《數(shù)控加工工藝》教學(xué)參考-教案講義第8章

第8章數(shù)控車(chē)床典型零件加工工藝的制訂教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)

了解數(shù)控車(chē)床的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)、加工特點(diǎn)，掌握數(shù)控車(chē)床的工藝路線(xiàn)制訂的方法，掌握典型零件的車(chē)削加工工藝的制訂。教學(xué)難點(diǎn)

典型零件的車(chē)削加工工藝的制訂。8.1數(shù)控車(chē)床概述8.1.1數(shù)控車(chē)床的組成及布局1.數(shù)控車(chē)床的組成

由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。2.數(shù)控車(chē)床的布局

1）床身和導(dǎo)軌的布局

2）刀架的布局圖8-1數(shù)控車(chē)床的布局形式8.1.2數(shù)控車(chē)床的分類(lèi)1.按數(shù)控系統(tǒng)的功能分

1)全功能型數(shù)控車(chē)床

2)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床2.按主軸的布置形式分

1)臥式數(shù)控車(chē)床

2)立式數(shù)控車(chē)床3.按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分

1)兩軸控制的數(shù)控車(chē)床

2)四軸控制的數(shù)控車(chē)床8.1.3數(shù)控車(chē)削的主要加工對(duì)象數(shù)控車(chē)削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。結(jié)合數(shù)控車(chē)削的特點(diǎn)，與普通車(chē)床相比，數(shù)控車(chē)床適合于車(chē)削具有以下要求和特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)體零件。

1.精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件

2.表面粗糙度要求好的回轉(zhuǎn)體零件

3.表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件

4.帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

5.超精密、超低表面粗糙度值的零件8.2數(shù)控車(chē)削加工工件的裝夾及對(duì)刀8.2.1數(shù)控車(chē)削加工工件的裝夾1.工件采用通用夾具裝夾

1）工件定位要求

2）定位基準(zhǔn)(指精基準(zhǔn))選擇的原則

(1)基準(zhǔn)重合原則。

(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。

(3)便于裝夾原則。

(4)便于對(duì)刀原則。

3）常用裝夾方式

(1)用三爪自定心卡盤(pán)裝夾。

(2)用兩頂尖裝夾。

(3)用卡盤(pán)和頂尖裝夾。

(4)用雙三爪自定心卡盤(pán)裝夾。2.工件采用找正方式裝夾

1）找正要求

2）找正方法

3）裝夾方式

3.其他類(lèi)型的數(shù)控車(chē)床夾具

1）用于軸類(lèi)工件的夾具

2）用于盤(pán)類(lèi)工件的夾具8.2.2數(shù)控車(chē)削加工中的對(duì)刀1.數(shù)控加工中與對(duì)刀有關(guān)的概念

1）刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，一般是刀具上的一點(diǎn)。對(duì)刀時(shí)應(yīng)使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。

2）起刀點(diǎn)起刀點(diǎn)是刀具相對(duì)零件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，即零件加工程序開(kāi)始時(shí)刀位點(diǎn)的起始位置，而且往往還是程序運(yùn)行的終點(diǎn)。有時(shí)也指一段循環(huán)程序的起點(diǎn)。

3）對(duì)刀點(diǎn)與對(duì)刀對(duì)刀點(diǎn)是用來(lái)確定刀具與工件的相對(duì)位置關(guān)系的點(diǎn)，是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系的點(diǎn)。對(duì)刀就是將刀具的刀位點(diǎn)置于對(duì)刀點(diǎn)上，以便建立工件坐標(biāo)系。

4）對(duì)刀基準(zhǔn)對(duì)刀時(shí)為確定對(duì)刀點(diǎn)的位置所依據(jù)的基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)可以是點(diǎn)、線(xiàn)或面，它可設(shè)在工件上（如定位基準(zhǔn)或測(cè)量基準(zhǔn)）或夾具上（如夾具定位元件的起始基準(zhǔn)）或機(jī)床上。

5）對(duì)刀參考點(diǎn)是用來(lái)代表刀架、刀臺(tái)或刀盤(pán)在機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)的位置的參考點(diǎn)，即CRT上顯示的機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值表示的點(diǎn)，也稱(chēng)刀架中心或刀具參考點(diǎn)B點(diǎn)。

6）換刀點(diǎn)數(shù)控程序中指定用于換刀的位置點(diǎn)。換刀點(diǎn)的位置應(yīng)避免與工件、夾具和機(jī)床干涉。2.確定對(duì)刀點(diǎn)的一般原則

