【正文】 溫嶺市職業(yè)技術(shù)學(xué)校 數(shù)控車實(shí)訓(xùn)手冊自編教材數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)手冊 林金海 編溫嶺市太平高級職業(yè)中學(xué)2009年10月前言隨著我校數(shù)控設(shè)備的不斷增加以及實(shí)訓(xùn)能力的不斷加強(qiáng)，課堂教學(xué)用書已不能滿足學(xué)生實(shí)訓(xùn)的要求，因此為了適應(yīng)教學(xué)要求，真正實(shí)現(xiàn)“理實(shí)”一體化，我校特編寫了此本數(shù)控實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。這次編寫使指導(dǎo)書更進(jìn)一步切合實(shí)際，常用介紹內(nèi)容完整清晰，例題講解充分代表性強(qiáng)，實(shí)操圖紙附加三維立體圖形，從而使學(xué)生在理解和讀圖等方面能更好、更快接受掌握。目 錄第一章 數(shù)控加工基礎(chǔ) 21．1數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 2 數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)及主要內(nèi)容 4第二章 數(shù)控車削加工實(shí)例 13課題一 外圓、錐面、圓弧面的加工（軸類零件的加工） 13課題二　外圓、錐面、圓弧面的加工（凹凸型軸類零件的加工） 16課題三 外圓、錐面、圓弧面的加工（鑄鍛型零件的加工） 19課題四 車內(nèi)孔 23課題五 切槽 27課題六 車外螺紋 31課題七 綜合加工（一） 36課題八 雙頭螺紋加工 41課題九 內(nèi)螺紋的加工 45課題十 綜合加工（二） 49數(shù)控實(shí)訓(xùn)的目的、內(nèi)容及要求一． 數(shù)控實(shí)訓(xùn)的目的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)是一次全面的數(shù)控操作與加工方面的綜合訓(xùn)練，是數(shù)控技術(shù)課程的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是必修課程。二．實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容數(shù)控車削加工實(shí)訓(xùn)。三．實(shí)訓(xùn)的要求對各類典型零件進(jìn)行工藝分析及程序編制，能熟練掌握較復(fù)雜零件的編程，（如FANUC、凱恩迪、華中、廣數(shù)等）能熟練掌握，并能在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工操作及調(diào)試。能正確處理加工和操作中出現(xiàn)的相關(guān)問題。實(shí)訓(xùn)應(yīng)在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成，在實(shí)訓(xùn)中提倡獨(dú)立思考、深入鉆研、苦學(xué)巧干的學(xué)習(xí)態(tài)度，要嚴(yán)肅認(rèn)真地完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，增強(qiáng)自己的實(shí)操動手能力。本實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書也是針對數(shù)控機(jī)床操作人員技能鑒定等級考試而進(jìn)行的針對性數(shù)車訓(xùn)練，其目的是為了使學(xué)生能順利通過操作考試，是強(qiáng)化實(shí)踐操作能力和實(shí)現(xiàn)學(xué)做結(jié)合的重要措施。第一章 數(shù)控車削加工部分車削加工是機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，主要用于回轉(zhuǎn)體零件的加工。數(shù)控車床的加工工藝類型主要包括：鉆中心孔、車外圓、車端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、切槽車螺紋、滾花、車錐面、車成形面、功螺紋此外借助于標(biāo)準(zhǔn)夾具（如四爪單動卡盤）或?qū)Ｓ脢A具，在車床上還可完成非回轉(zhuǎn)體零件上的回轉(zhuǎn)表面加工。根據(jù)被加工零件的類型及尺寸不同，車削加工所用的車床有臥式、立式、仿形、儀表等多種類型。按被加工表面不同，所用的車刀也有外圓車刀、端面車刀、鏜孔刀、螺紋車刀、切斷刀等不同類型。此外，恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用夾具，不僅可以可靠地保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，還可以有效地拓展車削加工工藝范圍。1．1數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟數(shù)控加工是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序，輸入到機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，以控制刀具與工件的相對運(yùn)動，從而加工出合格零件的方法。在普通機(jī)床上加工零件時，首先應(yīng)由工藝人員對零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，也必需對零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，并將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等運(yùn)用到程序中，再將數(shù)控程序輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。我們將從分析零件圖樣到程序校核的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程。數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格零件，同時應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的利用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全可靠及高效地工作。