数控车床中级书.docx
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数控车床中级书
项目四数控车床的台阶轴加工
技能点
1.掌握台阶轴的加工方法
2.台阶轴的尺寸控制
知识点：
1.数控外圆刀的特点
2.外圆刀片的选择
3.车台阶时的切削用量的选择
4.1任务描述
使用数控车床加工的工件如图所示。
毛坯为ø30×50mm的圆钢，材料为45#钢，加工批量为单件。
通过对图样分析，根据工件材料的加工特性，选择加工机床和加工刀具、卡具，确定加工参数；设计加工工艺卡；编写加工程序。
4.2工艺设计
4.2.1图形的分析
此工件简称为轴头，加工数量仅1个，所需加工内容为ø26和ø28的外圆，且没有公差要求，料长50mm，没有其他特殊要求。
4.2.245＃钢加工性能分析
强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
但表面硬度较低，不耐磨。
可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。
零件毛坯需经校直，粗车后热处理调质，精车前人工时效以稳定组织，消除应力，减少变形。
工序间置放以吊挂为好。
4.2.3选用数控车床分析
针对图8-1所示零件，其最大外形尺寸为ø30mm，而且加工精度要求不是很高，目前市场上见到的数控车床基本都能满足以上要求。
故选用系统FANUC-0i-T系列经济型，型号CAK6136，无级变速，前置刀架（注：
机床选择满足加工直径即可）。
4.2.4装卡方式的确定
加工件的毛坯相对较长，加工长度较短，且未要求同轴，即可采用三爪卡盘装卡，要求伸出卡盘长度为35mm左右即可，装卡要紧。
4.2.5刀具的选择
刀具的选择标准为能够满足加工刀尖角越大越好。
所以刀具的选择上要根据零件来定。
此零件需要加工端面，且有垂直的台阶，故选择的刀具要满足这两个部位切削的要求。
这里选择如图8-2所示刀具，主偏角93度外圆车刀，刀杆厚度20mm；刀片的选择可根据所加工的45#钢来选P类，型号需与刀杆相匹配，故选择CNMG型号的，刀具的切削刃选择HM系列的，材质选择NC3020,刀尖圆弧半径0.4mm。
图8-293°外圆车刀
4.2.6加工参数的确定
背吃刀量：
根据刀片的选择不同，背吃刀量也不一样，这里选择的是HM系列的刀片，适合于中切削，背吃刀量按推荐值为1.0～5.0，经济的吃刀深度为2.5mm，粗车时选择背吃刀量2.5mm，精车由于数控刀具刀尖圆弧不同，可选择背吃刀量为1mm，此件可以一次车完。
转速：
根据刀片的断屑槽与材质的不同，切削速度选择的不一样，此工件选用的刀片在80-160m/Min，根据公式Vc=πDn/1000，经计算，选择转速为800n/Min。
进给量：
根据刀片不同，选择此刀片F一般在0.10-0.50mm/R左右，此件一次加工成型，考虑表面粗糙度及刀片的强度，选择F=0.15mm/R。
4.2.7工艺卡的编制
表8-1工艺卡
序号
工步
工步图
说明
1
建立工件坐标系
以右端面旋转中心为工件原点
2
车端面
如上图
注意刀的高度应对准旋转中心
3
车外形
如上图
用G00、G01指令加工外型
4.3程序的编制
4.3.1机床原点的设置
机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。
它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。
1）数控车床的原点在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处（如图8-3）。
同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。
图8-3机床原点
2）机床参考点机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。
机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。
因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。
图8-4数控车床的参考点与原点
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点，图8-4所示为数控车床的参考点与机床原点。
数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。
只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。
3）编程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。
编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。
