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1、数控车削编程与加工教 案数控车削编程与加工教案项目序号1授课班级授课学时6教学载体机床授课项目名 称项目1 数控车床的基本操作项目目标一、了解数控车床的用途、分类和基本结构。二、了解数控车削的主要加工对象。三、正确建立机床坐标系与工件坐标系之间的联系，并能设定工件坐标系。四、能正确使用车床的夹具并进行工件的装夹。五、能正确安装刀具并熟练掌握数控车床的对刀。六、了解数控车床的操作面板各功能键的作用。七、能正确完成数控车床的手动操作、程序输入、刀具参数等基本设置。八、了解数控车床日常维护保养。九、熟悉数控车削加工工艺过程的处理。相关知识一、数控车床基本操作二、数控车床认知三、车床坐标系四、车刀的选
2、用五、夹具及工件的装夹六、车床日常维护保养七、FANUC 0i T系统面板的操作八、车床的对刀项目实践FANUC 0i T系统的基本操作拓展知识数控车削加工工艺重点难点一、重点1）几种坐标系；2）数控车床的对刀。3）数控车床的基本操作。二、难点工件坐标系与机床坐标系的关系。课外作业教学后记导 入新 授实 践拓 展小 结项目目标、项目任务相关知识一、数控车床认知1数控车床的用途其加工工艺类型主要包括车外圆、车端面、车锥面、车成形面、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹、滚花等。2.数控车床的主要加工对象（1）精度要求高的零件 (2)表面轮廓形状复杂的零件 (3)带一些特殊类型螺纹的零件 3数控车床的分
3、类（1）按车床主轴位置分类1）立式数控车床 其主轴垂直于水平面。主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。2）卧式数控车床 其主轴轴线处于水平位置，它的床身和导轨有多种布局形式，是目前应用最广泛的数控车床。（2）按车床功能分类1）简易数控车床 2）经济型数控车床 3）全功能型数控车床 4）车削中心 车削中心以全功能型数控车床为主体，并配置刀库和换刀机构手。4.数控车床的布局（1）床身和导轨的布局主要有平床身（a）、斜床身(b)、平床身斜滑板(c)及立床身(d)等。（2）刀架的布局数控车床配置自动换刀的四刀位回转刀架或多刀位转塔刀架。5.数控车床的结构数控车床与普通车床相比较，其结
4、构仍然由床身、 主轴箱、 进给传动系统、 刀架以及液压、 冷却、 润滑系统等部分组成， 只是数控车床的进给系统与普通车床有着本质上的差别。数控车床进给系统大为简化，仅保留了由伺服电动机控制的纵向、横向进给滚珠螺旋传动机构。数控车床的主轴脉冲发生器发出脉冲信号给数控装置控制长丝杠，使长丝杠与主轴转速成一定比例的频率运行，以加工出符合螺距的螺纹。二、车床坐标系目前我国执行的行业数控标准数控机床坐标和运动方向的命名JB/T30511999与国际标准ISO841等效。标准坐标系采用右手笛卡尔坐标系，如图1.6所示。图1.6右手直角笛卡尔坐标系1 车床坐标轴标准规定：平行于车床主轴（传递切削力）的刀具运
5、动坐标轴为Z轴，且取刀具远离工件方向为+Z方向；X轴垂直于Z轴且平行于工件的装夹面，取刀具远离工件的方向为+X方向，如图1.7所示。图1.7数控车床坐标轴及方向2.机床坐标系和机床原点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是机床上固定的一个点。数控车床一般将机床原点定义在卡盘后端面与主轴旋转中心的交点上。3.机床参考点数控装置通电时并不知道机床零点位置，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内（一般在X轴和Z轴的正向最大行程处）设置一个机床参考点（测量起点）。机床参考点可以与机床零点
6、重合，也可以不重合。机床回到了参考点位置，CNC就建立起了机床坐标系。图1.8中O为数控车床参考点。通常在以下三种情况下，数控系统会失去对机床参考点的记忆，必须进行返回机床参考点的操作：（1）机床超程报警信号解除后。（2）机床关机以后重新接通电源开关时。（3）机床解除急停状态后。4.编程坐标系和工件坐标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系，数控程序中的坐标值均以此坐标系为依据。编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的机床坐标轴方向一致，一旦确定也就确定了数控加工时零件的安装方向。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。编程坐标系也称工件坐标系，实际上工件
7、原点是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，通过对刀将编程原点转换为工件原点，并确定工件原点的位置，在数控系统中给予设定。三、车刀的选用1车刀分类（1）车刀按刀刃形状一般分为三类，即：尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。 （2）车刀按结构分有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种类型。（3）车刀按特征可分为：外圆车刀、切槽刀、镗孔刀、螺纹刀、麻花钻等。2车刀的选用数控车床上车刀的选用与普通车削用的刀具基本相同，需遵循效
