《數(shù)控加工工藝核心能力訓(xùn)練》課件第1章

模塊一數(shù)控車削加工工藝第一節(jié)概述第二節(jié)經(jīng)典實(shí)例介紹學(xué)習(xí)目的：了解數(shù)控車削加工的特點(diǎn)及主要加工對象，掌握數(shù)控車削加工中的工藝處理；通過典型零件的加工，掌握數(shù)控車削加工的基本加工工藝，并能夠按照零件圖紙的技術(shù)要求，編制合理的數(shù)控加工工藝。

第一節(jié)概述

1.1數(shù)控車削加工的主要對象1.精度要求高的零件2.表面粗糙度要求高的零件3.表面形狀復(fù)雜的零件數(shù)控車床有圓弧插補(bǔ)功能，能加工圓弧輪廓，還可加工方程曲線和列表曲線。4.帶有特殊螺紋的零件數(shù)控車床可加工任何等導(dǎo)程的直、錐面螺紋，增導(dǎo)程、減導(dǎo)程以及要求等導(dǎo)程與變導(dǎo)程之間平滑過渡的螺紋，還可車出高精度的模數(shù)和端面螺紋等。5.超精密、超低表面粗糙度值的零件1.1.2數(shù)控車削加工方案制定車削加工方案的一般原則是：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短。1.1.3數(shù)控車削加工路線的確定確定走刀路線的工作重點(diǎn)，主要在于確定粗加工及空行程的走刀路線。1.1.4數(shù)控車削用量的選擇1.背吃刀量ap的確定粗車時，ap常取1～3mm；精車時，ap常取0.1～0.5mm。2.進(jìn)給量f的確定粗車可選擇較高的進(jìn)給速度，一般取0.3～0.8mm/r。精車取0.1～0.3mm/r，切斷取0.05～0.2mm/r。3.切削速度vc與主軸轉(zhuǎn)速n的確定切削速度vc可查表選取，還可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗確定。切削速度確定后，再計算主軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)。

第二節(jié)經(jīng)典實(shí)例介紹

2.1模具心軸零件的數(shù)控加工工藝項目任務(wù)書(1)根據(jù)二維零件圖，如圖1-1所示，編寫加工模具心軸零件的數(shù)控加工工藝文件。(2)使用數(shù)控仿真系統(tǒng)對所編寫的程序進(jìn)行驗證，加工出圖紙所要求的軸類零件，并在尺寸精度要求較高的部位進(jìn)行測量。(3)該零件的材料為45鋼。加工工藝制定1.選擇工件的裝夾方式采用三爪自定心卡盤裝夾。調(diào)頭加工時，由于20mm軸較細(xì)，故采用一夾一頂?shù)姆椒ㄑb夾。2.選擇加工方法本零件結(jié)構(gòu)較為簡單，各處加工余量不均勻，為提高加工效率，采用數(shù)控循環(huán)功能進(jìn)行分部分和分層切削。精車外圓錐面和球面時，要用刀尖的半徑補(bǔ)償。該零件加工方案如下：粗車端面和外圓柱面→調(diào)頭，粗車Φ20mm外圓→粗車15°錐面→精車Φ20mm外圓和15°錐面→調(diào)頭，粗車Φ26mm外圓→粗車15°錐面→精車Φ26mm外圓和15°錐面→粗、精車球頭面→粗、精車倒錐面。3.選擇切削用量根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，然后計算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，計算結(jié)果填入表1-1中。后面各零件的切削用量的計算方法均如此。4.確定加工順序5.選擇刀具編程與仿真(1)粗車端面和外圓柱面，如圖1-2所示。(2)調(diào)頭，粗車端面，如圖1-3所示。(3)鉆中心孔，如圖1-4所示。(4)粗車Φ20mm外圓，如圖1-5所示。(5)粗車15°錐面，如圖1-6所示。(6)精車Φ20mm外圓和15°錐面，如圖1-7所示。