車加工工藝詳解

車加工工藝詳解No1：數(shù)控車用途No2：常見數(shù)車加工工藝分析No3：加工工藝路線擬定No4：夾具選擇No5：刀具選擇No6：切削條件選擇No7：加工舉例1NO1:數(shù)控車床的用途

數(shù)控車床自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆孔、鏜孔、擴(kuò)孔、鉸孔等加工。此外，數(shù)控車床還特別適合加工形狀復(fù)雜、精度要求高的軸類或盤類零件，如下圖所示：常見車床加工的典型表面

NO2:常見數(shù)控車床加工工藝分析

一：主要工對象

1．精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件(圖1）2．表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件

3．表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件（圖2）4．帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

圖1軸承內(nèi)圈示意圖圖2成型內(nèi)腔零件示例

二：加工零件的工藝性分析1．零件圖樣分析（1）尺寸標(biāo)注方法分析由于數(shù)控加工精度及重復(fù)定位精度都很高，不會因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的尺寸分散標(biāo)注法改為以集中引注或坐標(biāo)式的尺寸標(biāo)注法。

（圖3）（2）零件輪廓的幾何要素分析要分析幾何元素的給定條件是否充分、正確。

（圖4、圖5）（3）精度及技術(shù)要求分析①分析精度及各項(xiàng)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。

2．零件結(jié)構(gòu)工藝性分析(圖6)

圖3

圖4幾何要素缺陷示例圖5幾何要素缺陷示例

圖6結(jié)構(gòu)工藝性示例

NO3:加工工藝路線的擬訂一：

工序的劃分

在批量生產(chǎn)中，常用下列兩種方法進(jìn)行工序的劃分：

1．按零件加工表面劃分工序（圖7）將位置精度要求較高的表面安排在一次安裝下完成，以免多次安裝所產(chǎn)生的安裝誤差影響位置

精度。適用于加工內(nèi)容不多的零件。2．按粗、精加工劃分工序以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。

適用于零件加工后易變形或精度要求較高的零件。圖7軸承內(nèi)圈精車加工方案

常見手柄加工工序拆分舉例:

加工如圖8-a所示手柄零件，該零件加工所用坯料為φ32mm，批量生產(chǎn)，加工時用一臺數(shù)控車床。工序的劃分及裝夾方式如下：工序1：（如圖8-b所示將一批工件全部車出，包括切斷），夾棒料外圓柱面，工序內(nèi)容有：車出φ12mm和φ20mm兩圓柱面→圓錐面（粗車掉R42mm圓弧的部分余量）→轉(zhuǎn)刀后按總長要求留下加工余量切斷。工序2：（見圖8-c），用φ12㎜外圓和φ20㎜端面裝夾，工序內(nèi)容有：車削包絡(luò)SR7㎜球面的30°圓錐面→對全部圓弧表面半精車（留少量的精車余量）→換精車刀將全部圓弧表面一刀精車成形。圖8手柄加工示意圖

a)b)c)二：加工順序的安排1．先粗后精（圖9）對于粗精加工在一道工序內(nèi)進(jìn)行的，先對各表面進(jìn)行粗加工，全部粗加工結(jié)束后在進(jìn)行半精加工和精加工，逐步提高加工精度。2．先近后遠(yuǎn)（圖10）在一般情況下，離對刀點(diǎn)近的部位先加工，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。3．內(nèi)外交叉

對既有內(nèi)表面（內(nèi)型、腔），又有外表面需加工的回轉(zhuǎn)體零件，安排加工順序時，應(yīng)先進(jìn)行外、內(nèi)表面粗加工，后進(jìn)行外、內(nèi)表面精加工。4．基面先行

用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。

圖9先粗后精圖10先近后遠(yuǎn)

三：進(jìn)給路線的確定1．最短的空行程路線（1）巧用起刀點(diǎn)。（2）巧設(shè)換（轉(zhuǎn)）刀點(diǎn)

