数控车床加工工艺与编程

1. 数控车床加工工艺与编程 制作：崔华伟

2. 模块一 数控车削加工基础

3. 教学内容 课题一 数控车床概述 课题二 加工工艺文件的填写 课题三 数控车床坐标系的确定 课题四 FANUC系统操作面板及功能代码

4. 在生产加工中经常会遇到图1—1所示的零件。要想保证加工精度，提高生产效率，应选用数控车床来加工。为更好的操作数控车床，先学习数控车床的基本知识。

5. 课题一 数控车床概述 • 知识目标 • 1.掌握数控车床的基本组成、分类。 • 2.掌握数控车床的加工特点 • 技能目标 • 能合理选用数控车床

6. 课题一 数控车床概述 重点难点 数控车床的组成、分类 重点 数控车床的加工特点 难点

7. 课题一 数控车床概述 新课内容 一、数控车床的组成 二、数控车床的分类 三、数控车床的特点

8. 车 床 本 体 电气回路 辅助装置 操作面板 PLC 主轴伺服单元 主轴驱动装置 进给伺服单元 计算机 数控 装置 进给驱动装置 输入/输出设备 测量装置 一、数控车床的组成 图1-2 数控车床的组成框图

9. §1―1 概述 一、数控车床的组成 微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路及接口等。（功能强弱） 车床本体 数控装置 数控车床的组成 键盘、磁盘机 输入/输出设备 伺服单元 伺服驱动系统（性能好坏） 驱动装置 又称反馈元件，一般安装在丝杠或电动机轴上。 测量装置

10. §1―1 概述 二、数控车床的分类 按坐标轴数分类 两坐标轴、多坐标轴数控车床 数控车床的分类 开环控制、半闭环控制、闭环控制 按伺服系统的类型分类 按功能水平分类 经济型、普及型、高级型

11. 数控车床的特点 工 序 集 中 ， 一 机 多 用 适 应 性 强 适 合 加 工 复 杂 型 面 的 零 件 加 工 质 量 稳 定 生 产 效 率 高 加 工 精 度 高 减 轻 劳 动 强 度 价 格 较 高 且 调 试 和 维 修 较 复 杂 编 程 时 间 长 ， 机 床 利 用 率 低 三、数控车床的特点

12. 一、数控车床的组成 二、数控车床的分类 三、数控车床的特点 课题一 数控车床概述 课后小结 作业布置 P31 1、3、4、5、6

13. 1.开环控制数控车床 这类机床所采用的开环伺服系统又称为步进电机驱动系统，它的主要特征是该系统内没有位置检测反馈装置。 齿轮箱 工作台 步进电动机功率放大器 步进电动机 数　控 装　置 环形分配器 图1—3　开环控制系统框图 返回

14. 齿轮箱 工作台 伺服电动机 指令脉冲 比 较 电　路 伺　服 电　动机功率放大器 数　控 装　置 测量装置 图1—4 半闭环控制系统框图 2、半闭环控制数控车床 这类数控机床所采用的伺服系统的特征是该系统内设有以位置检测元件为主的检测反馈装置,但不能把机械传动位置包括在内，对部分误差进行补偿。 返回

15. 齿轮箱 工 作 台 伺服电动机 指令脉冲 比 较 电　路 伺　服 电　动机功率放大器 数　控 装　置 测量装置 图1—5 闭环控制系统框图 3、闭环控制数控车床 这类数控机床所采用的伺服系统的特征是该系统内设有以位置检测元件为主的检测反馈装置,形成全部位置随动控制环路，自动检测并补偿所有的位移误差。 返回 机械工程系

16. 课题二 加工工艺文件的填写 • 知识目标 • 1.掌握制定数控车削加工工艺的基本步骤、原则。 • 2.掌握数控车削加工时刀具及切削用量的真确选用 • 3.工艺文件的基本知识 • 技能目标 • 1.能填写工艺文件 • 2.正确选用刀具、夹具、切削用量

17. 课题二 加工工艺文件的填写 重点难点 1、制定数控车削加工工艺的基本步骤、原则。 2、数控车削加工时刀具及切削用量的真确选用 重点 正确选用刀具、夹具、切削用量 难点

