數(shù)控車削加工工藝課件

1、第2章 數(shù)控車削加工工藝2.1 數(shù)控車削加工工藝概述2.2 數(shù)控車削加工工藝制定2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.4 數(shù)控車削加工工藝文件2.5 數(shù)控車削加工工藝制定實例2.1 數(shù)控車削加工工藝概述 數(shù)控車削是數(shù)控加工中最常用的加工方法之一，其加工工藝與普通車床的加工工藝有相似之處，但由于數(shù)控車床具有直線、圓弧插補(bǔ)功能，許多數(shù)控系統(tǒng)還具有非圓曲線的編程功能等，工藝范圍較普通車床寬得多，因此數(shù)控車床加工零件往往比普通車床加工零件的工藝規(guī)程要復(fù)雜。數(shù)控加工前要編寫數(shù)控加工程序，數(shù)控程序內(nèi)容實際包括工件加工的工藝過程、刀具選用、切削用量和走刀路線等，所以必須掌握相關(guān)數(shù)控加工工藝，否則就無法合理地

2、編制零件的加工程序。下一頁 返回1 數(shù)控車削加工工藝主要內(nèi)容數(shù)控車床的加工工藝主要包括如下內(nèi)容： 通過數(shù)控車削加工的適應(yīng)性分析，確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件內(nèi)容（即加工對象）。 分析零件圖，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求。 確定加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序、安排加工順序，處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 數(shù)控加工工序的設(shè)計。如選擇定位基準(zhǔn)、確定裝夾方案、選用刀具、確定切削用量等。 編制數(shù)控加工程序。 填寫數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。上一頁 下一頁 返回2.1 數(shù)控車削加工工藝概述2 數(shù)控車削加工工藝特點 工藝規(guī)程是操作人員在加工時的指導(dǎo)性文件。由于普通車床受控于操作工人，因此，在普通車床上用的工藝規(guī)程

3、實際上只是一個工藝過程卡，車床的切削用量、走刀路線、工序的工步往往都是由操作工人自行選定。數(shù)控車床的加工程序是數(shù)控車削加工的指令性文件。數(shù)控車床運行受控于程序指令，加工的全過程都是按照程序指令自動執(zhí)行的。因此數(shù)控車床與普通車床相比，工藝規(guī)程有較大的差別，涉及的內(nèi)容也較為廣泛。上一頁 下一頁 返回2.1 數(shù)控車削加工工藝概述 數(shù)控車床的加工程序不僅包括零件的工藝過程，而且還包括切削用量、走刀路線、刀具選用以及車床的運動過程等，這些具體的問題，不僅是在數(shù)控加工工藝設(shè)計時認(rèn)真考慮的問題，而且還必須作出合理選擇并編入到數(shù)控加工程序中，這就要求編程人員對數(shù)控車床的性能、特點、刀具系統(tǒng)、運動方式、加工范圍

4、以及工件的裝夾方法等都要非常熟悉。 因此，數(shù)控車床加工工藝的制定時工藝內(nèi)容是非常具體的，工藝設(shè)計是很嚴(yán)密的。數(shù)控車削加工工藝合理與否不僅會影響車床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量。上一頁 返回2.1 數(shù)控車削加工工藝概述 數(shù)控車削加工工藝制定的合理與否，對數(shù)控加工程序編制、數(shù)控車床加工效率以及工件的加工精度都有重要的影響。因此，根據(jù)車削加工的一般工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點，制訂零件的數(shù)控車削加工工藝顯得非常重要。其主要內(nèi)容有：分析被加工零件圖樣，確定在數(shù)控車床上加工內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上確定在數(shù)控車床上的工件裝夾方式、加工順序、刀具的進(jìn)給路線以及刀具、夾具、切削用量的選擇等。1 分析零件

5、圖樣 分析零件圖樣是工藝準(zhǔn)備中的首要工作。內(nèi)容包括零件輪廓的組成要素，尺寸、形狀、位置公差要求，表面粗糙度要求，材料及熱處理、毛坯以及生產(chǎn)批量等，這些都是制定合理工藝方案的依據(jù)。 下一頁 返回2.2 數(shù)控車削加工工藝制定2 確定數(shù)控車削加工內(nèi)容 在分析零件形狀、精度和其它技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，考慮零件或零件的某些部位是否適合在數(shù)控車床上加工。對于一個零件來講，并非全部的加工內(nèi)容都適合在數(shù)控車床上完成，這就要對零件圖樣進(jìn)行全面分析，選擇出那些最需要、最適合在數(shù)控車床上的加工的內(nèi)容，充分發(fā)揮數(shù)控車床作用，提高經(jīng)濟(jì)效益。 3 數(shù)控車削加工方案的擬定 數(shù)控車削加工方案的擬定是制定數(shù)控車削加工工藝的重要內(nèi)容

