車削加工技術(shù)及發(fā)展方向

1、車削加工技術(shù)及發(fā)展方向 主講人：王亮 2014 年 5月 7 日 2021-6-242 一、車削加工簡(jiǎn)介 車削加工是在車床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工的 方法。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是最基本、 最常見的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車削適于加 工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削方法加工，如 內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用 刀具主要是車刀。 2021-6-243 車削加工簡(jiǎn)介 在各類金屬切削機(jī)床中，車床是在各類金屬切削機(jī)床中，車床是 應(yīng)用最廣泛的一類，約占機(jī)床總數(shù)應(yīng)用最廣泛的一類，約占機(jī)床總數(shù) 的的50

2、%50%。車床既可用車刀對(duì)工件進(jìn)行。車床既可用車刀對(duì)工件進(jìn)行 車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲 錐和滾花刀進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺錐和滾花刀進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺 紋和滾花等操作。按工藝特點(diǎn)、布紋和滾花等操作。按工藝特點(diǎn)、布 局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床 可以分為臥式車床、落地車床、立可以分為臥式車床、落地車床、立 式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等，式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等， 其中大部分為臥式車床。其中大部分為臥式車床。 2021-6-244 二、車削加工的特點(diǎn) 1、工藝范圍廣 車削加工主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面以及回轉(zhuǎn)體的端 面，還可進(jìn)

3、行切斷、切槽、車螺紋、鉆孔、擴(kuò)孔等。 例如：細(xì)小軸類件、機(jī)床主軸、炮管、大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子等。 2、生產(chǎn)效率高 可選用很高的切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量。 3、加工成本低 刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刃磨、安裝方便；夾具以作為 機(jī)床附件生產(chǎn)，可滿足一般零件的裝夾需要；生 產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短。 2021-6-245 車削加工的特點(diǎn) 4、加工精度范圍廣 a、荒車 公差等級(jí)IT18-IT15,Ra80m b、粗車 公差等級(jí)IT13-IT11,Ra30-12.5m c、半精車 公差等級(jí)IT10-IT8,Ra6.3-3.2m d、精車 公差等級(jí)IT7-IT8,Ra1.6-0.8m 5、高速精細(xì)車 是加工有色金屬高精度回轉(zhuǎn)表面

4、的主要方法 采用硬質(zhì)合金、立方氮化硼或金剛石刀具，使 用高切削速度、小背吃刀量和進(jìn)給量。 尺寸公差等級(jí)IT6-IT5,Ra1.0-0.1m 2021-6-246 三、車床的種類 車床在金屬切削機(jī)床中所占的比例最大，約占總 臺(tái)數(shù)的20%-35%，且種類繁多。 可分為：儀表車床、自動(dòng)車床、半自動(dòng)車床、 轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、落地車床、臥式車床、仿 形車床，曲軸及凸輪軸車床、鏟齒車床等，其中 臥式車床應(yīng)用最廣。 2021-6-247 按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床 可以分為：可以分為： 臥式車床 落地式車床 立式車床 2021-6-248 按工

5、藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床 可以分為：可以分為： 轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔車床 仿形車床仿形車床 2021-6-249 四、車床附件 車床附件主要有卡盤、撥盤、頂尖、花盤、中心 架、跟刀架等。 1、三爪自定心卡盤 裝夾工件可自動(dòng)定心，不需找正，但夾持力小， 傳遞轉(zhuǎn)矩不大 ，只適合裝夾中小型工件。 2021-6-2410 直頭車刀 彎頭車刀 75強(qiáng)力車刀 90偏刀 切斷刀或切槽 刀 擴(kuò)孔刀（通孔） 擴(kuò)孔刀（不通 孔） 螺紋車刀 五、車刀 2021-6-2411 數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床 主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。數(shù)控車 床

6、與普通車床在結(jié)構(gòu)上具有明顯差異,以下以臥式車 床為例。 六、六、數(shù)控車床數(shù)控車床 2021-6-2412 刀架 床身 主軸箱 滾珠絲杠 床座 尾座 數(shù)控臥式車床的基本結(jié)構(gòu) 高精度導(dǎo)軌 2021-6-2413 數(shù)控車削加工是數(shù)控加工中用 得最多的加工方法之一，由于數(shù)控車 床具有精度高、能做直線和圓弧插補(bǔ) 以及在加工過程中能自動(dòng)變速的特點(diǎn)， 其工藝范圍較普通機(jī)床寬得多。數(shù)控 車床適合于車削具有以下要求和特點(diǎn) 的回轉(zhuǎn)類零件。 數(shù)控車床適合車削的回轉(zhuǎn)類零件數(shù)控車床適合車削的回轉(zhuǎn)類零件 2021-6-2414 高精度的機(jī)床主軸 高速電機(jī)主軸 精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件 2021-6-2415 非標(biāo)絲杠 帶特

