UG NX 8.0数控加工基础教程第6章 车削加课件.ppt
车削加工是机械加工中最主要的加工方法之一，主要用来加工轴类、盘类等回转体类零件。和前面介绍的平面铣和型腔铣加工类似，UG NX CAM在车削、钻孔加工方面也具有强大的功能。本章详细介绍车削、钻孔等加工的刀具设置、加工参数设置等方法，并附实例加以说明。,第6章 车削加工,6.1 入门引例NX车削模块提供了粗车、精车、车退刀槽、车螺纹和钻孔循环等加工类型。能准确控制进给量、主轴转速和加工余量等参数。对于如图6-1所示的回转体外表面，可利用NX车削模块完成车削加工。打开NX8.0，从“开始”切换到加工模块。如图6-2所示，系统弹出【加工环境】对话框。在“CAM会话配置”中选择“cam_general”或“lathe”，在“要创建的CAM设置”中选择“turning”，单击【确定】按钮，完成加工环境的初始化。,图6-1 零件图,展开操作导航器，切换至几何视图，然后双击“MSC_SPINDLE”，弹出【Turn Orient】对话框，选择加工平面为ZM-XM，其它选项保持默认，如图6-3所示。在操作导航器中双击“WORKPIECE”，弹出“工件”对话框，如图6-4所示。,图6-2 【加工环境】对话框 图6-3 加工坐标系和加工平面的确定,图6-4 工件对话框 图6-5 车加工横截面确定,选择“工具”“车加工横截面”，弹出6-5所示的对话框，保持缺省的“全剖”选项，鼠标选项车削零件，单击鼠标中键，【确定】按钮变亮，单击【确定】，生成零件横截面，如图6-6所示。,图6-6 零件横截面,在操作导航器中双击“TURNING WORKPIECE”，弹出车削边界对话框，如图6-7所示。选择“指定毛坯边界”图标，弹出选择毛坯对话框，如图6-9所示。输入长度为102，直径为41，单击【确定】按钮。创建车削加工的刀具。单击“创建刀具”图标，弹出【创建刀具】对话框，如图6-10所示。选择标准车刀，参数采用缺省值，设置如图6-11所示。,图6-8 车削边界定义 图6-9 定义毛坯,图6-10 创建刀具对话框 图6-11 车刀尺寸定义对话框,在【加工创建】工具条中单击，弹出【创建操作】对话框，在操作子类型中选择图标，参数设置如图6-12所示。单击【确定】按钮，弹出【粗车_OD】对话框内，保持缺省值，输入“步进”中最大值为2mm，如图6-13所示。单击图标，生成加工轨迹，如图6-14所示。,图6-12 【创建操作】对话框 图6-13 【粗车_OD】对话框,图6-14 加工刀具轨迹,6.2 车削加工概述6.2.1 概述车削加工的加工对象主要是各种回转表面（内外圆柱面、中心孔、圆锥面、环槽、回转体成型面等）和回转体的端面以及螺纹等。这种加工方式的共同特点是以车刀或钻头为主要切削工具，进行各种车削加工。UG NX8.0 CAM车削加工包含粗车（Roughing）、精车（Finishing）、中心孔加工（Centerline Drilling）、镗孔（Boring）及旋转体加工（Rotating）等功能。车削加工通常指对零件外表面和外端面的加工；镗加工是对于内表面和腔体的加工；中心孔加工包含中心孔的钻削、铰孔及攻丝等。旋转体加工包括车槽、车螺纹、切断等操作。加工模块提供了21种加工子类型。,NX8 车削加工的特点如下：使用固定切削刀具加强并合并基本切削操作。为车床提供了更强大的粗加工、精加工、开槽、螺纹加工和钻孔功能，该模块使用方便，具备了车削的核心功能。粗加工和精加工的“切削区域”是“自动检测”的，能更快地获得结果。教学模式操作具有最大的灵活性，特别是希望手工将刀具控制到位的时候。提供了动画功能，如刀轨回放中的材料移除过程显示和处理中的工件的 3D 显示。可以更好地支持在一个编程会话中以及为机床创建车削、铣削和钻孔操作。允许为多个主轴设置创建 NC 程序。系统使您能够连续规划每个单独子主轴组的加工工艺，然后重新排列操作顺序。,6.2.2 车削加工的步骤1. 准备工作 把待加工部件和工件（毛坯）的实体模型进行装配。 