数控加工技术教案

由天下分享时间：2024/9/9 0:25:39 加入收藏我要投稿点赞

数控加工技术教案

§1-4 习题及测验（一）

1.判断题（正确的在括弧里划√，错误的在括弧里划×）

（1）世界上第一台数控机床1952年产生于德国，是一台三坐标的数控铣床。（）（2）数控设备的核心单元部分是数控装置。（）

（3）恒线速控制的原理是当工件的直径越大，进给速度越慢。（）

（4）在确定数控机床坐标系的直线轴时，应按照X、Y、Z的顺序依次确定。（）（5）在确定数控机床坐标系时，必须严格遵守工件固定，刀具移动的准则。（）（6）在确定数控机床坐标系的旋转轴时，应遵守左手螺旋准则。（）

（7）数控机床坐标系的坐标原点是有系统生产厂家确定的，一般不允许用户随意改动。（）

（8）数控加工中工件原点理论上可以任意选择，但在实际加工中一般由编程人员根据具体情况合理选取。（）

（9）数控加工开始之前，一般需要先进行回参考点的操作，其目的是建立机械坐标系。（）（10）数控加工程序编制好后就可以立即用于生产加工。（）（11）基点是逼近线段与被加工曲线的交点或切点。（）（12）数控机床Z轴的正方向是刀具远离工件的方向。（）

（13）开环无反馈，半闭环的反馈源在丝杠位置，闭环的反馈源在最终执行元件位置。（）（14）节点是图形上各几何要素的交点。（）（15）车削中心C轴的运动就是主轴的主运动。（） 2.名词解释（1）数控技术：（2）数控设备：（3）绝对值编程（4）增量值编程 4.分析问答题：

（1）简要分析比较传统切削加工和数控加工的异同点？（2）数控设备主要组成部分有哪些？各部分的功用是什么？（3）什么是机床原点、工件原点？各有何作用？

（4）数控编程中常用的程序字有哪些？他们的作用是什么？（5）简要说明数控机床坐标轴的确定原则。

（6）数控车床的机械原点和参考点之间的关系各如何？

（7）对刀点、换刀点指的是什么？一般应如何设置？常用刀具的刀位点怎么规定？

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§2-1数控车削加工工艺基础

1．数控车床的类型及特点 1）按数控系统的功能分类（1）经济型数控车床（2）全功能型数控车床（3）车削中心（4）FMC车床 2）按主轴的配置形式分类（1）卧式数控车床（2）立式数控车床 3）按刀架情况分类

（1）如按刀架排放形式可分为前置刀架的数控车床和后置刀架的数控车床。前置刀架一般是方刀架，与普通车床刀架排放相同，后置刀架一般为回转刀架，放置在主轴斜上方。

（2）如按刀架数量可分为单刀架数控车床和双刀架数控车床。 4）按其它情况分类

按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可分为直线控制数控车床、轮廓控制数控车床等；按特殊或专门的工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等。

2．数控车床的结构布局

数控车床的布局形式与普通车床基本一致，但数控车床的刀架和导轨的布局形式有很大变化，直接影响着数控车床的使用性能及机床的结构和外观。此外，数控车床上都设置有封闭的防护装置。 1）床身和导轨的布局

数控车床床身导轨水平面的相对位置如图所示。

a) 平床身 b) 斜床身数控车床的布局形式

2）刀架的布局

刀架可分为排式刀架和回转式刀架两大类。目前两坐标联动数控车床多采用回转刀架，它在机床上的布局有两种形式。一种是用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。

3．数控车削的工艺特点

（1）数控加工的工艺内容十分明确而且具体。进行数控车削时，数控车床接受数控系统的指令，完成各种运动，实现加工要求。因此，在编制加工程序之前，需要对影响加工过程的各种工艺因素，如切削用量、进给路线、刀具的几何形状、甚至工步的划分与安排等都要一一作出定量描述，而不能像用普通车床一样，

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c) 平床身斜滑板 d) 立床身

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许多具体的工艺问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的。

（2）数控加工的工艺要求要准确而且严密。数控车床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括参数、路线、刀具的选择以及车床的运动过程，比如，在加工深孔时，就要考虑刀具的刚性和排屑问题，应选择什么样的车床、刀具、路线、切削用量等以便于加工。因此，要求编程人员对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削范围以及零件的装夹方法都要非常熟悉。

