数控加工的切削基础
数控车削加工工艺
数控车削加工工艺随着现代制造业的不断发展，数控车削加工技术成为了制造业中不可或缺的一部分。
数控车削加工是一种高效、高精度、高质量的加工方式，可以实现复杂零件的大规模生产。
本文将介绍数控车削加工的基本工艺，制造过程及其优点。
一、数控车削加工的基本工艺数控车削加工是指使用数控车床进行加工的一种加工过程。
数控车床是一种基于计算机控制系统的机械设备，通过预置的数字程序控制车床的运动来完成自动化的加工。
数控车床包括自动进给机构、主轴箱、刀架和工件旋转机构等部分。
数控车削加工基本工艺流程包括以下几个方面：1.数控加工合理设计：在进行数控加工前，需要进行CAD （计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）前期工作。
首先，根据产品的零件图纸，进行CAD绘制出三维模型图。
然后，通过CAM软件将三维模型转化为加工程序，并导出G代码程序。
2.加工参数设置：在进行数控加工前，需要设置加工参数，包括刀具的半径、旋转速度、进给速度、加工深度和加工时间等。
根据不同的零件特点，进行合理的加工参数设计，以保证加工效果和效率。
3.设备准备：在进行数控加工前，需要对设备进行准备，包括安装好相应的刀具和工件，并对设备进行调试和检测。
确保设备运行正常状态下，以保证加工效果和效率。
4.数控加工操作：在进行数控加工时，需要通过预置的数字程序控制车床的运动轨迹和刀具的进给速度等参数，按照设定好的程序进行加工操作。
同时，需要对加工过程进行监控，及时处理加工过程中出现的问题。
二、数控车削加工的制造流程数控车削加工的制造流程包括数控程序编制、预处理、机床设备准备、加工和后处理等阶段。
下面简要介绍一下制造流程中的各个阶段：1.数控程序编制：这是数控车削加工的基础工作，需要经过CAD/CAM软件完成。
利用CAD软件绘制三维模型，然后通过CAM软件转化为数控程序并生成容易理解的G代码。
2.预处理：在数控程序发送给机床之前，需要进行预处理。
预处理的任务是将G代码程序转换成机床识别的M代码和G代码，并在验证程序的形式、语法等方面进行检查和纠正。
数控车削的编程基础
▪ N140 M30 ;
程序结束
⑴程序号 在数控装置存储器中经过
程序号查找和调用程序。程序 号在程序旳最前端，由地址码 和1-9999范围内旳任意数字构 成，在FANUC系统中一般地址 码为字母O，华中数控系统用 %，还有系统用到P或*。 ⑵程序内容
程序内容主要用以控制数
控机床自动完毕零件旳加工， 是整个程序旳主要部分，它由 若干程序段构成。每个程序段 由若干程序字构成。 ⑶程序结束
置在零件旳工艺基准与设计基准上，并以这个原点作为坐标系旳原点，再建立 一个新旳坐标系，称编程坐标系或零件坐标系。
编程坐标系用来拟定编程和刀具旳起点。在数控车床上，编程原点一般设在 右端面与主轴回转中心线交点O上，也可设在零件左端面与主轴回转中心线交 点O上。坐标系以机床柱主轴线方向为Z轴方向，刀具远离零件旳方向为Z轴旳 正方向。X轴位于水平面且垂直于零件旋转轴线旳方向，刀具远离主轴轴线旳 方向为X轴旳正方向。
程序内容
▪ N70 G03 X9.1 Z-2.8 R11.2 ;
▪ N80 X19.7 Z-75.6 R90.0 ；
▪ N90 G02 X22.0 W-22.8 R30.0 ;
▪ N100 G01 Z-111.5 ;
▪ N110 X36.0 ;
▪ N120 G00 X100.0 Z100.0 ;
▪ N130 T0100 ;
数控车削编程与 操作训练
玉田职教中心机电部
主讲 专业
张金玉 数控
第一章 数控车削旳编程基础
▪ 数控车削加工是数控加工中使用最广泛、最基本旳加工措施， 主要涉及内外圆柱面、端面、沟槽、内外圆锥面、成形面、 螺纹等回转面旳车削加工。
▪ 本章主要简介下列几种方面旳内容：
数控车床加工基础知识
数控车床加工基础知识数控车床是一种可以通过计算机程序控制的自动化机床，在工业生产中起着非常重要的作用。
数控车床可用于加工各种不同形状的工件，具有高效、精确的加工能力，被广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造等领域。
而要熟练掌握数控车床的加工技术，首先需要了解数控车床的基础知识。
数控车床的基础知识包括数控系统、主要结构和工作原理等内容。
数控系统是数控车床的核心部件，它通过计算机程序对车床进行控制和指导，实现工件的加工加工。
数控系统由数控装置、执行部件和输入输出设备组成。
数控装置接收数控程序，并将其转化为电信号发送给执行部件，执行部件根据接收到的信号控制机床进行工件加工。
输入输出设备用于输入和输出数控程序和相关数据。
数控车床的主要结构包括主轴箱、床身、主轴和主运动部件等。
主轴箱是数控车床的重要组成部分，用于支撑主轴和传动系统，并配有主轴马达和变速箱。
床身是数控车床的基础部件，用于支撑整个机床的结构和工作台。
主轴是数控车床的核心部件，用于带动刀具进行旋转和线性运动，实现工件的加工加工。
主运动部件包括主轴箱、切削进给系统、润滑系统等，它们协同工作，完成工件的整个加工加工过程。
数控车床的工作原理是在数控系统的控制下，主轴带动刀具对工件进行切削加工。
首先，操作人员通过数控编程软件编写数控程序，然后将程序传输给数控系统。
数控系统接收程序后，根据设定的加工参数和工艺要求，自动控制主轴进行旋转和进给运动，带动刀具对工件进行切削。
数控系统同时监测加工过程中各种工艺参数和机床状态，并实时调整控制信号，确保加工过程的准确、高效和安全。
数控车床的加工工艺包括多种不同的加工方式和操作技巧。
常见的数控车床加工工艺包括车削加工、铣削加工、钻削加工等。
车削加工是数控车床最常用的加工方式，通过旋转刀具对工件进行切削。
铣削加工是利用铣刀对工件进行平面、曲面等复杂形状的加工。