设置程序零点 MCS 标识“部件”和“毛坯”几何体到 CAM 系统 选择和安装使用的刀具（可以在编程过程中执行）。2. 编程工作 创建面加工操作 创建中心线钻孔操作 创建粗加工操作 创建精加工操作 管理程序3. 最终活动 检查程序（完整检验、可视化、机床仿真） 后处理 创建车削加工刀具,6.3 创建车削加工刀具,在UG NX车削中，车削加工刀具主要包含中心孔钻头、标准车刀、切槽车刀、螺纹车刀以及成型车刀等几种。其中，标准车刀又包括外圆车刀和内孔车刀，标准车刀的形状以菱形为主，切槽车刀多为长梯形。不同的车刀对应着不同的车削加工类型，选择车刀时，首先要考虑车削加工的部位，其次考虑刀具的形状和尺寸。刀具编号可以反映出其适宜加工的类型，比如“OD-80-L”表示刀刃在左侧的外圆车刀，刀尖角度为80度。其中：OD表示外表面加工，80表示刀具的方向角度，L表示左侧。具体刀具创建如图6-16所示。下面简要介绍各种车削加工类型常用的刀具。,1. 中心孔钻头中心孔钻削是利用车削主轴中心线上的固定刀具（钻头）和旋转的工件来进行钻孔，在图6-16所示的【创建刀具】对话框中，单击“SPOTDRILLING_TOOL”或“DRILLING_TOOL”按钮，再单击【确定】按钮，弹出如图6-17所示的【钻刀】对话框。2. 标准车削刀具标准车刀的定义主要包括刀具外形尺寸和刀柄几何尺寸，在【创建刀具】对话框中，单击按钮，系统弹出如图6-18所示的【车刀-标准】对话框。（1）“镶块”选项组该选项组用来指定ISO刀片的形状和位置。,ISO刀片形状：该选项用来定义刀片的形状，包括平行四边形、菱形、六边形、八边形、五边形、矩形、圆形、正方形以及三角形等不同形状，用户也可以选择“用户定义形状”来创建自己的刀片。刀片位置：该选项定义主轴的选择方向，车床主轴顺时针旋转时选择顶侧，逆时针时选择底侧。（2）“尺寸”选项组该选项组用来显示刀尖角度，指定刀尖半径和方向角度。刀尖角度：用来显示或者输入刀片的刀尖角度。系统根据所选刀具ISO 插入形状取值，如果是用户自定义的刀具，则该选项被激活，在其文本框中输入数值已定义刀尖角。刀尖半径：用来定义刀尖圆角的半径。方向角度：刀具刃口与加工表面之间的夹角，确定刀柄相对于车窗主轴轴线的位置。,（3）“刀片尺寸”选项组该选项组用来设置刀片的尺寸。“测量”下拉选项中有【切削边缘】、【内切圆（IC）】以及【ANSI（IC）】等3种方式分别指定刀片的切边长度尺寸、刀片内切圆直径和ANSI标准的刀片内切圆直径，从而设定刀片尺寸。（4）“更多”选项组该选项组包含“退刀槽角”、“厚度代码”和“厚度”选项，用来设置刀片的刃倾角和刀片的厚度。,3. 车槽刀具 车槽刀具用于零件中的退刀槽等凹槽结构，图6-16中车槽刀具包括三种，对应不同的切削面，单击按钮，弹出如图6-19所示的【槽刀-标准】对话框，其参数设置大多与标准车刀相似，下面对某些选项进行说明。4. 螺纹车刀车制内外螺纹时，用到螺纹刀具。图6-4中螺纹刀具图标，选择其中一个，进行螺纹车刀的定义，如图6-20所示。螺纹车刀包含两种：标准螺纹车刀和梯形螺纹车刀。刀片形状选择【标准螺纹车刀】时，使用刀尖半径参数定义刀尖尺寸；当选择【梯形螺纹车刀】时，使用刀尖宽度参数定义刀尖尺寸。螺纹刀具的另一个参数为刀尖偏置， 对于标准螺纹车刀来说，此参数是刀尖底部与刀具侧面的间距，对于梯形螺纹车刀来说，此参数表示刀尖右侧点与刀具左侧面的问距。,6.4 创建几何体车削加工的零件为回转体结构，因此车削加工几何体可认为是二维结构，通过边界来定义。车削加工几何体由加工坐标系、零件、毛坯以及避让几何体组成。实际操作中通常先定义加工坐标系，确定车削的主轴，之后通过主轴来定义车削横向截面，得到待加工旋转体的截面边界结构，再根据得到的边界定义零件与毛坯。,6.4.1 加工坐标系根据车削加工的特点可知，加工坐标系只需定义在二维界面上。在车削加工环境下，单击创建几何体按钮，弹出如图6-21所示的【MCS主轴】对话框。在确定加工的加工坐标系时，加工坐标系的方向必须和机床坐标轴的方向一致，加工坐标系和机床坐标系应该在同一个坐标原点上。