(7)調(diào)頭，粗車Φ26mm外圓，如圖1-8所示。(8)粗車15°錐面，如圖1-9所示。(9)精車Φ26mm外圓和15°錐面，如圖1-10所示。(10)粗、精車球頭面，如圖1-11所示。(11)粗、精車倒錐面，如圖1-12所示。2.2典型軸零件的數(shù)控加工工藝項目任務(wù)書(1)根據(jù)二維零件圖，如圖1-13所示，編寫加工典型軸零件的數(shù)控加工工藝文件。(2)使用數(shù)控仿真系統(tǒng)對所編寫的程序進(jìn)行驗證，加工出圖紙所要求的軸類零件，并在尺寸精度要求較高的部位進(jìn)行測量。(3)該零件的材料為45鋼。加工工藝分析該零件為典型的綜合性軸類零件，主要由圓弧、圓錐、螺紋、內(nèi)孔等形狀構(gòu)成。最大外圓Φ48mm處尺寸要求較高，整體表面粗糙度要求較高，為1.6μm，無公差要求的長度尺寸，可按±0.2mm公差加工。零件毛坯尺寸為Φ52mm?×?100mm。加工工藝制定1.選擇工件的裝夾方式采用三爪自定心卡盤裝夾。加工右端時，要用銅皮或C型套包住左端已加工表面，防止卡爪夾傷已加工表面。2.選擇加工方法本零件右端有圓弧、錐度等，難以裝夾，故先加工好左端內(nèi)孔和外圓，再加工右端。加工錐度和圓弧時，一定要進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償才能滿足其要求。該零件加工方案如下：粗車左端端面及外圓→鉆底孔Φ24mm→粗鏜內(nèi)孔→精鏜內(nèi)孔→精車左端各面→調(diào)頭，粗車右端外圓各面→精車右端外圓各面→車螺紋退刀槽和倒角→粗、精車螺紋。3.選擇切削用量根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，然后利用公式計算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度(計算過程略)，計算結(jié)果填入表1-4中。4.確定加工順序5.選擇刀具編程與仿真(1)粗車左端端面及外圓，如圖1-14所示。(2)鉆中心孔，如圖1-15所示。(3)鉆底孔Φ24mm，如圖1-16所示。(4)粗鏜內(nèi)孔，如圖1-17所示。(5)精鏜內(nèi)孔，如圖1-18所示。(6)精車左端各面，如圖1-19所示。(7)調(diào)頭，粗車右端外圓各面，如圖1-20所示。(8)精車右端外圓各面，如圖1-21所示。(9)車螺紋退刀槽和倒角，如圖1-22所示。。(10)粗、精車螺紋，如圖1-23所示。2.3小盤類零件的數(shù)控加工工藝項目任務(wù)書(1)根據(jù)二維零件圖，如圖1-24所示，編寫該零件的數(shù)控加工工藝文件。(2)使用數(shù)控仿真系統(tǒng)對所編寫的程序進(jìn)行驗證，加工出圖紙所要求的盤類零件，并在尺寸精度要求較高的部位進(jìn)行測量。(3)該零件的材料為45鋼。加工工藝分析該零件為小盤類零件，尺寸較小，厚度較薄，為保證裝夾的可靠性，采用棒料加工后，再割斷。加工工藝制定1.選擇工件的裝夾方式采用三爪自定心卡盤裝夾。2.選擇加工方法本零件外圓臺階面尺寸公差為一般公差，一般數(shù)控車床都可以達(dá)到?？爪禐镮T8級公差，鉸孔和鏜孔的方法都可以實(shí)現(xiàn)。鑒于鉸刀是定尺寸刀具，一般用于小尺寸孔的加工，且鉸孔只能保證直徑尺寸和表面光潔度；鏜孔一般用于大尺寸孔的加工，尺寸可變范圍大，且鏜孔既能保證直徑尺寸、表面光潔度，又能保證直線度和位置精度。此處，適合鏜孔。該零件加工方案如下：鉆孔→粗鏜內(nèi)孔→粗車外圓→粗鏜內(nèi)孔→精車外圓→精鏜內(nèi)孔→割內(nèi)孔槽→割斷。3.選擇切削用量根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，然后利用公式計算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，計算結(jié)果填入表1-7中。