1、第三章 數控車床編程與操作第四節 典型零件的數控車削加工工藝分析第三節 數控車削加工工藝的制訂第二節 數控車削的主要加工對象第一節 概 述 第一節概述 1、數控車床可轉位刀具特點 2、數控車床刀具的選刀過程數控切削加工刀具應滿足以下性能要求： 剛性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振及熱變形小。 良好的互換性，便于快速換刀，降低輔助時間，提高加工效率。 切削性能穩定、可靠，壽命高，耐熱沖擊性好。 刀具的尺寸、結構便于調整，以減少換刀調整時間。 刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排出。 系列化、標準化、模塊化，以利于減少刀具數量，提高刀具利用率，便于編程和對刀具的管理。 (1)機床影響因素

2、1）機床類型：數控車床、車削中心； 2）刀具附件： 刀柄的形狀和直徑，左切和右切刀柄； 3）主軸功率； 4）工件夾持方式。 (2)選擇刀桿 1）夾持方式； 2）切削層截面形狀，即切削深度和進給量； 3）刀柄的懸伸。(3)選擇刀片形狀1） 刀尖角 2） 刀片基本類型 (4)工件影響因素選擇刀具時，必需考慮以下與工件有關的因素：1）工件形狀：穩定性；2）工件材質：硬度、塑性、韌性、可能形成的切屑類型；3）毛坯類型：鍛件、鑄件等；4）工藝系統剛性：機床夾具、工件、刀具等；5）表面質量；6）加工精度；7）切削深度；8）進給量；9）刀具耐用度。數控機床刀具的分類（1）按照刀具結構分類 整體式特點：刀具強

3、度、剛性好，幾何尺寸準確，初始精度高，制造工藝簡單。通常應用于鉆頭、絲錐、鉸刀、尺寸較小的銑刀，以及用于精加工的數控刀具和一些特殊結構形式的刀具。 鑲嵌式 目前，機夾可轉位刀具技術已經非常成熟，且被廣泛應用，成為了數控加工刀具的中堅力量。 其他特殊結構形式 如復合式、減振式、內冷式刀具等。（2）按照制造刀具所用的材料分類 高速鋼刀具。一般應用在機械加工的低速切削中。也可以用來進行中速切削和對不銹鋼等難加工材料的加工。 硬質合金刀具。是數控機床刀具應用最為廣泛的材料，適于數控加工的中速和高速切削。 金剛石刀具，單晶金剛石刀具主要用于有色金屬及合金的超精密加工和非金屬材料加工，人造聚晶金剛石適用于

4、有色金屬和非金屬材料的高速、高精度加工，特別適合加工高硅鋁合金、碳纖維復合材料等。 其他材料刀具，如立方氮化硼(CBN)刀具、陶瓷刀具、金屬陶瓷刀具和涂層硬質合金刀具等。（3）按照切削工藝分類 車削刀具。 孔加工刀具。 鏜銑削刀具等。選擇工件材料代碼選擇加工條件臉譜選定刀片材料 車削不同加工部位所用車刀示意圖145端面車刀 290外圓車刀 3外螺紋車刀 470外圓車刀 5成形車刀 690左切外圓車刀 7切斷、車槽車刀 8內孔車槽車刀 9內螺紋車刀 1095內孔車刀1175內孔車刀 由于數控車床剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償和自動補償，所以能加工尺寸精度要求較高的零件。

5、第二節 數控車削的主要加工對象一、精度要求高的回轉體零件 如圖4-1所示的軸承內圈，原采用三臺液壓半自動車床和一臺液壓仿形車床加工，需多次裝夾。 數控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。 在材質、精車余量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進給量和切削速度。二、表面粗糙度要求高的回轉體零件三、表面形狀復雜的回轉體零件 由于數控車床具有直線和圓弧插補功能，所以可以車削由任意直線和曲線組成的形狀復雜的回轉體零件。適于數控加工的內容在選擇時，一般可按下列順序考慮： ( 1 ) 通 用 機 床 無 法 加 工 的 內 容 應 作 為 優 先 選 擇 內 容 ； （2）通用機床難

6、加工，質量也難以保證的內容應作為重點選擇內容 （3）通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內容，可在數控機床尚存在富裕加工能力時選擇。不適于數控加工的內容 加工內容采用數控加工后，在產品質量、生產效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些內容不宜選擇采用數控加工：（1）占機調整時間長。如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準，需用專用工裝協調的內容；（2）加工部位分散，需要多次安裝、設置原點。這時，采用數控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工；（3）按某些特定的制造依據（如樣板等）加工的型面輪廓。第三節 數控車削加工工藝的制訂一、零件圖工藝分析1.結構工藝性分析 零件的

