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1、车削零件的数控加工工艺分析,项目名称,:,程序清单,O0001 N10 T0101 调用一号刀补、建立工件坐标系 N20 M03 S300 主轴正转S300 N30 G01 X40 Z5 F2 G01走到安全点 N40 G01 X23 Z2 F1 走到X23 Z2 点 N50 G01 Z-20 F0.2 粗切一直径23的外圆 N60 X30 X方向退刀到X30 N70 Z2 F2 Z方向退刀到Z2 N80 X21 X方向进刀到21 N90 G01 Z-20 F0.2 粗切一直径21的外圆 N100 X30 X方向退刀到X30 N110 Z2 Z方向退刀到Z2 N120 X20.4 X方向进刀到
2、20.4留0.4mm的余量 N130 Z-20 粗切一直径20.4的外圆 N140 X30 X方向退刀到X30 N150 Z2 Z方向退刀到Z2,N160 X20 X方向进刀到20 N170 Z-20 F0.05 精车切一直径20的外圆 N180 G01 X100 F2 X方向退刀到100 N190 Z100 Z方向退刀到100（即换刀点） N200 T0100 M05 取消一号刀补，主轴停 N210 M30 程序结束,知识储备,数控机床是近代发展起 来的一种以数字化信号实 现机床主运动与进给运动 的自动控制机床。 数控机床工作原理是将被加工零件的形状、尺寸、工艺要求等信息按规定编程，并记录在
3、输入介质上，输入到数控装置。数控装置对输入信息进行处理和计算，根据计算的结果向各执行机构（如进给系统、主轴系统等）分配进给指令。,按加工方式数控机床可分为：,切削机床类。如数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。 成型机床类。如数控冲压机、弯管机、折弯机等。,特种加工机床类。如数控电火花、线切割、激光加工机床等。 其它机床类。如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、三坐标测量机等。,数控车床是使用数量最多的数控机床，主要适用于精度要求高、表面粗糙度好、轮廓形状复杂的轴类、盘类等回转体零件的加工。,1.数控车床的组成： 主机、CNC装置、驱动装置、辅助装置,1、数控车床的组成与分类,数控车床与普通车
4、床比较，结构上保留了主轴箱和尾座，取消了挂轮箱、进给箱等，配备了数控系统、伺服系统、自动排削辅助装置等，装有防护门,2）按主轴的配置形式分类有：卧式数控车床、立式数控车床。 3）按数控系统控制的轴数的不同可分为：两轴控制数控车床、四轴控制数控车床等。,2.数控车床的分类 1）按数控系统功能分类有：经济型数控车床、全功能型数控车床、数控车削中心、FMC车床等。,3.数控车床的加工范围 1）尺寸精度要求高的的回转体零件。 2）表面结构要求高的回转体零件。 3）表面形状复杂的回转体零件。 4）具有径向加工要求的回转体零件。,（二）数控加工工艺设计的主要内容 1）选择并确定进行数控加工的内容； 2）对
5、零件图样进行数控加工的工艺分析； 3）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定； 4）数控加工工艺方案的确定； 5）工序、进给路线的确定； 6）工件的装夹与夹具的选择； 7）刀具的选择与切削用量的确定； 8）对刀点和换刀点的确定； 9）编制数控加工专用技术文件。,1.数控加工工艺内容的选择 （1）适于数控加工的内容 1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容。 2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。 3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大。 4） 加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。 （2）不适于数控加工的内容 1）占机
6、调整时间长。 2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。 3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。,2.数控加工零件的工艺性分析,（1）零件结构工艺性分析 是指对加工方法的适应性，即所分析的零件结构应便于加工成型，分析零件有无结构不合理问题。,a）槽宽不等,b）槽宽相等,（2）轮廓几何要素分析 1）尺寸标注应符合数控加工的特点。 2）几何要素的条件应完整、准确。 （3）零件精度及技术要求分析,3.零件图的数学处理,根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的资料，称为数控加工的数值计算。 数值计算的内容包括计算零件轮廓的基点和节点的坐标以及刀具中心运动轨迹
7、的坐标。,4.数控加工工艺方案的确定 （1）外回转表面及端面加工方法的选择 1）加工精度为IT7IT8级，Ra0.81.6m的除淬火钢外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。 2）加工精度为IT5IT6级、Ra0.20.63m的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。 3）加工精度高于IT5级、Ra0.08m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。 4）对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工；对最终工序有必要用数控车削方法的难切削材料，
8、可参考有关难加工材料的数控车削方法进行加工。,（2）内回转表面加工方法的选择 1）加工精度为IT8IT9级、Ra1.63.2m的除淬火钢外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。 2）加工精度为IT6IT7级、Ra0.20.63m的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。 3）加工精度高于IT5级、Ra0.2m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。 4）对淬火钢等难车削材料，同样其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工；对最终工序有必要数控车削方法的难切削材料