6、之一，其主要內(nèi)容包括：選擇各加工表面的加工方法、安排工序的先后順序、確定刀具的走刀路線等。 上一頁 返回2.2 數(shù)控車削加工工藝制定數(shù)控車削加工工序劃分常有以下幾種方法： 按安裝次數(shù)劃分工序。以每一次裝夾作為一道工序。這種方法劃分主要適用于加工內(nèi)容不多的零件。 按加工部位劃分工序。按零件的結(jié)構(gòu)特點分成幾個加工部分，每個部分作為一道工序。 按所用刀具劃分工序。這種方法用于工件在切削過程中基本不變形，退刀空間足夠大的情況。此時可以著重考慮加工效率、減少換刀時間和盡可能縮短走刀路線。刀具集中分序法是按所用刀具劃分工序，即用同一把刀或同一類刀具加工完成零件所有需要加工的部位，以達(dá)到節(jié)省時間、提高效率的

7、目的。下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計 按粗、精加工劃分工序。對易變形或精度要求較高的零件常用這種方法。這種劃分工序一般不允許一次裝夾就完成加工，而是粗加工時留出一定的加工余量，重新裝夾后再完成精加工。 數(shù)控車削加工工序劃分后，對每個加工工序都要進(jìn)行設(shè)計。數(shù)控車削加工工序設(shè)計主要包括選擇定位基準(zhǔn)、確定裝夾方案、選用刀具、確定切削用量等內(nèi)容。1 確定裝夾方案 數(shù)控車削加工在零件加工定位基準(zhǔn)的選擇上相對比較簡單。定位基準(zhǔn)的選擇包括定位方式的選擇和被加工零件定位面的選擇。 上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計數(shù)控車床常用的裝夾方法有以下幾種。 三爪自定心卡盤裝夾 三爪

8、自定心卡盤是是數(shù)控車床最常用的卡具。它的特點是可以自定心，夾持工件時一般不需要找正，裝夾速度較快，但夾緊力較小，定心精度不高。適于裝夾中小型圓柱形、正三邊或正六邊形工件，不適合同軸度要求高的工件的二次裝夾。 三爪卡盤常見的有機(jī)械式和液壓式兩種。液壓卡盤裝夾迅速、方便，但夾持范圍變化小，尺寸變化大時需要重新調(diào)整卡爪位置。數(shù)控車床上經(jīng)常采用液壓卡盤，液壓卡盤特別適合于批量生產(chǎn)。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計 軟爪裝夾 由于三爪自定心卡盤定心精度不高，當(dāng)加工同軸度要求高的工件二次裝夾時，常常使用軟爪。軟爪是一種具有切削性能的卡爪。軟爪是在使用前配合被加工工件特別制造的。 四爪

9、單動卡盤裝夾 用四爪單動卡盤裝夾時，夾緊力較大，裝夾精度較高，不受卡爪磨損的影響，但夾持工件時需要找正。適于裝夾偏心距較小、形狀不規(guī)則或大型的工件等。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計 中心孔定位裝夾 兩頂尖撥盤。頂尖分為前頂尖和后頂尖。前頂尖兩種形式，一種是插在主軸錐孔內(nèi)，另一種是夾在卡盤上。后頂尖是插在尾座套筒，也有兩種形式，一種是固定式，另一種是回轉(zhuǎn)式。兩頂尖只對工件起定心和支撐作用，工件安裝時要用雞心夾頭或?qū)Ψ謯A頭夾緊工件一端，必須通過雞心夾頭或?qū)Ψ謯A頭帶動工件旋轉(zhuǎn)。這種方式適于裝夾軸類零件，利用兩頂尖定位還可以加工偏心工件。 撥動定尖。撥動定尖有內(nèi)、外撥動頂尖和端

