數(shù)控車削加工技術(shù) 課件 王振 項目1、2 數(shù)控車削工藝基礎(chǔ)、制定數(shù)控車削工藝

1數(shù)控車削工藝基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)【知識目標(biāo)】了解數(shù)控車床的組成和分類掌握數(shù)控車削工藝的特點學(xué)習(xí)數(shù)控加工工藝的制定【能力目標(biāo)】認(rèn)知常見的數(shù)控車床掌握數(shù)控加工工藝的制定的方法【素質(zhì)目標(biāo)】了解數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用最為廣泛的一種機(jī)床。數(shù)控車床在結(jié)構(gòu)及其加工工藝上都與普通車床相類似，但由于數(shù)控車床是由電子計算機(jī)數(shù)字信號控制的機(jī)床，其加工是通過事先編制好的加工程序來控制，所以在工藝特點上又與普通車床有所不同。本章將著重介紹數(shù)控車床的加工工藝特點及其分類。1數(shù)控車削工藝基礎(chǔ)1.1數(shù)控車床簡介1．按數(shù)控系統(tǒng)的功能分（1）全功能型數(shù)控車床

1.1.1數(shù)控車床的分類（2）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床（3）車削中心1.1數(shù)控車床簡介1.1.1數(shù)控車床的分類2．按主軸的配置形式分類（1）臥式數(shù)控車床（2）立式數(shù)控車床

（a）臥式數(shù)控車床（b）立式數(shù)控車床圖1.1常見的數(shù)控車床1.1.1數(shù)控車床的分類1.1數(shù)控車床簡介3.按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類：（1）兩軸控制的數(shù)控車床

機(jī)床上只有一個回轉(zhuǎn)刀架或排刀架，多采用水平導(dǎo)軌，可實現(xiàn)兩坐標(biāo)軸（臥式X、Z）控制。（2）四軸控制的數(shù)控車床

機(jī)床上有兩個獨立的回轉(zhuǎn)刀架，多采用斜置導(dǎo)軌，可實現(xiàn)四坐標(biāo)軸控制。（3）多軸控制的數(shù)控車床

多軸控制的數(shù)控車床是指數(shù)控車床除控制X、Z兩軸外，還可控制如Y、B、C軸進(jìn)行數(shù)控復(fù)合加工，也就是功能復(fù)合化的數(shù)控車床。1.1數(shù)控車床簡介1.1.1數(shù)控車床的分類數(shù)控系統(tǒng)；床身穩(wěn)固裝有防護(hù)門；保留主軸箱、尾座；取消掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱、光桿、絲桿等；配備自動刀架\對刀儀\自動排屑等輔助設(shè)備。伺服系統(tǒng)；數(shù)控車床與普通車床的區(qū)別1.1.2數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點1.1數(shù)控車床簡介傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)有以下特點：1.由于數(shù)控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機(jī)驅(qū)動，所以它的傳動鏈短。2.多功能數(shù)控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動主軸，按控制指令作無級變速，主軸之間不必用多級齒輪副來進(jìn)行變速。3.數(shù)控車床的第三個結(jié)構(gòu)特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。1.1數(shù)控車床簡介1.1.2數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點4.為了拖動輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動潤滑。5.由于數(shù)控機(jī)床的價格較高、控制系統(tǒng)的壽命較長，所以數(shù)控車床的滑動導(dǎo)軌也要求耐磨性好。6.數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密等特點，自動運轉(zhuǎn)時一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。7.數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。1.1數(shù)控車床簡介1.1.2數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點1.1.3數(shù)控車床用途及主要加工對象1．精度要求高的零件2．表面粗糙度值小的零件3．表面輪廓形狀復(fù)雜的零件4．帶特殊螺紋的零件5．淬硬回轉(zhuǎn)體零件1.1數(shù)控車床簡介1.2數(shù)控車削工藝特點車削加工的工藝特點就是工件旋轉(zhuǎn)做主運動，車刀作進(jìn)給運動。車削加工可以在臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、仿形車床、自動車床、數(shù)控車床，以及各種專用車床上進(jìn)行，主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面，如外圓(含外回轉(zhuǎn)槽)、內(nèi)圓(含內(nèi)回轉(zhuǎn)槽)、平面(含臺階端面)、錐面、螺紋和滾花面等。根據(jù)所選用的車刀角度和切削用量的不同，車削可分為粗車、半精車和精車等階段。1.2.1數(shù)控車削工藝的基本特點1．車削外圓車削外圓是最常見、最基本的車削方法外圓車刀車削外圓面1.2數(shù)控車削工藝特點1.2.1數(shù)控車削工藝的基本特點2．車削內(nèi)圓(孔)車削內(nèi)圓(孔)是指用車削方法擴(kuò)大工件的孔或加工工件的內(nèi)表面。常見內(nèi)圓加工方式1.2數(shù)控車削工藝特點1.2.1數(shù)控車削工藝的基本特點3．車削平面車削平面主要指的是車端平面(包括臺階端面)

