作者：杨玉英,陈刚,李翠平
出版社：中国铁道出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
数控车床切削加工技术试读：
前言
随着国民经济的发展和社会的进步，社会对于专业性、职业性人才的需求扩大、要求也随之提高，职业院校对于职业人才的培养也越来越受到重视和关注。教学是职业院校的工作核心，通过教学能使学生丰富知识，掌握技能，而教材是进行教学活动的基础工具，是知识和技能的有效载体，教材建设是国家中等职业教育改革发展示范学校建设的重要内容。本教材以其独具的特色是对国家和地方教材的必要补充和完善；是以中职教学课程目标为指导思想，以本校学生实际情况为根据，以学校办学特色为导向，与具体的专业紧密结合的实用型教材；是依据职业院校学生的成长规律与学校的办学优势自主开发的课程系统，教学内容更具灵活性和针对性。
作为国家中职示范校建设单位的大同机车技师学院（大同机车高级技工学校），成立了专业教材建设开发组，设计开发了符合技术技能型人才成长规律，反映经济发展方式转型、产业结构调整升级要求的新理念、新知识、新工艺、新材料、新技能的改革发展示范校本教材。
本书依据《国家职业技能标准》，以及企业对数控车床操作工岗位工作任务与职业能力要求编写。遵循人的认知规律，学习内容从易到难，从简到繁排列，以典型工作任务为主线学习数控车床的操作、数控加工工艺分析、数控加工程序编制等专业知识与专业技能。
本书中的工作任务是从实际生产中提炼而来，实用性强，并配有大量图片、表格，图文并茂。引导与启发贯穿整个教材，有利于读者积极思考，畅想欲言，充分发挥读者的学习主动性与创新力。
本书由杨玉英、陈刚、李翠平编写。孟丽强、苏永新、毛小静参与编写。杨玉英编写项目一、项目二和项目四，陈刚编写项目三，李翠平编写项目五和项目六。
本书在编写过程中得到了企业工程技术人员张跃峰、赵建红等的大力支持和帮助，在此表示衷心地感谢！
限于编者的水平有限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。编者2015年4月绪论
我们通过普通车床的学习，对车削加工已经有所了解，掌握了一般回转体类零件的加工方法，但随着机械加工技术的不断发展，在军事、航空、航天等领域设备的零部件的加工精度及要求越来越高，普通车床已经不能满足其加工要求。如图0-1所示的复杂零件，这类零件的共同点是：具有曲面轮廓加工、复杂程度高、精度高、加工难度大，为了解决这个问题，1952年美国麻省理工学院在美国空军后勤部的资助下，成功研制了世界上第一台有信息存储和处理功能的新型机床，即数控机床。数控技术及数控机床的诞生，标志着生产和控制领域一个崭新时代的到来。随着科学技术的高速发展，机械制造领域正发生着巨大的变化，传统的生产方式和加工技术已难满足产品的优质、高效及多品种的市场需求，特别是在面对市场竞争日趋激烈、市场需求不断变化的情况下，为满足加速开发研制新产品、改变单一不变大批量的生产格局，以数控加工技术为代表的现代制造技术展现出其强大的生命力。因此，数控技术很快就从美国逐步推广到欧洲和亚洲等国家。图0-1 复杂零件
近年来，随着微电子和计算机技术的飞速发展及数控机床的广泛应用，使加工技术跨入一个新的里程，并建立起一种全新的生产模式，数控机床正朝着高精度、高速度、高自动化、高复合化、计算机直接数字控制及柔性制造方面发展。在日、美、德、意等发达国家以出现了以数控机床为基础的自动化生产系统，如计算机直接数控系统、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统。
1.数控机床工作原理。
数控技术是数字控制技术的简称，是指用数字化信号对设备运行极其加工过程进行控制的一种自动化技术。
数控机床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制数控机床主轴和刀具做相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。其原理图如图0-2所示。
2.数控机床的组成。
数控机床一般由程序输入装置、输出装置、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体六部分组成，如图0-3所示。图0-2 数控机床工作原理图0-3 数控机床组成
3.数控机床的特点。（1）加工精度高。（2）加工生产率高。（3）减轻劳动强度、改善劳动条件。（4）良好的经济效益。（5）有利于生产管理的现代化。
4.数控车床的应用。
数控车床有普通车床所不具备的许多优点。其应用范围正在不断扩大，但它并不能完全代替普通机床，不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。数控车床最适合加工的零件为：（1）精度要求高的回转体零件。（2）形状结构比较复杂回转体零件。（3）表面粗糙度要求高的回转体零件。（4）带特殊螺纹的回转体零件。
思考： 结合我们已经学过的普通车床，请分析其与数控车床的区别。
1.加工范围＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
2.加工精度＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
3.加工效率＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
综上所述，数控车具有普通车床所不具备的加工特性，那么，我们就通过本课程的六个项目来学习数控车床的操作吧！项目一轴类零件的加工