钻削加工是利用钻头对工件进行孔加工。
此外，数控车床还可以进行螺纹加工、倒角加工、切割加工、轮廓加工等。
数控机床技能实训：第三章 数控车床的加工工艺基础与编程
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第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
范围很大，并可无级调速，加工时可选用最佳的切削速度和进 给速度，可实现恒转速和恒切速，以使切削参数最优化，这就 大大地提高了生产率，降低了加工成本，尤其对大批量生产的 零件，批量越大，加工成本越低。
中体现并由机床自动完成加工，因此，数控加工工艺 的正确与 否将直接影响到数控车床的加工精度和效率。 一、数控车削加工零件的类型
数控车床车削的主运动是工件装卡在主轴上的旋转运动， 配合刀具在平面内的运动，加工的类型主要是回转体零件。
回转体零件分为轴套类、轮盘类和其他类几种。轴套类和 轮盘类零件的区分在于长径比，一般将长径比大于1的零件视为 轴套类零件；长径比小于1的零件视为轮盘类零件。
第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
3.1数控车削加工工艺基础知识 3.2数控车削加工工艺的相关内容 3.3数控车削加工编程基础
第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
3.1数控车削加工工艺基础知识
数控车床与普通车床相比，加工效率和精度更高，可以加 工的零件形状更加复杂，加工工件的一致性好，可以完成普通 车床无法加工的具有复杂曲面的高精度的零件。
端面，端面的轮廓也可以是直线、斜线、圆弧、曲线或端面螺 纹、锥面螺纹等。
(3)其他类零件 数控车床与普通车床一样，装上特殊卡盘就可以加工偏心
轴，或在箱体、板材上加工孔或圆柱。
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第三章 数控车床的加工工艺基础 与编程
二、数控车削的加工特点 数控车削是数控加工中使用最广泛的加工方法之一，同常
数控车削加工课件
得到解决。
06
数控车削加工的发展趋势和未来 展望
数控车削加工的技术发展趋势和创新方向
升级，向更高精度、更高效率、更低成 本方向发展。
智能化是未来数控车削加工技术的重要发展方向，通过引入人 工智能、机器学习等技术，实现加工过程的自动化和智能化控
实现对螺纹的加工。
05
数控车削加工的实践操作和技术 要点
数控车削加工的操作步骤和注意事项
操作步骤 1. 仔细阅读和理解图纸，了解工件的材料、尺寸和精度要求。
2. 根据图纸要求，选择合适的刀具和切削参数。
数控车削加工的操作步骤和注意事项
3. 安装工件，调整机床，确保安全防护措施到位。 4. 输入程序，进行模拟加工，确认无误后开始实际加工。
数控车削加工在机械制造、汽 车制造、航空航天等领域得到 广泛应用。
数控车削加工的工艺流程
数控车削加工的工艺 流程包括以下几个步 骤
2. 工件装夹：将工件 放置在数控车床上， 通过夹具进行固定和 定位。
1. 确定加工方案：根 据零件图和工艺要求 ，确定加工方案和加 工顺序。
数控车削加工的工艺流程
3. 刀具选择和调整
水平发展。
智能制造
智能制造是未来制造业的重要趋 势，数控车削加工将更加深入地 与人工智能、物联网等技术结合 ，实现加工过程的智能化和自适
应化。
定制化生产
随着消费者需求的多样化，制造 业向定制化生产方向发展，数控 车削加工将更加注重个性化和定 制化的需求，满足不同客户的需
求。
数控车削加工的人才培养和教育现状及未来发展需求
数控车削加工课件
数控加工工艺试题
数控加工工艺习题册徐宏海主编中央广播电视大学出版社第1章数控加工的切削基础一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（）。
（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑2、切削用量是指（）。
（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、切削用量选择的一般顺序是（）。
（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（）。
（A）γo和αo（B）αo和K r′ （C）K r和αo（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（）变形区。
（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（）。
（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（），最后确定一个合适的切削速度v。
（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。
8、车削时的切削热大部分由（）传散出去。
（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小；（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（），目的是增加阻尼作用。
（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（）。
数控切削原理与刀具基础
在基面上 垂直于进给运 动方向测量的 切削层最大尺 寸,外圆车削: ap＝(dw-dm)/2
vc、f、ap 构成了车削的切削用量三要素
车削速度计算示例
• 将一直径为50mm的轴切削至45mm， • 已知车床转速为600 r/min， • 问切削速度 vc=?
