现影响强度的沟槽，各连接部分应采用圆弧过渡。现影响强度的沟槽，各连接部分应采用圆弧过渡。现影响强度的沟槽，各连接部分应采用圆弧过渡。根据以上加工特点制定的加工过程如下：根据以上加工特点制定的加工过程如下：根据以上加工特点制定的加工过程如下：（111）下料。下料需要锻造和退火。）下料。下料需要锻造和退火。）下料。下料需要锻造和退火。（222）毛坯的外形加工。）毛坯的外形加工。）毛坯的外形加工。（333）热处理。）热处理。）热处理。（444）磨削。）磨削。）磨削。1.工艺分析任务一任
20、务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 2.加工工艺设计 （1 1）加工工艺过程。加工工艺过程为车端面（手动）加工工艺过程。加工工艺过程为车端面（手动）钻中心（手动）钻中心（手动）掉头车端面（手动）掉头车端面（手动）钻中心（手动）钻中心（手动）粗、粗、精车外轮廓。精车外轮廓。（2 2）加工所用的刀具材料为硬质合金。）加工所用的刀具材料为硬质合金。T01T01为粗、精外轮为粗、精外轮廓车刀选廓车刀选9393偏刀，偏刀，T02T02为车端面，为车端面，T03T03中心钻。中心钻。（3 3）选择切削参数。粗车外轮廓：主轴转速）选择切削参数。粗车外轮廓：主轴转速S=500 r/minS=500 r/m
21、in，进给速度，进给速度F=0.2 mm/rF=0.2 mm/r，切削深度，切削深度d=2 mm,d=2 mm,退刀量退刀量r=0.5mmr=0.5mm，循环起点循环起点A A（3333，2 2）。）。任务一任务一 阶梯轴类零件加工阶梯轴类零件加工 3.编写程序加工此零件的编写程序为加工此零件的编写程序为O6666;O6666;T0101T0101；G99 G97 M03 S500G99 G97 M03 S500；（粗车时主轴转速；（粗车时主轴转速S=500 r/minS=500 r/min）G00 X33.0 Z2.0 M08G00 X33.0 Z2.0 M08；（刀具快速点位到循环起点；（
22、刀具快速点位到循环起点A A，冷却液开），冷却液开）G71 U2.0 R0.5G71 U2.0 R0.5；（粗车复合循环指令；（粗车复合循环指令G71G71，切削深度直径为，切削深度直径为2 2 mm,mm,退刀量为退刀量为0.5 mm0.5 mm）G71 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.2G71 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.2。任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工一、零件加工的简化编程指令一、零件加工的简化编程指令1.圆柱面和圆锥面切削单一循环指令G90（1）圆柱面切削单一循环指令。其指令格式为G90 X（U）_Z(W)_ F_；（2）圆锥面切削单一循环指令
23、。其指令格式为G90 X（U）_ Z(W)_ I_ F_；（a a）单单一循一循环环指令指令（b b）用用圆圆柱面切削柱面切削单单一循一循环环指令加工的指令加工的轴类轴类零件零件 图图3-37 3-37 单单一循一循环环指令及其应用示例指令及其应用示例任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 使用子程序，可以减少不必要的编程重复，从而达到简化编程的目的。利用子程序的嵌套（见图3-40）可以简化图3-41所示零件的加工编程，具体在项目三任务四中详细介绍。2.利用子程序简化编程图图3-3-4040 子程序的嵌套与子程序的嵌套与执执行行过过程程任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 子
24、程序和单一循环指令虽然子程序和单一循环指令虽然子程序和单一循环指令虽然能够简化编程，但是加工时空行程能够简化编程，但是加工时空行程能够简化编程，但是加工时空行程较多，不利于提高加工生产效率。较多，不利于提高加工生产效率。较多，不利于提高加工生产效率。（111）内、外圆粗车复合循环指）内、外圆粗车复合循环指）内、外圆粗车复合循环指令令令G71G71G71。（222）精车复合循环指令）精车复合循环指令）精车复合循环指令G70G70G70。3.复合循环指令 G70、G71图图3-3-4242 内、外内、外圆圆粗粗车车复合循复合循环环指令指令任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 （3）在卧式
25、数控车床上加工图3-43所示的轴类零件，其材料为45号钢。试编写其粗车、精车外轮廓的程序及切断程序。工艺分析。加工工艺设计。选择切削参数。夹具。夹具为三爪卡盘。编写程序。3.复合循环指令 G70、G71图图3-3-4343 内、外内、外圆圆粗粗车车、精、精车车复合复合循循环环指令指令应应用示例用示例任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 G94指令与G90指令类似，其区别为G90轴向切削，G94径向切削，G94的循环方式如图3-45(a)所示。车削端面单一循环指令G94共有以下两种指令格式。（1）平端面切削单一循环指令。（2）锥端面切削单一循环指令。4.车削端面单一循环指令G94图图3
