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1、模块2 数控车床编程与加工几个概念数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。一般是将事先编好的数控加工程序输入到数控系统中，通过程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。2.1 数控车削基础知识模块2 数控车床编程与加工2.1 数控车削基础知识2.1.1 数控车床的分类1.按车床主轴位置分类（1）卧式数控车床 主轴轴线处于水平位置的数控车床。卧式数控车床又分为数控水
2、平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。（2）立式数控车床 主轴垂直于水平面的数控车床。2.按刀架数量分类（1）单刀架数控车床 一般都配置有各种形式的单刀架。（2）双刀架数控车床 双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。模块2 数控车床编程与加工3.按功能分类（1）经济型数控车床 它一般采用步进电动机驱动的开环控制系统，其控制部分通常采用单片机来实现，具有CRT 显示、程序储存、程序编辑等功能，加工精度不高。（2）普通数控车床 它根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高。（3）车削加工中心 它在普通数控车床的基础上，增
3、加了C 轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z 和C 三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z）、（X、C）或（Z、C）。模块2 数控车床编程与加工2.1.2 数控车床的组成数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成，CK6136数控车床的组成如图2-1 所示。模块2 数控车床编程与加工2.1.3 数控车床的主要应用（1）精度要求高的回转体零件（2）表面粗糙度要求高的回转体零件（3）轮廓形状复杂的回转体零件（4）具有特殊类型螺纹的零件（5）超精密、超低表面粗糙度值的零件 模块2 数控车床编程与加工2.1.4 数控车削加工路线的确
4、定1.数控车削加工路线确定原则1）加工路线应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求，效率较高。2）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。3）方便数值计算，减少编程工作量。4）尽量减少程序段数。5）加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。模块2 数控车床编程与加工2.走刀路线的确定1）循环切除余量数控车削加工过程一般要经过循环切除余量，粗加工和精加工三道工序。2）确定退刀路线考虑退刀路线的原则：一是确保安全性，即在退刀过程中不与工件发生碰撞；二是考虑走刀路线最短，缩短空行程，提高生产效率。缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。模块2 数控车床编程与加工2.1.5
5、 数控车削加工顺序的确定加工顺序一般按基准面先行、先粗后精、先主后次、先近后远、内外交叉的原则确定。基准面先行就是用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。先粗后精就是按照粗加工半精加工精加工的顺序，逐步提高加工精度。先主后次就是先加工零件的主要工作表面、装配基面，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后，最终精加工之前进行。模块2 数控车床编程与加工先近后远就是先加工距离对刀点近的部位，后加工距离对刀点远的部位，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。内外交叉就是加工既有内表面（内型腔）又有外表面需要加工的
6、零件时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。模块2 数控车床编程与加工2.1.6 数控车床刀具的类型及其选用1.车刀的类型（1）按车刀结构分类车刀可分为整体式、焊接式及机械夹紧（机夹）式三大类。模块2 数控车床编程与加工（2）按加工部位和用途分类车刀可分为外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀、切断（槽）车刀等。模块2 数控车床编程与加工（3）按刀尖形状分类车刀可分为尖形车刀、圆弧形车刀、成形车刀等。模块2 数控车床编程与加工2.机夹转位式车刀刀片形状的选择模块2 数控车床编程与加工3.机夹可转位车刀的选择在实际生产中，数控车刀主要根据数控车床回转刀架的刀具安装尺寸、工件材料、加工类型、加工要
7、求及加工条件从刀具样本中查表确定，其步骤大致如下：1）确定工件材料和加工类型（外圆、孔或螺纹）。2）根据粗、精加工要求和加工条件确定刀片的牌号和几何槽形。3）根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆。模块2 数控车床编程与加工4.刀具的安装1）安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤。2）将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确。3）车刀刀尖应与车床主轴轴线等高。4）车刀刀头伸出长度一般以刀杆厚度的1.52倍为宜。模块2 数控车床编程与加工2.1.7 工件的装夹与找正1.在三爪自定心卡盘上安装工件主要用于在数控车床装夹加工圆柱形轴类零件和套类零件，适用于装夹外形规则的中、小型工件，装夹大直径工件时经
