零件的数控车削.ppt

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1、,零件的数控车削加工,加工案例,任务与要求,工作任务： 在数控车床上完成如图零件的加工 能力要求： 能知道数控加工的基本过程 能正确选择刀具及其切削用量 能正确编写数控加工程序 能完成数控车床加工的验证 能根据图纸完成零件的加工,程序输入数控系统,数控加工过程,分析工件图样,确定加工工艺过程,数值计算,编写零件加工程序单,校对加工程序,首件试加工,程序编制方法有手工编程与计算机辅助自动编程两种,1.1认识数控加工基本过程,1.2 轮廓的数控加工,表1-1 端盖零件加工工序表,1.2 轮廓的数控加工,1.2.1 车刀的选择 1.2.1.1 刀具材料的选择 1.2.1.2 刀具几何参数的选择 1.

2、2.1.3 刀具型号的选择 1.2.1.4 切削用量的选择 1.2.2 轮廓车削的程序编制 1.2.2.1 常用的数控车床编程标准 1.2.2.2编制轮廓加工程序,刀具材料的性能,耐热性和传热性,强度与韧性,工艺性和经济性,硬度和耐磨性,刀具材料应具备的性能,1.2.1.1 刀具材料的选择,常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料五大类。,刀具材料,碳素工具钢,工艺性能良好，经适当热处理，硬度可达60HRC64HRC，有较高的耐磨性，价格低廉。最大缺点是热硬性差。,合金工具钢,刀具材料的韧性、耐磨性和耐热性较好。用于制造细长的或截面积大、刃形复杂的刀具，如铰刀、丝锥和板

3、牙等 。,1.2.1.1 刀具材料的选择,刀具材料的分类,高速钢突出的性能特点是热硬性很高，同时，高速钢还具有较高的耐磨性、强度和韧性等良好的综合力学性能。,硬质合金具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点。因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，其缺点是抗弯强度低，冲击韧性差，可加工性差。,有很高的硬度和耐磨性；有很好的耐热性，最大的缺点是强度低、韧性差，导热系数低。,硬质合金,陶瓷材料,刀具材料,高速钢,刀具材料的分类,1.2.1.1 刀具材料的选择,1.2.1.1 刀具材料的选择,高速钢 HSS,它是一种加入较多钨W、钼Mo、铬Cr、钒V等合金元素的高合金钢。 热处理后硬度可达6

4、266HRC, 抗弯强度约3.3GPa，有较高的热稳定性 、耐磨性 、耐热性。切削温度在500650C时仍能进行切削。 由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。,1.2.1.1 刀具材料的选择,按用途可分为：通用型高速钢和高生产率（高性能）高速钢。 按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。 按基本化学成份可分为: 钨系和钨钼系。,1.高速钢的分类,1.2.1.1 刀具材料的选择,2.常用高速钢的牌号与性能,（1）通用型高速钢 W18Cr4V(18-4-1)钨系高速钢，由于钨价高，热塑性差，碳化

5、物分布不均匀等原因，目前国内外已很少采用。 W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2) 、W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)钨钼系高速钢，一份Mo可代替两份W，有良好的工艺性和切削性能。 （2）高性能高速钢 高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可达6770HRC，耐磨性与热稳定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。典型牌号有W2Mo9Cr4VCo8 、W6Mo5Cr4V2Al 。,1.2.1.1 刀具材料的选择,1.2.1.1 刀具材料的选择,（3）粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得

6、到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧成形，再经烧结而成。 优点： 1）结晶组织细小均匀，没有碳化物偏析的缺陷，提高了钢的硬度和强度，69.5-70HRC；2）物理力学各向同性，减少热处理变形与应力；3）改善了磨削加工性；4）提高了材料利用率。 适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。,（4）涂层高速钢 采用物理气相沉积（PVD）方法，在阳极刀具表面涂覆TiN等硬膜，一般为28m，硬度可高达2200HV，它把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。,1.2.1.1 刀具材料的选择,硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳

7、化物(碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等，称硬质相)和金属粘结剂(Co、Mo、Ni等，称粘结相)用粉末冶金工艺制成。 硬质合金力学性能主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘结剂的含量决定。 硬质合金刀具常温硬度为8993HRA，化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达8001000C。 硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高310倍。 抗弯强度只有高速钢的1/31/2，冲击韧性只有高速钢的1/41/35。,硬质合金,1.2.1.1 刀具材料的选择,1.常用硬质合金的牌号及其性能,（1）钨钴类硬质合金 代号为YG，属K类，红色。合金中含钴量愈高，韧性愈