(1)對(duì)刀點(diǎn)的位置容易確定。

(2)能夠方便換刀，以便與換刀點(diǎn)重合。

(3)采用G54~G59建立工件坐標(biāo)系時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。

(4)批量加工時(shí)，將編程原點(diǎn)與定位基準(zhǔn)重合，以便直接按定位基準(zhǔn)對(duì)刀或?qū)?duì)刀點(diǎn)選在夾具中專(zhuān)設(shè)的對(duì)刀元件上，以方便對(duì)刀。3.對(duì)刀方法

1）試切對(duì)刀

(1)采用G92XaZb指令建立工件坐標(biāo)系對(duì)刀。具體對(duì)刀步驟如下：①機(jī)床回參考點(diǎn)。②試切測(cè)量。③計(jì)算坐標(biāo)增量。④對(duì)刀。⑤建立工件坐標(biāo)系。

(2)采用G54~G59零點(diǎn)偏置指令建立工件坐標(biāo)系對(duì)刀。

(3)改變參考點(diǎn)位置，通過(guò)回參考點(diǎn)直接對(duì)刀。

(4)多刀加工時(shí)的對(duì)刀——利用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能對(duì)刀。

(5)車(chē)刀刀尖有圓弧半徑時(shí)的對(duì)刀。

2）機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀

3）ATC對(duì)刀

4）自動(dòng)對(duì)刀8.3數(shù)控車(chē)削加工工藝的制定8.3.1確定數(shù)控加工的內(nèi)容

1.普通車(chē)床無(wú)法加工的內(nèi)容

普通車(chē)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為首先選擇的內(nèi)容。例如：（1）由輪廓曲線(xiàn)構(gòu)成的回轉(zhuǎn)表面。（2）具有微小尺寸要求的結(jié)構(gòu)表面。（3）同一表面采用多種設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)。（4）表面間有嚴(yán)格幾何關(guān)系要求的表面。2.普通車(chē)床難加工的內(nèi)容

普通車(chē)床難加工、質(zhì)量難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容。例如：

（1）表面間有嚴(yán)格位置精度要求但在普通機(jī)床上無(wú)法一次安裝加工的表面。（2）表面粗糙度要求很?chē)?yán)的錐面、曲面、端面等，對(duì)于這類(lèi)表面只能采用恒線(xiàn)速切削才能達(dá)到要求。3.其他加工內(nèi)容普通車(chē)床加工效率低，工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控車(chē)床尚存在富余能力的基礎(chǔ)上采用數(shù)控加工。許多現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)，特別是生產(chǎn)量大的企業(yè)，其產(chǎn)品零件幾乎100％采用數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)制造，零件的所有表面都采用數(shù)控車(chē)床加工，這樣就不存在加工表面的選擇問(wèn)題了。

8.3.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝1.結(jié)構(gòu)工藝性分析

1）零件結(jié)構(gòu)工藝性

2）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的主要內(nèi)容（1）審查與分析零件圖紙中的尺寸標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)。（2）審查與分析零件圖紙中構(gòu)成輪廓的幾何元素的條件是否充分、正確。（3）審查與分析在數(shù)控車(chē)床上加工時(shí)零件結(jié)構(gòu)的合理性。2.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、合理。（2）分析本工序的數(shù)控車(chē)削加工精度能否達(dá)到圖樣要求，若達(dá)不到，需采取其他措施(如磨削)彌補(bǔ)的話(huà)，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(duì)表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)確定用恒線(xiàn)速切削。8.3.3確定編程尺寸設(shè)定值1.編程原點(diǎn)的選擇編程原點(diǎn)的選擇原則如下：（1）將編程原點(diǎn)選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上并以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。（2）容易找正對(duì)刀，對(duì)刀誤差小。（3）編程方便。（4）在毛坯上的位置能夠容易、準(zhǔn)確地確定，并且各面的加工余量均勻。（5）對(duì)稱(chēng)零件的編程原點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)稱(chēng)中心。2.編程尺寸設(shè)定值的確定

編程尺寸設(shè)定值理論上應(yīng)為該尺寸誤差分散中心。編程尺寸設(shè)定值確定的步驟如下：

(1)精度高的尺寸的處理，將基本尺寸換算成平均尺寸。

(2)幾何關(guān)系的處理，保持原重要的幾何關(guān)系，如角度，相切等不變。

(3)精度低的尺寸的調(diào)整，通過(guò)修改一般尺寸保持零件原有幾何關(guān)系，使之協(xié)調(diào)。

(4)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算，按調(diào)整后的尺寸計(jì)算有關(guān)未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)尺寸。

