项目一 数控车床加工技术认识.doc

数控加工技术——项目一[ 数控加工技术认识 ]
项目一 数控加工技术认识
一、项目简介
本项目是“数控加工技术”课的起始篇，本项目将对数控加工设备、数控系统及加工行业常用基础知识进行介绍。
通过本项目的学习，可掌握数控加工技术行业的基本知识和常识性内容，为以后的教学内容作好铺垫。学好本项目将对今后加工课程起着非常关键的作用。
二、项目目标
1.知识目标
（1）全面了解沈阳机床集团生产的CAK6136V/750系列数控车床机械结构、组成、运行原理；
（2）了解日本FANUC数控车床系统及系统各区域名称、划分和各按钮、各键位的作用；
（3）全面了解数控车床加工技术行业常用基础知识
2. 能力目标
（1）掌握日本FANUC数控车床系统各按钮、各键位的使用；
（2）掌握数控车床加工常识和常用刀具、量具、工具、夹具的正确使用方法。
3. 教学重点和教学难点
（1）教学重点：
① 日本FANUC数控车床系统各按钮、键位认识；
② 各种加工中常用工具的正确使用。
（2）教学难点：数控系统的技巧性操作和常用工具的技巧性使用。
三、项目内容
1．概念
数控加工技术也是机加工的一种方法。数控，即数字控制，是将原始手动加工变换成计算机数控控制系统（CNC），控制机床动作加工出所需零件，这也是数控加工的一般过程。
零件图
程序
CNC
加工
手动编程

自动编程

2．特点
它的加工过程按照事先编辑好的程序来执行，大大减轻动者的劳动强度，提高加工效率显著。
3．学好数控加工技术必要性
未来的加工业会向自动化、智能化发展，更进一步的提高机加工效率。我们国家正处在快速发展阶段，更多的大型加工企业以原来的20%自动化加工逐步向80%的比例发展，以自动化、数控化代替老式的加工过程，因此我们有必要学好数控加工技术这门课。
四、数控设备介绍及基本工作原理
1．常见数控设备
常用的数控加工设备有数控车床、数控铣镗床、数控加工中心、数控线切割等。

CAK6136型数控车床 PBC110f系列数控铣镗床

BW60S/1型高速卧式加工中心 DK77系列数控线切割机床
2．常见的数控系统
德国——SIEMENS系统；日本——FANUC系统；西班牙——FAGE系统；中国广州数控系统；中国华中世纪星数控系统等。
3．运动原理及过程
数控系统的运动已不在是完全靠人力来加工零件，而是靠数控系统利用现代化手段，使机器自动加工零件。它的运动是：输入程序——数控系统通过程序的X、Z轴来指令PLC——PLC控制继电器或通过变频器控制主轴旋转、各轴模块控制各轴运动——伺服电机——丝杠——传动机构——移动刀架——加工零件。
五、CAK6136V/750系列数控车床及FANUC 0I-Mate-TC系统介绍
1．一般操作流程
机床通电
系统加电
机床回零
脱离参考点

