第2章数控车床基本知识(数控加工与编程).ppt

,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第,2,章 数控车床基本知识,2.1 数控车床概述,2.2 数控车床刀具的选择及装夹,2.3 数控车床典型表面的车削工艺,2.4 数控车床坐标系,2.5 数控车床的维护,思考与练习,2.1.1,数控车床的工艺范围和特点,1数控车床的工艺范围,数控车床主要用于加工轴类、套筒类、盘类,等回转体零件，能够通过程序控制自动完成,内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切,削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等工,作。,2.1,数控车床概述,2数控车床的特点,数控车床与普通车床相比较，主要具有以下,一些特点：,（1）高精度,（2）高效率,（3）高柔性,（4）工艺能力强,（5）高可靠性,数控车床由床身、主轴箱、刀架、进给系统、,冷却润滑系统等机械部件和数控系统组成。,2.1.2,数控车床的组成,2数控系统,数控车床的数控系统是由CNC装置、输入/输,出设备、可编程控制器（PLC）、主轴驱动,装置和进给驱动装置以及位置测量系统等几,部分组成。,3机床电气及液压控制系统,机床的强电气控制系统主要完成对机床的动作及自动控制。,液压控制系统主要是实现机床上的一些辅助动作，如机床主轴的变速、尾座套筒的移动及工件自动夹紧结构的动作。,4控制面板,控制面板包括CRT操作,面板（执行NC数据的输,入/输出）和机床操作面,板（执行机床的手动操,作）。,数控面板,2.1.3,数控车床的分类,数控车床品种繁多，按数控系统功能和机械,构成可分为：,1一般数控车床（经济型数控车床）,2全功能数控车床,3数控车削中心,1数控车刀的特点,高的切削效率。,刀具精度高，精度稳定。,刚性好，抗振及热变形小。,互换性好，便于快速换刀。,耐用度好，切削性能稳定、可靠。,刀具的尺寸调整方便，换刀调整时间短。,系列化、标准化。,2.2,数控车床刀具的选择及装夹,2.2.1,数控车刀的特点及类型,1数控车床刀具的选择,刀具选择的总原则是：安装、调整方便，刚,性好，耐用度和精度高。,数控车刀一般分为3类：,（1）尖形车刀,（2）圆弧形车刀,（3）成型车刀,2.2.2,数控车刀的选择及装夹,3车刀的装夹,在实际切削中，车刀安装的高低及车刀刀杆,轴线是否垂直，对车刀角度有很大影响。,车刀安装的歪斜，对主偏角、副偏角影响较,大，特别是在车螺纹时，会使牙形半角产生,误差。,1零件的配合表面和非配合表面,2零件的结构工艺性分析,3轮廓几何要素分析,4精度及技术要求分析,2.3,数控车床典型表面的车削工艺,2.3.1,零件的工艺性分析,3加工顺序的确定,制定零件数控车削加工顺序时一般应遵循以,下原则：,（1）先粗后精原则,（2）先近后远原则,（3）基面先行原则,（4）先内后外原则,4加工路线的确定,在确定加工路线时，主要遵循以下原则。,应能保证零件具有良好的加工精度和表面质量。,应尽量缩短加工路线，减少空刀时间，以提高加工效率。,应使数值计算简单，程序段数量少。,确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入 距离和超越距离。,2.3.3,切削用量的选择,数控车床加工中的切削用量包括主轴转速或,切削速度、进给速度或进给量及背吃刀量。,切削用量的选择原则是：粗加工时，一般以,提高生产率为主，兼顾经济性和加工成本；,半精加工和精加工时，应在保证加工质量的,前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。,1主轴转速的确定,主轴转速应根据被加工表面的直径和允许的,切削速度经计算确定，其中切削速度可通过,计算或查表选取，也可按实践经验确定。主,轴转速的计算公式是：,S,=1000,v,c/,d,（r/min）,式中，,v,c切削速度，m/min；,d,被加工表面直径，mm。,2进给速度的确定,进给速度是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的,距离（mm/min）。在数控车床编程中，较多地用进,给量（mm/r）表示进给速度。