8、好，适合于粗加工，反之用于精加工。YG(K)类硬质合金，有较好的韧性、磨削性、导热性，适合于加工铸铁等脆性金属材料和非铁材料、非金属材料。 （2）钨钛钴类硬质合金 代号为YT，属P类，蓝色。它以WC为基体, 添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成。合金中TiC含量提高，其硬度、耐磨性和耐热性进一步提高，但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧性明显下降，适合于加工以钢为代表的塑性材料。,1.2.1.1 刀具材料的选择,（3）钨钛钽（铌）类硬质合金 代号为YW，属M类，黄色。它在YT(P)类硬质合金中加入TaC或NbC，这样可提高抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既适用于加工脆

9、性材料，又适用于加工塑性材料，常用于加工不锈钢。,（4）碳化钛基类硬质合金 代号为YN，属P类，蓝色。它以TiC为主要成分，Ni、Mo作粘结金属。硬度非常高，达9093HRA（俗称金属陶瓷），在10001300高温下仍能进行切削。适合高速精加工合金钢、淬硬钢等。,1.2.1.1 刀具材料的选择,表1-2 硬质合金的用途分类与性能趋向,1.2.1.1 刀具材料的选择,1.2.1.1 刀具材料的选择,1.2.1.1 刀具材料的选择,以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。 其优点是硬度高（9195HRA），耐磨性、耐高温性能好（110013

10、00C），有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强； 其缺点是脆性大、抗弯强度低（只有硬质合金的1/2），冲击韧性差，热导率低（仅为硬质合金的1/21/5），易崩刃，所以使用范围受到限制；一般不加切削液。 适用范围：高速精细加工硬材料(淬硬钢、冷硬铸铁等)。,陶瓷刀具材料,1.2.1.1 刀具材料的选择,金刚石刀具材料,碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。 由于硬度极高（10000HV），耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达6570HRC的材料。 也可用于加工高硬

11、度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。 缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，耐热温度只有700800，只宜微量切削；与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工含碳的黑色金属（钢等）。,分类：天然单晶金刚石刀具；人造聚晶金刚石刀具（PCD）；金刚石烧结体。,1.2.1.1 刀具材料的选择,立方氮化硼CBN,立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。 它有很高的硬度及耐磨性（35004500HV，仅次于金刚石）；热稳定性好，化学惰性大， 1300时不发生氧化，与铁系

12、金属不起化学反应；导热性好，摩擦系数低。 缺点：强度和韧性较差，抗弯强度仅为陶瓷刀具的1/51/2。 因此可用于高温合金、冷硬铸铁、淬硬钢等难加工材料的加工，以车代磨。它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合金，通常采用负前角的高速切削。,1.2.1.1 刀具材料的选择,案例应用,案例中零件的材料采用LY12， 这是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊焊接性良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂纹的倾向；合金在淬火和冷作硬化后其切削性能尚好，退火后切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。该材料主要用于各种

13、高负载的零件和构件，如飞机零件、铆钉等零件。 根据该材料的性能，结合表1-2，可选刀具材料为K20。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,切削加工的基本条件,刀具和工件间要有形成零件结构要素所需的相对运动。 刀具材料的性能能够满足切削加工的需要。 刀具必须具有一定的空间几何结构。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,切削刃相对于工件的运动轨迹面,进给运动,主运动,待加工表面,过渡表面,已加工表面,工件上即将被切除的表面。,工件上经刀具切削后形成的新表面。,工件上切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,在切削运动中，最主要的、最基本的

14、、 消耗动力最多的运动，它是刀具与工件 之间的相对运动。通常只有一个。,刀具与工件之间附加的相对运动, 它配合主运动依次地或连续不断地切 除切屑, 从而形成具有所需几何特性的 已加工表面。 进给运动可由刀具完成(如车削)， 也可由工件完成（如铣削），可以是 间歇的（如刨削）, 也可以是连续的 （如车削），可能不止一个。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刀具的构成,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,三面、两刃、一尖：,刀具上切屑流经的表面。,前刀面A：,后刀面A：,刀具上同前刀面相交形成主切削刃的刀面。,前刀面,后刀面,刀具上同前刀面相交形成副切削刃的刀