26、-453-45 平端面切削单一循环指令及应用举例平端面切削单一循环指令及应用举例任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工二、数控车床的对刀方法及注意事项二、数控车床的对刀方法及注意事项1.试切对刀与机外对刀仪对刀试切对刀用于建立加工坐标系。其操作步骤为：（1）选择机床的手动操作模式；（2）启动主轴，试切工件外圆，保持x方向不移动；（3）停主轴，测量出工件的外径值；（4）选择机床的MDI操作模式；（5）按下“offsetsitting”按钮；（6）按下屏幕下方的“坐标系”软键；（7）光标移至“G54”；（8）输入了及测量的直径值；（9）按下屏幕下方的“测量”软键；（10）启动主轴，试切工件
27、端面，保持2方向不移动；（11）停主轴，重复以上（4）一（9）步，将第（8）步中的x及测量值改为Z0。任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工二、数控车床的对刀方法及注意事项二、数控车床的对刀方法及注意事项1.试切对刀与机外对刀仪对刀机外对刀仪对刀一般将显微对刀仪固定于车床上，用于建立刀具之间的补偿值。（1）首先移动基准刀，使其刀位点对准显微镜的十字线中心；（2）将基准刀在该点的相对位置清零。（3）将其刀具补偿值清零。（4）选择机床的手动操作模式，移出刀架，换刀；（5）使其刀位点对淮显微镜的十字线中心；（6）选择机床的MDI操作模式；（7）设置刀具补偿值。（8）移出刀架，执行自动换刀指令
28、即可。任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工2.外圆车刀对刀、割刀对刀与螺纹刀对刀 1 1 1 1）外圆车刀对刀）外圆车刀对刀）外圆车刀对刀）外圆车刀对刀（1 1 1 1）X X X X轴对刀。轴对刀。轴对刀。轴对刀。（2 2 2 2）Z Z Z Z轴对刀。轴对刀。轴对刀。轴对刀。2 2 2 2）割刀对刀）割刀对刀）割刀对刀）割刀对刀（1 1 1 1）X X X X轴对刀。轴对刀。轴对刀。轴对刀。（2 2 2 2）Z Z Z Z轴对刀。轴对刀。轴对刀。轴对刀。3 3 3 3）螺纹刀对刀）螺纹刀对刀）螺纹刀对刀）螺纹刀对刀（1 1 1 1）外螺纹刀对刀。）外螺纹刀对刀。）外螺纹刀对刀。）
29、外螺纹刀对刀。（2 2 2 2）内螺纹刀对刀。）内螺纹刀对刀。）内螺纹刀对刀。）内螺纹刀对刀。图图3-473-47“刀具补偿数据刀具补偿数据”窗口窗口任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 （111）在进行刀具补偿的对刀操作前，先将所有刀具的刀具补偿）在进行刀具补偿的对刀操作前，先将所有刀具的刀具补偿）在进行刀具补偿的对刀操作前，先将所有刀具的刀具补偿值清零；值清零；值清零；（222）进行刀具补偿的对刀操作时，尚未设置好刀具补偿值的刀）进行刀具补偿的对刀操作时，尚未设置好刀具补偿值的刀）进行刀具补偿的对刀操作时，尚未设置好刀具补偿值的刀具换刀时最好采用手动换刀；具换刀时最好采用手动换刀
30、；具换刀时最好采用手动换刀；（333）程序开头不要使用建立坐标系的）程序开头不要使用建立坐标系的）程序开头不要使用建立坐标系的G50XG50XG50XZZZ指令；指令；指令；（444）程序结尾处不要使用取消刀具补偿的）程序结尾处不要使用取消刀具补偿的）程序结尾处不要使用取消刀具补偿的TTTOOOOOO指令；指令；指令；（555）在确定基准刀的位置时要注意其刀具补偿号是否相对应；）在确定基准刀的位置时要注意其刀具补偿号是否相对应；）在确定基准刀的位置时要注意其刀具补偿号是否相对应；（666）无论是哪种对刀方式，对好刀之后，要进行验证；）无论是哪种对刀方式，对好刀之后，要进行验证；）无论是哪种对刀
31、方式，对好刀之后，要进行验证；（777）如果采用上述操作仍会出现刀具之间补偿值乱的现象，则）如果采用上述操作仍会出现刀具之间补偿值乱的现象，则）如果采用上述操作仍会出现刀具之间补偿值乱的现象，则使用使用使用G28X0Z0G28X0Z0G28X0Z0指令进行机床回零。指令进行机床回零。指令进行机床回零。3.对刀的注意事项任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工三、工件在数控车床上的装夹与定位三、工件在数控车床上的装夹与定位1.工件在数控车床上的装夹 1）直接找正装夹法用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正装夹。2）划线找正装夹法先用划针画出要加工表面的位置，再按划线
32、用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。3）夹具装夹法此法是用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种方法。任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工2.工件在数控车床上的定位 任何一个工件，在其位置没有确定前，均有六个自由度，即沿空任何一个工件，在其位置没有确定前，均有六个自由度，即沿空间坐标轴间坐标轴x x、y y、z z三个方向的移动自由度和绕此三坐标的转动自由度。三个方向的移动自由度和绕此三坐标的转动自由度。1 1）完全定位）完全定位 工件的六个自由度都限制的定位称为完全定位。工件的六个自由度都限制的定位称为完全定位。2 2）不完全定位）不完全定位 工件被限制的自由度少于六个，但能
33、保证加工要求的定位。工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位。3 3）欠定位）欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。称为欠定位。任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 （1）切槽刀进行加工时，一个主刀刃二个副刀刃同时参与三面切削，被切削材料塑性变形复杂、摩擦阻力大，加工时进给量小、切削厚度薄、平均变形大、单位切削力增大。（2）切削速度在槽加工过程中不断变化，特别是在切断加工时，切削速度由最大一直变化至零。切削力、切削热也不断变化。（3）在槽加工过程中，随着刀具不断切入，实际加工表