后面各零件的切削用量的計算方法亦如此。4.確定加工順序5.選擇刀具編程與仿真(1)粗、精車端面，如圖1-25所示。(2)鉆中心孔，如圖1-26所示。(3)鉆孔30mm，如圖1-27所示。(4)粗鏜34mm孔，如圖1-28所示。(5)粗車外圓，如圖1-29所示。(6)精車外圓，如圖1-30所示。(7)精鏜Φ34mm孔，如圖1-31所示。(8)切內(nèi)孔槽，如圖1-32所示。(9)Φ34mm底孔倒角，如圖1-33所示。(10)割斷，如圖1-34所示。2.4典型盤類零件的數(shù)控加工工藝項目任務(wù)書(1)根據(jù)二維零件圖，如圖1-35所示，編寫該零件的數(shù)控加工工藝文件。(2)使用數(shù)控仿真系統(tǒng)對所編寫的程序進(jìn)行驗證，加工出圖紙所要求的盤類零件，并在尺寸精度要求較高的部位進(jìn)行測量。(3)該零件的材料為HT200，采用鑄件毛坯，內(nèi)孔、外圓的毛坯單邊余量均為4.0mm。加工工藝分析該零件為典型的盤類零件，徑向和軸向尺寸較大，除端面和內(nèi)孔需車削加工外，兩端內(nèi)孔還有同軸度要求，為保證加工要求和裝夾的可靠性，注意加工順序和裝夾方式。加工工藝制定1.選擇工件的裝夾方式本零件小端外圓為毛坯面，采用可調(diào)卡式卡盤裝夾工件?？烧{(diào)卡式卡盤的卡爪在徑向的夾緊位置可單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整。夾持表面為精基準(zhǔn)時，為了防止出現(xiàn)夾痕，提高定位精度，也可根據(jù)實(shí)際需要，將不淬火卡爪車(即軟爪)加工至夾持外圓的尺寸。2.選擇加工方法本零件內(nèi)孔臺階面尺寸公差為一般公差，一般數(shù)控車床都可以達(dá)到。孔為IT7級公差，適用鏜孔。為保證車削加工后工件的同軸度，先加工大端面和內(nèi)孔，并在內(nèi)孔預(yù)留0.3mm，然后將工件調(diào)頭裝夾，在車完右端內(nèi)孔后，反向車左端內(nèi)孔，以保證兩端內(nèi)孔的同軸度。該零件加工方案如下：粗車端面、外圓→精車端面、外圓→粗車右端系列內(nèi)孔→調(diào)頭，粗、精車左端面→粗車系列內(nèi)孔→精鏜系列內(nèi)孔→反向精鏜同軸孔。3.確定加工順序4.選擇刀具編程與仿真(1)粗、精車端面，如圖1-36所示。(2)粗、精車外圓，如圖1-37所示。(3)粗車系列孔，留0.3mm余量，如圖1-38所示。(4)粗、精車端面，如圖1-39所示。(5)粗鏜內(nèi)孔，如圖1-40所示。(6)精鏜內(nèi)孔，如圖1-41所示。(7)反向精鏜同軸孔，如圖1-42所示。2.5典型軸套類零件的數(shù)控加工工藝（一）項目任務(wù)書(1)根據(jù)二維零件圖，如圖1-43所示，編寫該零件的數(shù)控加工工藝文件。(2)使用數(shù)控仿真系統(tǒng)對所編寫的程序進(jìn)行驗證，加工出圖紙所要求的軸套類零件，并在尺寸精度要求較高的部位進(jìn)行測量。(3)該零件的材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。加工工藝分析該零件為典型的軸套類零件，徑向尺寸小，軸向尺寸較大，零件表面由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)圓錐面、順圓弧、逆圓弧及外螺紋等表面組成，其中多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。加工工藝制定1.選擇工件的裝夾方式(1)內(nèi)孔加工時，以外圓定位，采用三爪自定心卡盤夾緊；(2)外輪廓加工時，以零件軸線為定位基準(zhǔn)，增加輔助心軸裝置，加工時采用三爪卡盤和頂尖一夾一頂?shù)难b夾，以提高工藝系統(tǒng)的剛性。2.