15、面。,副后刀面,副后刀面A：,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刀尖,对车刀来说是前刀面与主后刀面的交线。承担主要切削任务。,主切削刃S：,副切削刃S：,对车刀来说是前刀面与副后刀面的交线，参加部分切削工作。,主切削刃,刀尖：,主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。为增加刀尖强度，通常磨成一小段过渡圆弧。,三面、两刃、一刀尖,副后刀面,前刀面,副切削刃,后刀面,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刀具角度是为刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。 用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系; 参考系可分为刀具静

16、止参考系和刀具工作参考系两类,刀具角度参考系,确定刀具切削工作时角度的基准，刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刀具静止参考系,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,1.正交平面参考系,由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。,(1) 基面：,通过切削刃选定点的平面，它平行刀具安装的一个平面，其方位要垂直于主运动方向。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,(2) 切削平面：,通过切削刃选定点并同时垂直于基面的平面。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,正交平面,切削平面,基面,(3) 正交平面：,通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。,

17、1.2.1.2 刀具几何参数的选择,主剖面po： ps pr,基面pr： pr vc 刀具安装面（车刀）,切削平面ps : 与 S相切 且 pr,假定主运动方向vc,正交平面参考系（Pr-Ps-Po),主切削刃上选定点,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,1) 前角o,刀具切削部分的基本角度（正交平面参考系）,2) 后角o,3) 主偏角r,4) 副偏角r,5) 刃倾角s,刀具角度,表达刀具表面在空间方位的参数。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,前角o,基面投影线,前刀面投影线,在正交平面内测量，前刀面与基面之间的夹角。,1) 前角o,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,切削平面投影线,主后

18、刀面投影线,后角o,在正交平面内测量，后刀面与切削平面之间的夹角。,2) 后角o,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,3) 主偏角r,基面中测量的切削平面与假定进给平面间的夹角（主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf 方向之间的夹角）。,主偏角r,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,4) 副偏角r,基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角（副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角）。,副偏角r,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,基面投影线,主切削刃,刃倾角s,5) 刃倾角s,在切削平面中测量的主切削刃与基面的夹角。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刀具角度的正负规定

19、,前角o ：前刀面与切削平面之间的夹角为锐角，前角为正，夹角为钝角，前角为负值，直角时为0。 后角o ：后刀面与基面之间的夹角为锐角，后角为正，夹角为钝角，后角为负值，直角时为0。 刃倾角s ：刀尖是主切削刃上最高点时刃倾角为正，刀尖位于主切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时时刃倾角为零。 主偏角r 、副偏角r:一般为正值。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,（1）刃形：刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃发展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃 。,参数选择,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,图4-4 刃口修磨形式 a）锋刃 b）刃口修圆 c）刃口

20、负倒棱 d）刃口平棱 e）负后角倒棱,（2）刃口形式,a、正前角锋刃平面型 特点：刃口较锋利，但强度差，o不能太大，不易折屑。,b、钝圆切削刃型 特点：切削刃强度和抗冲击能力增加，具有一定的消振作用，rn0.0250.15。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,负倒棱 消振棱 刃带,c、带倒（平）棱的正前角平面型 特点：切削刃强度及抗冲击能力强，散热条件好，同样条件下可以采用较大的前角，提高了刀具寿命。b1 = f/2，o1 = 0-15,d、负后角倒棱（刃带） 特点：在切削时增加阻尼作用，起到抑制振动效果，对定尺寸刀具磨出刃带还为制造刃磨刀具时有利于控制和保持尺寸精度（钻头、铰刀、拉刀），b

21、1 = 0.10.3，o1 = 0-20 。,刃形区别,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,1.前角O选择,O,刀刃锋利,切削变形,切削力、热和切削功率,刀刃和刀尖强度,散热体积,刀具寿命,刀具角度的选择,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,o1,Pr,o2,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,前角大小取决于：工件材料、 刀具材料、加工要求及工艺系统。,工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取较小的前角。 加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之（硬质合金）取较小前角。 粗加工、断续切削时，取较小前角，精加工时，取较大前角