8、常用反爪装夹。自定心卡盘一般不需要找正，但装夹稍长些轴时，要用划线盘或凭眼力找正，以防工件右端不正。当需要二次装夹加工同轴度要求较高的工件时，必须对装夹好的工件进行同轴度的找正。模块2 数控车床编程与加工找正方法：将百分表固定在工作台面上，触头触压在圆柱侧母线的上方，然后轻轻手动转动卡盘，根据百分表的读数用铜棒轻敲工件进行调整，当再次旋转主轴百分表读数不变时，表示工件装夹表面的轴心线与主轴轴心线重合。应用三爪卡盘装夹已精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。模块2 数控车床编程与加工2.在四爪单动卡盘上安装工件四爪单动卡盘的夹紧力较大，适用于装夹大型或形状不规则的工件
9、。装夹直径较大的工件时，可采用反爪装夹或正爪反撑。由于四爪单动卡盘的四个卡爪各自独立运动，因此装夹工件时必须将加工部分的旋转中心找正到车床主轴旋转中心重合后才可车削，找正包括外圆找正和端面找正。找正的方法是用手转动卡盘，用划针或百分表测出工件的外圆与端面的间隙并进行调整。模块2 数控车床编程与加工3.在两顶尖间装夹对于长度较长或必须经过多次装夹加工的轴类零件，或工序较多，车削后还要铣削和磨削的轴类零件，应采用两顶尖装夹，以保证每次装夹时的装夹精度。4.用一夹一顶的方法装夹工件在车削较重的长轴时，常采用一夹一顶的装夹方法，即卡盘夹持一端，另一端用尾座上顶尖定位。该装夹方法刚性好，轴间定位准确，比
10、较安全，能承受较大的轴向切削力。采用这种装夹方法时，为了防止工件轴向位移，必须在卡盘内装一限位支撑。模块2 数控车床编程与加工2.1.8 对刀点、换刀点及刀位点的确定1.对刀点对刀点是指在数控车床上加工零件时，刀具相对于零件运动的起点，又称为“程序起点”或“起刀点”。确定对刀点时应注意以下原则：1）尽量与零件的设计基准或工艺基准一致。2）便于用常规量具的车床上进行找正。3）该点的对刀误差应较小，或可能引起的加工误差为最小。4）尽量使加工程序中的引入或返回路线短，并便于换刀。模块2 数控车床编程与加工2.换刀点换刀点是指刀架转位换刀的位置。换刀点应设在零件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件、夹具
11、和机床为准。3.刀位点刀位点时指在加工程序编制中，用以表示刀具位置的点。每把刀的刀位点在整个加工中只能有一个位置。模块2 数控车床编程与加工模块2 数控车床编程与加工2.1.9 数控车床切削用量的确定1.切削用量的选择原则合理选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具寿命的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。（1）粗加工切削用量 首先应选取尽可能大的背吃刀量ap；然后根据机床动力和刚性等限制条件，选取尽可能大的进给量f；最后根据刀具寿命，确定最佳切削速度n。（2）精加工切削用量 精加工时，首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量ap；然后根据已加工表面的粗糙度要求，选取
12、较小的进给量f；最后在保证刀具寿命的前提下，选取尽可能高的切削速度n。模块2 数控车床编程与加工2.切削用量的选择方法（1）背吃刀量ap的确定 粗加工时，在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量ap，以减少走刀次数，提高生产率。当零件精度要求较高时，通常留有0.20.5mm 的精加工余量，可一次切除，以保证加工精度及表面质量。（2）进给量f 的确定 粗加工时，根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量ap大小来选择。精加工或半精加工时，应按表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径等来选择进给量f。（3）主轴转速n 的确定 主轴转速n 应根据已选定的背吃刀量ap、
13、进给量f 及刀具耐用度来确定。模块2 数控车床编程与加工2.1.10 FANUC 数控系统常用功能1.准备功能也称为G 功能或G 指令，是使数控机床建立起某种加工方式的指令。G 指令由地址符G 和其后的两位或三位数字组成。G 功能指令分若干组，有模态和非模态功能指令之分。模态指令也称续效指令，按功能分为若干组。模态指令一经程序段中指定，便一直有效，直到出现同组另一指令或被其他指令取消时才失效，与上一段相同的模态指令可省略不写非模态指令也称非续效指令，仅在出现的程序段中有效，下一段程序需要时必须重写。模块2 数控车床编程与加工2.辅助功能辅助功能也称为M 功能或M 指令，它是指令机床做一些辅助动
14、作的代码，用于指定主轴的旋转方向、启动、停止，冷却液的开关，工件或刀具的夹紧或松开，刀具的更换等功能。辅助功能指令由地址码M 和后面的两位数字组成。模块2 数控车床编程与加工3.其他功能（1）主轴转速功能（S 功能）用于指定主轴转速，由地址码S 和后面若干位数字表示。主轴转速功能有恒转速（单位为r/min）和恒线速度（单位为m/min）两种指令方式，分别由指令G97、G96 指定。G96 指令表示单位是m/min，G97 指令表示单位是r/min。当用G96 指令指定转速时，主轴的转速会随工件直径的变小而增大，为防止飞车，应利用G50 指令来限制主轴的最高转速。模块2 数控车床编程与加工（2）
15、进给功能（F 功能）表示刀具中心运动时的进给量，由地址码F 和后面若干位数字构成。进给功能通常有三种形式：第一种是刀具每分钟的进给量，单位是mm/min，用G98 指令指定，G98 为模态指令；第二种是主轴每转时刀具的进给量，单位是mm/r，用G99 指令指定，G99 为模态指令；第三种是螺纹导程，单位mm，用G32、G92或G76 指令指定。在编程中一个程序段只可使用一个F 代码，不同程序段可根据需要改变进给量。模块2 数控车床编程与加工（3）刀具功能（T 功能）在自动换刀的数控机床中，该指令用于选择所需的刀具，同时还可用来指定刀具补偿号。T 功能由地址码T 和若干位数字组成，数字用来表示刀具号和刀具补偿号，数字的位数由系统决定。FANUC系统中由T 和四位数字组成，前两位表示刀具号，后两位表示刀具补偿号。例如T0303，前03表示3号刀具，后03表示刀具补偿号。每把刀结束加工要取消补偿，例如T0300，00表示取消3号刀具的补偿。