（3）合理安排“回零”路線。2．粗加工（或半精加工）進(jìn)給路線（1）常用的粗加工進(jìn)給路線。（2）大余量毛坯的階梯切削進(jìn)給路線。（3）雙向切削進(jìn)給路線。3．精加工進(jìn)給路線（1）完工輪廓的連續(xù)切削進(jìn)給路線。在安排一刀或多刀進(jìn)行的精加工進(jìn)給路線時，其零件的完工輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。（2）各部位精度要求不一致的精加工進(jìn)給路線。若各部位精度相差不是很大時，應(yīng)以最嚴(yán)的精度為準(zhǔn)，連續(xù)走刀加工所有部位；若各部位精度相差很大，則精度接近的表面安排同一把刀走刀路線內(nèi)加工，并先加工精度較低的部位，最后再單獨(dú)安排精度高的部位的走刀路線。4．特殊的進(jìn)給路線在數(shù)控車削加工中，一般情況下，Z坐標(biāo)軸方向的進(jìn)給路線都是沿著坐標(biāo)的負(fù)方向進(jìn)給的，但有時按這種常規(guī)方式安排進(jìn)給路線并不合理，甚至可能車壞工件。NO:4夾具的選擇1．圓周定位夾具

（1）三爪自定心卡盤：能自動定心，夾持范圍大，一般不需找正，裝夾速度較快。但夾緊力小，卡盤磨損后會降低定心精度。

（圖11）

（2）軟爪：軟爪是在使用前配合被加工工件特別制造的，如加工成圓弧面、圓錐面或螺紋等形式，可獲得理想的夾持精度。（圖12）

（3）彈簧夾套:彈簧夾套定心精度高，裝夾工件快捷方便，常用于精加工的外圓表面定位.。彈簧夾套夾持工件的內(nèi)孔是標(biāo)準(zhǔn)系列，并非任意直徑。

（4）四爪單動卡盤:四爪單動卡盤夾緊力較大，所以適用于大型或形狀不規(guī)則的工件。但四爪單動卡盤找正比較費(fèi)時，只能用于單件小批生產(chǎn)。（圖13）2．中心孔定位夾具（1）兩頂尖撥盤:兩頂尖（活頂尖、死頂尖）裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高。該方式適用于長度尺寸較大或加工工序較多的軸類工件的精加工。(圖14-圖16）

（2）撥動頂尖：常用撥動頂尖有內(nèi)、外撥動頂尖和端面頂尖兩種（圖17-18）3．復(fù)雜、異形、精密工件的裝夾（1）花盤：加工表面的回轉(zhuǎn)軸線與基準(zhǔn)面垂直、外形復(fù)雜的零件可以裝夾在花盤上加工。（圖19）（2）角鐵：加工表面的回轉(zhuǎn)軸線與基準(zhǔn)面平行、外形復(fù)雜的零件可以裝夾在角鐵上加工。（圖20）

圖13四爪單動卡盤

a)四爪單動卡盤b)四爪單動卡盤裝夾工件1-卡爪2-螺桿3-木板圖11三爪卡盤示意圖圖12加工軟爪

圖14頂尖

a)普通頂尖b)活頂尖圖15兩頂尖裝夾工件圖16兩頂尖車偏心軸

圖17內(nèi)、外撥動頂尖

圖18端面撥動頂尖

圖19在角鐵上裝夾和找正軸承座圖20在角鐵上裝夾和找正軸承座1-連桿2-圓形壓板3-壓板4-V形架5-花盤

1-平衡鐵2-軸承座3-角鐵4-劃針盤5-壓板NO5:刀具的選擇1.常用車刀種類和用途

（1）尖形車刀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(同時也為其刀位點(diǎn))由直線形的主、副切削刃構(gòu)成.（2）圓弧形車刀構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖。因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。（如圖21）（3）成型車刀成型車刀俗稱樣板車刀，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。

圖21圓弧形車刀圖22常用車刀的種類、形狀和用途

1-切斷刀2-90°左偏刀3-90°右偏刀4-彎頭車刀5-直頭車刀6-成型車刀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-盲孔車刀圖23常見可轉(zhuǎn)位車刀刀片

2:常見刀具幾何角度圖25刀片形狀、刀尖角度與性能關(guān)系

圖24切削刃長度、背吃刀量與主偏角關(guān)系

圖26不同主偏角車刀車削加工的示意圖

NO6:切削用量的選擇1．確定背吃刀量ap（㎜）背吃刀量ap相當(dāng)于加工余量，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切除這一加工余量，最好一次切凈余量，以提高生產(chǎn)效率。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，一般半精車余量為0.5㎜左右，精車余量為0.1～0.5㎜。2．確定主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)(1)光車時主軸轉(zhuǎn)速