22、；成形刀具前角应小。 工艺系统刚度差或机床功率不足时应取较大前角。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,2.后角o选择,o,后刀面与工件的摩擦,后刀面的磨损率,后角大小取决于：工件材料、加工性质及工艺系统刚度。,工件材料越软、塑性越大，后角越大；易产生硬化层材料， 后角取大值； 粗加工、强力切削、冲击载荷，后角较小；精加工后角较大； 工艺系统刚度较差时，适当减小后角，减小振动。,刀刃和刀尖强度,散热体积,刀具磨损,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,硬质合金车刀合理前角、后角的参考值,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,3.主偏角r 和 副偏角r选择,r 和r,刀刃强度,表面粗糙度,背向力Fp

23、,残留面积高度,，散热条件,刀具寿命,，进给力Ff,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,r1,r,r2,Fp,Ff,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反之取较大值；车细长轴取r=90。 加工高强度、高硬度、热导率小和表面有硬化层的材料，宜取较小的主偏角。 单件小批生产，希望一两把刀具加工出工件上所有的表面（外圆、端面、倒角），则选取通用性较好的45车刀或与直角台阶相适应的90车刀。 副偏角大小取决于表面粗糙度（515)，粗加工时取大值，精加工取小值。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,4.刃倾角s选择,主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。负刃倾角与大前角

24、匹配，以解决“锋利与强固”的矛盾。,加工一般钢料和铸铁，无冲击时： 粗车s 05，精车s 0+5； 有冲击时：s 515； 特别大时：s 3045。 切削加工高强度钢、冷硬钢时：s 3045。 工艺系统刚度不足时，应尽量不用- s 。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刃倾角控制切屑流向，影响加工质量。,s0时，切屑流向已加工表面。,s=0时，切屑沿主切削刃垂直方向流出。,s0时，切屑流向待加工表面。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,刀尖形状的选择,a）修圆刀尖 增大r，能明显减小Ra，并能增加刀头强度和改善散热条件，降低刀具磨损，提高刀具寿命；但过大的刀尖圆弧半径，使背向力Fp增大。,

25、r的选择：半精加工和精加工时， r =（23）f；在工艺系统刚性足够条件下切削难加工材料和断续切削时，可适当加大r 值。,b）倒角刀尖 倒角刀尖主要用于车刀、可转位面铣刀和钻头的粗加工、半精加工和有间断的切削中，一般取r=r/2、b=0.52mm。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,a) 修圆刀尖 b) 倒角刀尖 c) 倒角带修光刃,c）倒角带修光刃 在倒角刀尖与副切削刃间作出与进给方向平行的修光刃，其上r= 0，宽度b=（1.21.5）f mm，用它在切削时修光残留面积。主要用在工艺系统刚性足够的车刀、刨刀和面铣刀的较大进给量半精加工中。,1.2.1.2 刀具几何参数的选择,案例应用,1.

26、2.1.3 刀具型号的选择,可转位刀片的型号,1.2.1.3 刀具型号的选择,刀片夹紧结构,这种结构采用夹紧元件从上面将刀片夹紧，夹紧可靠、定位精确，但刀头尺寸较大，夹紧元件可能妨碍切屑的流出。适用于无孔刀片夹紧和中、重负荷的切削。,1.2.1.3 刀具型号的选择,刀片夹紧结构,该结构利用杠杆原理对刀片进行夹固，拧动螺钉推动杠杆绕其支点顺时针转动一个角度，将刀片压向两个定位面并夹紧。其结构简单，装卸方便，定位精确，且排屑顺畅，不会刮伤夹紧元件，故应用较广，适于在中、小型机床上使用。,1.2.1.3 刀具型号的选择,刀片夹紧结构,该结构利用斜面夹紧的原理将刀片夹紧，拧动螺钉带动楔块下压，楔块将刀

27、片向右压向刀片中间孔的大圆柱销上。刀杆结构简单，夹紧可靠，但由于利用孔的一个侧面定位，刀片转位后定位精度不易保证。此外，由于切削热的影响，将产生较大的内应力，可能造成刀片碎裂和圆柱销变形。,1.2.1.3 刀具型号的选择,刀片夹紧结构,该结构利用轴上端部的偏心将刀片夹紧在刀杆上。由于螺纹能自锁，故夹紧较为可靠。偏心式结构简单，装卸方便，切屑流出顺利，不会刮伤夹紧元件，但往往只能使刀片靠单面加紧，难以保证两个定位侧面都贴和，定位精度稍差，在冲击和振动下刀片易松动，故通常在中、小型机床上进行连续切削时使用。,1.2.1.3 刀具型号的选择,刀片夹紧结构,为了增强夹紧力，避免刀片因振动而产生位移，可