(5)編程尺寸的修正，按調(diào)整后的尺寸編程并加工一組工件，測(cè)量關(guān)鍵尺寸的實(shí)際分散中心并求出常值系統(tǒng)性誤差，再按此誤差對(duì)程序尺寸進(jìn)行調(diào)整并修改程序。8.3.4確定數(shù)控車(chē)削加工工藝過(guò)程1.零件表面數(shù)控車(chē)削加工方案的確定

1）數(shù)控車(chē)削外回轉(zhuǎn)表面的加工方案的確定

2）數(shù)控車(chē)削內(nèi)回轉(zhuǎn)表面的加工方案的確定2.工序的劃分

1）數(shù)控車(chē)削加工工序的劃分

(1)以一次安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序。

(2)以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序。

(3)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，可以減少換刀次數(shù)，減少空程時(shí)間。

(4)以粗、精加工劃分工序。

2）回轉(zhuǎn)類(lèi)零件非數(shù)控車(chē)削加工工序的安排

3）數(shù)控加工工序與普通工序的銜接3.工序順序的安排

安排工序順序要注意以下幾個(gè)方面：（1）先加工定位面，即上道工序的加工能為后面的工序提供精基準(zhǔn)和合適的夾緊表面。（2）先加工平面后加工孔；先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀再加工復(fù)雜的幾何形狀。（3）對(duì)精度要求高，粗精加工需分開(kāi)進(jìn)行的，先粗加工后精加工。（4）以相同定位、夾緊方式安裝的工序，最好接連進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)和夾緊次數(shù)。（5）中間穿插有通用機(jī)床加工工序的要綜合考慮合理安排其加工順序。4.工步順序和進(jìn)給路線(xiàn)的確定

1）確定進(jìn)給路線(xiàn)的主要原則（1）首先按已定工步順序確定各表面加工進(jìn)給路線(xiàn)的順序。（2）所定進(jìn)給路線(xiàn)應(yīng)能保證工件輪廓表面加工后的精度和粗糙度要求。（3）尋求最短加工路線(xiàn)(包括空行程路線(xiàn)和切削路線(xiàn))，減少行走時(shí)間以提高加工效率。（4）要選擇工件在加工時(shí)變形小的路線(xiàn)，對(duì)橫截面積小的細(xì)長(zhǎng)零件或薄壁零件應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ(chēng)去余量法安排進(jìn)給路線(xiàn)。2）粗加工進(jìn)給路線(xiàn)的確定一般采用最短的粗加工切削進(jìn)給路線(xiàn)。切削進(jìn)給路線(xiàn)最短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具的損耗等。

3）精加工進(jìn)給路線(xiàn)的確定（1）完工輪廓的進(jìn)給路線(xiàn)。（2）換刀加工時(shí)的進(jìn)給路線(xiàn)。（3）切人、切出及接刀點(diǎn)位置的選擇。（4）各部位精度要求不一致的精加工進(jìn)給路線(xiàn)。4）最短的空行程進(jìn)給路線(xiàn)的確定（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(xiàn)。5）特殊的進(jìn)給路線(xiàn)當(dāng)?shù)都膺\(yùn)動(dòng)到圓弧的換象限處，吃刀抗力與傳動(dòng)橫拖板的傳動(dòng)力方向相同，若螺旋副間有機(jī)械傳動(dòng)間隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即“扎刀”)，其嵌入量在理論上等于其機(jī)械傳動(dòng)間隙量。6）數(shù)控加工余量、工序尺寸及公差的確定（1）數(shù)控車(chē)削加工余量的確定。（2）數(shù)控車(chē)削加工工序尺寸及公差的確定。7）切削用量的選擇數(shù)控車(chē)削加工的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度(用于恒線(xiàn)速切削)、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。（1）背吃刀量的確定。（2）主軸轉(zhuǎn)速的確定。

①光車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速。②車(chē)螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)速。車(chē)螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)速為式中，P為螺距或?qū)С蹋籯為保險(xiǎn)系數(shù)，一般取80。（3）進(jìn)給速度的確定。①當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)率，可選擇較高（2000mm/min以下)的進(jìn)給速度。②切斷、