编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。
编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数机床相应的坐标轴方向一致。
在设定编程原点时，一般设定在工件右端面与主轴轴心线交点处。
如图8-5所示为车削零件的编程点。
（也可设定在工件左端面与主轴轴心线交点处）。
图8-5编程原点的设定
4）程序名FANUC系统程序号的书写格式为O****，其中O为地址，其后为四位数字，数值从O0000到O9999，在书写时其数字前的零可以省略不写。
如O0020可写成O20。
另外，需要注意的是，O0000到O8000以后的程序号，有时在数控系统中有特殊的用途，因此在普通数控加工程序中应尽量避免使用。
4.3.2加工程序
表8-2程序卡
程序名O0801
O0801；
T0101；
M03S800；
M08；
G00X22Z1；
G01X26Z-1F0.15；
Z-10；
X28；
W-20；
X32；
G00X100Z100；
M09；
M05；
M30；
程序名
调刀和刀补；
快速定刀在倒角的延长线上；
G00G01F属于模态指令，连续相同指令，后面的指令可以省略。
第一次使用车削指令，后边必须有进给量指令。
F默认为转进给
技能拓展
任务1在数控车床上如图8-7所示的工件，毛坯ø51mm×100mm棒料，材料45#钢。
时间2.5小时。
要求设计加工工艺，完成工艺卡，编写加工程序，完成程序卡，并对加工程序仿真和调试；注意提高加工效率。
图8-7技能拓展训练图
任务2在数控车床上如图8-8所示的工件，毛坯为图示工件基础上留有加工余量1mm，ø50mm处无需加工，材料45#钢。
时间2.5小时。
要求设计加工工艺，完成工艺卡，编写加工程序，完成程序卡，并对加工程序仿真和调试；注意体会精加工特点。
图8-8技能拓展训练图
项目五槽类零件的编程与加工
技能点
1.掌握槽的加工方法
2.槽的尺寸控制
知识点：
1.数控槽刀的特点
2.切槽刀片的选择
3.切槽时切削用量的选择
5.1任务描述
使用数控车床加工如下图8-9的工件，其毛坯为ø120mm×180mm的棒料，材料45#钢，件数1件。
通过对图样分析，根据工件材料的加工特性，选择加工机床和加工刀具、卡具，确定加工参数；设计加工工艺卡；编写加工程序；按工艺卡实施加工和检验。
图8-9槽类零件
5.2工艺设计
5.2.1图形分析
此工件简称为槽类工件，加工数量仅1个，所需加工内容为ø100的外圆和4个相同规格的槽，且没有公差要求，料长180mm，远远大于所需长度，没有其他特殊要求。
5.2.2材料性能
45#钢的加工性能见本项目2任务2。
5.2.3机床选择
系统采用FANUC-0i-T系列经济型，型号CAK6150，无级变速，前置刀架。
注：
机床选择满足加工直径即可，机床刚性相对要好。
5.2.4装卡方式的确定
加工件的毛坯相对较长，加工长度较短，且未要求同轴，即可采用三爪卡盘装卡，要求伸出卡盘长度为105～110mm即可，装卡要紧。
5.2.5刀具的选择
此零件需要加工端面，且有垂直的台阶，选择的刀具要满足这两个要求，故选择主偏角93度外圆方刀，刀杆厚度20mm。
刀片的选择：
根据所加工的45#钢来选P类，型号与刀杆相匹配即可，刀尖圆弧半径0.4mm。
切槽刀选择以槽宽为准，4mm宽，刀头长度以满足槽深越短越好为准，此处选20mm长。
刀片选择P类，型号与刀杆相配即可，如图8-10所示。
图8-10切槽刀
5.2.6加工参数的确定
1）背吃刀量外圆刀粗车的背吃刀量最大可以到8mm左右，由于数控刀具刀尖圆弧不同，可选择刀尖圆弧半径为0.4mm的刀片作为精车刀，背吃刀量为0.5mm，此件可以一次车完，背吃刀量最大2mm，最小1mm。
2）转速因为不同材料的刀具线速度不同，硬质合金一般在80～300m/min，可以根据公式Vc=πDn/1000进行计算，此处选择800r/min。
3）进给量根据刀片不同，F一般在0.01～0.4mm/r左右，此件一次加工成型，考虑表面粗糙度及刀片的强度，选择F=0.15mm/r。
4）槽刀背吃刀量为刀宽4mm，进给量F取0.1mm/r左右（注意选择时与系统刚性关系密切，建议试切），转速与背吃刀量和工件直径有关，被吃刀量越宽，转速越低，此处选择300r/min。
5.2.7工艺卡的编制
表8-4工艺卡
序号
工步
工步图
说明
1
建立工件坐标系
以右端面
旋转中心为工件原点
2
车端面
略
注意刀的高度应对准旋转中心
3
车外型
如上图
用G00G01G90指令加工外型
4
车槽
G75车槽
5.3程序的编制
车槽时应根据所要加工工件的尺寸精度要求进行划分工序，如果槽宽精度较高时，可以用左右阔刀的方法进行精车，较低时可以粗精车分两把刀进行，精车刀的宽度正好等于槽宽即可。
槽底的表面粗糙度通常通过低转速加注切削液的方法车削。
5.3.1加工程序卡
表8-5程序卡