28、将上述几种夹固结构综合使用。如图所示是一种利用上压及斜楔作用而形成的结构，称压杆式。其特点是夹紧力大，刀片定位精度高，夹紧力与切削力方向一致，使用可靠。,1.2.1.3 刀具型号的选择,可转位车刀型号,1.2.1.3 刀具型号的选择,可转位刀具的选择,1）刀片形状选择 依据加工工序的性质、工件的轮廓形状、刀具寿命和刀片的转位次数等因素进行。,切削刃强度高,通用性好,振动倾向越大,所需功率越小,不同形状的刀片有各自不同的特点,1.2.1.3 刀具型号的选择,2）刀片尺寸的选择 包括刀片内切圆（或边长）、厚度、刀尖圆弧半径等。,1.2.1.3 刀具型号的选择,刀尖圆弧半径 对刀尖的强度及加工表面粗

29、糙度影响很大，一般适宜值选进给量的23倍。,1.2.1.3 刀具型号的选择,3）断屑槽形的选择,-DR 粗加工的首选 切削刃坚韧耐冲击。 适用于P类材料的普通加工及粗加工。,断屑区间： ap =（2.0-8.0）mm f=（0.25-0.6）mm/rev,-DM 半精加工的首选 切屑控制好，适用范围广。 主要用于P类材料的半精加工。,断屑区间： ap =（1.0-5.0）mm f=（0.15-0.60）mm/rev,-DF 精加工槽型 具有较锋利的前角 。 可获的良好的加工表面质量 。 适用于P类材料的精加工。,断屑区间： ap =（0.1-2）mm f=（0.15-0.40）mm/rev,1

30、.2.1.3 刀具型号的选择,4)刀杆的选择 根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆,1.2.1.3 刀具型号的选择,案例应用,1.2.1.4 切削用量的合理选择,切削速度c,进给量,背吃刀量p,切削速度c,进给量,背吃刀量p,1.2.1.4 切削用量的合理选择,切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。 外圆车削的切削速度为(单位：m/min) vc =dwn/1000=dwn/318 n工件的转速，r/min; dw 待加工表面直径,刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。 当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，

31、进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/行程。,1.2.1.4 切削用量的合理选择,切削刃上选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，单位mm/min。,切削刃上选定点相对于工件合成切削运动的瞬时速度，单位m/min。,1.2.1.4 切削用量的合理选择,垂直于进给运动方向测量的吃刀量（切削层最大尺寸）外圆车削：（图1-3） ap(dw-dm)/2 dw待加工表面直径 dm已加工表面直径,单位时间内所切除材料的体积, 单位为mm3/min。 Q=1000vc f ap,切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间，单位为min， tm=lA/v

32、fap= = l i / vf =dlA/Q l刀具行程长度 mm，A半径方向加工余量 mm，i走刀次数,dw,dm,1.2.1.4 切削用量的合理选择,合理切削用量是指使刀具的切削性能和机床的动力性能得到充分发挥，并在保证加工质量的前提下，获得高生产率和低加工成本的切削用量。,1.2.1.4 切削用量的合理选择,选择切削用量的原则,选择顺序：首先选取尽可能大的背吃刀量ap；其次根据机床动力和刚性限制条件或加工表面粗糙度的要求，选取尽可能大的进给量 f ；最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度vc。,分析了解工件材料的性能和加工要求；刀具材料性能；机床及其运动参数；工艺系统刚性等条

33、件，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。,1.2.1.4 切削用量的合理选择,粗加工时(表面粗糙度Ra5012.5m)：在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量。如分两次走刀，则第一次背吃刀量尽量取大ap1=(2/33/4) A，第二次背吃刀量尽量取小些 ap2 =(1/31/4) A。 半精加工时(表面粗糙度Ra6.33.2m)： ap=A，背吃刀量一般为0.52。 精加工时(表面粗糙度Ra1.60.8m)： ap=A，背吃刀量为0.10.4。,1、背吃刀量ap的选择,1.2.1.4 切削用量的合理选择,2、进给量 f 的选择