光車時主軸轉(zhuǎn)速應(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vc（m/min）來確定。切削速度除了計(jì)算和查表選取外，還可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。切削速度確定之后，用下式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速:n————工件或刀具的轉(zhuǎn)速，r/min；

vc————切削速度，m/min；

d

————切削刃選定點(diǎn)處所對應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑，mm。

（2）車螺紋時主軸轉(zhuǎn)速

對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。如大多數(shù)普通型車床數(shù)控系統(tǒng)推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速如下n——主軸轉(zhuǎn)速，r/min；P——工件螺紋的螺距或?qū)С?，mm；k——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為80。3．確定進(jìn)給速度vf

（mm/min）

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。

進(jìn)給速度包括縱向進(jìn)給速度和橫向進(jìn)給速度。一般根據(jù)零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查閱切削用量手冊選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f，再按下式計(jì)算進(jìn)給速度：vf=fn式中f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，mm/r。式中每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f，粗車時一般選取為0.3～0.8mm/r，精車時常取0.1～0.3mm/r，切斷時常取0.05～0.2mm/r。No7：加工舉例

圖紙分析臺灣轉(zhuǎn)軸：圖號：DSROR-1001-1￠6.0*36.3mmMaterial:121520產(chǎn)品分析：此產(chǎn)品為典型車加工零件，最大直徑￠6.0，長度：36.3mm,材料為：1215易切鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到車外圓+銑扁位+側(cè)面打孔+切斷一次加工成型，機(jī)臺需滿足以下條件：1：必須有三個以上側(cè)銑動力頭刀位，2：必須有背軸3：主軸直徑大于￠6.0以上可選用西鐵城A16走芯機(jī)一次加工完成。機(jī)臺選擇一般根據(jù)產(chǎn)品大小選擇最接近為最佳，2136.3mm￠6.0mm材料選取

產(chǎn)品最大直徑￠6.0，公差0/-0.1，可直接選取￠6.0冷拉棒料，一般原材直徑規(guī)格為負(fù)公差選原材原則：表面有氧化層，黑皮等常規(guī)料適合于走刀機(jī)，要留有余量，直徑大于產(chǎn)品最大外徑2.0mm以上走芯機(jī)因夾頭一般采用鎢鋼焊接磨光夾頭，對原材的直線度，表面粗糙度，圓度有較高要求，一般選用冷拉光料或者磨光棒料，而這種料外徑尺寸比較穩(wěn)定選取￠6.0棒材，最大外徑處不用加工，可節(jié)約工時。選取原材直徑要充分考慮到加工工時，產(chǎn)品最大外徑尺寸公差，粗糙度要求結(jié)合一般是越接近越好，選取0.5為增加單位直徑原材（易購買，常規(guī)料，成本低）例如：產(chǎn)品最大直徑￠7.13，粗糙度Ra1.6,理論上￠7.2合適，但考慮到為非標(biāo)料，

需定制成本，建議選擇￠7.5為佳。222500mm2.05mm￠6.0mm 23加工-外圓Before

After

刀具：外圓刀（刀桿12X12京瓷外徑方刀桿），

刀片（京瓷CCMT060204GK-PR1125），轉(zhuǎn)速：S4000吃刀量：1.5mm走刀量：F0.2說明：因材料為1215易切鋼，我們選用刀尖R0.4刀片粗加工，以去除余量為目的，

端面/外徑留余量0.05/0.2mm精加工：刀具：外圓刀（刀桿12X12京瓷外徑方刀桿），

刀片（京瓷CCMT060202GK-PR1125），轉(zhuǎn)速：S4500吃刀量：0.1mm走刀量：F0.08說明：精加工要考慮到產(chǎn)品尺寸公差，表面粗糙度，圓度，效率等工時：6S24加工-扁位刀具：￠4.0鎢鋼涂層四刃銑刀轉(zhuǎn)速：S3000吃刀量：0.5mm走刀量：F300說明：走芯機(jī)動力頭不同于CNC主軸，相對來講剛性差，轉(zhuǎn)速低，裝刀直徑小，做為輔助加工，不能等同于CNC主軸工時：12SAfter

Before

25加工-后扁位1刀具：￠4.0鎢鋼涂層四刃銑刀轉(zhuǎn)速：S3000吃刀量