7、結構工藝性是指零件對加工方法的適應性，即所設計的零件結構應便于加工成型。2.輪廓幾何要素分析3.精度及技術要求分析 在手工編程時，要計算每個基點坐標，在自動編程時，要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義，因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。在數控編程中，所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標尺寸，或盡量以同一基準引注尺寸。 精度及技術要求分析的主要內容：一是分析精度及各項技術要求是否齊全、是否合理；二是分析本工序的數控車削加工精度能否達到圖樣要求；三是找出圖樣上有位置精度要求的表面；四是要求對表面粗糙度要求較高的表面，應確定用恒線速切

8、削。二、工序和裝夾方式的確定根據數控加工的特點，數控加工工序的劃分一般可按下列方法進行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。（2）以同一把刀具加工的內容劃分工序（3）以加工部位劃分工序（4）以粗、精加工劃分工序 1按零件加工表面的位置精度劃分 2按粗、精加工劃分 在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：（1）盡可能做到設計基準、工藝基準與編程計算基準的統一；設計基準是在零件圖上用于標注尺寸和表面相互位置關系的基準，或在零件設計圖上用以確定其它點、線、面位置的基準(點、線、面），稱為設計基準。 工藝基準是在零件加工及裝配過程中使用的基準。 1.工序基準：在工序圖上，用以確定本工序被加工表面加工

9、后的尺寸、形狀、位置的基準稱為工序基準。其所標注的加工面位置尺寸稱為工序尺寸。 2定位基準：是指工件在加工過程中，用于確定工件在機床或夾具上的位置的基準。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點、線或面。定位基準又可分為粗基準和精基準。 有時定位基準在工件上并不一定存在，但它是由一些相應的實際表面來體現的，我們把這些表面稱為定位基面。 2）盡量將工序集中，減少裝夾次數，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面； （3）避免采用占機人工調整時間長的裝夾方案； （4）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。 如圖左圖薄壁套的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時工件變形大，若沿軸向施加夾緊力，變形會小

10、得多。在夾緊中圖所示的薄壁箱體時，夾緊力不應作用在箱體的頂面，而應作用在剛性較好的凸邊上，或改為在頂面上三點夾緊，改變著力點位置，以減小夾緊變形,如右圖所示。1先粗后精 :先粗后精指按照粗車一半精車一精車的順序進行加工，逐步提高加工精度。 2先近后遠:指加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。 3基面先行4先內后外 三、加工順序的確定 順序安排一般應按以下原則進行： （1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也應綜合考慮； （2）先進行內腔加工，后進行外形加工； （3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續加工，以減少重復定位次數、換刀次數

11、與挪動壓板次數。 (4) 數控加工工藝與普通工序的銜接 數控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內容的同時，要清楚數控加工工序與普通加工工序各自的技術要求、加工目的、加工特點，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術要求；對毛坯的熱處理狀態等。 進給路線一般指刀具從起刀點進給路線一般指刀具從起刀點( (或機床或機床固定原點固定原點) )開始運動，直至返回該點并結開始運動，直至返回該點并結束加工束加工 程序所經過的路徑，包括切削加程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑以及刀具切入、切出等非切削空工的路徑以及

12、刀具切入、切出等非切削空行程。行程。 1 1循環切除余量循環切除余量:1):1)軸套類零件軸套類零件 , 2), 2)輪輪盤類零件盤類零件 , 3), 3)鑄鍛件鑄鍛件 四、進給路線的確定2 2確定退刀路線確定退刀路線 (1)(1)斜線退刀方式。斜線退刀方式。 (2)(2)切槽刀退刀方式。切槽刀退刀方式。(3)(3)鏜孔刀退刀方式。鏜孔刀退刀方式。 3.保證零件的加工精度和表面粗糙度4.使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率5.最終輪廓一次走刀完成切削用量及切削液的選擇（一）切削用量選擇原則 粗加工時切削用量的選擇原則 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據機床動力和剛性的限制條件等

13、，選取盡可能大的進給量；最后根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。 精加工時切削用量的選擇原則 首先根據粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據已加工表面粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下盡可能選用較高的切削速度。一、切削用量的選擇（二）切削用量選擇方法1.背吃刀量的選擇 根據加工余量確定。2.進給量的選擇 根據加工材料、刀桿尺寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來選擇進給量。3.切削速度的選擇 根據已經選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。4.機床功率的校核 根據切削功率和機床有效功率的比較，確定選擇的切削用量是否可在指定機床上使用。（一）切削液的作用1.冷卻作用2.潤滑作用3.清洗作用4.防銹作用二、切削液的選擇（二）切削液的種類1.水溶液2.乳化液3.切削油（三）切削液的選用 粗加工時切削液的選用 粗加工時，加工