數(shù)控車削加工工藝

第4章數(shù)控車削加工工藝4.1數(shù)控車床的特點(diǎn)及功能

4.2數(shù)控車削加工工藝概述

4.3數(shù)控車削加工工藝分析

4.4典型零件的加工工藝分析

2023/2/31工業(yè)設(shè)計(jì)史4.1數(shù)控車床的特點(diǎn)及功能

4.1.1數(shù)控機(jī)床的分類2023/2/32工業(yè)設(shè)計(jì)史圖片2023/2/33工業(yè)設(shè)計(jì)史數(shù)控車床2023/2/34工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/35工業(yè)設(shè)計(jì)史圖片2023/2/36工業(yè)設(shè)計(jì)史七軸控制多功能車削中心，雙主軸雙刀塔實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件一次裝夾加工完2023/2/37工業(yè)設(shè)計(jì)史4.1.2數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2023/2/38工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/39工業(yè)設(shè)計(jì)史4.2數(shù)控車削加工工藝概述數(shù)控車床具有加工精度要求高，能夠進(jìn)行直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)（高檔數(shù)控系統(tǒng)還有非螺旋插補(bǔ)功能），在加工過(guò)程中能自動(dòng)變速等特點(diǎn)，其工藝范圍較普通車床寬的多，具體適合于如下零件的加工。2023/2/310工業(yè)設(shè)計(jì)史4.2.1數(shù)控車削的主要加工對(duì)象（1）要求高的回轉(zhuǎn)體零件

磁盤、錄像機(jī)磁頭、激光打印機(jī)的多面反射體、復(fù)印機(jī)的回轉(zhuǎn)鼓、照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度2023/2/311工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件成型內(nèi)腔殼體零件示例2023/2/312工業(yè)設(shè)計(jì)史（3）帶橫向加工的回轉(zhuǎn)體零件端面有分布的孔系、曲面的盤類零件也可選擇立式加工中心加工徑向孔的盤套或軸類零件也常選擇臥式加工中心加工。如果采用普通機(jī)床加工，工序分散，工序數(shù)目多。采用加工中心加工后，由于有自動(dòng)換刀系統(tǒng)，使得一次裝夾可完成普通機(jī)床的多個(gè)工序的加工，減少了裝夾次數(shù)，實(shí)現(xiàn)了工序集中的原則，保證了加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。2023/2/313工業(yè)設(shè)計(jì)史（4）帶一些特殊類型螺紋的零件傳統(tǒng)車床所能切削的螺紋相當(dāng)有限，它只能車等節(jié)距的直、錐面公、英制螺紋，而且一臺(tái)車床只限定加工若干種節(jié)距。數(shù)控車床不但能車任何等節(jié)距的直、錐和端面螺紋，而且能車增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過(guò)渡的螺紋和變徑螺紋。數(shù)控車床可以配備精密螺紋切削功能，再加上采用機(jī)夾硬質(zhì)合金螺紋車刀，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車削出來(lái)的螺紋精度較高、表面粗糙度小。2023/2/314工業(yè)設(shè)計(jì)史4.2.2數(shù)控車削加工工藝的基本特點(diǎn)與普通車床的對(duì)比：