2．结构及面板介绍

主轴箱
防护罩
系统面板
尾 座
机床X、Z轴移动部分

机床操作面板
编辑区
显示区
软键区

：统电源开关，绿色为开，红色为关。
：主轴倍率修调旋钮，主轴旋转时用于调整主轴转数。
：进给倍率修调旋钮，自动运行时用于控制刀架移动速度。
：位置界面，显示有关位置信息。包括当前位置，相对位置，机械位置。
：程序界面，显示有关程序信息，在不同种运行方式下将显示不同信息。
：偏置界面，显示有关刀具偏置信息。
系统参数界面，显示系统参数信息。
：报警信息界面，显示报警信息。
：图形界面，显示图形设置及实时模拟。
：程序段结束符，作为程序段的结束。
：上档键，当一个键位上有两个字符时，键位下方的字符用此键输入。
：输入键，用于输入参数或参数中的数值。
：取消键，用于取消输入行的内容，每按一次取消一个字符。
：插入键，用于插入程序或程序内容。
：替换键，用于改写程序号及程序内容。
：删除键，用于删除程序或程序内容。
：帮助键，用于打开帮助信息界面。
：复位键，此键为重点使用键。
Ⅰ 按此键可以使主轴停止；
Ⅱ 按此键可以终止程序运行
Ⅲ 在编程程序状态下按此键，可以使光标跳到程序头位置；
Ⅳ 可以解除报警。
、 ：上、下播页键，屏幕信息一页显示不下时，可以用此键播页显示。
、、、 ：光标键，用于移动光标或检索程序。
：数据保护开关，用于保护机床程序。
：急停开关，在紧急情况下拍下此按钮终止机床的所有动作（须复原位正常）。
：回零方式按钮，各轴返回参考点时所用的操作方式。
：手轮方式操作X轴时按钮，在手轮操作方式下选择操作X轴。
：手轮方式操作Z轴时按钮，在手轮操作方式下选择操作Z轴。
：手动方式按钮，在此方式下利用机床面板的按钮操作机床一些动作。
：编辑方式按钮，在此方式下进行程序的建立、编辑、检索等一些操作。
：自动方式按钮，在引方式下运行已编辑好的程序。
：X轴回零指示灯，灯亮表示刀架处在X轴参考点位置。
：Z轴回零指示灯，灯亮表示刀架处在Z轴参考点位置。
：手动方式下快速移动，配合以下四个方向运用。
：手动方式下X轴负方向移动。
：手动方式下X轴正方向移动。
：手动方式下Z轴负方向移动。
：手动方式下Z轴正方向移动。
：手动方式及自动方式下快移速度第一档位按钮。
：手动方式及自动方式下快移速度第二档位按钮。
：手动方式及自动方式下快移速度第三档位按钮。
：手动方式及自动方式下快移速度第四档位按钮。
：主轴正转按钮，在手动方式和主轴停止状态下控制主轴正向旋转。
：主轴停止按钮。在手动或手轮方式下控制主轴停止功能。
：主轴反转按钮，在手动方式和主轴停止状态下控制主轴反向旋转。
：手动换刀按钮。在手动方式下控制刀架旋转功能，单次或连续。
：冷却液控制按钮，用于控制冷却泵开或关的状态。
：润滑油控制按钮，用于控制润滑泵的开或关。
：手轮，在手轮对应操作方向下，向左向右摇动手轮来移动刀架。
：进给保持，此按钮是在运行程序时，暂停刀具的进给。
：循环启动，此按钮用于启动程序运行。
：单段控制按钮，在自动或MDI方式下使程序逐段运行。
：跳步控制按钮，在自动方式下指定跳步功能是否有效。
：机床锁住按钮，用于控制机床X、Z轴移动功能是否有效。
：选择停止按钮，用于控制M01指令是否有效。
：空运行按钮，在自动或MDI方式下提高进给F的移动值。

六、常用刀具、量具、夹具、工具介绍
（一）刀具
1．刀具的种类
按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成形车刀等。
按用途可分为外圆车刀、端面车刀、切断刀（割槽刀）、内孔车刀、螺纹车刀等。
2．常用车刀形状及用途
90°车刀（偏刀）：主要用来车削工件的外圆、台阶和端面。
45°车刀（弯头刀）：主要用于车削工件的外圆、端面和倒角。
切断刀：主要用来切断工件或在工件上切出沟槽。
内孔车刀：用来车削工件的内孔。
螺纹车刀：主要用来在工件上切出螺纹。
成形车刀：用来车削台阶处的圆角、圆槽或车削各种特殊型面工件。
硬质合金可转位车刀（机夹刀）：这种车刀由刀杆、刀片、刀垫和夹固元件组成。
3．车刀组成与几何形状
组成，车刀由刀头和刀柄两部分组成。
机夹刀具按结构分，由刀杆，刀片，刀垫秋夹固元件组成。
（1）几何形状
由三个面，二个刃，一个刀尖组成。
（2）刀面
前面（前刀面），切屑流出经过的表面。
后面（后刀面），与过渡表面相对的表面。
副后面（副后刀面），与已加工表面相对的表面。
（3）切削刃
主切削刃，前、后面汇交的边缘。
副切削刃，前面与副后面汇交的边缘。
（4）刀尖
主、副切削刃汇交的一小段切削刃称刀尖。
锐刀尖，当两切削刃有实际交点时。
修圆刀尖，当两切削刃为一小段圆弧连接时。
倒角刀尖，当两切削刃为一小段直线方式连接时。