,图6-21 【MCS主轴】对话框,图6-22 数控车床的坐标系 图6-23 设定编程坐标系,1. 机床坐标系数控车床与数控铣床一样，以机床原点为坐标原点建立起来的直角坐标系称为机床坐标系。数控车床的机床坐标系是机床固有的，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。其坐标轴及方向按标准规定，其坐标原点的位置则由各机床生产厂设定，一般情况下，不允许用户随意变动。2. 车床工作平面 车床工作平面是指车刀运动的二维平面，是由机床坐标系中的二个轴组成。此处有二个选项，即ZM-XM和XM-YM。为了使编程坐标系方向与机床坐标系方向一致，建议使用车床工作平面为“ZM-XM”。 车床工作平面第一个轴是指主轴轴线，即数控车床编程中的Z轴，使用 ZM-XM则ZM为主轴；另一个轴则是数控车床编程中的X轴。,6.4.2 车削几何体（WORKPIECE） WORKPIECE（工件） 主要设置包括：指定部件、指定毛坯、指定检查等。如图6-25所示。（1）指定部件与平面铣一样，在绘图区域中直接选中要加工的模型即可。（2）指定毛坯选中“指定毛坯”图标后，可以用来选取毛坯。具体方法同2.5中“铣削几何体”。,6.4.3 车削横向截面车削加工横截面用来生成旋转体过轴线的截面，得到零件横截面的边界线，从而精确定义车削加工的零件边界和毛坯边界。在主菜单中，选择“工具”“车加工横截面”命令，弹出如图6-26所示的【车加工横截面】对话框。可以选择生成简单截面，由一个平面进行切割产生，也可以生成复杂截面，使用多个通过轴线的平面进行切割产生。选择整个部件，然后单击按钮或单击鼠标中键，再单击【确定】按钮，完成横截面的生成。,6.4.4 车削零件几何体（TURNING WORKPIECE）在导航器中右键单击“TURNING_WORKPIECE”，或双击该选项，弹出如图6-27 所示的【车削工件】对话框。在此可指定部件边界及毛坯边界。1. 部件边界的定义部件边界即被车削零件的外轮廓，如果已经指定了“车加工横截面”，那么默认的部件边界是整个回转体工件的半面轮廓边界，在“部件边界”对话框中只要点击【确定】即可。2. 毛坯边界的定义（1）“棒料”按钮 该按钮用来定义棒料毛坯，适合于定义实心的加工几何体。单击该按钮，“点位置”选项组用来指定毛坯的安装位置，“在主轴箱处”表示毛坯轴线与主轴方向相同，“远离主轴箱”表示毛坯轴线与主轴方向相反，通常选择在主轴箱处。指定直径、长度来定义毛坯的几何尺寸。（2）“管材”按钮该按钮用来定义管料毛坯，适合于定义带有中心孔的加工几何体。定义方法与棒料的方法相同。,（3）“从曲线”按钮与零件几何体的定义类似，毛坯几何体也可以通过指定曲线边界来定义，选择图标，单击“选择”，弹出【毛坯边界】对话框。通过选取面、线或点等方式定义边界曲线。（4）“从工作区”按钮该按钮用来选择已有的工件作为毛坯，适用于同一主轴上加工多个零件。,6.4.5包容几何体 包容几何体用于规定车削加工的区域范围。在定义零件几何体时，通常选取区域广阔的零件边界，但针对某个车削操作时，往往需要仅对某些部位进行加工，在不重新定义零件边界的前提下，通过定义包容几何体来限制加工区域的范围，不允许对区域外的部分进行加工。 在【创建几何体】对话框中选择“包容几何体”按钮，单击【确定】按钮，进入【空间范围】对话框。定义包容几何体的方式有两种，即修剪平面和修剪点。,6.5 中心孔加工 采用车削进行中心孔加工能够保证较高的位置精度和表面粗糙度，NX 8提供的中心孔操作包括中心孔钻削、锪孔、啄钻、断屑钻、饺孔和攻丝等。中心孔操作对话框如图6-40所示，选择不同的孔加工操作，其参数也会相应地发生变化，下面对其中一些常用的加工参数进行介绍。1. 循环类型（1）循环“循环”用来设置中心孔加工的循环类型。系统提供了6种循环方式：“钻”、“钻，深”、“钻，断屑”、“攻丝”、“攻丝，浅”和“镗”。镗孔标准循环的刀具运动过程，取决于机床和后置处理器。典型的镗孔运动为：刀具进给到孔的最终深度后回退到操作安全点。