34、面形成阿基米德螺旋面，由此造成刀具实际前角、后角都不断变化，使加工过程更为复杂。（4）切深槽时，因刀具宽度窄，相对悬伸长，刀具刚性差，易振动，特别容易断刀。四、切槽与切断四、切槽与切断1.切槽加工工艺特点任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工 （1）安装刀具的刀尖一定要与工件旋转中心等高，且安装必须是两边对称 （2）对于宽度值不大，但深度值较大的深槽零件，应采用分次进刀的方式。（3）若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型，则应分多次切入。（4）内孔槽刀的选用需要根据槽的尺寸，选择尺寸合适的槽刀加工。（5）端面切槽刀的选用需要考虑端面槽的曲率，合理选择端面槽刀。（6）注意合理安排切槽进退刀路线，
35、避免刀具与零件相撞。（7）切槽时，刀刃宽度、切削速度和进给量都不宜选太大，并且需要合理匹配。（8）选用切槽刀时，要正确选择切槽刀刀宽和刀头长度。2.切槽或切断加工需要注意的问题任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工加工图3-61所示的零件。3.切槽加工示例图图3-61 3-61 切槽、切断加工示例切槽、切断加工示例任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工其编程如下：3.切槽加工示例任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工在数控车床上加工图3-62所示的导套零件，该数控车床为前置刀架，试编写其数控加工程序。图中未注倒角为C1。五、复杂轮廓零件加工实例五、复杂轮廓零件加工实例图
36、图3-62 3-62 复杂复杂轮廓零件实例轮廓零件实例任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工1.工艺分析1 1）图样分析）图样分析2 2）确定装夹方案）确定装夹方案零件加工需要两次装夹，两次对刀。零件加工需要两次装夹，两次对刀。3 3）确定刀具）确定刀具加工所用的刀具材料为硬质合金。加工所用的刀具材料为硬质合金。任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工2.加工工艺分析（1）加工工序内容。此零件的加工工序内容为粗、精车左端内外圆各面车内槽掉头装夹粗、精车右端内外圆各面切3 mm1 mm槽。（2）选择切削参数。图3-62所示零件的数控机床加工工序卡见表3-3。表表3-3 3-3 图图
37、3-623-62所示零件的数控机床加工工序卡所示零件的数控机床加工工序卡任务二任务二 复杂轮廓零件加工复杂轮廓零件加工（1）车左端程序。（2）掉头重新对刀车右端程序。3.编写程序任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工一、螺纹的基础知识一、螺纹的基础知识 普通螺纹是我国应用最为广泛的一种三角形螺纹，牙型角为60。普通螺纹分为粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹两类。粗牙普通螺纹螺距是标准螺距，其代号用字母“M”及公称直径表示，如M16、M12等。细牙普通螺纹代号用字母“M”及公称直径螺距表示，如M241.5、M272等。任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工 螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上牙顶到牙底
38、之间垂直于螺纹轴线的距离。根据GB/T 1159.1-1995普通螺纹国家标准规定，普通螺纹的牙型理论高度H=0.866P；1螺纹牙型高度任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工螺纹加工中，径向起点（即编程大径）的确定取决于螺纹大径。径向终点（编程小径）取决于螺纹小径。d=d 2(7/8 R es/2+1/2Td2/2)=d7/4H+2ResTd2/22螺纹起点与螺纹终点径向尺寸的确定30mm 30mm 30mm 30mm 螺纹大径的基本偏差为es=公差0.038 mm，为Td=0.28 mm 任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工3螺纹起点与终点轴向尺寸的确定螺纹切削应注意在两端设置足
39、够的升速进刀段1和降速退刀段2。任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工4分层切削深度 如果螺纹牙型深度较深、螺距较大时，可分次进给，每次进给的背吃刀量用螺纹深度减去精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配，常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量见下表3-3。螺距1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598背吃刀量切削次数1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.