4. 规格
(1)刀杆
GB5343.2-85 规定，在刀杆规格中，有刀杆厚度h，宽度b和长度l，三个主要规格尺寸。
(2)刀方
刀杆厚度有：16mm，20mm，25mm 。
刀杆宽度=刀杆厚度。
刀杆长度有：125mm，150mm，170mm 等。
5. 刀具的静止参考系（辅助平面）
用于定义刀具在设计、制造、刃磨和测量时的基准平面。
基面：过切削刃的选定点并垂直于假定主运动方向的平面。
主切削平面：通过切削刃的选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面（副切削平面）。
正交平面：通过切削刃的选定点并同时垂直于基面和主切削平面的平面。
此三面构成空间直角坐标系。
6. 刀具的基本几何角度
(1)在正交平面内测量
前角：前刀面与基面间的夹角。
后角：主后刀面与切削面间的夹角。
楔（xie）角：前面与主后面的夹角。
(2)在基面内测量
主偏角：主切削刃与假定工作平面的夹角。
副偏角：副切削刃与假定工作平面的夹角。
刀尖角：主切削平面与副切削平面的夹角。
(3)在主切削平面内测量
刃倾角：主切削刃与基面间的夹角。
7. 工作情况下刀具角度的变化
(1)进给运动对刀具工作角度的影响
① 横向进给（X）阿基米德螺旋线
工作前角增加，工作后角减小
刀具后角对加工有很大影响
② 纵向进给（Z）阿基米德螺旋面的平面

(2)安装位置对刀具工作角度的影响
刀尖偏上或偏下
8. 刀具材料必须具备的性能
(1)高的硬度和耐磨性
硬度
耐磨性是指车刀材料抵抗磨损的能力。车刀的切削部分在切削过程中经受着剧烈的摩擦，因此要有良好的耐磨性。
(2)足够的强度和韧性

(3)较高的热硬性（红硬性）
热硬性是指刀具材料在高温下正常切削的能力。
衡量刀具材料切削性能好坏的主要指标。
(4)良好的导热性

(5)良好的工艺性

(6)较好的经济性

9. 常用的刀具材料
当前使用的刀具材料主要分三大类：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）、硬质合金及其它超硬刀具。
工具钢耐热性差，抗弯强度高，体格便宜，焊接刃磨性好，帮广泛用于中、低速切削的成形刀具，不宜高速切削。
硬质合金耐磨性好，切削效率高，但刀片强度、韧性不及工具钢、焊接刃磨工艺性也比工具钢差，故多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削刀具。
(1)工具钢
① 碳素工具钢，碳素工具钢是含量为0.65%—1.35%的优质高碳钢。这种材料在受热至200ºC—300 ºC时，硬度和耐磨性就迅速下降。因此，多用于制造低速、手用工具，如锉刀、手用锯条等。
② 合金工具钢，合金工具钢热处理后的硬度为HRC60—HRC65，与碳素工具钢相近，耐热性、耐磨性略高，切削速度和刀具寿命远不如高速钢，故其用途受到很大限制，一般只用于制造手用丝锥、手用铰刀等。
③ 高速工具钢（高速钢），按用途分为三大类：① 通用型高速钢；②高性能高速钢；③ 粉末冶金高速钢。
(2)硬质合金
Ⅰ. 硬质合金的组成与性能特点
Ⅱ. 硬质合金的种类
按基本元素的不同分为两大类:
A.碳化钨基硬质合金
◆ 钨钴类(YG)硬质合金 铸铁
◆ 钨钛钴类(YT)硬质合金 钢
◆ 钨钴钽类(YA)硬质合金
◆ 钨钛钴钽类(YW)硬质合金
B.表面涂层硬质合金
(3)其它刀具材料简介
⑴ 陶瓷
⑵ 金钢石
⑶ 立方氮化硼刀具
10. 工件的加工要求
工件尺寸、表面粗糙度
尺寸公差，尺寸公差是指允许尺寸的变动量，简称公差。
配合，基本尺寸相同，相互结合的孔和轴公差之间的关系称为配合。（孔大，轴小）
形位公差（形状和位置公差）
形状公差，指单一实际要素的形状所允许的变动余量。
位置公差，指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。
转速：n=Vc*1000/π*D
切削速度：Vc=n*π*D/1000
表面粗糙度：Ra=f2*50/rε
功率要求Pc=Vc*f*ap/25

