项目一 数控车床基本操作 任务三数控程序的输入与编辑 （课件）-《数控车床编程与操作》同步教学（机工版2016）

数 控 车 床 编 程 与 操 作 第一节、数控车削基础知识（一） 第二节、数控车削基础知识（二） 第三节、数控车削加工工艺（一） 第四节、数控车削加工工艺（二） 第五节、数控车床维护与保养 第一章、数控车削基础知识 第三节、数控车削加工工艺（一） 知识目标 掌握数控车床加工工艺的基本特点；数控车床加工工艺的主要内容，零件图工艺性分析、定位与夹紧方案的确定、加工顺序的确定、刀具进给路线的确定、夹具的选择、刀具的选择、切削用量的选择。 能力目标 具备制订简单零件数控车削加工工序卡的能力。 第三节、数控车削加工工艺（一） 一、数控车削加工工艺的内容 在数控加工前，要将数控车床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的使用、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础，合格的程序人员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程。 一、数控车削加工工艺的内容 1.数控车削加工的主要对象 适于数控车削加工的内容 （1）普通车床上无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）普通车床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； （3）普通车床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。 数控车削加工的主要对象是：精度要求高的回转体零件；表面粗糙度要求高的回转体零件；轮廓形状特别复杂的零件；带特殊螺纹的回转体零件等。 一、数控车削加工工艺的内容 1.数控车削加工的主要对象 不宜选择采用数控车削加工的内容 （1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容； （2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。不能在一次安装中加工完成的其它零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排普通机床补加工。 （3）按某些特定的制造依据（如：样板、样件、模胎等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。 （4）必须按专用工装协调的孔及其它加工内容； 此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。 一、数控车削加工工艺的内容 2.数控车削加工工艺的主要内容 （1）通过数控加工的适应性分析选择并确定进行数控加工的零件内容（图纸分析）； （2）结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析（工艺分析）； （3）进行数控加工的工艺设计； （4）根据编程的需要，对零件图形进行数学处理和计算； 一、数控车削加工工艺的内容 2.数控车削加工工艺的主要内容 （5）编写加工程序单（自动编程时为源程序，由计算机自动生成目标程序—加工程序）； （6）检验与修改加工程序； （7）首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理； （8）编制数控加工工艺技术文件，如数控加工工序卡、程序说明卡，走刀路线图等。 一、数控车削加工工艺的内容 3.数控车削加工工艺的基本特点 （1）工艺内容具体：工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状等内容需认真选择设计，还需正确编入加工程序； （2）工艺设计严密：对零件图样需进行准确无误地进行数学处理、计算和编程，以使数控加工顺利进行； （3）注重加工的适应性：发挥数控加工的优点又达到较好的经济效益。 二、数控车削加工工艺的制定 数控车削加工工艺制定的是否合理，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。 首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，明确各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，然后再对零件图样、零件结构与毛坯等进行公益性分析。 二、数控车削加工工艺的制定 1.零件图样分析 （1）尺寸标注应符合数控加工的特点； （2）检查构成加工轮廓的几何要素有无完整、准确； （3）分析尺寸公差、表面粗糙度要求； （4）形状和位置公差要求； （5）结构工艺性分析。 1.零件图样分析 （1）尺寸标注应符合数控加工的特点：在数控编程中，所有的点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的，因此零件图最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准标注尺寸； （2）检查构成加工轮廓的几何要素是否完整、准确；如下图，图样上给定的几何元素自相矛盾，各段长度之和不等于零件总长尺寸。 1.零件图样分析 图1 几何元素缺陷 1.零件图样分析 （3）分析尺寸公差、表面粗糙度要求：主要是为了确定机床、刀具、切削用量，以及确定零件尺寸精度的控制方法、手段、加工工艺的重要依据； （4）形状和位置公差要求：在工艺准备过程中，应按图样的形状和位置公差要求来确定零件的定位基准、加工工艺，以满足其公差要求； 1.零件图样分析 例如：对于圆柱度、垂直度的要求，车床本身在 Z 轴和 X 轴方向线与主轴轴线的平行度和垂直度的公差要小于其图样的形位公差要求，否则无法保证其加工精度，即车床机械运动副误差不得大于图样的形位公差要求。在机床精度达不到要求时，则需在工艺准备中，考虑进行技术性处理的相关方案。 1.零件图样分析 （5）结构工艺性分析：在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点。认真审视标零件结构的合理性。在进行结构分析时，若发现问题，应向设计人员或有关部门提出修改见。 2.工序和装夹方式的确定 数控加工工艺路线制定与通用车床加工工艺路线制定的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此要与其他加工工艺衔接好，常见工艺流程如图2所示: 图2 工艺流程 2.工序和装夹方式的确定 （1）选择加工方法：在决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，而可能只是对其中的一部分进行数控车削加工，为此必须对零件图样进行仔细的工艺分析，根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案，选择那些适合、需要进行数控车削加工的内容和工序。 2.工序和装夹方式的确定 （2）加工阶段的划分：零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。 ●粗加工阶段：粗加工阶段的任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状轴方向线和尺寸上接近零件成品。其主要目标是提高生产率。 ●半精加工阶段：半精加工阶段的任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工(如精车、精磨)做好准备。 2.