7、殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零 件 2021-6-2416 表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件 凸輪軸曲軸 2021-6-2417 鋼制聯(lián)接零件高壓技術(shù) 閥門殼體零件石油工業(yè) 采用車銑加工中心 其他形狀復(fù)雜的零件 2021-6-2418 隔套 精密加工業(yè)聯(lián)接套 航天工業(yè) 其他形狀復(fù)雜的零件 采用車銑加工中心 2021-6-2419 七、車削加工的分類 1.高速車削 高速車削時(shí)車削速度高達(dá)73000m/min, 材料切除率達(dá)到常規(guī)切削的240倍，特別 適合加工高強(qiáng)度材料、鋁合金和鑄件。 高速車削必須確定臨界切削速度，獲得 切削溫度切削速度曲線關(guān)系，不同的 工件材料、刀具材料和工藝系統(tǒng)就有不 同的曲線關(guān)系。因此，高速車削

8、必須通 過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究方法求出符合具 體加工要求的切削溫度切削速度曲線 關(guān)系。應(yīng)用高速車削，還必須考慮刀具 的耐用度以及切削過程中的潤(rùn)滑、排屑、振動(dòng)、快速制動(dòng)、系統(tǒng)溫升、鎖緊等。 2021-6-2420 車削加工的分類 2. 超聲波振動(dòng)車削是在切削過程中使刀具與工件切削區(qū)間有一個(gè)超聲頻率的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)的加工方法。由于刀具的振動(dòng)，刀具與工件的接觸是斷續(xù)的，因而作 用的切削力是脈沖狀 的。 工件的表面粗糙度達(dá) Ra0.08Ra0.06微 米，切削力比普通切 削減少1/31/2,刀具 的耐用度提高3060 倍，生產(chǎn)率提高13 倍。 2021-6-2421 車削加工的分類 3.激光輔助車削簡(jiǎn)稱LA

9、T，是應(yīng)用激光在車削過程 中將工件材料的剪切區(qū)域加熱以改善其加工性能 的方法。 2021-6-2422 車削加工的分類 4.金剛石刀具超精密車削簡(jiǎn)稱SPDT，屬于精密與超精密加工的范圍，目前在 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，一般工廠能穩(wěn)定掌握的加工精度是1微米，與此相應(yīng)，精密加 工的精度要達(dá)到0.11微米，表面粗糙度在Ra0.02Ra0.1微米之間精密與 超精密加工的主要特點(diǎn)：以精密元件(蘭寶石軸承)等為加工對(duì)象，零件既要有 足夠的強(qiáng)度和剛度，還要質(zhì)地均勻，性能高度一致；嚴(yán)格的加工環(huán)境，凈化 程度達(dá)100級(jí)，溫度恒定在20+0.006，還要具備精密測(cè)量等必要條件。 2021-6-2423 九、車削加工的發(fā)展趨

10、勢(shì) 當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展要求交貨期短、加工成本低， 傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已難以適應(yīng)，因此，CNC復(fù)合車 削中心類的集約型機(jī)床備受關(guān)注。車削加工也在 尋求新的發(fā)展，正在進(jìn)行能使加工集約化、生產(chǎn) 快速化、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單化、加工周期短期化以及 成本低廉化所要求技術(shù)的開發(fā)。CNC復(fù)合切削是 一種發(fā)展趨勢(shì)，它要求可采用車削刀具和回轉(zhuǎn)刀 具，且可加工多種形狀的產(chǎn)品。 2021-6-2424 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床的工藝和工序?qū)⒏?復(fù)合化和集中化。即把各種工序（如車、銑、鉆等）都集 中在一臺(tái)數(shù)控車床上來完成。目前國(guó)際上出現(xiàn)的雙主軸結(jié) 構(gòu)就是這種構(gòu)思的體現(xiàn)。 第一主軸 第二主軸 車削加工的發(fā)展趨勢(shì) 2021-6-

11、2425 X、Y、Z、C 四軸控制車削中心 采用四軸三聯(lián)動(dòng)配置，線性軸X/Y/Z 及旋轉(zhuǎn)C軸，C軸繞主軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)床除具 備一般的車削功能外，還具備在零件的 端面和外圓面上進(jìn)行銑加工的功能。 單刀架 車削加工的發(fā)展趨勢(shì) 2021-6-2426 項(xiàng)目項(xiàng)目 參數(shù)參數(shù) 最大車削直徑 420 mm 最大加工長(zhǎng)度1025mm 最大棒才加工能力77mm X/Z最大行程260/1030mm Y軸最大行程150mm 主軸轉(zhuǎn)速4000rpm 銑削主軸轉(zhuǎn)速 4000 rpm 刀塔形式鼓型 刀塔 刀塔刀位數(shù)12 快速進(jìn)給 (X/Y / Z/C 軸) X：24m/minY： 2m/min Z：24m/minC： 300