10、面撥動頂尖兩種。內(nèi)、外撥動頂尖是通過帶齒的錐面嵌入工件，撥動工件旋轉(zhuǎn)。端面撥動頂尖是利用端面的撥爪帶動工件旋轉(zhuǎn)，適合裝夾直徑在50-150mm之間的工件。 用兩端中心孔定位，容易保證定位精度，但由于頂尖細(xì)小，裝夾不夠牢靠，不宜用大的切削用量進(jìn)行加工。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計 一夾一頂。一端用三爪或四爪卡盤，通過卡爪夾緊工件并帶動工件轉(zhuǎn)動，另一端用尾頂尖支撐。這種方式定位精度較高，裝夾牢靠。 心軸與彈簧卡頭裝夾 以孔為定位基準(zhǔn)，用心軸裝夾來加工外表面。以外圓為定位基準(zhǔn)，采用彈簧卡頭裝夾來加工內(nèi)表面。用心軸或彈簧卡頭裝夾工件的定位精度高，裝夾工件方便、快捷，適于裝夾內(nèi)

11、外表面的位置精度要求較高的套類零件。 利用其它工裝夾具裝夾 數(shù)控車削加工中有時會遇到一些形狀復(fù)雜和不規(guī)則的零件，不能用三爪或四爪卡盤等夾具裝夾，需要借助其它工裝夾具裝夾，如花盤、角鐵等，對于批量生產(chǎn)時，還要采用專用夾具裝夾。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2 選用刀具 刀具選擇是數(shù)控加工工序設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。 刀具選擇合理與否不僅影響到機(jī)床的加工效率，而且還直接影響到加工質(zhì)量。選擇刀具通常考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。選擇刀具主要考慮如下幾方面的因素： 一次連續(xù)加工的表面盡可能多； 在切削加工過程中，刀具不能與工件輪廓發(fā)生干涉； 有利于提高加工效率和加

12、工表面質(zhì)量； 有合理的刀具強(qiáng)度和壽命。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計3 確定切削用量 數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。在編制加工程序的過程中，選擇合理的切削用量，使背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度三者間能互相適應(yīng)，以形成最佳切削參數(shù)，這是工藝處理的重要內(nèi)容之一。1）選擇切削用量的一般原則 粗車切削用量選擇。粗車時一般以提高生產(chǎn)效率為主，兼顧經(jīng)濟(jì)性和加工成本。提高切削速度、加大進(jìn)給量和背吃刀量都能提高生產(chǎn)效率，由于切削速度對刀具使用壽命影響最大，背吃刀量對刀具使用壽命影響最小，所以考慮粗車切削用量時，首先盡可能選擇大的背吃刀量，其次

13、選擇大的進(jìn)給速度，最后在保證刀具使用壽命和機(jī)床功率允許的條件下選擇一個合理的切削速度。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計 精車、半精車切削用量選擇。精車和半精車的切削用量選擇要保證加工質(zhì)量、兼顧生產(chǎn)效率和刀具使用壽命。精車和半精車的背吃刀量是根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度要求，以及精車后留下的加工余量決定的，一般情況一刀切去余量。精車和半精車的背吃刀量較小，產(chǎn)生的切削力也較小，所以在保證表面粗糙度的情況下，適當(dāng)加大進(jìn)給量。2）背吃刀量（ap）的確定 在車床主體、夾具、刀具和零件這一系統(tǒng)剛性允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。當(dāng)零件的精度要求較

14、高時，則應(yīng)考慮留出精車余量，常取0.10.5 mm。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計3）進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是指在單位時間里，刀具沿進(jìn)給方向移動的距離(mmmin)。進(jìn)給速度的大小直接影響表面粗糙度的值和車削效率，因此進(jìn)給速度的確定應(yīng)在保證表面質(zhì)量的前提下，選擇較高的進(jìn)給速度。 有些數(shù)控車床規(guī)定可以選用以進(jìn)給量(mmr)表示的進(jìn)給速度。進(jìn)給量是指工件每轉(zhuǎn)一周，車刀沿進(jìn)給方向移動的距離(mmr)，它與背吃刀量有著較密切的關(guān)系。粗車時一般取為0.30.8 mmr，精車時常取0.10.3 mmr，切斷時宜取0.050.2 mmr。上一頁 下一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序

15、劃分與設(shè)計4）主軸轉(zhuǎn)速的確定 光車時主軸轉(zhuǎn)速 光車時，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。 切削速度又稱為線速度，是指車刀切削刃上某一點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度。 車螺紋時主軸轉(zhuǎn)速。 車削螺紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動電機(jī)的升降頻特性及螺紋插補(bǔ)運算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦有不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。 上一頁 返回2.3 數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.4 數(shù)控車削加工工藝文件 數(shù)控加工工藝文件不僅是進(jìn)行數(shù)控加工和產(chǎn)品驗收的依據(jù)，也是操作者遵守和執(zhí)行的規(guī)程，同時還為產(chǎn)

