車刀的選擇進(jìn)給路線選擇

1、四 川 工 程 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 課 時(shí) 授 課 教 案 / 學(xué)年第 期課程名稱： 數(shù)控加工工藝 授課班級(jí)： （三專）數(shù)控01-1、2 授課時(shí)間： 第 周星期 第 節(jié) 課 題： 車刀的選擇、進(jìn)給路線選擇 教學(xué)目的： 掌握刀具的選擇了解進(jìn)給路線選擇 掌握切削用量的選擇 重點(diǎn)、難點(diǎn)： 車刀的選擇、進(jìn)給路線選擇 使用教具： 課件 課后作業(yè)： 1 課后記錄： 年 月 日授課主要內(nèi)容一、刀具的選擇1 車刀和刀片的種類 由于工件材料、生產(chǎn)批量、加工精度以及機(jī)床類型、工藝方案的不同，車刀的種類也異常繁多。根據(jù)與刀體的聯(lián)接固定方式的不同，車刀主要可分為焊接式與機(jī)械夾固式兩大類。l）焊接式車刀 將硬質(zhì)合金

2、刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性較好。缺點(diǎn)是由于存在焊接應(yīng)力，使刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復(fù)使用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費(fèi)。根據(jù)工件加工表面以及用途不同，焊接式車刀又可分為切斷刀、外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀以及成形車刀等。2）機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 如圖所示，機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀由刀桿l、刀片2、刀墊3以及夾緊元件4組成。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個(gè)位置便可繼續(xù)使用。焊接式車刀的種類1切斷刀 290左偏刀 390右偏刀 4彎頭車刀 5直頭車

3、刀 6成形車刀 7寬刃精車刀8外螺紋車刀 9端面車刀 10內(nèi)螺紋車刀 11內(nèi)槽車刀 12通孔車刀 13盲孔車刀機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀的組成1刀桿 2刀片 3刀墊 4夾緊元件常見可轉(zhuǎn)位車刀刀片a）T型 b）F型 c）W型 d）S型 e）P型 f）D型 g）R型 h）G型刀片是機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的一個(gè)最重要組成元件。按照國標(biāo)GB207687，大致可分為帶圓孔、帶沉孔以及無孔三大類。形狀有：三角形、正方形、五邊形、六邊形、圓形以及菱形等共17種。圖示為常見的幾種刀片形狀及角度。2車刀類型和刀片的選擇1）數(shù)控車削常用刀具的類型 數(shù)控車削用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。（l）尖形車刀

4、以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時(shí)也為其刀位點(diǎn)）由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如90內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽（斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。用這類車刀加工零件時(shí)，其零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到，它與另兩類車刀加工時(shí)所得到零件輪廓形狀的原理是截然不同的。（2）圓弧形車刀 圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工用車刀。其特征是，構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或輪廓誤差很小的圓弧；該圓弧上的每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點(diǎn)不圓弧上，而在該圓弧的圓心上；車刀圓弧半徑理論上與被加工零件的形狀無關(guān)，并可按需要靈活確

5、定或經(jīng)測(cè)定后確認(rèn)。當(dāng)某些尖形車刀或成型車刀（如螺紋車刀）的刀尖具有一定的圓弧形狀時(shí)，也可作為這類車刀使用。 圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)、外表面，特別適宜于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。（3）成型車刀 成型車刀也叫樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀，當(dāng)確有必要選用時(shí)，則應(yīng)在工藝文件或加工程序單上進(jìn)行詳細(xì)說明。切削刃長度、背吃刀量與主偏角關(guān)系l切削刃長度 L有效切削刃長度2）機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀的選用 為了減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)控車削

6、加工時(shí)應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾本刀片。（1）刀片材質(zhì)的選擇 車刀刀片的材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)，主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過程中有無沖擊和振動(dòng)等。（2）刀片尺寸的選擇 刀片尺寸的大小取決于必要的有效切削刃長度L，有效切削刃長度與背吃刀量和車刀的主偏角有關(guān)，使用時(shí)可查閱有關(guān)刀具手冊(cè)選取。（3）刀片形狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。選擇刀具還要針對(duì)所用機(jī)床的刀架結(jié)構(gòu)。圖是一臺(tái)數(shù)控車床的

7、刀盤結(jié)構(gòu)圖，這種刀盤一共有6個(gè)刀位，每個(gè)刀位上可以在徑向裝刀，也可以在軸向裝刀。外圓車刀通常安裝在徑向，內(nèi)孔車刀通常安裝在軸向。刀具以刀桿尾部和一個(gè)側(cè)面定位。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的刀具時(shí)，只要定位、鎖緊可靠，就能確定刀尖在刀盤上的相對(duì)位置。可見在這類刀盤結(jié)構(gòu)中，車刀的柄部要選擇合適的尺寸，刀刃部分要選擇機(jī)夾不重磨刀具，而且刀具的長度不得超出其規(guī)定的范圍，以免發(fā)生干涉現(xiàn)象。 示例件 大圓弧面零件2 常用車刀的幾何參數(shù) 刀具切削部分的幾何參數(shù)對(duì)零件的表面質(zhì)量及切削性能影響極大，應(yīng)根據(jù)零件的形狀、刀具的安裝位置以及加工方法等，正確選擇刀具的幾何形狀及有關(guān)參數(shù)。1）尖形車刀的幾何參數(shù) 尖形車刀的幾何參數(shù)主要