程序名O0802
O0802；
T0101；
M03S800；
M08；
G00X122Z1；
G90X114Z-100F0.15；
X108；
X102；
X100F0.1；
G00X150Z100；
T0202；
M03S300；
G00X122Z-8；
G75R0.5；
G75X92Z-32P2000Q8000R0F0.1；
G00X150；
Z100；
M09；
M05；
M30；
程序名
调外圆刀和刀补；
车外圆
调槽刀
切槽
技能拓展
任务1在数控车床上加工如图8-11所示的工件，毛坯为ø50mm×100mm棒料，材料45#钢。
要求设计加工工艺，完成工艺卡，编写加工程序，完成程序卡，并对加工程序仿真和调试；注意体会窄槽加工特点。
图8-11技能拓展训练图
任务2在数控车床上加工如图8-12所示的工件，毛坯为ø80×150mm棒料，材料45#钢。
要求设计加工工艺，完成工艺卡，编写加工程序，完成程序卡，并对加工程序仿真和调试；注意体会宽槽加工特点。
图8-12技能拓展训练图
项目六球头类零件的编程与加工
技能点
1.如何控制尺寸精度。
2.掌握G71、G70编程格式。
3.会编制粗、精加工程序。
4.球头的处理方法。
知识点
1.尼龙的特点。
2.左右补偿的区别。
3.G02和G03的区别。
6.1任务描述
加工如图8-13所示工件，其毛坯为ø32×1000mm的棒料，材料尼龙，批量生产。
通过对图样分析，根据工件材料的加工特性，选择加工机床和加工刀具、卡具，确定加工参数；设计加工工艺卡；编写加工程序；按工艺卡实施加工和检验。
图8-13轴头零件
6.2工艺设计
6.2.1图形分析
此工件简称为轴头，加工数量为批量，所需加工内容为图示外圆及长度，有公差要求，料长1000mm，远远大于所需长度，没有其他特殊要求。
6.2.2材料性能
浇铸尼龙棒又称MC尼龙，中文称单体浇铸尼龙。
“以塑代钢、性能卓越”，用途极其广泛。
它具有重量轻、强度高、易切削、自润滑、耐磨、防腐，绝缘等多种独特性能。
是应用广泛的工程塑料，几乎遍布所有的工业领域。
其中的尼龙66（奶油色），其机械强度、刚度、耐热和耐磨性，抗蠕变性能更好，但冲击强度和机械减震性能下降。
3.2.4机床选择
系统FANUC-0i-T系列经济型，型号CAK6136，无级变速，前置方刀台刀架。
注：
机床选择满足加工直径即可。
6.2.5装卡方式的确定
加工件的毛坯相对较长，加工长度较短，一根料可以车20多个，即可采用三爪卡盘装卡，要求伸出卡盘长度为45～50mm即可，由于属于批量加工，可以选择一个刀杆，作为每次伸出长度的定位基准。
由于料的直径较主轴内径要小，所以需要在料的尾部加装一个外径比主轴孔略小的卡套，防止料的摆动；装卡要紧。
6.2.6刀具的选择
此零件需要加工端面，且有垂直的台阶，然后切断，故选择外圆刀和切断刀。
外圆刀主偏角93度，如图8-2所示；切断刀选择数控机夹切断刀，如图8-10所示；刀杆厚度20mm。
外圆刀刀片的选择 根据所加工的尼龙料，刀片前角要大，刃要锋利，容易断屑。
型号与刀杆相匹配，刀尖圆弧半径0.2～0.4mm。
也可以利用高速钢刀或硬质合金焊接刀，前角、后角和副偏角都要略大。
切断刀刀片的选择切断刀刀片的前角要适当大些，刀的宽度一般为2～3mm，此处选3mm，刀工作部分的长度需大于待切断料半径3～4mm。
本任务选择切削铝合金的刀片，其型号为CNMG-HA系列。
6.2.7加工参数的确定
1）背吃刀量机夹粗车的背吃刀量最大可以到8mm左右，手磨刀可以到12mm，此件可以选择背吃刀量4mm，刀片圆弧半径0.4mm。
精车可选择刀尖圆弧半径为0.2mm，背吃刀量为1mm。
转速：
硬质合金一般在80～300m/min，可以根据公式Vc=πDn/1000进行计算，此处选择1000r/min，如果刀尖圆弧较大，需适当降低转速，防止产生局部高温。
进给量：
尼龙材料硬度较小，粗车F一般在0.3～0.4mm/r左右，此处选0.3mm/r，精车考虑表面粗糙度，选择F=0.1mm/r。
2）加工路线如图8-14所示，确定加工路线：
A→B→O→C→D→E→F→G→A。
图8-14加工路线图
3）计算各点坐标A点坐标（60，50）；B点坐标（0，5）；O点坐标（0，0）；C点坐标（10，-5）；D点坐标（10，-15）；E点坐标（20，-20）；F点坐标（20，-25）；G点坐标（30，-25）。
6.2.8工艺卡的编制
表8-7工艺卡
序号
刀号
工步
工步图
说明
1
建立工件坐标系
以右端面旋转中心为工件原点
2
T0101
车端面
略
注意刀的高度应对准旋转中心
3
T0101
粗车外型
用G71指令加工外型
4
T0202
精车外型
如上
用G70指令加工外型
5
T0303
车左边倒角
用G01指令加工倒角
6
T0303
切断
略
用G01指令加工切断
7
T0404
定位
略
G00定位
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