车削速度计算示例
• Vc = （πx
• =
通过主切削刃上的某一点，并 同时垂直于基面和切削平面的 平面
2.刀具角度参考系及其坐标平面
2.刀具角度参考系及其坐标平面
(1)正交平面Po中测量的刀具角度
1）前角γo前刀面与基面之间的夹角。 2） 后角αo后刀面与切削平面之间的夹角。 3）楔角βo 前刀面与后刀面之间的夹角，它是个派生 角。它与前角、后角有如下的关系：βo＝90°－(γo ＋αo); βo也是判断标注是否正确的验证式之一。
数 控 切 削 原 理 与 刀 具 基 础
1.1 如何选择切削用量？
本节课主要研究：切削运动与切削要素，切削刀具及其刀具 几何参数，切削过程的基本规律，并运用规律控制切削过程、 改善切削性能、合理选用切削液。
切削过程中:切削力、切削变形、切削热与切削温度、刀具磨损等 现象及其规律，有利于控制和改善金属的切削过程。
W18Cr4V YT类
铸铁 HBS<200
精加工 切断（宽度<5mm）
YG类
训练题：P12
1.2 如何选用刀具几何角度
1.2.1车刀几何角度
各种刀具都是由切削部分（刀头）和被夹持部分（刀 体或刀柄）两部分组成，二者既可以是一体的，也可 以是由不同材料连接起来。
1.刀具切削部分的组成
刀杆：起夹持作用 刀头:(三面) 前刀面：刀具上切屑流过的表面 主后刀面：刀具上与过渡表面相 对的表面 副后刀面：刀具上与已加工表面 相对的表面 (两刃) 主切削刃：刀具上前刀面与主后 刀面的交线 副切削刃：刀具上前刀面与副后 刀面的交线 (一尖) 主切削刃与副切削刃的交点 ,通 常磨成圆角(修圆刀尖)或短平刃 (倒角刀尖) （修光刃）：P14，图1-7。
数控加工工艺作业1-3答案
第1章数控加工的切削基础作业一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（ C ）。
（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑2、切削用量是指（D）。
（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、粗加工切削用量选择的一般顺序是（ A ）。
（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ B ）。
（A）g o和a o（B）a o和K r′（C）K r和a o（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。
（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。
（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（A ），最后确定一个合适的切削速度v。
（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。
8、车削时的切削热大部分由（ C ）传散出去。
（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小；（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（C ），目的是增加阻尼作用。
（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（ A\C ）。
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高硬度、耐磨、足够的 强度和韧性、良好的耐热性 和导热性、良好的加工工艺、 经济性
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
•刀具切削部分组成要素
前刀面Aγ：切屑沿其流出的表面,主后刀面Aα：与过渡表面相 对的面。
副后刀面Aαˊ：与已加工表面相对的面 主切削刃：前刀面与 主后刀面。
第2章 数控加工的切削基础
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削用量三要素 2.进给量f 在主运动的一个循环 内，刀具在进给方向上 相对于工件的移动量
车削时：V f nf
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削用量三要素
3.背吃刀量ap 以加工表面和未加工
表面之间的垂直距离
车削外圆时a：p
第2章 数控加工的切削基础
武汉交通职业学院 机电系
第2章 数控加工的切削基础
本章内容 数控加工的金属切削原理、
刀具的选用和切削过程中的相 关问题。
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削运动Leabharlann 合成切削运动，刀具和工件之间的相对运动）
主运动（主要运 动，切削速度最 高、消耗功率最 大，只能有一个） 进给运动（附加运 动、消耗的功率小， 可以有多个或者没 有）
切削层几何参 数
切削层公称宽度bD 切削层公称横截面面积
AD
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削用量三要素
1.切削速度Vc 切削时，切削刃选定
点相对于件主运动的瞬时 速度，即工件和刀具沿主 运动方向的相对位移
回转运动： 往复直线运动：
Vc
dwn
1000
2Ln
Vc 1000
基面Pr：过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面（或轴线）的平面
切削平面Ps：过切削刃选定点与切削 刃相切并垂直于基面的平面