,进给速度的选择原则如下。,在能满足工件加工质量要求的情况下，可选择较高的进给速度。,当切断、车削深孔及精车时，宜选择较低的进给速度。,当刀具空行程时，可以选择尽量高的进给速度。,进给速度还应与主轴转速、背吃刀量相适应。,1轴类零件,典型轴类零件如图所示，零件材料为45钢，,毛坯为,36mm，试对该零件进行数控车削工,艺分析。,2.3.4,典型零件数控车削加工工艺,（1）零件图工艺分析,该零件主要由圆柱、圆锥、圆弧及螺纹等表,面组成。该零件尺寸标注完整，零件材料为,45钢，无热处理和硬度要求。,为便于装夹，在工艺上可先将坯件左端预先,车出夹持部分，右端面也应先粗车出并钻好,中心孔。,（2）确定零件的定位基准,选定零件坯料轴线和左端大端面为定位基准。,（3）确定装夹方案,左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采,用活动顶尖支承的装夹方案。,（5）刀具选择,选用,5mm的中心钻，钻中心孔。,粗车选用90硬质合金右偏刀，用于光端面和粗车各轮廓表面。由于外圆上有圆弧表面，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，可取,r=35,精车选用90硬质合金右偏刀。,车槽和车断选用宽3mm的切断刀。,车螺纹选用60硬质合金螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取,r,=0.150.2mm。,（6）切削用量的选择,切削深度的选择。轮廓粗车,a,p=3mm，精车,a,p=0.25mm；螺纹粗车,a,p=0.3mm，逐刀递减，精车,a,p=0.1mm。,主轴转速的选择。车外圆及圆弧时，粗车切削速度选,v,c=90m/min，精车切削速度选,v,c=120m/min，计算后得主轴转速：光端面和粗车各轮廓表面600r/min，精车800r/min，车槽和车断320r/min，车螺纹320r/min。,进给量的选择。根据加工实际情况，确定粗车进给量为0.3mm/r，精车进给量为0.15mm/r。,2轴套类零件,典型轴套类零件如图,所示，试对该零件进,行数控车削工艺分析。,（1）零件图工艺分析,该零件主要由外圆、内孔、圆弧等表面组成。,该零件尺寸标注完整，零件材料为45钢。由于,该零件的内孔直径较大，其内孔在加工前已有,底孔。,（2）确定零件的定位基准,对于轴套类零件，主要使用外圆和内孔及端面,作为定位基准。根据该零件两端都要加工的要,求，在加工完一端的表面后，调头车另一端的,表面。,（3）确定装夹方案,采用三爪自定心卡盘和弹性夹头定心夹紧。,车左端表面时，用三爪卡盘夹,115外圆；,车右端表面时，用弹性夹头夹,105内孔。,（4）确定加工顺序,根据车削加工的特点，加工顺序按由粗到精、,由内再外的原则确定，即一次装夹后，先加,工内孔，再加工外圆。,车左端的具体加工顺序如下。,车端面。,粗镗,90、,105内孔。,精镗,105内孔及孔底平面，精镗,90内孔。,粗车,135外圆。,精车,135外圆。,加工完左端的表面后，调头车右端的表面，,具体加工顺序如下。,车端面。,粗车,115外圆、,R,3圆弧及端面。,精车,115外圆、,R,3圆弧及端面。,（5）刀具选择,粗车外圆选用90硬质合金右偏刀。,精车选用90硬质合金右偏刀。,车端面选用45端面车刀，用于车削工件的两外端面。,镗孔选用硬质合金镗刀。,（6）切削用量的选择,切削深度的选择。粗加工,a,p=26mm，精加工,a,p=0.252 mm。,主轴转速的选择。粗加工切削速度选,v,c=90150m/min，精加工选,v,c=150200m/min，计算后得主轴转速：粗加工各轮廓表面400r/min，精加工500r/min。,进给量的选择。根据加工实际情况，确定粗加工进给量为0.3mm/r，精车进给量为0.15mm/r。