45°車刀車削端面方式90°左偏刀和右偏刀車削端面方式1.2數(shù)控車削工藝特點1.2.1數(shù)控車削工藝的基本特點4．車削錐圓錐面可分為內(nèi)錐面和外錐面，可以分別視為內(nèi)圓、外圓的一種特殊形式圓錐面車削方式1.2數(shù)控車削工藝特點1.2.1數(shù)控車削工藝的基本特點5．車削螺紋車削螺紋也是最常見、最基本的一種車削工藝

螺紋車削方式1.2.1數(shù)控車削工藝的基本特點1.2數(shù)控車削工藝特點1.2.2數(shù)控車削工藝分析的主要內(nèi)容數(shù)控車削加工工藝包括以下主要內(nèi)容：1.分析被加工零件的工藝性；2.擬定加工工藝路線，包括劃分工序、選擇定位基準(zhǔn)、安排加工順序和組合工序等；3.設(shè)計加工工序，包括選擇工裝夾具與刀具、確定走刀路線、確定切削用量等；4.編制工藝文件。1.2數(shù)控車削工藝特點1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床數(shù)控車床與普通車床相比較，其結(jié)構(gòu)上仍然是由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。輸入裝置輸出裝置計算機(jī)數(shù)控裝置PLC主軸控制單元主軸機(jī)床伺服電機(jī)速度控制單元工作臺位置檢測反饋裝置1.3.1數(shù)控車床的組成1．機(jī)床本體

刀架床身主軸箱滾珠絲杠床座尾座高精度導(dǎo)軌1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床1.3.1數(shù)控車床的組成2．?dāng)?shù)控裝置（CNC）數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，主要包括微處理器CPU、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路以及與數(shù)控系統(tǒng)的其他組成部分聯(lián)接的各種接口等。1.3.1數(shù)控車床的組成1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床3．輸入/輸出設(shè)備鍵盤、磁盤機(jī)等是數(shù)控機(jī)床的典型輸入設(shè)備。除此以外，還可以用串行通信的方式輸入。伺服單元是數(shù)控裝置和機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它將來自數(shù)控裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號。4．伺服單元1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床1.3.1數(shù)控車床的組成5．驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械運動，通過機(jī)械傳動部件驅(qū)動機(jī)床主軸、刀架、工作臺等精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動，

最后加工出圖紙所要求的零件。伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)1.3.1數(shù)控車床的組成1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床6.

可編程控制器

可編程控制器（PLC）己成為數(shù)控機(jī)床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對數(shù)控機(jī)床的控制?？删幊炭刂破?.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床1.3.1數(shù)控車床的組成7.測量裝置測量裝置也稱反饋元件，通常安裝在機(jī)床的工作臺或絲杠上，相當(dāng)于普通機(jī)床的刻度盤和人的眼睛，它把機(jī)床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機(jī)床向消除該誤差的方向移動。1.3.1數(shù)控車床的組成1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床1.3.2數(shù)控車床技術(shù)參數(shù)序號項

目單位CA6140CK61361床身上最大回轉(zhuǎn)直徑mm4003602最大工件長度mm7507503最大車削長度mm7507504刀架上回轉(zhuǎn)直徑mm2101805主軸中心至床身平面導(dǎo)軌距離mm2052056主軸通孔直徑mm52527主軸孔前端錐度度莫氏5#莫氏6#8主軸頭形式

A6D69尾架套筒內(nèi)孔錐度

莫氏4號莫氏4號10主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min10～1400（正轉(zhuǎn)）14～1580（反轉(zhuǎn)）200～182011刀架縱向的快移速度m/min4612刀架橫向的快移速度m/min2313上/下刀架最大行程mm140/320140/32014刀架轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)角度

±90°±90°15刀桿截面尺寸mm25×2520×2016床尾套筒直徑mm756517床尾套筒錐度

莫氏圓錐5#莫氏圓錐4#18床尾主軸最大行程mm15012019機(jī)床凈重Kg12001600CK6136和CA6140的技術(shù)參數(shù)1.3認(rèn)識典型的數(shù)控車床2制定數(shù)控車削工藝教學(xué)目標(biāo)【知識目標(biāo)】1.掌握如何分析零件圖2.掌握加工順序、走刀路徑的安排和工量夾具的選擇3.掌握切削用量的選擇原則【能力目標(biāo)】根據(jù)圖紙能編制合理的加工工藝規(guī)程【素質(zhì)目標(biāo)】培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)學(xué)生良好的工作習(xí)慣2.1分析零件圖1.構(gòu)成零件輪廓的幾何要素分析由于設(shè)計等各種原因，在圖紙上可能出現(xiàn)加工輪廓的數(shù)據(jù)不充分、尺寸模糊不清及尺寸封閉等缺陷，從而增加編程的難度，有時甚至無法編寫程序，如圖(a)中，兩圓弧的圓心位置是不確定的，不同的理解將得到完全不同的結(jié)果。(b)中，圓弧與斜線的關(guān)系要求為相切，但經(jīng)計算后的結(jié)果卻為相交割關(guān)系，而非相切。(c)中，標(biāo)注的各段長度之和不等于其總長尺寸，而且漏掉了倒角尺寸。(d)中，圓錐體的各尺寸已經(jīng)構(gòu)成封閉尺寸鏈。2.1.1零件圖分析2.尺寸標(biāo)注方法分析在數(shù)控車床的編程中，點、線、面的位置一般都是以工件坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)的。因此，零件圖中尺寸標(biāo)注應(yīng)根據(jù)數(shù)控車床編程特點盡量直接給出坐標(biāo)尺寸，或采用同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，減少編程輔助時間，容易滿足加工要求。集中引注尺寸標(biāo)注法2.1分析零件圖2.1.1零件圖分析3.精度及技術(shù)要求分析加工精度及技術(shù)要求分析主要分析如下內(nèi)容：（1）分析精度及各項技術(shù)要求是否齊全、是否合理。對采用數(shù)控加工的表面，其精度要求應(yīng)盡量一致，以便最后能一刀連續(xù)加工。