數(shù)控機(jī)床加工程序不僅要包括零件的工藝過(guò)程，而且還要包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸及車床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程對(duì)編程人員的要求：對(duì)數(shù)控車床的性能、特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及車床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及工件的裝夾方式都要熟悉。2023/2/315工業(yè)設(shè)計(jì)史4.2.3數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容選擇并確定適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序內(nèi)容；分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)條件；確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線；加工工序的設(shè)計(jì)；加工程序的調(diào)整。2023/2/316工業(yè)設(shè)計(jì)史4.3數(shù)控車削加工工藝分析4.3.1數(shù)控車削加工零件的工藝性分析2023/2/317工業(yè)設(shè)計(jì)史分析零件圖時(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。2023/2/318工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/319工業(yè)設(shè)計(jì)史4.3.2數(shù)控車削加工工藝路線的擬定(1)車削加工順序的安排2023/2/320工業(yè)設(shè)計(jì)史先近后遠(yuǎn)示例2023/2/321工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/322工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）加工工序劃分2023/2/323工業(yè)設(shè)計(jì)史（3）加工路線的確定1)車圓錐的加工路線分析2023/2/324工業(yè)設(shè)計(jì)史2）車圓弧的加工路線分析車削大余量毛坯的階梯路線圖(a)是錯(cuò)誤的階梯切削路線圖(b)是正確的階梯切削路線2023/2/325工業(yè)設(shè)計(jì)史(b)“三角形”走刀(c)“矩形”走刀(a)沿工件輪廓走刀3）輪廓粗車加工路線分析2023/2/326工業(yè)設(shè)計(jì)史4）車螺紋時(shí)的軸向進(jìn)給距離分析車螺紋時(shí)的引入距離和超越距離為1-2mm為2-5mm2023/2/327工業(yè)設(shè)計(jì)史4.3.3數(shù)控車削加工工序的設(shè)計(jì)（1）夾具的選擇車床的夾具包括兩種類型：按照在主軸上的夾具，如：三爪、四爪、心軸、專用夾具等；安裝在滑板或床身上的夾具，一般刀具是安裝在主軸上，夾具安裝在車床滑板上，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2023/2/328工業(yè)設(shè)計(jì)史數(shù)控車床加工中心夾具的選擇：（1）用于軸類零件的夾具用于軸類工件的夾具有自動(dòng)夾緊撥動(dòng)卡盤、撥齒頂尖、三爪撥動(dòng)卡盤和快速可調(diào)萬(wàn)能卡盤等（2）用于盤類零件的夾具用于盤類零件的夾具主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤。這類夾具適用于無(wú)尾座的卡盤式數(shù)控車床上。2023/2/329工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）刀具的選擇2023/2/330工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/331工業(yè)設(shè)計(jì)史刀片的選擇刀片選擇材質(zhì)形狀尺寸2023/2/332工業(yè)設(shè)計(jì)史常用刀片形狀2023/2/333工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/334工業(yè)設(shè)計(jì)史1）主軸轉(zhuǎn)速的確定車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速光車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。P75（3）切削用量的確定2023/2/335工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/336工業(yè)設(shè)計(jì)史車螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床推薦車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)為：

n≤（1200/P）－k

式中P——被加工螺紋螺距，㎜；

k——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為80。2023/2/337工業(yè)設(shè)計(jì)史2)進(jìn)給速度的確定(P76-77)進(jìn)給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，可以選擇較高的進(jìn)給速度一般在100-200mm/min內(nèi)選?。?000㎜/min以下）。在切斷、車削深孔或精車時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度。當(dāng)?shù)毒呖招谐烫貏e是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定盡量高的進(jìn)給速度。粗車時(shí)，一般取f=0.3～0.8㎜/r，精車時(shí)常取f=0.1～0.3㎜/r，切斷時(shí)f=0.05～0.2㎜/r。2023/2/338工業(yè)設(shè)計(jì)史3）背吃刀量

的確定在工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)。粗車時(shí)，考慮選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量f

，最后確定一個(gè)合適的切削速度v。精車時(shí)，精車時(shí)應(yīng)選用較?。ǖ惶。┑谋吵缘读縜p和進(jìn)給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度v。

2023/2/339工業(yè)設(shè)計(jì)史4.3.4數(shù)控車削加工中的裝刀與對(duì)刀裝刀與對(duì)刀是數(shù)控機(jī)床加工中非常重要和復(fù)雜的一項(xiàng)基本工作。裝刀與對(duì)刀的精度，將直接影響到加工程序的編制及零件的尺寸精度。2023/2/340工業(yè)設(shè)計(jì)史刀具的安裝2023/2/341工業(yè)設(shè)計(jì)史八工位刀塔2023/2/342工業(yè)設(shè)計(jì)史車床手動(dòng)對(duì)刀方法2023/2/343工業(yè)設(shè)計(jì)史4.4典型零件的加工工藝分析數(shù)控車床主要擅長(zhǎng)加工軸類零件、盤類和套類零件。2023/2/344工業(yè)設(shè)計(jì)史4.4.1軸類零件毛坯選φ60㎜棒料2023/2/345工業(yè)設(shè)計(jì)史可采用以下幾點(diǎn)工藝措施。①對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。②在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過(guò)象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線，因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。③為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點(diǎn)畫線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選φ60㎜棒料。（1）零件圖工藝分析