,（7）填写数控加工工艺卡,单,位,名称,产品名称或代号,零,件,名,称,材,料,轴,套,45,钢,工,序,号,程,序,编,号,夹,具,名,称,夹,具,编,号,使用设备,三爪卡盘和弹性夹头,工,步,号,工,步,内,容,刀,具,号,刀具规格,（,mm,mm,）,主轴转速（,r/min,）,进给量（,mm/r,）,切削深度,（,mm,）,车左端,1,车端面,T0202,2525,400,0.3,2,粗镗,90,、,105,内孔,T0303,400,0.3,3 mm,3,精镗,90,、,105,内孔,T0303,500,0.15,1 mm,4,粗车,135,外圆,T0101,2525,400,0.3,3 mm,5,精车,135,外圆,T0404,2525,500,0.15,1mm,车右端,1,车端面,T0202,2525,400,0.3,2,粗车,115,外圆,T0101,2525,400,0.3,3 mm,3,精车,115,外圆,T0404,2525,500,0.15,1mm,2.4,数控车床坐标系统,数控车床坐标系统分为机床坐标系和工件,坐标系。根据标准，无论使用哪种坐标系，都,规定车床主轴轴线方向为坐标系的,Z,轴，且规,定从卡盘至尾座的方向为,Z,轴的正方向；在水,平面内与车床主轴轴线垂直的方向为,X,轴，且,规定刀具远离主轴旋转中心的方向为,X,轴的正,方向。,1机床原点和机床坐标系,机床原点为机床上的一个固定点。一般情况,下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，,是不允许用户随意变动的。,图中M点为机床原点,2工件原点和工件坐标系,在数控编程时，各轴的坐标,值都是相对一个基准点而计,算的，该基准点被称为工件,原点，又称编程零点，工件,原点通常取在工件的端面中,心,图中O点为工件原点,3参考点,参考点为机床上一固定点，其固定位置，由,X,向与,Z,向的机械挡块及电机零点位置来确定，,机械挡块一般设定在,X,、,Z,轴正向最大位置。,4工件坐标系设定,对工件坐标系进行设定，在Fanuc系统中，,用G50 X,Z,指令进行设定。在执行该,指令后，系统内部对（,，,）进行记忆，,即在系统内部建立了一个以工件原点为坐标,系原点的工件坐标系。,5直径编程和半径编程,数控车床加工的是回转体类零件，其横截面,为圆形，所以尺寸有直径指定和半径指定2种,方法；当用直径值编程时，称为直径编程,法；当用半径值编程时，称为半径编程法。,数控车床出厂时一般设定为直径编程。,6小数点编程,在Fanuc系统中，坐标（距离）或时间数值,中是否有小数点，其数值的单位是不同的。,小数点可用于距离和时间等单位。,对于距离，有小数点的位置单位是mm或,in；无小数点时，与系统参数设定的最小移,动单位有关,对于时间，有小数点的单位是，无小数,点的单位是ms,7绝对尺寸编程与增量尺寸编程,在数控车床编程中，确定各轴移动的编程指,令方法有绝对尺寸编程和增量图2-19 绝对尺,寸与增量尺寸编程,尺寸编程两种。对各轴移动到终点坐标值进,行编程的方法，称为绝对尺寸编程法，对应,坐标字用X和Z。用各轴的移动量直接编程的,方法，称为增量尺寸编程法，,X,和,Z,坐标对应,用U和W表示。,1点检,（1）专职点检,主要负责对机床的关键部位和重要部位按周期进行,重点点检和设备状态检测，制定点检计划，做好维,护记录，并提出改善机床维护和保养的建议。,（2）日常点检,负责对机床的一般部位进行点检、处理。,（3）生产点检,负责对生产运行中的数控机床进行点检，并负责润,滑、紧固等工作。,2.5,数控车床的维护,2数控车床系统的日常维护,（1）制定数控车床系统日常维护的规章制度,（2）机床电气柜的散热通风,（3）尽量少开电气柜门,（4）支持电池的定期更换,（5）CNC系统长期不用时的保养,（6）CNC系统内各电器元件的连接,思考与练习,1数控车床与普通车床相比有什么特点？2数控车床由哪几部分组成？各起什么作用？3数控车床刀具按结构可分成哪几类？4数控车刀应具备哪些特点？所用刀具材料主要有哪几种？5可转位刀片的选择原则是什么？6选择数控刀具通常应考虑哪些因素？7数控车削工序顺序的安排原则是什么？8数控常用粗加工进给路线有哪些方式？精加工路线应如何确定？9选择车削用量的一般原则是什么？10数控车削工艺有什么特点？11数控车床常用工艺文件有哪些？数控车削加工的工序原则有哪些？12什么是绝对尺寸编程？什么是增量尺寸编程？什么是混合方式编程？13数控车床点检按要求和内容不同，可分为哪几种？14数控车床系统的日常维护包括哪些内容？15数控车床长期不用时应做好哪些工作？如何维护？,16拟定图2-21所示各零件的机械加工工艺过程，并填写相应的加工工艺卡片。,