16、品零件重復(fù)生產(chǎn)積累了必要的工藝資料，進(jìn)行技術(shù)儲備。這些由工藝人員制訂的工藝文件是編程員在編制數(shù)控加工程序時所依據(jù)的相關(guān)技術(shù)文件。編制數(shù)控加工工藝文件是數(shù)控加工工藝設(shè)計的重要內(nèi)容之一。 不同的數(shù)控機(jī)床，工藝文件的內(nèi)容有一定的差異。一般來說，數(shù)控車床所需工藝文件應(yīng)包括以下幾種： 編程任務(wù)書。 數(shù)控加工工序卡片。 數(shù)控機(jī)床調(diào)整卡。 數(shù)控加工刀具卡。 數(shù)控加工進(jìn)給路線圖。 數(shù)控加工程序單。返回1）零件輪廓幾何要素分析 零件加工面主要有內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、切槽、倒角和外螺紋等。2）精度分析 尺寸精度分析。該零件精度要求較高的尺寸主要有：外圓48 、36 ，內(nèi)孔24 ，長度10 、830.11和螺

17、紋的中徑 等。 形位精度分析。主要的形位精度有：外圓48軸線對組合基準(zhǔn)軸線-的同軸度公差及螺紋線對-軸線的圓跳動公差。 下一頁 返回2.5 數(shù)控車削加工工藝制定實例 表面粗糙度分析。零件加工后的表面粗糙度要求為Ra1.6 m，螺紋的粗糙度為Ra3.2m，切槽與其他表面的粗糙度為Ra6.3m。 要保證零件加工精度和表面粗糙度，就要通過制定合適的加工工藝，選擇工件的裝夾方法，通過選用合適的刀具及其幾何參數(shù)，正確的粗、精加工路線，合理的切削用量及冷卻液等措施來保證。3）加工工藝分析 制定加工方案與加工路線。采用兩次裝夾后完成粗、精加工的加工方案，先加工左端內(nèi)、外形，完成粗、精加工后，掉頭加工工件右端

18、。進(jìn)行數(shù)控加工時盡可能采用沿軸向切削的方式進(jìn)行加工，以提高加工過程中工件與刀具的剛性。上一頁 下一頁 返回2.5 數(shù)控車削加工工藝制定實例 工件的定位及裝夾。工件采用三爪卡盤進(jìn)行定位與裝夾。當(dāng)?shù)纛^加工右端時，采用一夾一頂?shù)难b夾方式。工件裝夾過程中，應(yīng)對工件進(jìn)行找正，以保證工件軸線與主軸軸線同軸。 刀具的選用。根據(jù)零件加工要求，需要選用外圓車刀（加工外輪廓、端面）、內(nèi)孔車刀（加工內(nèi)孔）、切槽刀（加工退刀槽）、螺紋刀（加工螺紋）、鉆頭和中心鉆。除鉆頭和中心鉆外，其它刀片材料均選用硬質(zhì)合金。刀具卡見表2-8.上一頁 下一頁 返回2.5 數(shù)控車削加工工藝制定實例表2-8 刀具卡返回產(chǎn)品名稱或代號零件名

19、稱軸零件圖號Z-01序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀具半徑/mm備注1T0190外圓粗車刀1端面、粗車外輪廓1.22T0290外圓精車刀1精粗車外輪廓0.53T0395內(nèi)孔粗車刀1粗車內(nèi)孔1.04T0495內(nèi)孔精車刀1精車內(nèi)孔0.55T05切槽刀1退刀槽B=4 mm6T06普通外螺紋車刀1螺紋720鉆頭1預(yù)鉆孔8中心鉆1頂尖孔 確定切削用量。加工參數(shù)的確定取決于實際加工經(jīng)驗、工件的加工精度及表面質(zhì)量、工件的材料性質(zhì)、刀具的種類及形狀、刀柄的剛性等諸多因素。 主軸轉(zhuǎn)速。硬質(zhì)合金刀具材料切削鋼件時，切削速度取80 m/min220 m/min，根據(jù)公式及加工經(jīng)驗，并根據(jù)實際情況，本工件粗加工主軸轉(zhuǎn)速在400 r/min1000 r/min內(nèi)選取，精加工的主軸轉(zhuǎn)速在800 r/min2000 r/min內(nèi)選取。 進(jìn)給速度。粗加工時，為提高生產(chǎn)效率，在保證工件質(zhì)量的前提下，可選擇較高的進(jìn)給速度，一般取100 mm/min200 mm/min。精加工的進(jìn)給速度一般取粗加工進(jìn)給速度的1/2。