2023/2/346工業(yè)設(shè)計(jì)史（2）選擇設(shè)備

根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用TND360數(shù)控車床。2023/2/347工業(yè)設(shè)計(jì)史TND360數(shù)控臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖2023/2/348工業(yè)設(shè)計(jì)史2023/2/349工業(yè)設(shè)計(jì)史①定位基準(zhǔn)確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。②裝夾方法左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動(dòng)頂尖支承的裝夾方式。（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式

2023/2/350工業(yè)設(shè)計(jì)史（4）確定加工順序及進(jìn)給路線圖

加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn)行粗車（留0.25㎜精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。

2023/2/351工業(yè)設(shè)計(jì)史（5）刀具選擇①選用φ5㎜中心鉆鉆削中心孔。②粗車及平端面選用90o硬質(zhì)合金右偏刀，副偏角不宜太小，選副偏角=35o。P111③精車選用60o硬質(zhì)合金右偏刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金60o外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取rε=0.15～0.2㎜P1352023/2/352工業(yè)設(shè)計(jì)史①背吃刀量的選擇

輪廓粗車循環(huán)時(shí)選ap=3㎜，精車ap=0.25㎜；螺紋粗車時(shí)選ap=0.4㎜，逐刀減少，精車ap=0.1㎜。

②主軸轉(zhuǎn)速的選擇

直線和圓弧時(shí)，查表選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=πdn/1000計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=60㎜，精車工件直徑取平均值）：粗車500r/min、精車1200r/min。車螺紋時(shí)，參照式（

n≤（1200/P）－k

）計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min（6）切削用量選擇

2023/2/353工業(yè)設(shè)計(jì)史粗車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.4㎜/r，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.15㎜/r，最后根據(jù)公式vf=nf計(jì)算粗車、精車進(jìn)給速度分別為200㎜/min和180㎜/min。見課本P81頁(yè)表4.6③進(jìn)給速度的選擇2023/2/354工業(yè)設(shè)計(jì)史4.4.2套類零件2023/2/355工業(yè)設(shè)計(jì)史采用以下幾點(diǎn)工藝措施。①對(duì)圖樣上帶公差的尺寸，因公差值較小，故編程時(shí)不必取平均值，而取基本尺寸即可。②左右端面均為多個(gè)尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，相應(yīng)工序加工前，應(yīng)該先將左右端面車出來(lái)。③內(nèi)孔尺寸較小，鏜1:20錐孔與鏜φ32孔及150錐面時(shí)需掉頭裝夾。（1）零件圖工藝分析2023/2/356工業(yè)設(shè)計(jì)史選用CJK6240數(shù)控車床。CJK系列數(shù)控車床適用于各種軸類.盤類及復(fù)雜零件的加工：可加工原柱面、圓錐面、圓弧面、球面、螺紋、切槽等高精度加工

（2）選擇設(shè)備2023/2/357工業(yè)設(shè)計(jì)史（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式①內(nèi)孔加工定位基準(zhǔn)：內(nèi)孔加工時(shí)以外圓定位；裝夾方式：用三爪自動(dòng)定心卡盤夾緊。②外輪廓加工定位基準(zhǔn)：確定零件軸線為定位基準(zhǔn)；裝夾方式：加工外輪廓時(shí)，為保證一次安裝加工出全部外輪廓，需要設(shè)一圓錐心軸裝置（見圖A雙點(diǎn)劃線部分），用三爪卡盤夾持心軸左端，心軸右端留有中心孔并用尾座頂尖頂緊2023/2/358工業(yè)設(shè)計(jì)史A）外輪廓車削裝夾方案

2023/2/359工業(yè)設(shè)計(jì)史加工順序的確定原則：由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。可先加工內(nèi)孔各表面，然后加工外輪廓表面。由于該零件為單件小批量生產(chǎn)，走刀路線設(shè)計(jì)不必考慮最短進(jìn)給路線或最短空行程路線，外輪廓表面車削走刀路線可沿零件輪廓順序進(jìn)行。（4）確定加工順序及進(jìn)給路線2023/2/360工業(yè)設(shè)計(jì)史B）外輪廓加工走刀路線

2023/2/361工業(yè)設(shè)計(jì)史（5）刀具選擇

見P83頁(yè)，表4.7

2023/2/362工業(yè)設(shè)計(jì)史（6）切削用量選擇利用公式vc=πdn/1000和vf

=nf，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度。背吃刀量的選擇粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能