一般來講，數(shù)控編程過程的主要內(nèi)容包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫加工程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)和首件試加工。如圖21所示。程序校驗(yàn)和試切圖輸入程序編制加工程序數(shù)值計(jì)算工藝處理分析零件圖修改 圖21 數(shù)控編程過程數(shù)控編程的具體步驟與要求如下：1． 分析零件圖首先要分析零件的材料、形狀、尺寸、精度、批量、毛坯形狀和熱處理要求等，以便確定該零件是否適合在數(shù)控機(jī)床上加工，或適合在哪種數(shù)控機(jī)床上加工。同時要明確加工的內(nèi)容和要求。2．工藝處理在分析零件圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝分析，確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等）、加工路線（如對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、進(jìn)給路線）及切削用量（如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量等）等工藝參數(shù)。數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，而數(shù)控編程就是將數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。制定數(shù)控加工工藝時，要合理地選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數(shù)等；同時還要考慮所用數(shù)控機(jī)床的指令功能，充分發(fā)揮機(jī)床的效能；盡量縮短加工路線，正確地選擇對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，減少換刀次數(shù)，并使數(shù)值計(jì)算方便；合理選取起刀點(diǎn)、切入點(diǎn)和切入方式，保證切入過程平穩(wěn)；避免刀具與非加工面的干涉，保證加工過程安全可靠等。3．?dāng)?shù)值計(jì)算根據(jù)零件圖的幾何尺寸、確定的工藝路線及設(shè)定的坐標(biāo)系，計(jì)算零件粗、精加工運(yùn)動的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。對于形狀比較簡單的零件（如由直線和圓弧組成的零件）的輪廓加工，要計(jì)算出基點(diǎn)坐標(biāo)值（即幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值），如果數(shù)控裝置無刀具補(bǔ)償功能，還要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動軌跡坐標(biāo)值。對于形狀比較復(fù)雜的零件（如由非圓曲線、曲面組成的零件），需要用直線段或圓弧段逼近，根據(jù)加工精度的要求計(jì)算出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，這種數(shù)值計(jì)算一般要用計(jì)算機(jī)來完成。4．編寫加工程序單根據(jù)加工路線、切削用量、刀具號碼、刀具補(bǔ)償量、機(jī)床輔助動作及刀具運(yùn)動軌跡，按照數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼和程序段的格式編寫零件加工的程序單，并校核上述兩個步驟的內(nèi)容，糾正其中的錯誤。5．輸入程序把編制好的程序通過手工輸入或通信傳輸送入數(shù)控系統(tǒng)。6．程序校驗(yàn)與首件試切編寫的程序必須經(jīng)過校驗(yàn)和試切才能正式使用。校驗(yàn)的方法是直接運(yùn)行數(shù)控系統(tǒng)中的程序，讓機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)，以檢查機(jī)床的運(yùn)動軌跡是否正確。在有CRT圖形顯示的數(shù)控機(jī)床上，用模擬刀具與工件切削過程的方法進(jìn)行檢驗(yàn)更為方便，但這些方法只能檢驗(yàn)運(yùn)動是否正確，不能檢驗(yàn)被加工零件的加工精度。因此，要進(jìn)行零件的首件試切。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有加工誤差時，分析誤差產(chǎn)生的原因，找出問題所在，加以修正，直至達(dá)到零件圖紙的要求。 數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)及主要內(nèi)容一、 數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)合理確定數(shù)控加工工藝對實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的作用。數(shù)控加工工藝問題的處理與普通加工工藝基本相同，在設(shè)計(jì)零件的數(shù)控加工工藝時，首先要遵循普通加工工藝的基本原則和方法，同時還必須考慮數(shù)控加工本身的特點(diǎn)和零件編程要求。由于數(shù)控加工具有加工自動化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、設(shè)備使用費(fèi)用高等特點(diǎn)，使數(shù)控加工相應(yīng)形成了下列特點(diǎn)：1．?dāng)?shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體而詳細(xì)許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在數(shù)控工藝設(shè)計(jì)時必須認(rèn)真考慮，而且編程人員必須事先設(shè)計(jì)和安排好并做出正確的選擇編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)描述的切削加工步驟，而且還包括工夾具型號、規(guī)格、切削用量和其他特殊要求的內(nèi)容以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù)。