40、46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2英制螺纹螺纹参数a(牙/in)2418161412108牙深0.6780.9041.0161.1621.3551.6262.033背吃刀量切削次数1次0.80.80.80.80.91.01.22次0.40.60.60.60.60.70.73次0.160.30.50.50.60.60.64次0.110.140.30.40.40.55次0.130.210.40.56次0.160.47次0.17表表3-3 3-3 常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工
41、5.螺纹车刀安装方向与主轴旋转方向的确定加工螺纹时，应特别注意螺纹车刀安装方向、主轴旋转方向、刀架配置方式、螺纹旋向和进给方向之间的关系工件螺纹旋向刀架配置左旋螺纹右旋螺纹后置刀架刀具正向安装，主轴M04，刀具从右至左进给刀具反向安装，主轴M03，刀具从左至右进给刀具正向安装，主轴M04，刀具从左至右进给刀具反向安装，主轴M03，刀具从右至左进给前置刀架刀具正向安装，主轴M03，刀具从左至右进给刀具反向安装，主轴M04，刀具从右至左进给刀具正向安装，主轴M03，刀具从右至左进给刀具反向安装，主轴M04，刀具从左至右进给表表3-43-4外螺纹加工机床各要素配置关系外螺纹加工机床各要素配置关系任务
42、三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工二、螺纹加工指令二、螺纹加工指令1.单行程螺纹切削指令G32 G32指令是完成单行程螺纹切削，车刀进给运动严格根据输入的螺纹导程进行。但是车入、切出、返回均需输入程序。如图3-63所示，对于锥螺纹，小于45时，螺纹导程以Z轴方向指定；为4590时，螺纹导程以X轴方向指定。图图3-63 3-63 螺纹切削螺纹切削G32G32任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工2.螺纹切削循环G92 图图3-653-65所示为螺纹切削循环所示为螺纹切削循环G92G92。刀具从循环开始，按刀具从循环开始，按A A、B B、C C、D D进行自进行自动循环，最后又回到循环起
43、点动循环，最后又回到循环起点A A。图中虚。图中虚线表示按线表示按R R快速移动，实线表示按快速移动，实线表示按F F指定指定的工作进给速度移动。的工作进给速度移动。X X、Z Z为螺纹终点为螺纹终点（C C点）的坐标值；点）的坐标值；U U、W W为螺纹终点坐标为螺纹终点坐标相对于螺纹起点的增量坐标；相对于螺纹起点的增量坐标；I I为锥螺纹为锥螺纹起点和终点的半径差。起点和终点的半径差。图图3-65 3-65 螺纹切削循环螺纹切削循环G92G92任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工螺纹切削复合循环的指令格式为螺纹切削复合循环的指令格式为螺纹切削复合循环的指令格式为G76 P(m)(r)
44、(a)Q(dmin)R(d)G76 P(m)(r)(a)Q(dmin)R(d)G76 P(m)(r)(a)Q(dmin)R(d)；G76 X(u)_ Z(w)R(i)P(k)Q(G76 X(u)_ Z(w)R(i)P(k)Q(G76 X(u)_ Z(w)R(i)P(k)Q(d)F d)F d)F ；图图图3-673-673-67所示为所示为所示为G76G76G76螺纹切削复循环的刀具运动轨迹及进刀轨迹。螺纹切削复循环的刀具运动轨迹及进刀轨迹。螺纹切削复循环的刀具运动轨迹及进刀轨迹。3.螺纹切削复合循环G76任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工(a)(a)(b)(b)图图3-67 G763
