《數(shù)控車(chē)削加工及質(zhì)量保證》學(xué)習(xí)指南

數(shù)控車(chē)削加工及質(zhì)量保證

學(xué)習(xí)指南

第1單元緒論

1.1數(shù)控加工技術(shù)概述

數(shù)字控制(NumericalControl)簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控(NC),是近代發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制技

術(shù)，是用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備控制的一種方法，在數(shù)控加工技術(shù)方面得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快，

多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，復(fù)雜形狀的零件越來(lái)越多，精度要求也越來(lái)越高；

此外，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來(lái)越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難于

適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀零件的高效高質(zhì)量加工要求。因此，近幾十年來(lái)，能有

效解決狂雜、精密、小批多變零件加工問(wèn)題的數(shù)控加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使

制造技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。

數(shù)控加工：是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機(jī)床

的數(shù)控裝置或控制計(jì)算機(jī)中，以控制工件和工具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使之加工出合格零件的方法。

1949年，該公司在美國(guó)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下，開(kāi)始數(shù)控機(jī)床研究，并于

1952年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銃床，揭開(kāi)了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。

數(shù)控加工技術(shù)涉及數(shù)控機(jī)床加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)兩個(gè)方面。數(shù)控機(jī)床是數(shù)控加工的

硬件基礎(chǔ)，其性能對(duì)加工效率、精度等方面具有決定性的影響。零件加工程序的編制是實(shí)現(xiàn)

數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的控制有作重要的作用。特別是對(duì)于復(fù)雜零件加工，其

編程工作的重要性甚至超過(guò)數(shù)控機(jī)床本身。

1.2課程主要內(nèi)容

1.課程載體

本課程選擇真實(shí)產(chǎn)品為載體，主要包括單向節(jié)流閥組件中閥芯、限位套和閥套等零件為

載體，如圖1-1所示。教學(xué)載體選擇某液壓裝置上使用的單向節(jié)流閥組件中三個(gè)回轉(zhuǎn)體零件

一閥芯、限位套、閥套，這三個(gè)零件作為工業(yè)產(chǎn)品零件，其中閥芯零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其

次限位套，最復(fù)雜的是閥套，這作為工業(yè)產(chǎn)品零件，綜合這三個(gè)零件中包括的結(jié)構(gòu)要素，包

括了端面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、環(huán)形槽及內(nèi)外螺紋等回轉(zhuǎn)體零件中的典型結(jié)構(gòu)要

素，且三者之間有一定的配合要求。要求學(xué)生嚴(yán)格按照產(chǎn)品圖樣和工藝，精心準(zhǔn)備、操作和

檢驗(yàn)，才能加工出滿足使用功能的合格產(chǎn)品。

限位套

口閥套

S1-1單向節(jié)流閥結(jié)構(gòu)

2.課程內(nèi)容

以零件為主線學(xué)習(xí)數(shù)控車(chē)削加工技術(shù)從零件圖樣分析、工藝制定、程序編制、機(jī)床操作

加工到零件檢測(cè)全過(guò)程。

3.課程性質(zhì)與目標(biāo)

本課程是理實(shí)一體化課程，通過(guò)本課程教學(xué)應(yīng)達(dá)到如下要求：

(1)學(xué)生根據(jù)零件圖樣要求，使用數(shù)控車(chē)床制作零件；

(2)熟悉數(shù)控車(chē)削加工工藝流程及加工工藝裝備，編制數(shù)控車(chē)削加工工藝并實(shí)施；

(3)掌握常用材料的基本性能、工件毛坯的選用，了解熱加工工藝過(guò)程；

(4)熟悉數(shù)控車(chē)床加工的工藝范圍和基本操作方法，并正確使用常用的刀具、夾具和

量具；

(5)掌握數(shù)控車(chē)床編程方法及指令；

(6)熟悉程序的調(diào)試及運(yùn)行；

(7)掌握零件的加工及零件檢查；

(8)能對(duì)加工過(guò)程分析、程序進(jìn)行優(yōu)化及評(píng)價(jià)、總結(jié)。

4.課程學(xué)習(xí)方法

本課程屬理實(shí)一體化課程，實(shí)踐性很強(qiáng)，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中要著重做好以下幾點(diǎn)。

(1)用心去聽(tīng)

學(xué)習(xí)就是要用心去學(xué)，工作就是要用心去做，生活就是要用心去悟，只有這樣你的人生

才不會(huì)虛渡。比如說(shuō)你的工作不任心去做，就不可能做好：學(xué)習(xí)不用心去學(xué)，就不可能學(xué)好。

(2)動(dòng)手動(dòng)腦

請(qǐng)同學(xué)們記住這樣一句話：告訴我，我會(huì)忘記，讓我看，我會(huì)記起，讓我做，我就會(huì)明

白。

(3)不恥下問(wèn)

要樂(lè)于向?qū)W問(wèn)或地位比自己低的人學(xué)習(xí)，而不覺(jué)得不好意思。一個(gè)人的力量總是渺小的,

所能知道的也很有限，總有比自己在某些方面強(qiáng)的人，總會(huì)有自己不懂的事，那就必須得問(wèn)。

請(qǐng)不要讓虛榮心堵住了自己的嘴。堵住了你的嘴，就是堵住了開(kāi)啟知識(shí)的大門(mén)。若你將別人

說(shuō)過(guò)的話當(dāng)作是廢話，那它就到此為止；而你當(dāng)它是道理，它便會(huì)因你的虛心，而開(kāi)啟生機(jī)。

在學(xué)習(xí)和生活中有虛懷若谷的精神，是會(huì)受益終生的.

(4)舉一反三

同學(xué)們?cè)凇白鲋袑W(xué)，學(xué)中做”的過(guò)程中要學(xué)會(huì)觸類(lèi)旁通，不僅學(xué)會(huì)了或者聽(tīng)懂了，還能

更好地運(yùn)用掌握的知識(shí)和技能親自實(shí)踐，解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。

(5)團(tuán)結(jié)協(xié)作

本課程按照工作過(guò)程實(shí)施教學(xué)，將學(xué)生分成5人左右一小組，學(xué)習(xí)任務(wù)下達(dá)到小組。同

學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)和工作中，要互相支持、互相配合，顧全大局，明確工作任務(wù)和共同目標(biāo)，注意

尊重他人勞動(dòng)，虛心誠(chéng)懇，積極主動(dòng)協(xié)同他人學(xué)習(xí)，搞好工作。

第2單元數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)

2.1數(shù)控加工工藝概述

合理確定數(shù)控加工工藝對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的作用。其

內(nèi)容包括選擇合適的機(jī)床、刀具、夾具、走刀路線及切削用量等，只有選擇合適的工藝參數(shù)

