《数控加工技能实训》教案第4章第1节 数控车削主要加工对象

第1节数控车削主要加工对象

【教学目标】通过本节的教学：掌握数控车削加工的特点，数控车床的分类与结构，数控车削主要加工对象，数控车床坐标系，数控车刀及数控车床夹具等。

【教学重点】数控车削加工的特点、数控车削主要加工对象、数控车刀及夹具。

【教学难点】数控车削主要加工对象。

【难点点化】结合教学视频和现场参观充分理解数控车削的主要加工对象，了解数控车削的方式特点。

【教学时数】 1学时

【课程类型】理实一体化课程

【教学方法】数字化课程教学、课堂提问、理论联系实际

【教学内容】

概述

4.1.1 数控车削加工的对象

数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。与常规车床相比，数控车床还适合加工如下工件。

1、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件

2、精度要求高的零件

3、特殊的螺旋零件如特大螺距（或导程）、变螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及高精度的模数螺旋零件和端面螺旋零件。

4、淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工困难，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。

4.1.2数控车床编程要点

数控车床的编程具有如下特点：

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或增量值编程，也可以采用混合编程。

2、被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示，所以采用直径尺寸编程更为方便。

3、由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，常用采用不同形式的固定循环。

4、编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。使用刀具半径补偿后，编程时可直接按工件轮廓尺寸编程。

5、为了提高加工效率，车削加工的进刀与退刀都采用快速运动。进刀时，尽量接近工件切削开始点，切削开始点的确定以不碰撞工件为原则。

4.2 数控车床的刀具补偿

4.2.1 刀具位置补偿

在实际加工工件时，使用一把刀具一般不能满足工件的加工要求，通常要使用多把刀具进行加工。作为基准刀的1号刀刀尖点的进给轨迹如图4.1所示(图中各刀具无刀位偏差)。其它刀具的刀尖点相对于基准刀刀尖的偏移量（即刀位偏差）如图4.2所示(图中各刀具有刀位偏差)。在程序里使用M06指令使刀架转动，实现换刀，T指令则使非基准刀刀尖点从偏离位置移动到基准刀的刀尖点位置（A点）然后再按编程轨迹进给，如图4.2的实线所示。

刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿。

图

4.1 基准刀图4.2 刀具位置补偿

4.2.2 刀尖半径补偿

刀尖半径补偿的目的就是为了解决刀尖圆弧可能引起的加工误差。

图4.3 刀尖圆弧半径和理想刀尖点

在车端面时，刀尖圆弧的实际切削点与理想刀尖点的Z坐标值相同；车外圆柱表面和内圆柱孔时，实际切削点与理想刀尖点的X坐标值相同。因此，车端面和内外圆柱表面时不需要对刀尖圆弧半径进行补偿。

当加工轨迹与机床轴线不平行（斜线或圆弧时），则实际切削点与理想刀尖点之间在X、Z轴方向都存在位置偏差，如图4.4所示。以理想刀尖点P编程的进给轨迹为图中轮廓线，圆弧刀尖的实际切削轨迹为图中斜线所示，会出现少切或过切现象，造成了加工误差。刀尖圆弧半径R越大，加工误差越大。

图4.4 刀尖圆弧半径对加工精度的影响

常见的刀尖圆弧半径为0.2mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm。

为使系统能正确计算出刀具中心的实际运动轨迹，除要给出刀尖圆弧半径R 以外，还要给出刀具的理想刀尖位置号T。各种刀具的理想刀尖位置号如图4.4所示。

图4.4 理想刀尖位置号

4.2.3刀尖圆弧半径补偿的实现

刀尖圆弧半径补偿及其补偿方向是由G40、G41、G42指令实现的。

刀尖半径补偿指令的程序段格式为：

G40(G41/G42) G01(G00) X Z F

G40：取削刀尖圆弧半径补偿，也可用T××00取消刀补；

G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图4.6（a）。

G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图4.6（b）。

X、Z为建立或取削刀具圆弧半径补偿程序段中，刀具移动的终点坐标。

（a）（b）

图4.6 刀具半径补偿

G40、G41、G42指令不能与G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出现在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能时也不能进行刀具补偿。在调用新刀具前，必须用G40取消刀补。

G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。再用G41或G42指令重新设定，否则补偿会不正常。

当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序。利用刀尖圆弧半径补偿，还可以用同一把刀尖半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行

粗、精加工。设精加工余量为△，则粗加工的刀具半径补偿量为R＋△，精加工的补偿量为R。

例如车削图4.7所示工件。毛坯为锻件，用一把90°偏刀分粗、精车两次进给，已知刀尖圆弧半径R＝0.2mm，精车余量△＝0.3mm。

图4.7 刀具半径补偿编程实例