選擇加工方法零件圖樣上的公差值較小，故編程時不必取其平均值，取基本尺寸即可。由于零件多個尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)為左右端面，因此，先加工左右端面。加工順序以由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定。結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特征，可先加工內(nèi)孔各面，然后加工外輪廓表面。在鏜1∶20錐孔、Φ32mm孔及斜角15°的錐孔時，由于內(nèi)孔尺寸較小，可調(diào)頭裝夾。該零件加工方案如下：粗、精車端面→鉆底孔→粗、精鏜Φ32mm內(nèi)孔、15°錐孔及C0.5倒角→調(diào)頭，粗、精鏜1∶20錐孔→心軸裝夾，粗、精車外輪廓→卸心軸，割槽→粗、精車M45螺紋。3.確定加工順序4.選擇刀具編程與仿真(1)粗、精車端面，如圖1-44所示。(2)鉆Φ5mm中心孔，如圖1-45所示。(3)鉆底孔Φ26mm，如圖1-46所示。(4)粗鏜Φ32mm內(nèi)孔、15°錐孔及C0.5倒角，如圖1-47所示。(5)精鏜Φ32mm內(nèi)孔、15°錐孔及C0.5倒角，如圖1-48所示。(6)車臺階，如圖1-49所示。(7)夾持臺階，粗、精車端面，如圖1-50所示。(8)粗鏜1:20錐孔，如圖1-51所示。(9)精鏜1∶20錐孔，如圖1-52所示。(10)心軸裝夾，自右至左粗車外輪廓，如圖1-53所示。(11)自左至右粗車外輪廓，如圖1-54所示。(12)自右至左精車外輪廓，如圖1-55所示。(13)自左至右精車外輪廓，如圖1-56所示。(14)卸心軸，三爪裝夾，割槽，如圖1-57所示。(15)粗、精車螺紋，如圖1-58所示。2.6典型軸套類零件的數(shù)控加工工藝（二）項目任務(wù)書(1)根據(jù)二維零件圖，如圖1-59所示，編寫該零件的數(shù)控加工工藝文件。(2)使用數(shù)控仿真系統(tǒng)對所編寫的程序進(jìn)行驗證，加工出圖紙所要求的軸套類零件，并在尺寸精度要求較高的部位進(jìn)行測量。(3)該零件的材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。鑒于該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，毛坯余量較大，決定在數(shù)控加工前，在普通車床上進(jìn)行荒車?；能嚭蟮墓ば蚝唸D如圖1-60所示。加工工藝分析該零件主要由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面圓弧等表面組成，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，加工部位多，零件尺寸精度高，工件壁薄，加工中易變形，加工難度較大，特別適合數(shù)控車削加工。加工工藝制定1.選擇工件的裝夾方式由于工件壁薄，易變形，為減少夾緊變形，敞開所有加工部位，采用包容式軟爪進(jìn)行裝夾，在數(shù)控車床上加工軟爪的徑向夾持表面，同時將軸向定位支承表面加工出來。2.選擇加工方法根據(jù)先粗后精、先近后遠(yuǎn)、內(nèi)外交叉的原則確定加工順序和進(jìn)給路線。由于內(nèi)孔較深，且內(nèi)孔端部距離夾持部位較遠(yuǎn)，綜合考慮車孔的小切削力和鉆孔的高效性，采用兩種方法結(jié)合進(jìn)行深孔的加工。確定加工方法時，還應(yīng)考慮刀具伸入長、剛性差而引起振動的因素，在切削參數(shù)和走到路線上進(jìn)行調(diào)整。該零件加工方案如下：粗車外圓表面→半精車外圓錐面及過渡圓弧→粗車內(nèi)孔端部→擴(kuò)內(nèi)孔深部→粗車內(nèi)圓錐面及其余內(nèi)表面→精車外圓柱面及端面→精車外圓錐面及過渡圓弧→