数控设备操作与加工实训教案

数控设备操作与加工

(实训教案)

余 - -

机 电 工 程 系

2011.03

数控车床实习指导教案

第一小节 数控车削加工基础

一、车床的工作原理

将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的伺服电机或步进电机去控制车床进给部件的动作顺序、进给量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种不同形状的轴类和盘套类等回转体零件。

即：数控车削的主运动是工件装卡在主轴上的旋转运动，配合刀具在平面内的运动加工出回转体零件。

二、车床的加工特点

加工精度高，零件尺寸的稳定性好；加工生产效率高，能够进行多个零件的重复操作；自动化程度高，劳动强度低；价格昂贵，控制复杂，维修困难。

三、车床的应用

精度较高，批量生产的零件，各种形状复杂的轴类和盘套类零件。

车削加工的主要内容

1．数控车削加工包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工；

2．数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件；

3．车铣中心上可以实现车削和铣削的复合加工；

4．数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择，是学习的重点内容；

5．在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程。

数控车削加工的主要对象

1．加工精度要求高的零件

2．表面粗糙度要求好的零件

3．轮廓形状复杂的零件

4．导程有特殊要求的螺纹零件

四、数控车削加工工艺的制定

（一）对零件图样的工艺分析

1．仔细阅读图样，明确加工内容；

2．详细了解零件图样所标注的几何尺寸、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技术要求；了解零件的材料、毛坯类型、生产批量等等，这些都是合理安排数控车削加工工艺中各基本参数的主要依据；

3．分析工件图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点；

4．分析工件图样上几何元素的给定条件是否充分，要保证编程时的数值计算能顺利进行。

（二）工序的划分

1．普通零件按工序集中的原则划分工序；

2．薄壁类零件按粗、精加工分序原则划分工序。

（三）加工顺序的确定

1．先粗加工后精加工；

2．由近及远；

3．内外表面加工交叉进行；

4．最后加工槽、螺纹等表面。

（四）进给路线的确定

1．最短的空行程路线；

2．最短的切削进给路线；

3．零件轮廓的精加工进给应连续进行；

4．切削螺纹的引入与超越；

5．切槽之后的退刀路线要合理。

五、夹具、刀具的选择、装夹方式的确定

（一）数控车床上装夹工件的常用方法。

1．用三爪卡盘装夹工件；

2．用三爪卡盘和顶尖装夹工件；

3．用四爪单动卡盘装夹工件；

4．其它的装夹方法。

（二）刀具的选择

1．数控车床常用刀具；

2．刀片的编号；

3．刀片的夹紧方式；

4．刀片的形状；

5．刀片的其它参数；

6．刀片材料的选用。

六、切削用量的确定

主要内容：

数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和进给量f。

选择切削用量时，应该在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大地发挥刀具的切削性能。所选取的数值要在机床给定的切削参数允许范围内，同时要使主轴转速、背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。具体的原则是：粗车时，在考虑加工经济性的前提下以提高生产率为主；半精车和精车时，在保证工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顾提高加工效率。

（一）背吃刀量的确定。

根据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统刚度来确定背吃刀量ap。在工艺系统刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，以提高加工效率。当零件的加工精度要求较高时，需要保留0.2～0.5mm的单边精车余量。

（二）主轴转速的确定

依据机床的性能、被加工零件的材料和刀具允许的切削速度，查阅相关的数控加工切削用量资料，选取切削速度。在确定了切削速度vc(m∕min)之后,根据工件直径D用下面的公式便可计算出主轴转速n(r∕mim)。

n 1000v D

式中，D是工件直径，单位为mm。

（三）进给量(进给速度)的确定

在确定进给量时，要考虑被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求、刀具及工件的材料等因素，在保证加工表面质量要求的前提下，可选择较大的进给量，以提高加工效率。

七、小结

1、数控车削加工原理、主要加工对象。

2、数控车削加工工艺的制定方法、主要技术规程文件。

3、三爪卡盘装夹方法、其它的装夹方法、数控车床常用刀具的使用。

4、切削用量的作用。

第二小节 指令代码

一、基本G代码介绍

（一）快速定位指令(G00)

G00：快速线性移动:用于快速定位刀具，无运动轨迹要求，不对工件进行加工，直到被其它G代码所代替，且进给率F无效。

指令格式：G00 X(U)_ Z(W)_ ；

其中X、Z为目标点坐标，U、W为增量坐标编程方式。

（二）直线插补指令(G01)

该指令命令刀具在两坐标点间以插补联动方式按指令的F进给速度作任意斜率的直线运动。刀具以直线从起始点移动到目标位置，以地址F下的进给速度运行。G1一直有效，直到被其它的指令所取代。

1．指令格式：G01 X(U)_ Z(W)_ F_ ；

其中X、Z为目标点坐标，U、W为增量坐标编程方式；F为切削进给速度,单位为mm∕r。

2．编程并运行。

（三）圆弧插补指令(G02、G03)

该指令命令刀具在X Z坐标平面内，按指定的F进给速度进行圆弧插补运动，切削出圆弧轮廓。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。

1．指令格式： G02 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_ ； 或 G02 X(U)_ Z(W)_ R_ F_ ；

G03 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_ ； 或 G03 X(U)_ Z(W)_ R_ F_ ；

其中X、Z为圆弧终点坐标；I、K为圆弧中心的坐标，R为圆弧半径

2．顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法

G02：顺时针方向圆弧插补以地址F下的进给速度运行，G02,G03一直有效,直

G03：逆时针方向到被其它的指令取代为止。

在使用G02或G03指令之前，要正确判别刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动，还是按逆时针路径作圆弧插补运动。

在X—Z平面内向Y轴的负方向看去，刀具相对工件进给的方向顺时针为G02，逆时针为G03。b为前置刀架的情况；加工同一段圆弧时，前置刀架的数控车床所使用的圆弧插补指令G02 (G03)与后置刀架的数控车床恰好相反。

（四）主轴速度控制指令(G96，G97，G50)

G90相对尺寸：表示坐标系中目标点的坐标尺寸。

G91绝对尺寸：表示待运行的唯一量。

二、辅助指令代码

F：进给率，刀具轨迹速度，在G01，G02，G03插补方式下生效，且一直有效，直到被一个新的地址F所取代为止。

：顺时针旋转

主轴的方向 M04：逆时针旋转

M05：主轴停止

：程序结束

程序结束：程序停止指令

G代码一览表

M代码一览表

注：其他常用指令格式及知识点

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