18. 课题二 加工工艺文件的填写 新课内容 一、工艺卡片 二、相关工艺内容 三、典型零件的数控车削工艺分析及程序编制

19. 一、工艺卡片 1.零件局部加工时的工艺卡片

20. 2、填写加工工艺卡片时的注意事项 （1）对零件的加工工艺进行周到、缜密的分析。 （2）要有扎实的普通加工工艺基础知识 （3) 注意与普通加工工艺的衔接。 一、工艺卡片

21. 二、相关工艺内容 1、工艺卡片(步骤） 2、数控加工工艺路线设计中应注意的问题 相关工艺内容 3、数控加工工艺处理的原则与步骤 4、数控车床刀具的选择 5、工件的装夹 6、确定切削用量 7、制定加工方案 8、程序编制流程

22. 二、相关工艺内容 1、分析图纸 2、选择定位基准 3、制定工艺路线 4、选择车床 5、选择刀具、夹具、量具及辅助工具 6、确定加工余量，绘制工序简图 7、确定切削用量 8、估算时间定额和填写工艺文件 9、对工艺文件进行校对、审批 （一） 工艺卡片

23. 二、相关工艺内容 以一次安装、加工作为一道工序 以同一把刀加工的内容划分工序 工序的划分 （二） 应注意的问题 以加工部位划分工序 以粗、精加工划分工序 上道工序不能影响下道工序的定位与夹紧 工序的安排 先内后外 以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序，最好连续加工。 数控加工工序与普通工序的衔接 技术要求、余量、精度、热处理等

24. 二、相关工艺内容 因地制宜 总结经验 增量、绝对、中值尺寸，尺寸链 工艺处理的一般原则 （三） 原则与步骤 灵活运用 考虑周全 图样分析 工艺分析 编程手册、标准刀具、技术参数、设备 工艺处理的 步骤 工艺准备 工艺设计 实施编程

25. 二、相关工艺内容 强度高、精度高；适应高速和大进给量切削；可靠性好；耐用度高；断屑和排屑性能好。 刀具性能6 数控车床对刀具的要求 （四）数控车床刀具的选择 刀具材料性能6 较高的硬度和耐磨性、热硬性；足够的强度和韧性；较好的导热性、经济型；良好的工艺性。 机夹刀具 图层刀具 刀具的类型 非金属材料

26. 二、相关工艺内容 设计基准 定位基准 基准及其分类 测量基准 工艺基准 （五） 工件的装夹 装配基准 定位基准 粗基准 定位基准的选择 精基准

27. 1．基准及其种类 设计基准——在零件的设计图样上所采用的基准 工艺基准——在加工、测量、装配等工艺过程中所使用的基准。包括： （1）定位基准——在加工用作定位的基准（用于确定工件在机床或夹具上的正确位置所依据的基准。） （2）测量基准——用于检验已加工表面的尺寸及各表面之间的位置精度所依据的基准。 （3）装配基准——零件装配时用于确定它在机器中所处位置的基准。

28. 2．定位基准的选择 （1）粗基准的选择：尽量选择不加工表面或能牢固、可靠地进行装夹的表面，并注意粗基准不宜重复使用。 （2）精基准的选择：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。

29. 二、相关工艺内容 质量要求 切断、深孔、高速钢刀具一般较低。 进给量的选择原则 刀具空行程，可设最高 进给量的 确定 （六） 确定切削用量 加工性质 进给量要与切削速度、背吃刀量相适应。 进给量的确定 切削速度：表1—3、实践经验来确定 切削速度、主轴转速的确定 工件直径、刀具材料、加工性质等 主轴转速 车螺纹时 （K一般取80） 背吃刀量的确定 工艺系统的刚性、加工性质、常取0.1～0.5mm

30. 二、相关工艺内容 先粗后精 常用 加工方案 先近后远 （七） 制定加工方案 先内后外 程序段最少 制定加工方案的要求 进给路线最短 灵活运用不同形式的切削路线