及切削策略才能獲得較理想的加工效果。從加工的角度看，數(shù)控加工技術(shù)主要是圍繞加工方

法與工藝參數(shù)的合理確定及有關(guān)其實(shí)現(xiàn)的理論與技術(shù)。數(shù)控加工是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制刀具做精

確的切削加工運(yùn)動(dòng)，是完全建立在更雜的數(shù)值運(yùn)算之上的，能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的

合理、完整的工藝規(guī)劃。

1.數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，數(shù)控加工工藝主要包括以下內(nèi)容：

(1)選擇適合在數(shù)捽機(jī)床卜加T的零件,確定數(shù)捽機(jī)床加T內(nèi)容C

(2)對(duì)零件圖樣進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。

(3)具體設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序。如工步的劃分、工件的定位與夾具的選擇、刀具的選擇、

切削用量的確定等。

(4)處理特殊的工藝問(wèn)題，如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇，加工路線的確定，刀具補(bǔ)償?shù)取?/p>

(5)程編誤差及其控制。

(6)處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令，編制工藝文件。

2.數(shù)控車(chē)床加工的主要特點(diǎn)

數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床一樣，也是用來(lái)加工軸類(lèi)和回轉(zhuǎn)體零件的。但是由于數(shù)控車(chē)床是自

動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以，數(shù)控車(chē)床特別適合加工

形狀復(fù)雜、精度要求高的的軸類(lèi)或盤(pán)類(lèi)零件。數(shù)控車(chē)床具有加工靈活，通用性強(qiáng)，能適應(yīng)

產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點(diǎn)，能夠滿足新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動(dòng)化

的要求，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，例如汽車(chē)制造廠、發(fā)動(dòng)機(jī)制廠、航空航天業(yè)、機(jī)床

制造業(yè)等。目前我國(guó)使用最多的數(shù)控機(jī)床是數(shù)控車(chē)床，約占整個(gè)數(shù)控機(jī)床的25%以上。圖2-1

所示為在數(shù)控車(chē)床上加工的典型零件。

圖2T數(shù)控車(chē)床加工的零件

3.數(shù)控車(chē)床的類(lèi)型

隨著數(shù)控車(chē)床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多，規(guī)格不一的局面。對(duì)數(shù)控車(chē)床的

分類(lèi)可以采取不同的方法，按主軸配置形式可分為臥式和立式兩大類(lèi)，數(shù)控臥式車(chē)床有水平

導(dǎo)軌和斜置導(dǎo)軌兩種形式：按刀架數(shù)量分為單刀架與雙刀架兩種.單刀架數(shù)捽車(chē)床多采用水

平導(dǎo)軌，兩坐標(biāo)控制，雙刀架數(shù)控車(chē)床多采用斜置導(dǎo)軌，四坐標(biāo)控制；按數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)

和機(jī)械結(jié)構(gòu)的檔次分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床、全功能數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心。車(chē)削中心是在數(shù)控車(chē)

床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種復(fù)合加工機(jī)床，除具有一般二軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控車(chē)床的所有功能外，其轉(zhuǎn)

塔刀架上有能使刀具旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)回轉(zhuǎn)（不等速回轉(zhuǎn)）運(yùn)

動(dòng)和進(jìn)行連續(xù)精確分度的C軸功能，該軸能與X軸或Z軸聯(lián)動(dòng)，有的車(chē)削中心還具有Y軸。

X、Y、Z軸交叉構(gòu)成三維空間，可進(jìn)行端面和圓周上任意部位的鉆削、銃削和攻螺紋等加工。

2.2數(shù)控車(chē)削的工藝分析

1.零件圖樣分析

在設(shè)計(jì)零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，首先要對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行深入分析。對(duì)于數(shù)控車(chē)削加工應(yīng)

考慮以下幾方面：

（1）構(gòu)成零件輪廓的幾何條件

在車(chē)削加工中手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在自動(dòng)編程時(shí)，要對(duì)構(gòu)成零件輪廓所

有幾何元素進(jìn)行定義。因此在分析零件圖時(shí)應(yīng)注意：

1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構(gòu)成；

2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標(biāo)注不清，使編程無(wú)法下手；

3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學(xué)處理困難。

4）零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車(chē)床加工的特點(diǎn)，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接

給出坐標(biāo)尺寸。

（2）尺寸精度要求

分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車(chē)削工藝達(dá)到，并確定控制尺寸精度的

工藝方法。在該項(xiàng)分析過(guò)程中，還可以同時(shí)進(jìn)行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對(duì)尺寸及

尺寸鏈計(jì)算等。在利用數(shù)控車(chē)床車(chē)削零件時(shí)，常常對(duì)零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸

的平均值作為編程的尺寸依據(jù)。

（3）形狀和位置精度的要求

零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時(shí)，要按照其要求

確定零件的定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)，還可以根據(jù)數(shù)控車(chē)床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以

便有效的控制零件的形狀和位置精度。

（4）表面粗糙度要求

表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車(chē)床、刀具及確定

切削用量的依據(jù)。

（5）材料與熱處理要求

零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車(chē)床型號(hào)、確定切削用量的依

據(jù)。

圖2-2單向節(jié)流閥組件的三個(gè)回轉(zhuǎn)體零件

本課程以圖2-2所示零件為主線學(xué)習(xí)數(shù)控車(chē)削加工技術(shù)從零件圖樣分析、工藝制定、程

序編制、機(jī)床操作加工到零件檢測(cè)全過(guò)程。

2.研究制定工藝方案

（1）工序的劃分

數(shù)控車(chē)削加工主要依據(jù)以下原則劃分工序：

1）按裝夾次數(shù)劃分：以一次裝夾進(jìn)行的加工作為一道工序；

2）按程序劃分：以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工內(nèi)容為一道工序；

3）按刀具劃分：以工件上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容組合用一把刀具加工為一道工序，采用這種方式

可提高車(chē)削加工的生產(chǎn)效率；

4）以粗、精加工劃分：粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成

的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，用這種方式便于保證數(shù)控車(chē)削加工的精度。

（2）工序安排的一般原則

在數(shù)控車(chē)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f

化，加上材料、批量不同等多方面因素的影響，具體在確定加工方案時(shí)，可按先粗后精、先

近后遠(yuǎn)、刀具集中、程序段最少、走刀路線最短等原則綜合考慮。下面就其中幾點(diǎn)作一簡(jiǎn)要

介紹：

1）先粗后精。粗加工完成后，接著進(jìn)行半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目

的是：當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時(shí)，則可安排半精加工作為過(guò)渡性