34、,生产实际中多采用查表法选定进给量，经与机床实有的 f 修正后确定。,粗加工时，进给量由机床进给机构强度、刀具强度与刚性、工件的装夹刚度决定，一般取 f = 0.30.9mm/r。,精加工、半精加工时，进给量主要由加工精度和表面粗糙度决定，另外还要考虑工件材料、刀尖圆弧半径、背吃刀量等，常取 f = 0.080.5mm/r 。,确定了背吃刀量ap、进给量 f 和刀具耐用度T，则可以按下面公式计算或由表查出切削速度T ，计算和确定机床转速n，再确定切削速度 c 。,3、切削速度的选择,1.2.1.4 切削用量的合理选择,半精加工和精加工时，切削速度c 主要受刀具寿命和已加工表面质量限制，在选取切

35、削速度c 时，要尽可能避开积屑瘤的速度范围。 切削速度的选取原则是： 粗车时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度； 工件材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度； 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。,除了用计算方法外，生产中经常按类比法或实际经验选取切削速度。,vT,n实 ,1.2.1.4 切削用量的合理选择,若选用的切削用量值过高或机床动力较小，需检验机床功率是否允许。要求： Pc PE m Pc切削功率 PE 机床电机功率 m机床传动效率，0.750.9,1.2.1.4 切削用量的合理选择,采用切削性能更好的新型刀具材料； 改善工件材料的切削加工性； 改进刀

36、具结构和选配合理刀具几何参数 提高刀具的制造和刃磨质量； 采用新型的、性能好的切削液和高效的冷却方法。,1.2.1.4 切削用量的合理选择,经验法，可以充分地考虑机床、刀具、工件特点和加工质量等影响因素，针对不同的状况选择合理的切削用量。 ； 计算法，解决了查表法数据不够合理的状态，可是计算法需要耗费大量的人工和时间，对于实际生产没有现实意义。 查表法，利用切削用量手册是一种不需要经验的选择方法，然而这种方法的灵活性较差，只能根据条件来选择的切削用量，不考虑外部条件的变化。 图表法，相对来说更具有现实意义，它可根据机床的特点来绘制，但数据的准确性有所欠缺。 人工智能,1.2.1.4 切削用量的

37、合理选择,从相应的刀片资料中查找切削用量的推荐值,1.2.1.4 切削用量的合理选择,切削用量修正系数,1.2.1.4 切削用量的合理选择,案例应用,1.2.2.1 常用的数控标准,程序结构和程序段格式,1.程序结构,% O1001 N10 T0101 N20 G00 X50. Z2. N100 M30 %,1.2.2.1 常用的数控标准,2.程序段格式,N10 G01 X200. Y100. S1000 M03 F200 T01 LF,特点： 1）程序段中各信息字的排列不分顺序； 2）数据符的位数可少不可多； 3）模态指令只能被同组的其他指令取代或取消，否则继续有效，并可以省略。,1.2.2

38、.1 常用的数控标准,3、主程序与子程序,O0001 G00X0Y0 M99,O0010 G40G80G49 G90G21G17 G54 T01 M98P0001 M98P0002 M30,O0002 X0Y0 M98P0003 M99,O0003 G00X0Y0 M99,1.2.2.1 常用的数控标准,程序指令字,1. 顺序字 N,1）作用 （1）对程序的校对和检索修改； （2）可直观地检查程序； （3）条件转向的目标。 2）使用规则 （1）数字部分为四位正整数。如：N1，N5，N100等。 （2）顺序号没有顺序关系。 （3）顺序字可以省略。,1.2.2.1 常用的数控标准,2.准备功能字

39、G,作用：建立机床或控制系统工作方式的一种命令。,3.尺寸字,第一组 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R,第二组 A、B、C、D、E,第三组 I、J、K,1.2.2.1 常用的数控标准,4.辅助功能字 M,功能代码 功能含义 M00 程序停止 M01 选择程序停止 M02 程序结束 M30 程序结束并返回程序头 M03 / M04 主轴正/反转 M05 主轴停转 M08 / M09 冷却开/关 M98 调用子程序 M99 子程序返回,1.2.2.1 常用的数控标准,5.进给功能字 F,每分钟进给量（mm/min）,每转进给量（mm/r）,G94,G95,6.转速字 S,恒转速（r/min）,恒

