數控編程技術（第3版）第2章數控車削加工工藝2.1數控車削加工的主要對象12.2數控車床常用的工裝夾具22.3加工工藝分析實例3第2章數控車削加工工藝數控車削是數控加工中常用的加工方法之一，工藝制定得是否合理，對程序編制、數控車床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響，制定數控車削加工的工藝規程是確保加工質量、效率和成本控制的關鍵。工藝分析是數控車削加工的前期工藝準備工作。工藝規程的合理設計，需要了解制定工藝規程的原則、內容及步驟等相關知識，通過選用刀具、夾具等工裝，設置切削速度、進給率、切削深度等參數，擬定出合理的加工工藝設計方案，精確控制切削刀路的運行軌跡，達到預期的加工效果。2.1數控車削加工的主要對象第2章數控車削加工工藝

（1）輪廓形狀特別復雜或難以控制尺寸的回轉體零件。例如，如圖2-1所示的“口小肚大”的內表面零件。（2）精度要求高的回轉體零件。（3）帶特殊螺紋的回轉體零件。第2章數控車削加工工藝2.1.1數控車削加工工藝的主要內容數控車削加工工藝主要包括如下內容：（1）選擇適合數控車床上加工的零件。（2）對零件圖進行數控加工的工藝性分析，明確加工內容及技術要求。（3）確定零件的加工方案，制定數控加工工藝路線，如劃分工序、安排加工順序等。（4）加工工序的設計。（5）零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定。（6）加工程序的編寫、校驗和修改。（7）首件試加工與現場問題處理。（8）數控加工工藝技術文件的定型與歸檔。第2章數控車削加工工藝2.1.2加工零件的工藝性分析1．零件圖工藝分析2．結構工藝性分析3．零件安裝方式的選擇2.1.3數控車削加工工藝路線的擬定1．加工方法的選擇2．加工工序劃分常用的工序劃分原則有以下兩種：（1）保持精度原則。（2）提高生產效率的原則。第2章數控車削加工工藝3．加工進給路線的確定（1）粗車走刀路線第2章數控車削加工工藝（2）精車走刀路線（3）空行程走刀路線起刀點的設置。換刀點的設置。退刀路線的設置。刀具的切入、切出。第2章數控車削加工工藝4．車削加工順序的安排（1）基面先行原則。（2）先粗后精。（3）先近后遠。（4）先內后外，內外交叉。第2章數控車削加工工藝2.2數控車床常用的工裝夾具第2章數控車削加工工藝數控車床多采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤夾持工件，當加工軸類工件比較長時，還可采用尾座頂尖支持工件，如圖2-12所示。數控車床除采用這些通用夾具或其他機床附件外，往往根據加工需要設計出各種心軸或其他專用夾具。2.2.1數控車削刀具的類型和選用1．數控車削常用車刀的類型數控車削常用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。常用車刀的種類、形狀和用途如圖2-14所示。第2章數控車削加工工藝2．數控車削常用車刀的選用2.2.2選擇切削用量1．主軸轉速的確定車削加工主軸轉速應根據切削速度v的計算公式來選擇。在進行切削加工時，刀具切削刃上的某一點相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度，稱為切削速度v。車削加工主軸轉速式中，v單位為m/min；d單位為mm；n單位為r/min。第2章數控車削加工工藝經濟型數控車床推薦車螺紋時的主軸轉速n（r/min）為式中，P為被加工螺紋螺距，單位為mm；k為保險系數，一般取為80。中高檔型數控車床推薦車螺紋時的主軸轉速與螺紋導程的積小于機床主軸最高轉速。2．進給速度vf（vf=nf

）進給速度vf是指切削刃上選定點相對于工件的進給方向的瞬時速度，單位為mm/min。在主運動的一個循環內，刀具在進給方向上相對于工件的位移量稱為進給量，其單位為mm/r。第2章數控車削加工工藝3．背吃刀量ap的確定外圓車削時，背吃刀量ap是指已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，計算公式為式中，dw為工件待加工表面直徑；dm為工件已加工表面直徑，單位為mm。第2章數控車削加工工藝4．切削用量的選擇原則第2章數控車削加工工藝粗、精加工時切削用量的選擇應遵循以下原則：（1）粗加工時的選擇原則。首先，優先選取盡可能大的背吃刀量，以盡量保證較高的金屬切除率；其次，要根據機床動力和剛性的限制條件等，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。（2）精加工時的選擇原則。由于要保證工件的加工質量，首先，應根據粗加工后的余量選用較小的背吃刀量；其次，根據已加工表面的粗糙度要求，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。2.3加工工藝分析實例以圖2-17零件為例，零件材料為45#鋼，生產批量為中小批量，試對該零件進行數控車削工藝分析。第2章數控車削加工工藝該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等組成。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求，球面S?50mm的尺寸公差還兼有控制該球面形狀誤差的作用。零件圖尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45#鋼，無熱處理和硬度要求。通過上述分析，可采取以下幾點工藝措施：（1）對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。（2）輪廓曲線，其加工時刀具的主副切削刃都參與了切削加工，因此，在加工時應進行刀具的半徑補償，以保證輪廓曲線的準確性。（3）為便于裝夾，坯件左端應預先車出夾持部分（雙點畫線部分），右端面也應先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選?60mm棒料。第2章數控車削加工工藝1．零件圖工藝分析（1）定位基準。確定坯料軸線和左端大端面（設計基準）為定位基準。（2）裝夾方法。左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。第2章數控車削加工工藝2．確定零件的定位基準和裝夾方式加工順序按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定，即先從右到左進行粗車（留0.25mm精車余量），然后從右到左進行精車，最后車削螺紋。3．確定加工順序及進給路線（1）選用?5mm中心鉆鉆削中心孔。（2）車端面選用45°硬質合金車刀。（3）粗車輪廓選用93°硬質合金車刀，副偏角不宜太大，選k'r<10°，刀尖圓弧半徑應取r??=0.4mm。（4）精車輪廓選用93°硬質合金右偏刀，副偏角應稍大，選k'r>25°，刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑r??，取r??=0.15mm。（5）車螺紋選用60°硬質合金外螺紋車刀。如表2-1所示為軸的數控加工刀具參數，將所選定的刀具參數填入數控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。第2章數控車削加工工藝4．刀具選擇（1）背吃刀量的選擇輪廓粗車循環時選ap=3mm，精車ap=0.25mm，粗車、精車螺紋時的背吃刀量根據已知螺距查表選取。（2）主軸轉速的選擇直線和圓弧時，查切削用量手冊選粗車切削速度v=90m/min、精車切削速度v=120m/min，然后利用公式v

=Πdn/1000計算主軸轉速n（粗車直徑d

=60mm，精車工件直徑取平均值），粗車時的主軸轉速為500r/min、精車時為1200r/min。車螺紋時，參照公式n≤(1200/P)-k，計算主軸轉速n=320r/min。（3）進給速度的選擇查切削用量手冊選擇粗車每轉進給量為0.4mm/r，精車每轉進給量為0.15mm/r。根據公式vf=nf計算粗車、精車輪廓時的進給速度分別為200mm/min和180mm/min。第2章數控車削加工工藝5