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1、 . 自编教材数控车削实训手册林金海编温岭市太平高级职业中学2009年10月前言随着我校数控设备的不断增加以与实训能力的不断加强，课堂教学用书已不能满足学生实训的要求，因此为了适应教学要求，真正实现“理实”一体化，我校特编写了此本数控实训指导书。这次编写使指导书更进一步切合实际，常用介绍容完整清晰，例题讲解充分代表性强，实操图纸附加三维立体图形，从而使学生在理解和读图等方面能更好、更快接受掌握。目录第一章数控加工基础211数控编程的容与步骤21.2 数控加工工艺的基本特点与主要容4第二章数控车削加工实例13课题一外圆、锥面、圆弧面的加工（轴类零件的加工）13课题二外圆、锥面、圆弧面的加工（凹凸
2、型轴类零件的加工）16课题三外圆、锥面、圆弧面的加工（铸锻型零件的加工）19课题四车孔23课题五切槽27课题六车外螺纹31课题七综合加工（一）36课题八双头螺纹加工41课题九螺纹的加工45课题十综合加工（二）49数控实训的目的、容与要求一 数控实训的目的数控加工实训是一次全面的数控操作与加工方面的综合训练，是数控技术课程的一个重要教学环节，是必修课程。二实训的容1、数控车削加工实训。三实训的要求1、对各类典型零件进行工艺分析与程序编制，能熟练掌握较复杂零件的编程，2.对所操作的数控系统（如FANUC、凯恩迪、华中、广数等）能熟练掌握，并能在数控机床上进行加工操作与调试。3、能正确处理加工和操作
3、中出现的相关问题。4、实训应在老师的指导下由学生独立完成，在实训中提倡独立思考、深入钻研、苦学巧干的学习态度，要严肃认真地完成实训任务，增强自己的实操动手能力。5、本实训指导书也是针对数控机床操作人员技能鉴定等级考试而进行的针对性数车训练，其目的是为了使学生能顺利通过操作考试，是强化实践操作能力和实现学做结合的重要措施。第一章 数控车削加工部分车削加工是机械加工中应用最为广泛的方法之一，主要用于回转体零件的加工。数控车床的加工工艺类型主要包括：钻中心孔、车外圆、车端面、钻孔、镗孔、铰孔、切槽车螺纹、滚花、车锥面、车成形面、功螺纹此外借助于标准夹具（如四爪单动卡盘）或专用夹具，在车床上还可完成非
4、回转体零件上的回转表面加工。根据被加工零件的类型与尺寸不同，车削加工所用的车床有卧式、立式、仿形、仪表等多种类型。按被加工表面不同，所用的车刀也有外圆车刀、端面车刀、镗孔刀、螺纹车刀、切断刀等不同类型。此外，恰当地选择和使用夹具，不仅可以可靠地保证加工质量，提高生产率，还可以有效地拓展车削加工工艺围。11数控编程的容与步骤数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序，输入到机床的数控系统中，以控制刀具与工件的相对运动，从而加工出合格零件的方法。在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的工艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法与切削用量等工艺参数
5、。同样，在数控机床上加工零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，并将工艺参数、几何图形数据等运用到程序中，再将数控程序输入到数控机床的数控装置，由数控装置控制机床完成零件的全部加工。我们将从分析零件图样到程序校核的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理的利用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠与高效地工作。一般来讲，数控编程过程的主要容包括：分析零件图样、工艺处理、数值计算、编写加工程序单、制作控制介质、程序校验和首件试加工。如图2-1所示。程序校验和试切图输入程
6、序编制加工程序数值计算工艺处理分析零件图修改图2-1 数控编程过程数控编程的具体步骤与要求如下：1 分析零件图首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度、批量、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，或适合在哪种数控机床上加工。同时要明确加工的容和要求。2工艺处理在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）与切削用量（如主轴转速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数。数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺容程序化。制定数控加工工艺时，要合理地选择加工方案，确定
7、加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具与切削参数等；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；尽量缩短加工路线，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数，并使数值计算方便；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全可靠等。3数值计算根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线与设定的坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件（如由直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，要计算出基点坐标值（即几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值），如果数控装置无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值
8、。对于形状比较复杂的零件（如由非圆曲线、曲面组成的零件），需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，这种数值计算一般要用计算机来完成。4编写加工程序单根据加工路线、切削用量、刀具、刀具补偿量、机床辅助动作与刀具运动轨迹，按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单，并校核上述两个步骤的容，纠正其中的错误。5输入程序把编制好的程序通过手工输入或通信传输送入数控系统。6程序校验与首件试切编写的程序必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接运行数控系统中的程序，让机床空运转，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过