（2）分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，需采用其他措施（如磨削）彌補(bǔ)的話，注意給后續(xù)工序留有余量。

（3）找出圖樣上有較高位置精度要求的表面，這些表面應(yīng)在一次安裝下完成。

（4）對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)確定用恒線速切削。2.1.1零件圖分析2.1分析零件圖2.1.2結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成型。2.1分析零件圖2.2制訂數(shù)控車削工藝方案1.加工方法的選擇1）數(shù)控車削外回轉(zhuǎn)表面加工方法的選擇2.2.1擬定工藝路線2）數(shù)控車削內(nèi)回轉(zhuǎn)表面加工方法的選擇2.2.1擬定工藝路線2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.加工順序的安排1）先粗后精2）先近后遠(yuǎn)3）內(nèi)外交叉4）刀具集中5）基面先行2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.1擬定工藝路線2.2.2確定走刀路線（1）刀具引入、切出車螺紋時，必須設(shè)置升速進(jìn)刀段（空刀導(dǎo)入量）δ1和減速退刀段（空刀導(dǎo)出量）δ2（如圖2.6），這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。δ1、δ2一般按下式選?。害?≥1×導(dǎo)程；δ2≥0.75×導(dǎo)程螺紋加工的導(dǎo)入、導(dǎo)出量2.2制訂數(shù)控車削工藝方案（2）確定最短的空行程路線1）靈活設(shè)置程序循環(huán)起點。（a）起刀點和循環(huán)起點重合

（b）起刀點和循環(huán)起點分離2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.2確定走刀路線2）合理安排返回?fù)Q刀點在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時，編程者有時將每一刀加工完后的刀具通過執(zhí)行返回?fù)Q刀點，使其返回到換刀點位置，然后再執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加走刀路線的距離，從而降低生產(chǎn)效率。因此，在不換刀的前提下，執(zhí)行退刀動作時，應(yīng)不用返回到換刀點。安排走刀路線時，應(yīng)盡量縮短前一刀終點與后一刀起點間的距離，方可滿足走刀路線為最短的要求。2.2.2確定走刀路線2.2制訂數(shù)控車削工藝方案3）確定最短的切削進(jìn)給路線

對以上三種切削進(jìn)給路線分析和判斷可知：矩形循環(huán)進(jìn)給路線的走刀長度總和為最短，即在同等條件下，其切削所需的時間（不含空行程）為最短，刀具的損耗小。(a)沿工件輪廓走刀(b)三角形走刀(c)矩形走刀2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.2確定走刀路線（4）零件輪廓精加工一次走刀完成在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時，零件輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成，此時，加工刀具的進(jìn)、退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)輪廓中安排切人、切出、換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連續(xù)的輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷。2.2.2確定走刀路線2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計1.數(shù)控車削加工工序劃分方法工序是指一個（或一組）工人在一個工作地（如一臺機(jī)床）對一個（或若干個）勞動對象連續(xù)完成的各項生產(chǎn)活動的總和。它是組成生產(chǎn)過程的最小單元。若干個工序組成工藝階段。2.2制訂數(shù)控車削工藝方案數(shù)控車削加工工序劃分常有以下幾種方法：（1）按安裝次數(shù)劃分工序。以每一次裝夾作為一道工序，這種劃分方法主要適用于加工內(nèi)容不多的零件。（2）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。（3）按所用刀具劃分工序。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、提高效率的目的。（4）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。2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.數(shù)控車削加工工序設(shè)計（1）確定裝夾方案1）三爪自定心卡盤裝夾2）四爪單動卡盤裝夾2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.2制訂數(shù)控車削工藝方案3）軟爪裝夾對刀基準(zhǔn)面工件焊接軟爪裝夾2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計4）中心孔定位裝夾①兩頂尖拔盤②撥動頂尖

兩頂尖裝夾2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.2制訂數(shù)控車削工藝方案③一夾一頂

（a）用限位支承

（b）用工件臺階限位2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計5）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2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.2制訂數(shù)控車削工藝方案（2）選用刀具1)常用數(shù)控焊接車刀2.2制訂數(shù)控車削工藝方案2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2）機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)位車刀是已經(jīng)實現(xiàn)機(jī)械加工標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的車刀2.2.3數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計2.2