工序，以便使精加工余量小而均勻。精加工時(shí)，零件的輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這

時(shí)，加工刀具的進(jìn)、退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量沿輪廓的切線方向切入和切出，以免因切削

力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連拉蛇廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突然襲擊變或滯留刀

痕等疵病。對(duì)既有內(nèi)孔，又有外圓的回轉(zhuǎn)體零件，在安排其加工順序時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面

粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。切不可將內(nèi)表面或外表面加工完后，再加工其他表面。

2）先近后遠(yuǎn)。這里所說(shuō)的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。通

常在粗加工時(shí)，離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距

離，減少空行程時(shí)間。對(duì)于車(chē)削加工，先近后遠(yuǎn)還有利于保持坯件或半成品件的剛性，改善

其切削條件。

3）刀具集中。即用一把刀加工完相應(yīng)各部位，再換另一把刀，加工相應(yīng)的其它部位，

以減少空行程和換刀時(shí)間。

影響數(shù)控車(chē)削加工路線的因素較多，必須根據(jù)具體情況制定合理的工藝方案，才能收到

預(yù)期的效果。

（3）走刀路線的確定

確定走刀路線的一般原則是：

1）保證零件的加工精度和表面粗糙度要求；

2）縮短走刀路線，減少進(jìn)退刀時(shí)間和其他輔助時(shí)間；

3）方便數(shù)值計(jì)算，減少編程工作量；

4）盡量減少程序段數(shù)；

5）保證工件輪廓表面加工后的粗糙度的要求，最終輪廓應(yīng)安排最后一走刀連續(xù)加工

出來(lái)；

6）數(shù)控車(chē)床加工刀具的進(jìn)退刀（切入與切出）路線也要認(rèn)真考慮，以盡量減少在

輪廓處停刀（切削力突然變化造成彈性變形）而留下刀痕，也要避免在輪廓面上垂直

下刀而劃傷工件。

2.2數(shù)控車(chē)刀的選擇

1.刀具材料及其合理選用

在數(shù)控加工中，刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工精度和表面質(zhì)量、

刀具消耗和加工成本。數(shù)控加工中除了使用各種高速鋼和普通硬質(zhì)合金刀具外，還廣泛使用

各種新型硬質(zhì)合金（包括金屬陶瓷、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金）、陶瓷和超硬刀具

材料，其硬度及韌性的關(guān)系如圖2-3所示。

圖2-3刀具材料的便度及韌性的關(guān)系

（1）高速鋼（HighSpeedSteel.HSS）

含有銬、鋁、輅、鈕等碳化物形成元素，合金元素總量達(dá)10?25%左右，在國(guó)內(nèi)一般被

稱(chēng)為白鋼或鋒鋼。于1906年由Taylor和White發(fā)明以來(lái)，通過(guò)諸多改良至今被大量使用。

它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下（約600℃）仍能保持較高的硬度，這就是高速鋼最主要的特性

一紅硬性，較之其他工具鋼耐磨性好且比硬質(zhì)合金韌性高。HSS刀具過(guò)去曾經(jīng)是切削工具

的主流，隨著數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代制造設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大力開(kāi)發(fā)了各種涂層和不涂層的高性能、

高效率的高速鋼刀具，高速鋼憑藉其在強(qiáng)度、韌性、紅硬性及工藝性等方面優(yōu)良的綜合性能,

在切削某些難加工材料以及在復(fù)雜刀具，特別是切齒刀具、拉刀和立銃刀造中仍有較大的比

重。但經(jīng)過(guò)市場(chǎng)探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合金工具代替。

（2）硬質(zhì)合金（Cementedcarbide）

是由WC、WC-TiC、WC-TIC-Ta等硬質(zhì)碳化物以Co為結(jié)合劑燒結(jié)而成。1926年由德國(guó)Krupp

公司發(fā)明，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年又開(kāi)發(fā)了化學(xué)氣相沉積（CVD）

技術(shù)，使涂層硬質(zhì)合金快速普及，自1974年起，開(kāi)發(fā)了碳化鈦一氮化鈦（TiC-TiN）系金屬陶

包。目前選擇刀具材料時(shí)一般遵循“粗加工用涂層硬質(zhì)合金，精加工用金屬陶究”的規(guī)則。

1）金屬陶瓷即TiC（N）基硬質(zhì)合金，其性能介于陶瓷和硬質(zhì)合金之間，有接近陶瓷

的硬度和耐熱性，加工時(shí)與鋼的摩擦系數(shù)小，耐熱性好，其抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性比陶瓷高。

金屬陶瓷的最大優(yōu)點(diǎn)在于其材質(zhì)與被加工材料的親和性特低，故不易產(chǎn)生粘刃和積屑瘤現(xiàn)

象，使加工表面非常光潔平整，在刀具材料中可謂精加工用的佼佼者,用于精車(chē)時(shí)，切削速

度可比普通硬質(zhì)合金提高產(chǎn)品質(zhì)量20%?50%。目前，日本的金屬陶瓷刀具已經(jīng)占硬質(zhì)合金

刀具總量的30%?40%。世界上，該類(lèi)刀具應(yīng)用面也呈迅速擴(kuò)大的趨勢(shì)。

2）超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金這種材料與普通晶粒硬質(zhì)合金相比主要特點(diǎn)是：①提高了硬質(zhì)

合金的硬度和耐磨性，適合于加工高硬度難加工材料，試驗(yàn)表明，當(dāng)WC晶粒的平均尺寸由

bum減小到1um時(shí)，可使硬質(zhì)合金的耐磨性提高10倍；②提高了抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度，

部分超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的強(qiáng)度已接近高速鋼，有很高的切削刃強(qiáng)度，適合于做小尺寸整體式

的銃刀、鉆頭和切斷刀等：③超維晶粒硬質(zhì)合金的晶粒極細(xì)，可以磨出非常鋒利的刀刃和刀

尖圓弧半徑適用于精細(xì)加工。

3）涂層硬質(zhì)合金這種材料是在普通硬質(zhì)合金刀片表面，采用CVD或物理氣相沉積

（PVD）的工藝方法，涂覆一薄層（約5?12um）高硬度難熔金屬化合物（TiC、TiN、Al20a

等），使刀片既保持了普通硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)度和韌性，又使表面有更高的硬度和耐磨性，

實(shí)驗(yàn)證明，使用涂層刀片的刀具高速切削鋼件和鑄件時(shí)比未涂層刀片的刀具壽命提高2?5

倍以上；另外，涂層刀片通用性好，一種涂層刀片可以代替幾種未涂層刀片使用，大大簡(jiǎn)化

了刀具管理和降低了刀具成本。

(3)陶瓷材料

這種材料與硬質(zhì)合金相比主要特點(diǎn)是：①有很高的硬度和耐磨性，加工鋼件時(shí)壽命可達(dá)