31. 分析零件图样和制定工艺方案 无误 数学处理 程序编制 程序校验 加工 有误 修改 加工程序初稿 加工程序终稿 夹具表 工艺规程 零件图样 工艺人员 编程人员 机床表 刀具表 修改 二、相关工艺内容 数控程序编制的内容与步骤 （八） 程序编制流程 手工编程

32. 三、典型零件的数控车削工艺分析及程序编制 零件工艺分析 典 型 零 件 确定装夹方案 确定加工工序和进给路线 选择刀具及切削用量

33. 表1——4 刀具及切削用量的选择

34. 一、工艺卡片 二、相关工艺内容 三、典型零件的数控车削工艺分析及程序编制 课题二 加工工艺文件的填写 课后小结 作业布置

35. 课题三 数控车床坐标系的确定 • 知识目标 • 掌握数控车床的坐标系和基本原点的确定。 • 技能目标 • 能够确定数控车床坐标系及各相关点的位置

36. 课题三 数控车床坐标系的确定 新课内容 一、基本编程知识 二、机床坐标系

37. 一、基本编程知识 在数控机床上，刀具的运动是在坐标系中进行的。数控机床上最基本的点有机床原点、机床参考点、工件编程原点及换刀点等。 图1-22 数控车床各点的关系

38. 一、基本编程知识 （一）机床坐标轴 图1-23 笛卡儿右手直角坐标系

39. 一、基本编程知识 • （二）运动方向的确定 • 1.Z坐标轴 • Z轴与主轴轴线重合，设Z轴远离工件（即增大刀具与工件间距离）的方向为Z轴的正方向。 • 2.X坐标轴 • 垂直于Z轴,对应于刀架的径向移动，设X轴远离工件的轴心线（即增大刀具与工件间距离）的方向为Z轴的正方向。 • 4 Y坐标轴 • Y轴及其方向则是根据X和Z轴按右手法则确定。

40. 二、机床坐标系 （一）机床原点 机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点，是一个固定点，是机床生成厂家出厂时设定的。在进行数控加工之前必须将机床的工作台（工具）回到机床原点。

41. 二、机床坐标系 （二）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。 • 参考点相对于机床原点来讲是一个固定值。

42. 二、机床坐标系 （三）工件编程原点 在根据图纸进行数控编程时，要确定一个基准点为坐标原点即工件原点。以工件原点建立的坐标系称为工件坐标系。 尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起加工误差少，一般选在尺寸标注的基准或定位基准上。车床一般选在工件轴线与右端面或左端面的交点上。

43. （四）工件坐标系 在根据图纸进行数控编程时，要确定一个基准点为坐标原点即工件原点。以工件原点建立的坐标系称为工件坐标系。 二、机床坐标系

44. 二、机床坐标系 (五）换刀点 换刀点——零件程序开始加工时或是加工过程中刀具相对于机床固定原点而设置的自动更换刀具的相关点。

45. 二、机床坐标系 （六）零点偏置 • 现代数控系统一般都要求机床在回零操作，即使机床回到程序原点或机床参考点之后，通过手动或程序命令初始化控制系统后，才能启动。 • 机床参考点和机床原点之间的偏移值存放在机床常数中。 • 对于编程员来说，一般只要知道工件上的程序原点就够了，与机床原点、机床参考点无，也与所选用的机床型号无关。 • 工件在机床上固定后，程序原点与机床参考点的偏移量必须通过测量来确定。

46. 一、基本编程知识 二、机床坐标系 课题三 数控车床坐标系的确定 课后小结 作业布置

47. 课题四 FANUC系统操作面板及功能代码 • 知识目标 • 1.掌握程序的输入方法。 • 2.掌握操作面板按键、旋钮的功能 • 3.掌握个数控代码的基本含义 • 技能目标 • 能正确操作面板

48. 课题四 FANUC系统操作面板及功能代码 新课内容 一、FANUC 0系统数控车床数控系统操作面板 二、FANUC 0数控系统用户操作面板 三、零件程序的结构 四、功能代码

49. 一、FANUC 0系统数控车床数控系统操作面板 FANUC 0i-mate TB数控 系统操作面板

50. 二、FANUC0数控系统用户操作面板