9、，可参考有关难加工材料的数控车削方法进行加工。,（3）内螺纹的加工 螺纹的加工根据孔径大小而定。 1）一般直径在M5M20之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。 2）直径在M5以下的螺纹，通常在加工中心上完成底孔加工后，再用其它方法攻螺纹。 3）直径在M25以上的螺纹，可采用镗刀片镗削加工。,5.数控加工工艺路线的确定 （1）工序的划分 1）工序划分的原则 工序集中与工序分散原则。 保证精度的原则。 提高生产效率的原则。,2）工序划分的方法。 以一次安装所进行的加工作为一道工序。 以一个完整数控程序连续加工的内容作为一道工序。 以同一把刀具加工的内容划分工序。 以粗、精加工划分工序。,3）顺序
10、的安排 先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。 先加工平面后加工孔，先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状。 对精度要求高、粗精加工需分开进行的，先粗加工后精加工。 以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与夹紧次数。 中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑合理安排其加工顺序。,（2）工艺路线的确定 在数控加工中，刀具相对于工件运动的轨迹称为加工路线，即刀具从对刀点开始运动，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。 寻求最短加工路线。,a）零件图样 b）路线1 c）
11、路线2,图1-9 粗车矩形循环进给路线的选择 a）路线1 b）路线2,图1-10 粗车进给路线 a）路线1 b）路线2 c）路线3,最终轮廓一次走刀完成。,选择使工件在加工后变形小的路线。,（1）工件定位要求 （2）定位基准选择的原则 1）基准重合原则。 2）基准统一原则。 3）便于装夹原则。 4）便于对刀原则。,6.工件的装夹与夹具选择 安装是指工件在机床上定位、夹紧的工艺过程。安装包括两个步骤，一个是定位，一个是夹紧，要先定位后夹紧。,（3）夹具的选择 1）夹具选择的原则。 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。 零件的装卸要
12、快速、方便和可靠，以缩短辅助时间和保证安全。 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工、刀具更换及重要部位的测量，尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞的现象，即定位夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。 夹紧力应力求通过靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内。 夹具应容易排出和清理切屑。,2）常用数控车床夹具。 用于轴类工件的夹具。 用于盘类工件的夹具。 （4）常用装夹方式 1）在三爪自定心卡盘上装夹 2）在两顶尖之间装夹 3）用卡盘和顶尖装夹 4）用双三爪自定心卡盘装夹,7.刀具的选择与切削用量的确定 （1）刀具的选用 1）车刀的类型。,图1-12 车削刀形与被加工表面 1-切断刀 2
13、-左偏刀 3-右偏刀 4-弯头车刀 5-直头车刀 6-成形车刀 7-宽刃精车刀 8-外螺纹车刀 9-端面车刀 10-内螺纹车刀 11-内槽车刀 12-通孔车刀 13-盲孔车刀,尖形车刀 圆弧形车刀 成型车刀,2）机夹可转位车刀的选用。,a）可转位机夹刀 b）机夹刀片,（2）切削用量的确定 1）背吃刀量的确定。 在工件表面粗糙度值要求为Ra12.525m时，如果数控加工的加工余量小于56mm，粗加工一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为多次进给完成。 在工件表面粗糙度值要求为Ra3.212.5m时，可分粗加工和半精加工两步进行。粗加工时的背吃刀量选取同前。
14、粗加工后留0.51.0mm余量，在半精加工时切除。 在工件表面粗糙度值要求为Ra0.83.2m时，可分为粗加工、半精加工和精加工三步进行。半精加工时的背吃刀量取1.52mm，精加工时背吃刀量取0.30.5mm。,2）切削速度的确定。 主轴转速计算公式为,vc 切削速度，单位为mm/min； D 刀具直径或被加工部分的直径，单位为mm； S 主轴的转速，单位为r/min。 计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床本身具有的转速或较接近的转速。,3）进给速度的确定。 当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。 在切断、加工深
15、孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。 当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。 刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。,进给速度包括纵向进给速度和横向进给速度，其值按下式计算： F =S f 式中 F 进给速度，单位为mm/min； f 进给量，单位为mm/r； S 主轴的转速，单位为r/min。 式中的进给量，粗车时一般取为0.30.8min/r，精车时常取0.10.3 min/r，切断时常取0.050.2 min/r。,8.对刀点和换刀点的确定 （1）对刀点和换刀点的概念 1）刀位点。代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。数控系统控制刀具的运动轨迹，准确说是控制刀位点的运动轨迹。,a）钻头的刀位点 b）车刀的刀位点 c）圆柱铣刀的刀位点 d）球头铣