硬質(zhì)合金的10?20倍；②有很好的高溫性能，在1200℃以上的高溫下仍可進(jìn)行切削，適合

于高速切削，允許的切削速度比硬質(zhì)合金高3?10倍；③摩擦系數(shù)低，減少了切屑、刀具和

工件之間的摩擦，產(chǎn)生粘結(jié)和積屑瘤的可能性減小。這樣不但可減小了刀具磨損，提高了刀

具壽命，而且使被加工工件的表面粗糙度值減小，有時(shí)可獲得以車(chē)代磨或以銃代磨的效果，

在高速精車(chē)和精密銃削時(shí)，可獲得鏡面效果；④使用的主要原料氧化鋁、氧化硅等是地殼中

最豐富的元素，對(duì)節(jié)省貴重金屬具有十分重要的確意義：⑤這種材料的最大缺點(diǎn)是脆性大,

抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度比硬質(zhì)合金低。

(4)超硬刀具材料

是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：?jiǎn)尉Ы饎偸?、聚晶金剛?PCD)、立方氮化硼

(CBN)和CVD金剛石等。超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以

人造金剛石復(fù)合片(PCD)刀具及立方氮化硼(CBN)刀具占主導(dǎo)地位。許多切削加工概念，如綠

色加工、以車(chē)代磨、以銃代磨、硬態(tài)加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應(yīng)用而起,

故超硬刀具已成為切削加工中不可缺少的重要手段。金剛石刀具與鐵系金屬有極強(qiáng)親和性，

與其他材料親和性低，所以在鐵系以外的材料加工中，能得到高精度、高光亮的表面。淬火

硬度HRC60?70的鋼等高硬度材料均可采用CBN刀具來(lái)進(jìn)行切削，用CBN刀具加工普通灰鑄

鐵的切削速度可以達(dá)到500m-min1以上。最新研究表明，用CBN刀具切削普通灰鑄鐵工件

時(shí)，當(dāng)切削速度超過(guò)800m-min”時(shí)，刀具壽命隨著切削速度的增加反而更長(zhǎng)，其機(jī)理一般

認(rèn)為是在切削過(guò)程中，刃口表面會(huì)形成保護(hù)皮膜。因此，CBN將是超高速加工刀具材料的首

選。

(5)切削刀具用硬質(zhì)合金分類(lèi)

對(duì)于不同的加工材料和切削條件，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牡镀牧?，以便達(dá)到最佳的切削效果。

一般在刀具制造商的產(chǎn)品目錄中，都會(huì)給出根據(jù)加工工件材料選擇刀片材料的推薦表，有的

還要考慮刀片的幾何角度等因素。對(duì)于硬質(zhì)合金材料，ISO標(biāo)準(zhǔn)把所有牌號(hào)分成用顏色標(biāo)志

的三大類(lèi)，分別用P、M和K表示。

1)P類(lèi)(藍(lán)色)系高合金化的硬質(zhì)合金牌號(hào)。這類(lèi)合金主要用于加工長(zhǎng)切屑的黑色

金屬，如碳鋼、鑄鋼等。

2)M類(lèi)(黃色)系中合金化的硬質(zhì)合金牌號(hào)。這類(lèi)合金為通用型，適于加工長(zhǎng)切屑

或短切屑的黑色金屬及有色金屬，如碳鋼、鑄鋼、鑄鐵、高鎘鋼等。

3）K類(lèi)（紅色）系單純WC的硬質(zhì)合金牌號(hào)。主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色

金屬及非金屬材料，如很硬鑄鐵、淬火鋼、銅合金、塑料等。

每一種中的各個(gè)牌號(hào)分別以一個(gè)01?50之間的數(shù)字表示從最高硬度到最大韌性之間

的一系列合金，以供各種被加工材料的不同切削工序及加工條件時(shí)選用。例如，P01級(jí)刀片

是屬于精加工高速切削之刀片，P50級(jí)則屬于粗加工低速切削之刀片。根據(jù)使用需要，在兩

個(gè)相鄰的分類(lèi)代號(hào)之間，可插入一個(gè)中間代號(hào)，如在P10和P20之間插入P15,K20和K30

之間插入K25等，但不能多于一個(gè)。

我國(guó)將硬質(zhì)合金分為以下三類(lèi)：

1）鴿鉆類(lèi)（W-Co）其代號(hào)為YG,相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的K類(lèi)。它口碳化銬和鋁組成，牌

號(hào)中的數(shù)字為鉆的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。常用牌號(hào)有：YG8、YG6、YG3,它們分別適用于粗加工、半

精加工和精加工。該類(lèi)合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。

2）鴇鈦鉆類(lèi)（WC-Ti-Co）其代號(hào)為YT,相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的P類(lèi)，代號(hào)后的數(shù)字為該

牌號(hào)合金含TiC的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，該類(lèi)合金適用于加工鋼材。粗加工宜選用含鉆量較多（含

TiC較少）的牌號(hào)，精加工宜選用含鉆量較少（含TiC較多）的牌號(hào)。常用牌號(hào)有：YT5,

YT15.YT30,它們分別適用于粗加工、半精加工和精加工。

3）鴿鈦鋁（銅）鉆類(lèi)（WC-TiC-TaC-（NbC）-Co）其代號(hào)為YW,相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的M

類(lèi)。YW類(lèi)合金兼有YG類(lèi)和YT類(lèi)合金的大部分優(yōu)良性能，故被稱(chēng)為通用合金。它既可以加

工鑄鐵、有色金屬，也可用于加工鋼。常用牌號(hào)有：YWKYW2oYW1擴(kuò)展了YT類(lèi)合金的使

用性能，能承受一定的沖擊載荷，通用性較好；YW2耐磨性稍次于YW1,但使用強(qiáng)度較高，

能承受較大的沖擊載荷。

2.刀具的幾何角度及選擇

（1）車(chē)刀的組成

現(xiàn)以熟悉的車(chē)刀為例說(shuō)明刀具主要幾何角度。車(chē)刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后

刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖組成，如圖2-4所示。

車(chē)刀切削部分包括三面兩刃一尖：

1）前刀面：刀具上切屑流過(guò)的表面；

2）主后刀面：刀具上與工件上的加工表面相對(duì)著并且相互作用的表面；

3）副后刀面：刀具上與工件上的已加工表面相對(duì)著并且相互作用的表面;