（2） 输出选项为了让系统自动计算钻孔的刀具路径，选择“已仿真”选项。（3） 进刀距离定义刀具沿轴线移动，开始钻孔时的距离。（4） 主轴停止在刀具从工件处返回前，停止主轴旋转运动。（5） 退刀该选项用来定义刀具的退出点，包括“至起始位置”和“手工”两个选项。“至起始位置”是指退刀时回到起始点；“手工”是指定义新的退出点。,2. 起点和深度（1）起始位置该选项用来定义刀具的起始点，有“自动”和“指定”两个选项。选择“自动”选项时，系统自动指定起始点；选择“指定”选项时，系统会出现“指定点”选项，可以通过“点对话框”或“自动判断的点”来指定起始点。（2）入口直径将进行扩孔操作的孔的外径，主要空口的锪孔。（3）深度选项该选项用于指定中心孔加工的深度。系统提供了6种深度指定方式，下面对其进行说明。6.6 粗车加工粗车加工是用来高效去除大部分材料的加工方式，为后续的精加工做准备。单击下拉菜单【插入】【工序】，或单击工具条上的“创建工序”图标，弹出如图6-42所示的【创建工序】对话框，选择“粗车外圆”，单击【确定】按钮，进入【粗车 OD】对话框，如图6-43所示。6.6.1 粗车加工类型车削加工操作包括粗车加工、精车加工、槽加工、中心孔加工、Teach Mode 以及零件截断等操作。粗车子类型类似于铣削加工中的加工方法，选择不同的子类型，也就是选择了不同的刀具走刀形式。粗车加工各子类型含义如表6-1所示。,6.6.2 粗车加工操作 粗车加工中需设置切削策略、合适的加工方法和进刀/退刀路线等。下面介绍如图6-43 所示的【粗车 OD】对话框中的主要的加工参数。 1切削策略 切削策略是刀具的走刀方式，应根据不同的毛坯和零件形状选用不同的切削方式。下面对各种切削策略进行说明。,2刀轨设置方法：该选项指定了车削加工的方法，包括Lathe auxiliary、Lathe centerline、Lathe finish、Lathe groove、Lathe rough和Lathe thread等六种加工方法。步进角度：该选项用以确定刀具的运动方向和坐标轴的夹角，包括“指定”和“矢量”两个选项。选择“指定”时，在“与XC的夹角”文本框中输入数值就可确定刀具的运动方向；选择“矢量”时，弹出“指定矢量”选项，可以通过选择矢量来确定刀具的运动方向。切削深度：用于定义各切削层的加工深度，其选项如下。3变换模式该选项用来指定切削区域中的低谷区域内的切削加工顺序。“变换模式”的设置方式有5种，下面分别对这5种方式进行介绍：4清理 粗车加工所存在的问题是逐层切削会造成阶梯状材料残留，清理设置用于清除这些材料 残留，该复选项可以用于所有的切削策略，如图6-44所示。清理功能包括如下选项。,5切削参数 在如图6-43 所示的【粗车 OD】对话框中，单击“切削参数”按钮，系统弹出如图6-45所示的【切削参数】对话框。.非切削移动非切削移动的参数设置与平面铣相似，这里不再重复。6.7 精车加工精车加工操作用于粗车完毕以后的零件的精加工。精车操作沿着已定义的边界创建一个或多个精加工刀路或轮廓加工刀路。须事先指定部件边界并设置选项，如“进刀和退刀”、“切削类型（内部或外部）”和“余量”等，这些选项决定了底切区域中的可加工区域以及切削方向控制。如图6-46所示。策略 以下策略假定指定平面为ZM-XM，其中ZM方向为回转轴方向。全部精加工，可沿着整个部件边界创建精加工刀路。仅向下，只可沿着平行于 XM 轴的部件边界段创建精加工刀路。,3. 切削参数“切削参数”用于指定切削公差、安全角、余量值、进给率、后处理命令以及避让几何体。大多数的“加工参数”选项是许多处理器或“粗车”和“精车”所共有的。这里介绍“拐角”选项。该选项用于控制刀具在边界拐角上的运动。如图6-50所示。4. 非切削参数“非切削参数”用于指定进刀、退刀及刀具逼近离开时的参数，大部分与粗加工相同 ，这里介绍“进刀/退刀”选项。如图6-55所示。“进刀/退刀”选项允许在每个切削刀路的开始时使刀具安全接触部件，以及在每个切削刀路结束时使刀具安全退离部件。如图6-56所示。,谢谢！,