45、-67 G76螺纹切削复合循环的刀具运动轨迹及进刀轨迹螺纹切削复合循环的刀具运动轨迹及进刀轨迹任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工三、螺纹车刀对刀三、螺纹车刀对刀1.Z方向对刀手动模式下移动螺纹车刀，使刀尖与工件右端面平齐图图3-69 3-69 螺纹车刀螺纹车刀Z Z方向对刀示意图方向对刀示意图任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工手动模式下按主轴正转按钮手动模式下按主轴正转按钮手动模式下按主轴正转按钮 使主轴转动。选择相应的倍率，使主轴转动。选择相应的倍率，使主轴转动。选择相应的倍率，移动螺纹车刀，沿着外圆移动螺纹车刀，沿着外圆移动螺纹车刀，沿着外圆-Z-Z-Z方向方向方向（长约（
46、长约（长约3335mm5mm5mm）试切外圆，后保）试切外圆，后保）试切外圆，后保持刀具持刀具持刀具XXX方向位置不变，再沿方向位置不变，再沿方向位置不变，再沿+Z+Z+Z方方方向退出刀具如图向退出刀具如图向退出刀具如图3-703-703-70所示，使主所示，使主所示，使主轴停转。轴停转。轴停转。2.X方向对刀图图3-70 3-70 螺纹车刀螺纹车刀X X方向对刀示意图方向对刀示意图任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工四、螺纹类零件加工实例四、螺纹类零件加工实例制定图3-71所示零件的数控加工刀具及加工工序卡，并编写加工程序。（a a）零件图）零件图（b b）实物图）实物图图图3-71
47、3-71 圆柱螺纹类零件加工实例圆柱螺纹类零件加工实例任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工1.工艺分析 1 1）零件图分析）零件图分析 在数控车床上加工一个图在数控车床上加工一个图5-15-1所示的螺纹类零件，该所示的螺纹类零件，该零件由外圆柱面、槽及螺纹构成。零件由外圆柱面、槽及螺纹构成。2 2）确定工件的装夹方式）确定工件的装夹方式 此工件是一个实心轴，并且轴的长度不很长，所以此工件是一个实心轴，并且轴的长度不很长，所以采用工件的右端面和采用工件的右端面和3232外圆作为定位基准。外圆作为定位基准。任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工零件名称轴数量工序名称工艺要求工作者日期1下
48、料3290棒料12根.2热处理调质处理HB220-2503数控车工步工步内容刀具号1车端面T012自右向左粗车外轮廓T013自右向左精车外轮廓T014切削18的退刀槽T025车螺纹M241.5达零件图尺寸T034车切断,并保证总长为605检验材料45备注：规格数量2860表3-6 图5-1零件的数控加工工序卡2.加工工艺分析任务三任务三 螺纹类零件加工螺纹类零件加工3.编写加工程序编写加工程序（精加工程序）如下：O0007；N001G54；N002S600M03T0101；N003G00X34.0Z0M08；N004G01X0.F0.2；N005G00Z1.0；N006X28.5；N007G0
49、1Z-60.0；N008X32.0；N009G00Z1.0；M010X24.5；M011G01Z-30.0；N012X28.5；N013G00Z0.；N014X19.85；N015G01X23.85Z-2.0F0.1；N016Z-30.0.；N017X28.0；N018Z-60.；N019X32.0；N020G00X100.0Z100.0T0100；N021T0202；N022G00X30.0Z-30.0；N023G01X18.0；N024G04X1.0；N025X30.0；N026X100.0Z100.0T0202；N027T0303；N028G00X26.0Z4.0；N029G92X23.
50、0Z-26.0F1.5；N030X22.4；N031X22.1；N032X22.05；N033G00X100.0Z100.0T0300；N034T0202；N035G00X30.0Z-65.0；N036G01X0.0F0.1；N037G00X30.0；N038X100.0Z100.0T0200M09；N039M05；N040M30；程序号工件坐标系设定主轴正转,调用1号刀,1号刀补快进至工件表面，打开切削液车端面，进给量0.2mm/r快速点定位快速点定位粗车外圆柱面为28.5mm车削台阶面快速点定位快速点定位粗车螺纹外圆柱面为24.5mm车削台阶面快速点定位快速点定位车削倒角245精车23.8