4）主切削刃：刀具上前刀血與主后刀血的交線；

5）副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線稱(chēng)為副切削刃；

6）刀尖：主切削刃與副切削刃的交點(diǎn)。

（2）正交平面參考系

為了確定和測(cè)量車(chē)刀的幾何角度，需要選取三個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)，這三個(gè)輔助平面是

切削平面、基面和正交平面，如圖2-5所示。

1）切削平面Ps：切削平面是切于主切削刃某一選定點(diǎn)并垂直于刀桿底平面的平面。

2）基面Pr：基面是過(guò)主切削刃某一選定點(diǎn)并平行于刀桿底面的平面。

3）正交平面Po：主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。

可見(jiàn)這三個(gè)坐標(biāo)平面相互垂直，構(gòu)成一個(gè)空間直角坐標(biāo)系，稱(chēng)為正交平面參考系。

圖2-5確定車(chē)刀角度的參考平面

（3）車(chē)刀的主要幾何及其選擇

1）前角：在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。

前角選擇的原則：前角的大小主要解決刀頭的堅(jiān)固性與鋒利性的矛盾。因此首先要根據(jù)

加工材料的硬度來(lái)選擇前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之極大值。其次要根據(jù)加

工性質(zhì)來(lái)考慮前角的大小，粗加工時(shí)前角要取小值，精加工時(shí)前角應(yīng)取大值。

2）后角：在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面與切削平面間的夾角。后角不能為零度或負(fù)值,

一般在6°?12°之間選取。

后角選擇的原則：首先考慮加工性質(zhì)。精加工時(shí)，后角取大值，粗加工時(shí)，后角取小值。

其次考慮加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增強(qiáng)刀頭的堅(jiān)固性；反之，

后角應(yīng)取小值。

3）主偏角：在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。主偏角

一般在30°?90°之間選取。

主偏角的選用原則：首先考慮車(chē)床、夾具和刀具組成的車(chē)工工藝系統(tǒng)的剛性，如車(chē)工工

藝系統(tǒng)剛性好，主偏角應(yīng)取小值，這樣有利于提高車(chē)刀使用壽命和改善散熱條件及表面粗造

度。其次要考慮加工工件的幾何形狀，當(dāng)加工臺(tái)階時(shí)，主偏角應(yīng)取90°,加工中間切入的

工件，主偏角一般取60°。

4）副偏角：在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角。副偏

角一般為正值。

副偏角的選擇原則：首先考慮軍刀、工件和夾具有足夠的剛性，才能減小副偏角；反之,

應(yīng)取大值；其次，考慮加工性質(zhì)，粗加工時(shí)，副偏角可取10°?15°,粗加工時(shí)，副偏角

可取5°左右。

5）刃傾角入s：在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角。當(dāng)主切削刃呈水平時(shí)，

入s=U°；刀尖為主切刃上最高點(diǎn)時(shí)，入s>U°；刀尖為主切削刃上最低點(diǎn)時(shí)，入sVU°o

刃傾角一般在?10°?5°之間選取。

刃傾角的選擇原則：主要看加工性質(zhì)，粗加工時(shí)，工件對(duì)車(chē)刀沖擊大，入s20°,精加

工時(shí)，工件對(duì)車(chē)刀沖擊力小，入sS0°,一般取入s=0°o

3.數(shù)控車(chē)刀的特點(diǎn)

數(shù)控車(chē)床剛性好，精度高，可一次裝夾完成工件的粗加工、半精加工和精加工。為使粗

加工能采用大切深、大走刀，要求粗車(chē)刀具要強(qiáng)度高、壽命好。精車(chē)時(shí)保證加工精度及其穩(wěn)

定性是關(guān)鍵，要刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、壽命好的要求。數(shù)控車(chē)床一般

選用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車(chē)刀。這種車(chē)刀就是使用可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)夾車(chē)刀，把經(jīng)過(guò)研磨的可轉(zhuǎn)位

多邊形刀片用夾緊組件夾在刀桿上，如圖2-6所示。車(chē)刀在使用過(guò)程中，一旦切削刃磨鈍后,

通過(guò)刀片的轉(zhuǎn)位，即可用新的切削刃繼續(xù)切削，只有當(dāng)多邊形刀片所有的刀刃都磨鈍后，才

需要更換刀片。

可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)表示規(guī)則GB2076-87,等效IS01832-85,國(guó)內(nèi)外硬質(zhì)合金廠生產(chǎn)的切削

用可轉(zhuǎn)位刀片（包括車(chē)刀片和銃刀片）的型號(hào)都符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它是由給定意義的字母和數(shù)

字代號(hào)，按一定順序排列的十個(gè)號(hào)位組成。其中第8和第9個(gè)號(hào)位分別表示切削刃截面形狀

和刀片切削方向，只有在需要的情況下才予標(biāo)出，第10位表示斷屑槽形，由廠家自己定義。

下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)介紹刀片型號(hào)編寫(xiě)規(guī)則。

刀片型號(hào)舉例:

CNMG120408EN一PF

12345678910

具體編寫(xiě)規(guī)則見(jiàn)表2-2,

表2-2刀片型號(hào)編寫(xiě)規(guī)則

位數(shù)含義說(shuō)明

C：80"菱形D：55'菱形S：正方形T：正三角形V：35°菱形R：圓形

形狀

10A

代號(hào)?回XQx2?

A：3°B：5°D：15°E：20。N：0°P：11°

后角

2

代號(hào)

=SA4n

r△E

精度

3刀尖高度允差m內(nèi)接圓允差厚度允差

代號(hào)代號(hào)

(mm)0D1(mm)S1(mm)

A±005±025±025

F±005±013±025

C±013±025±025

代號(hào)有無(wú)孔孔的形狀有無(wú)斷層槽刀片斷面

有無(wú)

W圓柱孔+單面倒角VH7

槽、T有(40-60°)單面mVH7

4孔代

號(hào)Q有無(wú)

圓柱孔+雙面倒角■

(40-60°)

U有雙面回

切削刀片形狀內(nèi)接圓(mm)

刃長(zhǎng)

*回回企

代號(hào)夕

5

和內(nèi)L308050404084.76

接圓0309060505095.56

號(hào)0660

O

刀片

6厚度代號(hào)刀片厚度(皿)代號(hào)刀片厚度(■!>)

代號(hào)011.59066.35

022.38077.94

044.76099.52

刀尖代號(hào)刀尖半徑(匹)代號(hào)刀尖半徑(加)

7半徑020.2080.8

仁040.4121.2

刃口F：尖銳刀刃E；倒角刀刃T：例棱刀刃

8處理

-/Ar

代號(hào)