8、指車刀的幾何角度。選擇方法與使用普通車削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)如走刀路線及加工干涉等進(jìn)行全面考慮。例如，在加工圖示的零件時(shí)，要使其左右兩個(gè)45錐面由一把車刀加工出來，并使車刀的切削刃在車削圓錐面時(shí)不致發(fā)生加工干涉。又如，車削圖示大圓弧內(nèi)表面零件時(shí)，所選擇尖形內(nèi)孔車刀的形狀及主要幾何角度如圖所示（前角為0），這樣刀具可將其內(nèi)圓弧面和右端端面一刀車出，而避免了用兩把車刀進(jìn)行加工?？捎米鲌D或計(jì)算的方法，確定尖形車刀不發(fā)生干涉的幾何。如副偏角不發(fā)生干涉的極限角度值為大于作圖或計(jì)算所得角度的68即可。當(dāng)確定幾何角度困難、甚至無法確定（如尖形車刀加工接近于半個(gè)凹圓弧的輪廓等）時(shí)，則應(yīng)考慮選擇其

9、他類型車刀后，再確定其幾何角度。2）圓弧形車刀的幾何參數(shù)（1）圓弧形車刀的選用 對(duì)于某些精度要求較高的凹曲面車削或大外圓弧面的批量車削，以及尖形車刀所不能完成的加工，宜選用圓弧形車刀進(jìn)行。圓弧形車刀具有寬刃切削（修光）性質(zhì)；能使精車余量保持均勻而改善切削性能；還能一刀車出跨多個(gè)象限的圓弧面。例如，當(dāng)圖示零件的曲面精度要求不高時(shí)，可以選擇用尖形車刀進(jìn)行加工；當(dāng)曲面形狀精度和表面粗糙度均有要求時(shí)，選擇尖形車刀加工就不合適了，因?yàn)檐嚨吨髑邢魅械膶?shí)際切削深度在圓弧輪廓段總是不均勻的，如圖所示。當(dāng)車刀主切削刃靠近其圓弧終點(diǎn)時(shí)，該位置上的切削深度（a1）將大大超過其圓弧起點(diǎn)位置上的切削深度（a），致使切削

10、阻力增大，則可能產(chǎn)生較大的線輪廓度誤差，并增大其表面粗糙度數(shù)值。對(duì)于加工圖示同時(shí)跨四個(gè)象限的外圓弧輪廓，無論采用何種形狀及角度的尖形車刀，也不可能由一條圓弧加工程序一刀車出，而采用圓弧形車刀就能十分簡便地完成。（2）圓弧形車刀的幾何參數(shù) 圓弧形車刀的幾何參數(shù)除了前角及后角外，主要幾何參數(shù)為車刀圓弧切削刃的形狀及半徑。選擇車刀圓弧半徑的大小時(shí)，應(yīng)考慮兩點(diǎn)：第一，車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)當(dāng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小半徑，以免發(fā)生加工干涉；第二，該半徑不宜選擇太小，否則既難于制造，還會(huì)因其刀頭強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差，使車刀容易受到損壞。當(dāng)車刀圓弧半徑已經(jīng)選定或通過測(cè)量并給予確認(rèn)之后，應(yīng)特別注意圓

11、弧切削刃的形狀誤差對(duì)加工精度的影響。現(xiàn)通過圖6-34對(duì)圓弧形車刀的加工原理分析如下：在車削時(shí)，車刀的圓弧切削刃與被加工輪廓曲線作相對(duì)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，車刀在不同的切削位置上，其“刀尖”在圓弧切削刃上也有不同位置（即切削刃圓弧與零件輪廓相切的切點(diǎn)），也就是說，切削刃對(duì)工件的切削，是以無數(shù)個(gè)連續(xù)變化位置的“刀尖”進(jìn)行的。為了使這些不斷變化位置的“刀尖”能按加工原理所要求的規(guī)律（“刀尖”所在半徑處處等距）運(yùn)動(dòng)，并便于編程，故規(guī)定圓弧形車刀的刀位點(diǎn)必須在該圓弧刃的圓心位置上。 要滿足車刀圓弧刃的半徑處處等距，則必須保證該圓弧刃具有很小的圓度誤差，即近似為一條理想圓弧，因此需要通過特殊的制造工藝（如光學(xué)曲

12、線磨削等），才能將其圓弧刃做得準(zhǔn)確。至于圓弧形車刀前、后角的選擇，原則上與普通車刀相同，只不過形成其前角（大于0時(shí)）的前刀面一般都為凹球面，形成其后角的后刀面一般為圓錐面。圓弧形車刀前、后刀面的特殊形狀，是為滿足在刀刃的每一個(gè)切削點(diǎn)上，都具有恒定的前角和后角，以保證切削過程的穩(wěn)定性及加工精度。為了制造車刀的方便，在精車時(shí)，其前角多選擇為0。4車刀的預(yù)調(diào)數(shù)控車床刀具預(yù)調(diào)的主要工作是：按加工要求選擇全部刀具，并對(duì)刀具外觀，特別是刃口部位進(jìn)行檢查；檢查調(diào)整刀尖的高度，實(shí)現(xiàn)等高要求；刀尖圓弧半徑應(yīng)符合程序要求；測(cè)量和調(diào)整刀具的軸向和徑向尺寸。二、切削用量的選擇數(shù)控車削加工中的切削用量包括：背吃刀量、主

13、軸轉(zhuǎn)速n或切削速度（用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。1切削用量的選用原則車削用量（、）選擇是否合理，對(duì)于能否充分發(fā)揮機(jī)床潛力與刀具切削性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的選擇原則是粗車時(shí)，首先考慮選擇盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進(jìn)給量，最后確定一個(gè)合適的切削速度。增大背吃刀量可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。表1是推薦的切削用量數(shù)據(jù)，供參考。表1 數(shù)控車削用量推薦表工件材