正交平面Po：过切削刃选定点同时垂 直于切削平面和基面的平面
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
• 刀具主要的标注角度
前角γo：在主切削刃选定点的正交平面Po内，前刀 面与基面之间的夹角
AD
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
切削层参数
1. 切削层公称厚度hD 在主切削刃选定点的基面内，垂直于过渡表面的切削层
尺寸，称为切削层公称厚度。
右图：hD ＝ f sinκr κr为刀具主偏角，即刀具 主切削刃与进给方向的夹角。 根据上式可以看出，进给 量f或刀具主偏角κr增大，车 削切削层厚度hD增大。
后角αo：在正交平面 Po内，主后刀面与基面之 间的夹角
在正交平面中测量的角 度还有楔角βo=90（γo+αo）度
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具 • 刀具主要的标注角度
主偏角κr：主切削刃在 基面上的投影与进给方向 的夹角
副偏角κrˊ：基平面中， 副切削平面与进给运动反 方向间的夹角
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 加工中的工件表面
以加工表面 （切削后形成）
待加工表面 （待切除的切削层表
面） 过渡表面 （切削刃形成的那一 部分表面）
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削要素
切削速度Vc
切削用量 进给量f
背吃刀量ap
切削层公称厚度hD
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削层参数
2.切削层公称宽度bD 在主切削刃选定点的基面内，沿过渡层表面度量的
切削层尺
右图：bD＝ap/sinkr 由上式可以看出，当背吃刀量 ap增大或者主偏角kr减小时，切 削层公称宽度bD增大。
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
在基平面中测量的角度 还有刀尖角εr=180（κr+κrˊ）度
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
• 刀具主要的标注角度
刃倾角λs：在切削平面ps内，主切削刃与基面Pr 的夹角
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
• 刀具几何参数的选择
所谓刀具几何参数的合理选择是指在保证加 工质量的前提下，选择能提高切削效率，降低 生产成本，获得最高刀具耐用度的刀具几何参 数
dw
2
dm
第2章 数控加工的切削基础
2.1 切削运动与切削要素
• 切削层参数
金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。在
切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切
下的金属层，被称为切削层。切削层的截面尺寸被称为切削
层参数。
切削层公称厚度hD
切削层几何参 数
切削层公称宽度bD
切削层公称横截面面积
2.2 金属切削刀具
• 刀具材料
刀具材料主要是指刀具的切削部分的材料。 刀具的切削性能主要取决于刀具的材料，其次取决于切 削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
• 刀具材料
1.刀具材料的性能
刀具要承受很大的切 削力、切削变形和摩擦产 生的高温，要使刀具保持 切削能力必须具有一定的 性能。
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
• 常用刀具分类
1.从结构上分类 2.按加工方法分类 3.按切削刃特点分类
整体式
切刀
单刃刀具
装配式
孔加工刀具
多刃刀具
复合式 减震式 内冷式 其他特殊形式
拉刀 铣刀 螺纹刀具 齿轮刀具 磨具
4.按工艺特点分类 通用刀具 定尺寸刀具 成型刀具
第2章 数控加工的切削基础
• 切削层参数
3. 切削层公称横截面积 AD
在主切削刃选定点的 基面内，切削层的截面 面积
右图： AD ＝ hD*bD ＝ f*ap 。
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
• 常用刀具分类
数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两 大类。模块化刀具是发展方向。
发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间， 提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小 批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的 程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀 具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀 具测量工作的中断现象，可采用线外预调。
副切削刃：前刀面与副后刀面相交形成 的刀刃 刀尖：主副刃连接处的一小部分 切削刃
第2章 数控加工的切削基础
第2章 数控加工的切削基础
2.2 金属切削刀具
•刀具几何角度
刀具的几何角度是在一定的平面参考系中确定的，一般有正交平面参考系、 法平面参考系和假定工作平面参考系。右图所示采用的是正交平面参考系， 各参考面如下：