12、min-1 X、Y、Z、C 四軸控制車削中心 技術(shù)參數(shù) 單刀架 車削加工的發(fā)展趨勢(shì) 2021-6-2427 雙刀塔復(fù)合加工雙刀塔復(fù)合加工4軸控制軸控制 CNC車床車床 2021-6-2428 雙主軸、雙刀塔雙主軸、雙刀塔 CNC車床車床 雙主軸，雙刀塔車床，僅僅使用夾具一次 裝夾就可以進(jìn)行全部加工。 2021-6-2429 雙主軸、雙主軸、3刀塔的刀塔的 復(fù)合加工復(fù)合加工CNC車床車床 可以同時(shí)連續(xù)對(duì)零部件進(jìn)行車削、銑 削加工，只需進(jìn)行一次裝夾就可以完成 對(duì)零部件的全加工。 2021-6-2430 車銑加工中心車銑加工中心 對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行高精度的六面完整加工。可以自動(dòng)進(jìn)行從第1主 軸到第2主軸

13、的工件交接，自動(dòng)進(jìn)行第2工序的工件背面加工。 具有 高性能的直線電機(jī)、以及高精度的車-銑主軸。對(duì)于以前需要通過多 臺(tái)機(jī)床分工序加工的復(fù)雜形狀工件，可一次裝夾進(jìn)行全工序的加工。 特別適用航天航空工業(yè)、汽車工業(yè)和液壓氣動(dòng)產(chǎn)業(yè)以及在高精度要求 的機(jī)床和刀具制造業(yè)中應(yīng)用。 2021-6-2431 車削加工的發(fā)展趨勢(shì) 2021-6-2432 車削加工的發(fā)展趨勢(shì) 2l 2l世紀(jì)的切削加工技術(shù)必將面臨未來自動(dòng)世紀(jì)的切削加工技術(shù)必將面臨未來自動(dòng) 化制造環(huán)境的一系列新的挑戰(zhàn)，它必然要化制造環(huán)境的一系列新的挑戰(zhàn)，它必然要 與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、系統(tǒng)論、控制論及人與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、系統(tǒng)論、控制論及人 工智能、計(jì)算機(jī)輔助

14、設(shè)汁與制造工智能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)汁與制造(CAD(CAD CAM)CAM)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)(CIMS)等高新等高新 技術(shù)及理論相融合。向著精密化、柔性化、技術(shù)及理論相融合。向著精密化、柔性化、 智能化方向發(fā)展，并由此推動(dòng)其他各新興智能化方向發(fā)展，并由此推動(dòng)其他各新興 學(xué)科在切削理論和技術(shù)中的應(yīng)用。學(xué)科在切削理論和技術(shù)中的應(yīng)用。 2021-6-2433 就如何應(yīng)對(duì)車削加工的最新需求以及高附加 值加工工具的最新動(dòng)向作一介紹 用于車削加工的刀片一直以涂層硬質(zhì)合金為主，用于車削加工的刀片一直以涂層硬質(zhì)合金為主， 要求刀片壽命長(zhǎng)、可靠性高、能適應(yīng)高速切削等要求刀片壽命長(zhǎng)

15、、可靠性高、能適應(yīng)高速切削等 特性。由于工件毛坯凈成形技術(shù)的發(fā)展，加工余特性。由于工件毛坯凈成形技術(shù)的發(fā)展，加工余 量逐漸減小，使切削更穩(wěn)定，因此刀具壽命就成量逐漸減小，使切削更穩(wěn)定，因此刀具壽命就成 了選擇刀具的關(guān)鍵。提高刀具使用壽命的方法并了選擇刀具的關(guān)鍵。提高刀具使用壽命的方法并 不像立銑刀那樣改進(jìn)切削刃形狀，而是針對(duì)刀具不像立銑刀那樣改進(jìn)切削刃形狀，而是針對(duì)刀具 材質(zhì)制定對(duì)策，以提高硬質(zhì)合金涂層的耐磨性來材質(zhì)制定對(duì)策，以提高硬質(zhì)合金涂層的耐磨性來 延長(zhǎng)刀具壽命。另外，幾年前就已出現(xiàn)了在不降延長(zhǎng)刀具壽命。另外，幾年前就已出現(xiàn)了在不降 低切削表面光潔度的情況下提高進(jìn)給量的特殊刀低切削表面光潔度的情況下提高進(jìn)給量的特殊刀 尖形狀（具有銑刀修光刃效果的形狀）的可轉(zhuǎn)位尖形狀（具有銑刀修光刃效果的形狀）的可轉(zhuǎn)位 刀片。刀片。 2021-6-2434 就如何應(yīng)對(duì)車削加工的最新需求以及高附加 值加工工具的最新動(dòng)向作一介紹 目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)現(xiàn)代加工技術(shù)的要求越來越高， 既要有更高的靈活性、更高的生產(chǎn)力，又要求更 持久精密度加工及更短的制造周期，并且利用整 件加工工件來接小批訂單的趨勢(shì)越來越大。為滿 足這些要求，未來金屬加工冷加工必將向智能化 多軸化復(fù)合高速加工的趨勢(shì)發(fā)展。 2021-6-2435 結(jié)語(yǔ) 切削加工進(jìn)入了一個(gè)多樣化的時(shí)代，CNC復(fù)合車削中 心的出現(xiàn)使切削加工的