40、线速（m/min）,G97,G96,7.刀具字 T,1.2.2.1 常用的数控标准,坐标系和运动方向命名原则,1.刀具相对于静止工件而运动原则；,2.右手笛卡儿直角坐标原则；,3. 运动的正方向增大工件和刀具之间距离的方向，即刀具远离工件的方向为正。,1.2.2.1 常用的数控标准,1.2.2.1 常用的数控标准,机床坐标轴的确定,1.先确定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，若没有主轴，则规定垂直于工件装夹表面的坐标轴为Z轴。Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。,2. 再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。正方向也是使刀具远离工件的方向。,3.Y坐标。在Z、X坐标

41、确定后，用右手直角坐标系来确定。,1.2.2.1 常用的数控标准,1.2.2.1 常用的数控标准,机床坐标系与工件坐标系,1.机床坐标系的原点,机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有坐标原点。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。,2.编程坐标系（工件坐标系） 编程坐标系（工件坐标系）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。,1.2.2.1 常用的数控标准,3.工件坐标系和加工原点,数控车床编程特点,1.数控车床的坐标方式： X轴以直

42、径方式编程，Z轴以长度方式编程,2.数控车床的编程部分： 以零件的上半部分编程,1.2.2.1 常用的数控标准,1.2.2.1 常用的数控标准,1.绝对值编程(X、Z）与相对值编程（U、W）,绝对值编程： G01 X100. Z50.,相对值编程： G01 U60. W-100.,绝对值和相对值混合编程： G01 U60. Z50. G01 X100. W-100.,基本指令,1.2.2.1 常用的数控标准,2.快速点定位G00,格式：G00 X（U） Z（W） ，,0,z,x,P1,P2,10 20 30 40,10,20,1.2.2.1 常用的数控标准,说明： （1）G00指令刀具相对于工

43、件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点； （2）G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。 （3）快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。 （4）G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。 （5）G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。,1.2.2.1 常用的数控标准,3.直线插补G01,格式：G01 X（U） Z（W） F ，,P2,1.2.2.1 常用的数控标准,说明： （1） G01指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段

44、中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。 （2）实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。 （3）G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。 （4）G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。,1.2.2.1 常用的数控标准,4.圆弧插补G02/03,格式：G02/03 X（U） Z（W） R F ， G02/03 X （U） Z（W） I K F ,P1,0,z,x,P2,10 20 30 40,10,20,1.2.2.1 常用的数控标准,说明： (1) G02、G03时，刀具相对工件以F指令的进给

45、速度从当前点向终点进行插补加工，G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向。 (2) 圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为 0180时，R取正值，当圆心角为180 360时，R取负值，在同一程序段中I、K、R同时指令时，R优先，I、K无效。 (3) X、Z同时省略时，表示起、终点重合，若用I、K指令圆心，相当于指令了360的弧，若用R编程时，则表示指令为0的弧。 G02 (G03) I. ; 整圆。 G02 (G03) R. ; 不动。 (4) 无论用绝对还是用相对编程方式，I、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标

46、增量，为零时可省略。,1.2.2.1 常用的数控标准,5.暂停指令G04,格式：G04 X（P） ,说明： （1） G04在前一程序段的速度降到零之后才开始暂停动作。 （2）在执行含G04指令的程序段时，先执行暂停功能。 （3）G04为非模态指令 （4）G04可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的表面。该指令除用于切槽、钻镗孔外，还可用于拐角轨迹控制。,1.2.2.1 常用的数控标准,1.2.2.1 常用的数控标准,单一形状的固定循环,1.内外直径的切削循环(G90),直线切削循环: G90 X(U)_Z(W)_F_ ;,锥体切削循环: G90 X(U)_Z(W)_R_ F_ ; 必须指定锥体

47、的 “R” 值。切削功能的用法与直线切削循环类似 。,1.2.2.1 常用的数控标准,2.台阶切削循环 (G94),1） 格式 平台阶切削循环: G94 X(U)_Z(W)_F_ ; 锥台阶切削循环: G94 X(U)_Z(W)_R_ F_ ;,1.2.2.1 常用的数控标准,1.2.2.1 常用的数控标准,多重固定循环,1.外圆粗车固定循环(G71),1）格式 G71U(d)R(e) G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t),d:切削深度(半径指定) e:退刀行程 ns:精加工形状程序的第一个段号 nf:精加工形状程序的最后一个段号。 u：X方向精加工预留量的距离及方向。 w: Z方向精加工预留量的距离及方向,1.2.2.1 常用的数控标准,2）功能 如果在下图用程序决定A至A至B的精加工形状,用d(切削深度)车掉指定的区域,留精加工预留量u/2及