轴类零件是五金配件中经常遇到的典型零件之一，它主要用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。根据结构形状的不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。如图1-1所示。轴类零件是回转体零件，其长度大于直径，一般由同心的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
我们将通过本项目的三个任务，由易到难学习轴类零件的数控车削加工。图1-1 轴类零件图任务一支承钉的加工
支承钉是基本的定位元件，可以用它直接体现定位点，其结构尺寸已标准化。国家质量技术监督局批准的最新推荐标准为JB/T 8029.2—1999，以代替原GB/T 2226—1991标准。图1-2所示为三种常用支承钉的结构及类型。图中（a）为平头支承钉，用于工件已加工表面的定位。（b）为球头支承钉，用于工件毛坯表面的定位，由于毛坯表面质量不稳定，为求得较稳固的点接触，故采用球头支承。（c）为齿纹头结构，它的应用特点主要是能在负荷力作用下与工件表面形成弹性变形接触，产生一定的啮合力，从而增大与工件表面摩擦，增加定位稳定性，一般用于工件侧定位或倾斜状态下的定位；使用中，齿纹头结构也易于损伤工件表面。所以，（c）多用于还需再精加工的工件表面定位。
平头支承钉是我校铣床铣削加工中最常用的定位元件，现有部分元件损件需要更换，实习厂准备配备一部分支承钉，为不影响生产进度，要求在一周之内加工60个支承钉，支承钉材料为45钢，毛坯为直径30mm的棒料。由于零件结构比较简单，教研室决定由一年级数控专业学生承担该项任务。零件图如图1-3所示。图1-2 支承钉图1-3 支承钉零件图（单位：mm）活动一：明确工作任务、制定工作计划
一、明确工作任务
生产任务单见表1-1。表1-1 生产任务单
二、收集信息
以小组为单位分工收集、整理以下信息：
1.识读零件图解读支承钉信息。
支承钉相关信息见表1-2。表1-2 支承钉相关信息
2.通过查《金属材料及热处理》整理以下信息：
45钢属于哪类金属材料：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
45钢力学性能：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
45钢一般用于制作哪类零件：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
热处理要求HRC40～45的含义：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
3.回顾《普通车床切削加工技术》整理以下信息：
45钢切削加工性能：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
加工支承钉用刀具材料：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
通过查《极限配合与技术测量基础》确定未注公差尺寸公差：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
提示：机械加工标准规定未注公差一般按IT12级加工，线性尺寸按GB/T 1804-m加工。
三、制订计划
请把你们小组制订的工作计划及生产进程填写在表1-3中。表1-3 工作计划及生产进程表（样表）
四、绘制零件图
请你根据绘图要求用手绘方式绘制面板销子零件图吧，看谁绘得又好又快。活动二：数控加工工艺分析
一、支承钉加工工艺分析
知识链接：
一、数控加工工艺的主要内容
1.选择适合在数控机床上加工的零件。
2.分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求。
3.确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。
4.加工工序的设计。
5.数控加工程序的调整。
二、数控加工的主要内容
1.分析图样，确定加工方案。
2.工件的定位与装夹。
3.刀具的选择与安装。
4.编制数控加工程序。
5.试运行、试切削并校验数控加工程序。
6.数控加工。
7.工件的验收与质量误差分析。
三、手工编程的步骤
1.分析零件图样。
2.确定加工工艺。
3.数值计算。
4.编写程序单。
5.制作控制介质。
6.程序校验。
四、加工路线
车外圆的进给路线如图1-4所示，长台阶采用进给路线一，短的台阶采用进给路线二。图1-4 车外圆进给路线
1.支承钉的加工内容有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
2.加工支承钉使用的夹具及装夹方式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
3.加工外圆时的路径是采用图1-4中的进给路线一还是进给路线二？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
4.切槽时的进给路线：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
5.支承钉加工切削用量及刀具选择：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