8、率原则和精度原则。此外，在数控车床上应尽可能多地使用可转位机夹车刀。四、夹具及工件的装夹1三爪自定心卡盘装夹工件。这种方法装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。2两顶尖之间装夹工件。这种方法装夹工件不需找正，每次装夹的精度高。适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件装夹。3.卡盘和顶尖之间装夹工件。这种方法装夹工件刚性好，轴向定位准确，能承受较大的轴向切削力，比较安全。适用于车削质量较大的工件，一般在卡盘内装一限位支承或利用工件台阶限位，防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移。4.花盘装夹工件。当加工表面的回转轴线与基准垂直时，外形复杂的零件可
9、以装夹在花盘上加工。项目实践数控车削加工工艺1.数控车削加工工艺的制定 （1）零件图样分析零件图分析是制定数控车削工艺的首要工作，主要包括以下内容。1） 尺寸标注应适应数控车床加工的特点。零件图上尺寸标注应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。2） 轮廓几何要素应完整、准确。在手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。3） 正确分析精度及技术要求。对被加工零件的精度及技术要求进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，分析的主
10、要内容如下：a 分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。b 分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施（如磨削）弥补时，则应给后续工序留有余量。c 找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。d 对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。4） 结构工艺的合理性分析。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成形。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。（2）工序的划分1）按安装次数划分。对于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态，可以一次安装、加工作为一道工序。2）按刀具划分
11、。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等，可以同一把刀具加工的内容划分工序。3）按加工部位划分。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。4）按粗、精加工划分。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。（3）工序顺序的安排1）基面先行。先加工定位基准面，减少后面工序的装夹误差。如轴类零件，先加工中
12、心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。2）先粗后精。先对各表面进行粗加工，然后再进行半精加工和精加工，逐步提高加工精度。3）先近后远。离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。同时有利于保持工件的刚性，改善切削条件。4）内外交叉。先进行内、外表面的粗加工，后进行内、外表面的精加工。不能加工完内（或外）表面后，再加工外（或内）表面。（4）进给路线的确定进给路线是刀具在加工过程中相对于工件的运动轨迹，也称走刀路线。它既包括切削加工的路线，又包括刀具切入、切出的空行程。不但包括了工步的内容，也反映出工步的顺序，是编写程序的依据之一。因此，以图形的方式
13、表示进给路线图，可为编程带来很大方便。1）粗加工进给路线的确定a. 矩形循环进给路线。利用数控系统的矩形循环功能，确定矩形循环进给路线。这种进给路线刀具切削时间最短，刀具损耗最小，为常用的粗加工时进给路线。b. 三角形循环进给路线。利用数控系统的三角形循环功能，确定三角形循环进给路线。c. 沿工件轮廓循环进给路线。利用数控系统的复合循环功能，确定沿工件轮廓循环进给路线。这种进给路线刀具切削总行程最长，一般只适用于单件小批量生产。d. 阶梯切削路线。当零件毛坯的切削余量较大时，可采用阶梯切削进给路线。2）精加工进给路线的确定a. 各部位精度要求一致的进给路线。在多刀进行精加工时，最后一刀要连续加工，并且要合理确定进、退刀位置，尽量不要在光滑连接的轮廓上安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力变化造成弹性变形，产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。b. 各部位精度要求不一致的进给路线。当各部位精度要求相差不大时，要以精度高的部位为准，连续加工所有部位；当各部位精度要求相差很大时，可将精度相近的部位安排在同一进给路线，并且先加工精度低的部位，再加工精度高的部位。c. 切入、切出及接刀点位置的选择。应选在工件上有空刀槽或表面间有拐点、转角的位置，不应选在曲线相切或光滑连接的部位。（5）切削