工序和装夹方式的确定 ●精加工阶段：精加工阶段的任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。其主要目标是全面保证加工质量。 ●光整加工阶段：对零件的精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗稲度为Ra0.2um以下）的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度，减小表面粗糙度，一般不用来提高位置精度。 2.工序和装夹方式的确定 （3）工序的划分：在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部的表面加工。根据零件的结构形状不同，通常选择外圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一。 在批量生产中，常用下列几种方法划分工序： 2.工序和装夹方式的确定 ●按零件加工表面划分工序：将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。 ●按粗、精加工划分工序：对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生较大的变形而需要进行校正，故一般来说，凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。对于毛余量较大和精加工的精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。 2.工序和装夹方式的确定 ●按同一把刀具加工的内容划分工序：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。 ●按加工部位划分工序：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。 3.加工顺序的安排 在分析了零件图样并确定了工序、装夹方式之后，接着要确定零件的加工顺序。制定零件车削加工顺序一般应遵循以下原则： ●先粗后精 ●先近后远 ●先内后外 ●基面先行 3.加工顺序的安排 （1）先粗后精原则：在车削加工中，应先安排粗加工工序。在较短的时间内，将毛坯的加工余量去掉，以提高生产效率，如图虚线内所示的部分。同时应尽量满足精加工的余量均匀性要求，以保证零件的精加工质量。 3.加工顺序的安排 在对零件进行了粗加工后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。安排半精加工的目的：当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精车作为过渡性工序，使精车的余量基本一致，便于精度的控制。如图中的R圆弧： R 3.加工顺序的安排 （2）先近后远原则：一般情况下，在数控车床的加工中，通常安排离刀具起点近的部位先加工，离刀具起点远的部位后加工，这样，不仅可缩短刀具移动距离、减少空走刀次数、提高效率，还有利于保证坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。 3.加工顺序的安排 （3）先内后外原则：在加工既有内表面（内孔），又有外表面需加工的零件时。应先安排进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工，易控制其内外表面的尺寸和表面形状的精度。不可以将零件上一部分表面(外表面或内表面)粗精加工完毕后，再加工其他表面(内表面或外表面)。 （4）基面先行原则：先加工定位基准面，减少后面工序的装夹误差。 4.进给路线的确定 进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点（或机床固定点）开始进给运动起，直到缩束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径。包括了切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。加工路线是编写程序的重要依据之一。 4.进给路线的确定 （1）最短的空行程路线 ●巧用起刀点。如图2-8所示采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其对刀点 A 的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离工件较远的位置处。 4.进给路线的确定 显然，右图所示的空行程路线短，进给路线也短，可大大节省在加工过程的执行时间： 4.进给路线的确定 （1）最短的空行程路线 ●合理安排“回零”路线。在合理安排“回零”路线时，应使前一刀的终点与后一刀的起点间的距离尽量短，或者为零，以满足最短进给路线要求。 4.进给路线的确定 （2）最短的切削进给路线 在粗加工时，毛坯余量较大，采用不同的循环加工方式，如轴向进刀、径向进刀或固定轮廓形状进给等，将获得不同的切削进给路线。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，可有效提高生产效率，降低刀具损耗。 4.进给路线的确定 （3）零件轮廓精加工一次走刀完成 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，精加工时，最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。刀具的进退刀（切入与切出）路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀，并避免切削力（大小、方向）突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出，尽量避免沿工件轮廓面垂直方向进、退刀而划伤工件。 4.进给路线的确定 （4）特殊处理 ●先精后粗； ●分序加工：在数控车床加工零件时，有的零件经过分序加工的特殊安排，其加工效率可明显提高； ●程序段最少：在数控车床的加工中，在保证加工效率的前提下，总是希望以最少的程序段数实现对零件的加工，以使程序简洁，减少编程工作量和降低编程出错率，也便于程序的检査和修改。 5.定位于夹紧方案的确定 在零件加工的工艺过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸和相互位置精度起着决定性的作用。定位基准有两种：一种是以毛坯表面作为基准面的粗基准，另一种是以已加工表面作为基准面的精基准。 在确定定位基准与夹紧方案时，应注意以下几点： 1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减小基准不重合误差和数控编程中的计算工作量； 5.定位于夹紧方案的确定 （2）选择粗基准时，应尽量选择不加工表面或能牢固、可靠地进行装夹的表面，并注意粗基准不宜进行重复使用； （3）选择精基准时，应尽可能采用设计基准或装配基准作为定位基准，并尽量与测量基准重合，其基准重合是保证零件加工质量最理想的工艺手段。精基准虽可重复使用，但为了减少定位误差，仍应尽量减少精基准的重复使用（即多次调头装夹等）； 5.定位于夹紧方案的确定 （4）设法减少装夹次数，尽可能做到一次定位装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥机床的效率。 （5）避免采用占机人工调整式方案，以免占机时间太多，影响加工效率。 随堂练习 讨论：制定零件车削加工顺序一般应遵循哪些原则？ 随堂练习答案 ●先粗后精 ●先近后远 ●先内后外 ●基面先行 讨论：制定零件车削加工顺序一般应遵循哪些原则？ 谢谢观看！ $$