R：右L：左N：左右

切削

9方向i轉(zhuǎn)干

代匕

刀片

斷削

10

槽代

號(hào)

5.可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的選用

由于可轉(zhuǎn)位刀片的形式多種多樣，并采用多種刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)，因此可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的

品種越來(lái)越多，使用范圍很廣，下面就與刀片的選擇有關(guān)的主要幾個(gè)問(wèn)題作簡(jiǎn)要說(shuō)明。

（1）刀片的緊固方式

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，一般緊固方式有上壓式（代碼為C）、銷(xiāo)孔夾緊（代碼P）、上壓與

銷(xiāo)孔夾緊（代碼M）和螺釘夾緊（代碼S）四種，如圖2-7所示。

a）上壓式（C）b）銷(xiāo)孔夾緊（P）

c）上壓與銷(xiāo)孔夾緊（M）d）螺釘夾緊（S）

圖2-7刀片的緊固方式

（2）刀片外形的選擇

刀片外形與加工的對(duì)象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃數(shù)等有關(guān)。不同的刀片形狀有

不同的刀尖強(qiáng)度，一般刀尖角越大，刀尖強(qiáng)度越大，反之亦然。圓刀片（R型）刀尖角最大,

35°菱形刀片（V型）刀尖角最小（圖2-8）。在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工條件惡劣與否，按重、

中、輕切削有針對(duì)性地選擇。在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選用刀尖

角較大的刀片，反之，機(jī)床剛性和功率小、小余量、精加工時(shí)宜選用較小刀尖角的刀片。一

般外圓車(chē)削常用80°凸三邊形（V型）、四方形（S型）和80°菱形（C型）刀片。仿形加

工常用55°（D型）、35°（V型）菱形和圓形（R型）刀片，90°主偏角常用三角形（T型）

刀片，如圖2-9所示。

刀片形狀與刀片翌度的關(guān)系

圖2-8刀片形狀與刀尖強(qiáng)度的關(guān)系

圖2-9根據(jù)加工輪廓選擇刀片形狀

（3）刀桿頭部形式的選擇

刀桿頭部形式按主偏角和直頭、彎頭分有15?18種，各形式規(guī)定了相應(yīng)的代碼，國(guó)家

標(biāo)準(zhǔn)和刀具樣本中都一一列出，匕以根據(jù)實(shí)際情況選擇。有直角臺(tái)階的工件，可選主偏角大

于或等于90°的刀桿。一般粗車(chē)可選主偏角45°?90°的刀桿；精車(chē)可選45°?75°的刀

桿；中間切入、仿形車(chē)則可選45°-107.5°的刀桿；工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)可選較小值，工藝

系統(tǒng)剛性差時(shí)，可選較大值。當(dāng)?shù)稐U為彎頭結(jié)構(gòu)時(shí)，則既可加工外圓，又可加工端面，圖

2-10所示為幾種不同主偏角車(chē)刀車(chē)削加工的示意圖，圖中箭頭指向表示車(chē)削時(shí)車(chē)刀的進(jìn)給

方向。

圖270不同主偏角車(chē)刀車(chē)削加工的示意圖

(4)刀片后角的選擇

常用的刀片后角有N(0°)、C(7。)、P(11°)、E(20。)等.后角為0°刀片又稱(chēng)

為負(fù)型或負(fù)前角刀片，必須在車(chē)刀柄中將這種刀片傾斜，以形成與工件不干涉的后角；正后

角刀片又稱(chēng)為正型或正前角刀片，這種刀片因本身帶有后角，在刀柄中安裝時(shí)則根據(jù)需要可

傾斜或不傾斜。需要特別指出的是，可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的有效前角需根據(jù)刀片斷屑槽的幾何形狀和

刀桿的傾角綜合決定。如圖2-11所示。一般粗加工，半精加工可用N型；半精加工、精加

工可用C型、P型，也可用帶斷屑槽形的N型刀片；加工鑄鐵、硬鋼可用N型；加工不銹鋼

可用C型、P型；加工鋁合金可住P型、E型等；加工彈性恢復(fù)性好的材料可選用較大一些

的后角；一般孔加工刀片可選用C型、P型，大尺寸孔可選用N型。

(c)正型(前角)刀片(d)正前角車(chē)刀

圖2-11正前角與負(fù)前角刀片

（5）左右手刀柄的選擇

有三種選擇：R（右手）、N（左右手）和L（左手），如圖2T2所示。要注意區(qū)分左右刀

的方向。選擇時(shí)要考慮機(jī)床刀架是前置式還是后置式、前刀面是向上還是向下、主軸的旋轉(zhuǎn)

方向以及需要的進(jìn)給方向等。

自

回回□

圖2-12右手、左右手和左手車(chē)刀

（6）刀尖圓弧半徑的選擇

刀尖圓弧半徑不僅影響切削效率，而且關(guān)系到被加工表面粗糙度及加工精度。從刀尖圓

弧半徑與最大進(jìn)給量關(guān)系來(lái)看，最大進(jìn)給量不應(yīng)超過(guò)刀尖圓弧半徑尺寸的80%,否則將惡

化切削條件，甚至出現(xiàn)螺紋狀表面和打刀等問(wèn)題。刀尖圓弧半徑還與斷屑的可靠性有關(guān)，為

保證斷屑，切削余量和進(jìn)給量有一個(gè)最小值。當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑減小，所得到的這兩個(gè)最小值

也相應(yīng)減小，因此，從斷屑可靠出發(fā)，通常對(duì)于小余量、小進(jìn)給車(chē)削加工應(yīng)采用小的刀尖圓

弧半徑，反之宜采用較大的刀尖圓弧半徑。粗加工時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：

1）為提高刀刃強(qiáng)度，應(yīng)盡可能選取大刀尖半徑的刀片，大刀尖半徑可允許大進(jìn)給。

2）在有振動(dòng)傾向時(shí)，則選擇較小的刀尖半徑。

3）常用刀尖半徑為1.2?1.6mm。

4）粗車(chē)時(shí)進(jìn)給量不能超過(guò)表2-4給出的最大進(jìn)給量，作為經(jīng)驗(yàn)法則，一般進(jìn)給量可取

為刀尖圓弧半徑的一半。

精加工時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：

1）精加工的表面質(zhì)量不僅受刀尖圓弧半徑和進(jìn)給量的影響，而且受工件裝夾穩(wěn)定性、

夾具和機(jī)床的整體條件等因素的影響。

2）在有振動(dòng)傾向時(shí)選較小的刀尖半徑。

3）非涂層刀片比涂層刀片加工的表面質(zhì)量高。

表2-4不同刀尖半徑時(shí)最大進(jìn)給量

刀尖半徑/mm0.40.81.21.G2.4

最大推薦進(jìn)給量/mm?戶(hù)0.25-0.350.4?0.70.5?10.7-1.31?1.8

（7）斷屑槽形的選擇斷屑槽的參數(shù)直接影響著切屑的卷曲和折斷，目前刀片的斷屑

槽形式較多，各種斷屑槽刀片使用情況不盡相同。

數(shù)控車(chē)削加工時(shí)斷屑的目標(biāo)是：在不影響刀具壽命的情況下，把切屑斷成容易控制的尺

寸。

在鋼件車(chē)削加工時(shí)產(chǎn)生的切屑情況主要如表2-5所示。

表2-5車(chē)削鋼件時(shí)產(chǎn)生的切屑形態(tài)