切削用量表见表1-4。表1-4 切削用量表
思考： 你认为支承钉采用哪种进给路线较为合理呢？
二、支承钉加工方案的制订
请把你们小组制订的加工方案填写在表1-5中。表1-5 支承钉加工方案
三、展示与决策
1.展示小组加工工艺方案。
说一说你们小组的加工方案：
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听一听其他小组的方案，与你们小组的有什么区别：
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2.决策。
听了其他小组的方案后，你认为你的加工方案还需进行哪些优化？
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一、建立工件坐标系确定编程零点
知识链接：
一、数控车床坐标系
1.坐标系的确定原则：（1）刀具相对于静止工件而运动的原则。（2）标准坐标系的规定。
标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，如图1-5所示。图1-5 右手笛卡尔直角坐标系
2.数控车床坐标（图1-6）。
运动正方向规定为增大工件与刀具之间距离的方向。（1）Z坐标：
由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行如图1-6所示。（2）X坐标：
X坐标方向沿径向且平行于横向滑座。图1-6 数控车床坐标系（3）Y坐标
根据X和Z的运动，按照右手笛卡尔直角坐标系个来确定。
二、编程零点的选择原则（1）应使编程零点与工件的尺寸基准重合。（2）应使编制数控程序时的运算最为简单，避免出现尺寸链计算误差。（3）引起的加工误差最小。（4）零点应选在容易找正，在加工过程中便于测量的位置。
请你根据以上知识点为支承钉的加工建立工件坐标系，确定编程零点，如图1-7所示。图1-7 支承钉工件坐标系
二、支承钉基点计算
基点概念：
所谓基点是指工件轮廓各几何元素之间的交点或切点，如直线与直线的交点、直线与圆弧的切点或交点、圆弧与圆弧之间的切点或交点等。
请你根据基点的概念确定支承钉的基点坐标并填写在表1-6中。表1-6 支承钉基点坐标
三、支承钉数控加工程序的编制（一）编程
知识链接：
1.基本编程指令（表1-7）。表1-7 编程基本指令本
2.快速点定位指令G00格式。（1）格式：G00X（U）＿＿＿＿＿Z（W）＿＿＿＿＿；（2）轨迹：
通常为拆线型轨迹，如图1-8虚线所示。
3.直线插补指令G01。（1）指令格式：
G01X（U）＿＿＿＿＿Z（W）＿＿＿＿＿F＿＿＿＿＿（2）运动轨迹：
任意斜率的直线，轨迹如图1-8实线所示。图1-8 G00、G01运动轨迹
4.车外圆时刀具运动轨迹（图1-9）。图1-9 车削外圆的运动轨迹及说明
5.车削台阶轴的进给路线（图1-10）。图1-10 车削台阶轴的进给路线
6.程序的组成。
一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成，见表1-8。表1-8 数控加工程序（二）讨 论
1.讨论并编写支承钉的数控加工程序，根据讨论结果填写零件加工程序单（表1-9）。表1-9 支承钉加工程序单
2.请根据你所编写的程序回答以下问题：
哪些参数加小数点与不加小数点含义不同？编程时这些参数你加小数点了吗？
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你所编写的程序完整吗？有无程序开始、程序内容、程序结束这三个部分吗？
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你所编写的程序是否规范合理？功能是否齐全？（如转速功能、刀具功能等）
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四、模拟加工
知识链接：数控仿真软件的操作过程
1.数控仿真软件的启动。
2.打开急停开关。
3.回零：使工作台远离机械原点→选择回零模式→X轴回零→Z轴回零。
4.安装工件。
5.安装刀具。
6.程序录入：选择EDIT模式→录入程序名→录入程序→浏览检查程序→修改完善程序。
7.对刀：Z向对刀→X向对刀。
8.自动运行：选择自动运行模式→单段运行（或连续运行）→按循环启动。
9.检查零件形状与尺寸：测量→零件尺寸。
10.关机顺序。回零→按下急停→切断电源。
学习引导
1.根据以上操作过程用数控仿真软件录入编好的程序。
请你写出打开程序开关的步骤：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
请你写出程序录入过程：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
程序录入完成后应按什么键进行复位：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
2.在数控仿真软件上安装刀具并对刀。
知识链接：
1.对刀概念
调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。
2.外圆车刀的对刀过程（1）Z向对刀过程：
再次启动主轴，在手动方式下将刀具移动至如图1-11所示的大致位置上，然后车削端面如图1-12所示。图1-11 移动位置图1-12 车削端面
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]