例:
rε0.8 Ra1.6 f016
rε0.8 Ra3.2 f0.23
ε:伊普西龙
形位公差的项目和符号
图
表面粗糙度
表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特性。
两波峰或波谷的距离称波距。波距在1mm以下，大致吴周期性变化的属于表面精糙度范围；波距在1mm—10mm之间，并呈周期性变化的属于表面波度范围；波距在10mm以上，而无明显周期性变化的属于形状误差的范围。
图
表面粗糙度符号
基本符号“√”；去除材料符号“Ж”；不去除材料的符号“Ж”；
国家标准中规定常用高度方向的表面粗糙度评定参数有：轮廓算术平均偏差（Ra）、微观不平度十点高度（Rz）和轮廓最大高度（Ry）。优先Ra为评定参数。
图 ：用任何方法获得的表面，Ra的最大允许值为3.2μm。
图 ：用去材料的方法获得的表面，Ry的最大允许值为3.2μm。
图 ：用不去除材料的方法获得的表面，Rz的最大允许值为200μm。
图 ：用去除材料的方法获得的表面，Ra的最大允许值为3.2μm，最小允许值为1.6μm。
图 ：用去材料的方法获得的表面，Ra的最大允许值为3.2μm，Ry的最大允许值为12.5μm

11. 切削
(1) 金属切削过程
金属切削过程是利用金属切削工具去除零件表面的多余金属或预留金属，使其形成具有一定形状、一定精度和一定表面质量的加工过程。三个条件：① 刀具材料的硬度必须大于被切削工伯材料的硬度；② 刀具必须具备一定的几何形状，即刀刃要锐利，刀头强度要大；③ 在切削过程中，刀具与工件必须产生相对运动。
(2) 切削运动
① 主运动：是刀具将切屑切下来所需要的基本运动，是速度最高，消耗功率最大的运动；
② 进给运动：进给运动是使新的金属层不断投入切削，以便切完工件表面上全部余量的运动；
③ 合成切削运动：由主运动和进给运动合成的运动。
(3) 形成的工件表面
① 待加工表面：加工工件时等待切除的表面；
② 已加工表面：工件上经刀具切除多余金属后形成的工件新表面；
③ 过渡表面：工件上由切削刃正在形成的那部分表面。
(4) 切削用量
① 切削深度ap:工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离。
② 进给量f:指工件每转一转，车刀沿进给方向移动的距离，衡量进给运动大小的参数。横向和纵向。
③ 切削速度：Vc=n*π*D/1000 m/min 主运动的线速度，也可理解为车刀在1分钟内车削工件表面的理论展开长度。
(5) 切削用量选择原则
粗、精

(二) 量具
常用量具有游标卡尺（普通式、数显式）、深度尺、千分尺、内径百分表等。
1.游标卡尺
游标卡尺是机械加工中经常使用的量具，它使用非常方便，价格相对便宜，目前广泛使用。

2.深度尺

3.千分尺

4.内径百分表

七．注意事项
◆ 通电前检查各设备是否正常，是否有漏电现现象。
◆ 通电后，最好做机床预热运动。
◆ 操作机床属旋转类，服装须整理好，尽量不要戴一些手饰品，长头须卷起。
◆ 运行程序前一定要仔细检查程序，确认无误后方可运行程序。
◆ 严格遵守车间纪律，不准在车间疯闹。
◆ 严禁多个人同时操作一台机床。
◆ 主轴旋转后拉上防护罩。
◆ 爱护设备及工具，保养好设备及工具。

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