類(lèi)別A形B形C形D形E形

切深?r*

d>7mm以它/

切深大

d=7?—MMW

15mm虹

成卷長(zhǎng)l=50mm61卷以下

不成卷I叁50mm1卷左右

度：I1?5卷半卷

切屑飛散：發(fā)生

不規(guī)則連續(xù)形

規(guī)則的連續(xù)形振動(dòng)；表面質(zhì)量

備注狀；纏繞在工件良好良好

狀；長(zhǎng)切屑差；可達(dá)到刀具

和刀具上

負(fù)荷極限

槽形根據(jù)加工類(lèi)型和加工對(duì)象的材料特性來(lái)確定，各供應(yīng)商表示方法不一樣，但思路基

本一樣：基本槽形按加工類(lèi)型有精加工（代碼F）、普通加工（代碼M）和粗加工（代碼R）；

加工材料按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有加工鋼的P類(lèi)、不銹鋼、合金鋼的M類(lèi)和鑄鐵的K類(lèi)。這兩種情況一

組合就有了相應(yīng)的槽形，比如PF就指用于鋼的精加工槽形，MK是月于鑄鐵普通加工的槽

形等。如果加工向兩方向擴(kuò)展，婦超精加工和重型粗加工，以及材料也擴(kuò)展，如耐熱合金、

鋁合金，有色金屬等等，就有了超精加工、重型粗加工和加工耐熱合金、鋁合金等的補(bǔ)充槽

形，選擇時(shí)可查閱具體的產(chǎn)品樣本。圖2T3是某車(chē)刀刀片部分?jǐn)嘈疾坌渭庸て胀ㄤ摷安讳P

鋼材料時(shí)切深和進(jìn)給選擇范圍圖。從圖中可知，一定的斷屑槽型和參數(shù)，在加工某種具體的

工件材料時(shí)，其斷屑范圍是一定的。一般可根據(jù)工件材料和加工的條件選擇合適的斷屑槽型

和參數(shù)，當(dāng)斷屑槽型和參數(shù)確定后，主要靠切深和進(jìn)給量的改變控制斷屑。

耐u刃，用于鋁曬貯,FT-皎用于小余立鈴孔發(fā)工,

1

S達(dá)

o

(

丁

費(fèi)

5,

切深和遺■必疲在端取范圍內(nèi)

aiMaxe.

迸檢32才能貨內(nèi)局效果.

圖2T3斷屑槽與切深和進(jìn)給量的選擇

使用斷屑槽刀片車(chē)削加工時(shí)，若斷屑效果不佳，可通過(guò)如下途徑進(jìn)行改善:

a）選窄一些斷屑槽刀片；

b）選一深些斷屑槽刀片；

c）刃口寬度選窄一些；

d）增大進(jìn)給量；

d）使主偏角接近90°（使切屑厚度盡量厚）；

e）減小刀尖圓角半徑；

f）降低切削速度；

g）減小切削寬度；

h）降低切削溫度（使用切削液）；

i）選擇切屑流向更合理的刃傾面。

6.刀夾

數(shù)控車(chē)刀一般通過(guò)刀夾（座）裝在刀架上。刀夾的結(jié)構(gòu)主要取決于刀體的形狀、刀架的

外型和刀架對(duì)主軸的配置三種因素。刀架對(duì)主軸的配置形式只有兒種，而刀架與刀夾聯(lián)結(jié)部

分的結(jié)構(gòu)形式太多，至使刀夾的結(jié)構(gòu)形式很多，用戶(hù)在選型時(shí)，除滿足精度要求外，應(yīng)盡量

減少種類(lèi)、形式，以利于管理。

2.3切削用量的選擇

切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、背吃刀量和進(jìn)給量（或進(jìn)給速度）。切削用量的合

理選擇將直接影響到加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，其確定原則與普通加工相似。

合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和

生產(chǎn)成本。因此，在工藝系統(tǒng)剛度允許的情況下，充分利用機(jī)床功率，發(fā)揮刀具切削性能選

取較大的背吃刀量與和進(jìn)給量，，但不宜選取較高的切削速度匕。半精加工和精加工時(shí)，

應(yīng)在保證加工質(zhì)量（即加工精度和表面粗糙度）的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)成

本，一般應(yīng)選取較小的背吃刀量與和進(jìn)給量了,盡可能高的切削速度匕。具體數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)

機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)加以修正確定。

1.主軸轉(zhuǎn)速

主軸轉(zhuǎn)速〃主要根據(jù)允許的切削速度匕來(lái)選取。計(jì)算公式為：

1000vt.

式中：vc切削速度（m?min"）。

D——工件或刀具的直徑（mm）。

在確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，首先需要根據(jù)零件和刀具材料以及加工性質(zhì)（如粗、精加工）等條

件來(lái)確定其允許的切削速度。

切削速度為切削用量中對(duì)切削加工影響最大的因素。它對(duì)加工效率、刀具壽命、切削力、

表面粗糙度、振動(dòng)、安全等會(huì)產(chǎn)生很大的影響。增大切削速度，可提高切削效率，減小表面

粗糙度，但卻使刀具壽命降低。因此，要綜合考慮切削條件和要求，選擇適當(dāng)?shù)那邢魉俣取?/p>

通常以經(jīng)濟(jì)切削速度切削工件,經(jīng)濟(jì)切削速度是指刀具壽命確定為60?lOOmin的切削速度。

確定切削速度時(shí)可根據(jù)刀具產(chǎn)品目錄或切削手冊(cè)，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)加工以修正確定。需