（3）数控加工的工序相对集中。数控车床具有自动换刀功能，加工精度也较高，一般在一次装夹后尽可能的完成多个内容。数控车床本身就适合加工内容复杂、工序多、精度要求高而普通机床难以加工的零件，如果零件简单，内容少而采用数控车床就体现不出它的优越性了。

4. 数控车削编程特点

（1）在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。（2）由于被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时都是以直径表示，所以用绝对值编程时，X值以直径值表示，用增量值编程时，以径向实际位移量的两倍值表示，并附加方向符号。

（3）为提高零件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。

（4）由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，以及加工螺纹时要分多刀进行，所以为简化编程，数控装置具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。

（5）数控车床大多数是以车刀上的某一点作为基准来编程，而实际上有时为提高刀具寿命和零件表面质量，需在车刀的刀尖处磨出一个小圆弧，为防止产生过切或少切，数控装置一般都具有刀尖半径自动补偿功能，使程序编制简单、零件尺寸准确。

5. 数控车削刀具及对刀 1）刀具类型

数控车床常用的刀具有很多，比如：加工外圆的、内孔的、螺纹的、各种槽的刀具等。可根据刀具的组成特征将它们分成三大类，即：尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

（1）尖形车刀（2）圆弧形车刀（3）成型车刀 2）对刀的意义

对刀的目的主要是为了建立工件坐标系和确定刀具长度偏差。数控车床对刀的精度直接关系到零件的精度，所以数控车床的对刀是加工前必须的准备工作，要求对刀精确、快捷。

3）对刀方法

常用的对刀方法有以下几种： 1）切对刀 2）机外对刀仪对刀 3）自动对刀 4）ATC对刀

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§2-2数控车削加工基本指令

加工零件之前，需根据零件图样进行编程，那么就要在图样上建立一个工件坐标系。车削加工时工件坐标系的工件原点一般设置在零件右端面或左端面与主轴轴线的交点上。在程序中设定工件坐标系常用两种方式：

1．用G50设定工件坐标系

在程序中G50之后指定一个值来设定工件坐标系。格式： G50 X Z 其中：

X、Z是刀尖起始点相对于工件原点的绝对坐标值。该指令是一个非运动指令，只起预置寄存作用，一般作为第一条指令放在整个程序的前面。

用该指令设定工件坐标系之后，刀具的出发点到工件原点之间的距离就是一个确定的绝对坐标值了。刀具出发点的坐标应以刀具的刀尖（刀位点）位置来确定，该点的设置由编程者根据刀具换刀不与工件及夹具发生干涉为前提自行确定，如图所示。

起刀点工件原点

图5-11 工件坐标系设定

需要注意的是：该条指令是根据图样在零件图上设置的，但还必须让数控系统记忆该指令，所以在零件开始加工前，先要进行对刀，然后通过调整，将刀尖放在程序所要求的起刀点上，也就是G50后面的坐标点上，方可加工。

2．从MDI设定的6个工件坐标系选择

G54~G59是数控系统中预存的工件坐标系的代码，编程时可以从6个工件坐标系中选择一个，直接引用。需要注意的是，编程时可直接写，但在加工前必须通过对刀来确定要选择的工件坐标系的具体位置。采用此种方法设置工件坐标系，刀具的起始点可放在任意的位置上起刀。 1~6号工件坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。

G54 工件坐标系1 G55 工件坐标系2 G56 工件坐标系3 G57 工件坐标系4

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G58 工件坐标系5 G59 工件坐标系6

设置方法：先通过对刀，确定出工件原点相对于机床原点的距离，然后将相应的坐标值通过MDI方式输入到要选择的工件坐标系的参数表中即可。工件坐标系一旦建立，程序中所有的绝对坐标值都是以该坐标系的原点为基准的。

例：用CRT/MDI方式在数控机床的参数表中设置G54工件坐标系。

假定通过对刀测量出刀具从机床原点到加工原点（也就是零件图上的工件原点）的距离分别为X-342.586、Z-213.642，然后在数控系统的工件坐标系设置页面中找到G54，并将其两坐标值分别输入到参数设置区域，这样就完成了G54的设置。

也特别需要注意的是：上述的X-342.586、Z-213.642两值不要写在程序中，它们是在参数表中输入的。G54一旦建立，程序中就可引用了。如有程序段：

N10 G54 G00 X60.0 Z12.0

则表示刀具从某一点快速移动到以G54为原点的（60，12）点上。 3．暂停指令G04

暂停指令的功能是使刀具做短时间的停顿，以获得平整而光滑的表面。停顿时间的长短由设定的数值大小来决定。

格式：G04 X（U）或 G04 P 其中：