9、程的方法进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。1.2 数控加工工艺的基本特点与主要容一、 数控加工工艺的基本特点合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。数控加工工艺问题的处理与普通加工工艺基本一样，在设计零件的数控加工工艺时，首先要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，同时还必须考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。由于数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生产效率高、设备使用费用高等特点，使数控加工
10、相应形成了下列特点：1数控加工工艺容要求具体而详细许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在数控工艺设计时必须认真考虑，而且编程人员必须事先设计和安排好并做出正确的选择编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细描述的切削加工步骤，而且还包括工夹具型号、规格、切削用量和其他特殊要求的容以与标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。2数控加工工艺要求更严密而精确数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差，它不能像普通机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。如在攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已
11、挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续进行，这些情况必须事先由工艺员精心考虑，否则可能会导致严重的后果。在普通机床加工零件时，通常是经过多次“试切”过程来满足零件的精度要求，而数控加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因此在对图形进行数学处理、计算和编程时一定要准确无误。在实际工作中，由于一个小数点或一个逗号的差错而酿成重大机械事故和质量事故的例子屡见不鲜。3制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算编程尺寸并不是零件图上设计的基本尺寸的简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程尺寸。
12、4制定数控加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响数控加工时，刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点是由数控系统的插补装置或插补软件来控制的。根据插补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低；插补精度越低，工件的轮廓形状精度越差。因此，制定数控加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响，特别是高精度加工时影响非常明显。5制定数控加工工艺时要特别强调刀具选择的重要性复杂型面的加工编程通常要用自动编程软件来实现，由于绝大多数三轴以上联动的数控机床不具有刀具补偿功能，在自动编程时必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹。若刀具预先选择不当，所编程序将
13、只能推倒重来。6数控加工工艺的特殊要求（1）由于数控机床较普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因而在同等情况下，所采用的切削用量通常比普通机床大，加工效率也较高。选择切削用量时要充分考虑这些特点。（2）由于数控机床的功能复合化程度越来越高，因此，工序相对集中是现代数控加工工艺的特点，明显表现为工序数目少，工序容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序。（3）由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。7数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊容普通加工工艺中划分工序选择设备等重要容对数控加工工艺来说属于已基本确定的容
14、，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线与生成刀具运动轨迹。复杂表面加工的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。二、 数控加工工艺的主要容根据实际应用需要，数控加工工艺主要包括以下容：（1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定数控机床加工容。（2）对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工容与技术要求。（3）具体设计数控加工工序，如工步的划分、工件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。（4）处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点的选择，加工路线的确定，刀具补偿等。（5
15、）程编误差与其控制。（6）处理数控机床上的部分工艺指令，编制工艺文件。三、 数控加工工艺设计数控加工工艺设计首先需要选择定位基准；再确定所有加工表面的加工方法和加工方案；然后确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分；最后再将需要的其他工序如普通加工工序、辅助工序、热处理工序等插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。1定位基准的选择（1）精基准的选择精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也必须尽量使装夹方便，夹具结构简单可靠。精基准的选择应遵循以下原则：“基准重合”原则即应尽可能选用设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。“基准统一”原则即在加工工件的多个表面时，尽可能使用同一组定位基准作为精基准，这样便于保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并能简化夹具的设计与制造。“互为基准”原则当两个加工表面相互位置精度以与它们