要注意的是，一般刀具目錄中提供的切削速度推薦值是按刀具壽命為30min給出的，假如加

工中要使刀具壽命延長(zhǎng)到60min,則切削速度應(yīng)取推薦值的70%?80斬反之，如果采用高速

切削，壽命選15min,則切削速度可取推薦值的1.2?1.3倍。另外，切削速度與加工材料

也有很大關(guān)系，表2-6車(chē)削常用金屬材料的切削速度，可供參考。

表2-6車(chē)削加工時(shí)的切削速度

抗拉強(qiáng)度/丫?m-2

工件材料刀具材料粗加工/m*min1精加工/m*min1

或硬度

A40?5060?75

350?400

B130?240200-300

A30?3550?70

430?500

B100?200220?300

鋼

A22?2830?40

600?700

B100~150150?220

A18?2435?40

700?850

B70?90100~130

A18?2530?35

鑄鐵140?1901IB

B60?9090?130

A40?5060?75

65?95HB

B250?300300?400

錫青銅A30?3540?60

95?125HB

B150-200220?300

A150?200200?250

鋁

B600-800800?1000

備注：A高速鋼：B硬質(zhì)合金。

主軸轉(zhuǎn)速〃要根據(jù)計(jì)算值在編程中給予規(guī)定。數(shù)控車(chē)床的控制面板上一般備有“主軸轉(zhuǎn)

速調(diào)整率”旋鈕，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行倍數(shù)調(diào)整。

2.背吃刀量

背吃刀量勺主要根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件所組成的加工工藝系統(tǒng)的剛性來(lái)確定。

在系統(tǒng)剛性允許的情況下，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切凈余量，最好一次切除全部加工余量，以

提高生產(chǎn)率。為了保證加工精度和表面粗糙度，一般都留有一定的精加工余量，其大小可小

于普通加工的精加工余量，一般取車(chē)削和鏈削的精加工余量為0.1?0.5mm,銃削的精加工

余量為0.2?0.8mmo

3.進(jìn)給量

在刀具許可的范圍內(nèi)，增加進(jìn)給量/,將使刀具壽命降低的情況減至最小。但增加進(jìn)給

量會(huì)對(duì)表面粗糙度或切屑處理產(chǎn)生影響。粗加工時(shí)影響進(jìn)給量選擇的主要因素是工藝系統(tǒng)的

剛性和高生產(chǎn)率的要求。精加工時(shí)影響進(jìn)給量選擇的主要因素是加工精度和表面粗糙度的要

求。因此，粗加工時(shí)應(yīng)選較大的進(jìn)給量，精加工時(shí)應(yīng)選較小的進(jìn)給量。在加工過(guò)程中，/也

可通過(guò)機(jī)床控制面板上的“切削進(jìn)給率”旋鈕進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備

剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

2.3零件數(shù)控車(chē)削加工工藝規(guī)程的制定

編寫(xiě)數(shù)控車(chē)削加工工藝規(guī)程是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一。工藝規(guī)程既是數(shù)控加工和

產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，也是操作者必須遵守和執(zhí)行的規(guī)程。

本課程需要同學(xué)們自己根據(jù)提供的閥芯、限位套和閥套零件圖樣編制零件加工工藝規(guī)

程，學(xué)院實(shí)習(xí)工廠提供的生產(chǎn)設(shè)備是大連機(jī)床集團(tuán)生產(chǎn)的CKA6140數(shù)控車(chē)床，數(shù)控系統(tǒng)為

FANUC-OTD,配置4工位方刀架，如圖2T4所示。

圖2-14CKA6140數(shù)控車(chē)床

請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)分析教師提供的零件圖樣，搞清楚零件加工的主要結(jié)構(gòu)要素、尺寸精度、

形位精度和表面粗糙度要求，制定裝夾方案和工藝步驟，填寫(xiě)工序卡片、刀具清單及量具清

單。

第3單元數(shù)控車(chē)削程序編制

3.1程序字及程序結(jié)構(gòu)

3.1.1字符與代碼

字符是一個(gè)關(guān)于信息交換的術(shù)語(yǔ)，它的定義是：用來(lái)組織、控制或表示數(shù)據(jù)的一些符

號(hào)，如數(shù)字、字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、數(shù)學(xué)運(yùn)算符等。字符也是加工程序的最小組成單位。數(shù)控加

工程序中常見(jiàn)的字符分四類(lèi)。

第一類(lèi)是地址字符，它由26個(gè)英文字母組成。

例如，數(shù)控加工程序中使用的地址字符：

D刀具半徑補(bǔ)償

F進(jìn)給速度

G準(zhǔn)備功能

X、Y、Z、坐標(biāo)尺寸

S主軸轉(zhuǎn)速

第二類(lèi)是數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)字符，它由0?9共10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字及一個(gè)小數(shù)點(diǎn)組成。

第三類(lèi)是符號(hào)字符，由正號(hào)（+）和負(fù)號(hào)（一）組成。

第四類(lèi)是功能字符，它由程序開(kāi)始字符、結(jié)束字符、程序段結(jié)束字符、跳過(guò)程序段字

符、機(jī)床控制暫停字符等組成。

例如，數(shù)控加工程序中使用的功能字符如下：

0圓括弧，用于程序注釋和信息

%百分號(hào)，停止代碼（程序文件的結(jié)束）

,逗號(hào)，只用于注釋中

[]中括號(hào)，用于Fanuc宏中變量

;分號(hào)，用于不可編程的程序段結(jié)束符號(hào)（用于屏幕顯示）

=等號(hào)，用于Fanuc宏中的等式

#井號(hào)，用于Fanuc變量定義

/斜杠（左斜杠），跳過(guò)程序段字符、Fanuc宏中的除法字符

*乘號(hào)，用于Fanuc宏中的乘法字符

數(shù)控系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)一樣只接受二進(jìn)制數(shù)字信息,所以必須把每個(gè)字符轉(zhuǎn)換成8比特

（bit）信息組合的字節(jié)（byle）。每個(gè)字符在內(nèi)存占用一個(gè)字節(jié)內(nèi)存單元。字符的編碼，國(guó)

際上廣泛采用兩種標(biāo)準(zhǔn)，即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）標(biāo)準(zhǔn),

它們分別稱(chēng)為ISO代碼和EIA代碼。這兩種代碼的區(qū)別不僅僅是每種字符的二進(jìn)制八位數(shù)

編碼不同，而且功能的符號(hào)、含義和數(shù)量都有很大區(qū)別，在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床上，這兩種代碼

都可以使用。

3.1.2程序字及其功能

程序字的簡(jiǎn)稱(chēng)是字，它是數(shù)控機(jī)床的專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)。它的定義是：一套有規(guī)定次序的字符，

可以作為一個(gè)信息單元存儲(chǔ)、傳遞和操作，如X250就是“字二加工程序中常見(jiàn)的字都是

由地址字符（或稱(chēng)為地址