2．?dāng)?shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密而精確數(shù)控機(jī)床雖然自動化程度高，但自適應(yīng)性差，它不能像普通機(jī)床加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進(jìn)行人為調(diào)整。如在攻螺紋時，數(shù)控機(jī)床不知道孔中是否已擠滿切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續(xù)進(jìn)行，這些情況必須事先由工藝員精心考慮，否則可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。在普通機(jī)床加工零件時，通常是經(jīng)過多次“試切”過程來滿足零件的精度要求，而數(shù)控加工過程是嚴(yán)格按程序規(guī)定的尺寸進(jìn)給的，因此在對圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、計(jì)算和編程時一定要準(zhǔn)確無誤。在實(shí)際工作中，由于一個小數(shù)點(diǎn)或一個逗號的差錯而釀成重大機(jī)械事故和質(zhì)量事故的例子屢見不鮮。3．制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算編程尺寸并不是零件圖上設(shè)計(jì)的基本尺寸的簡單再現(xiàn)，在對零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算時，編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計(jì)算，才能確定合理的編程尺寸。4．制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時要考慮進(jìn)給速度對加工零件形狀精度的影響數(shù)控加工時，刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動軌跡走向終點(diǎn)是由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來控制的。根據(jù)插補(bǔ)原理分析，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進(jìn)給速度越快，則插補(bǔ)精度越低；插補(bǔ)精度越低，工件的輪廓形狀精度越差。因此，制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時要考慮進(jìn)給速度對加工零件形狀精度的影響，特別是高精度加工時影響非常明顯。5．制定數(shù)控加工工藝時要特別強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性復(fù)雜型面的加工編程通常要用自動編程軟件來實(shí)現(xiàn)，由于絕大多數(shù)三軸以上聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床不具有刀具補(bǔ)償功能，在自動編程時必須先選定刀具再生成刀具中心運(yùn)動軌跡。若刀具預(yù)先選擇不當(dāng)，所編程序?qū)⒅荒芡频怪貋怼?．?dāng)?shù)控加工工藝的特殊要求（1）由于數(shù)控機(jī)床較普通機(jī)床的剛度高，所配的刀具也較好，因而在同等情況下，所采用的切削用量通常比普通機(jī)床大，加工效率也較高。選擇切削用量時要充分考慮這些特點(diǎn)。（2）由于數(shù)控機(jī)床的功能復(fù)合化程度越來越高，因此，工序相對集中是現(xiàn)代數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)，明顯表現(xiàn)為工序數(shù)目少，工序內(nèi)容多，并且由于在數(shù)控機(jī)床上盡可能安排較復(fù)雜的工序。（3）由于數(shù)控機(jī)床加工的零件比較復(fù)雜，因此在確定裝夾方式和夾具設(shè)計(jì)時，要特別注意刀具與夾具、工件的干涉問題。7．?dāng)?shù)控加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容普通加工工藝中劃分工序選擇設(shè)備等重要內(nèi)容對數(shù)控加工工藝來說屬于已基本確定的內(nèi)容，所以制定數(shù)控加工工藝的著重點(diǎn)在整個數(shù)控加工過程的分析，關(guān)鍵在確定進(jìn)給路線及生成刀具運(yùn)動軌跡。復(fù)雜表面加工的刀具運(yùn)動軌跡生成需借助自動編程軟件，既是編程問題，當(dāng)然也是數(shù)控加工工藝問題。這也是數(shù)控加工工藝與普通加工工藝最大的不同之處。二、 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，數(shù)控加工工藝主要包括以下內(nèi)容：（1）選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定數(shù)控機(jī)床加工內(nèi)容。（2）對零件圖樣進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。（3）具體設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工步的劃分、工件的定位與夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。（4）處理特殊的工藝問題，如對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇，加工路線的確定，刀具補(bǔ)償?shù)?。?）程編誤差及其控制。（6）處理數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令，編制工藝文件。三、 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)首先需要選擇定位基準(zhǔn)；再確定所有加工表面的加工方法和加工方案；然后確定所有工步的加工順序，把相鄰工步劃為一個工序，即進(jìn)行工序劃分；最后再將需要的其他工序如普通加工工序、輔助工序、熱處理工序等插入，并銜接于數(shù)控加工工序序列之中，就得到了要求零件的數(shù)控加工工藝路線。1．定位基準(zhǔn)的選擇（1）精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度來考慮，同時也必須盡量使裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單可靠。