数控车工(中级)第二章课件

1、第二章 数控车削加工工艺 培训学习目标了解数控车削的主要加工对象；熟悉数控加工工艺文件所包含的内容；熟练掌握数控车削加工工艺分析过程；熟练掌握典型轮廓的加工工艺路线的拟定方法；掌握数控车削用刀具及其选用，了解典型数控车削用刀具系统的组成及用途；掌握可转位刀片的代码含义。目 录第五节数控车削用刀具系统简介一、数控车削用刀具及其选用二、装夹刀具的工具系统三、装刀与对刀复习思考题第一节数控车削加工工艺概述一、数控车削的主要加工对象二、数控车削加工工艺的基本特点三、数控车削加工工艺的主要内容第二节数控加工工艺文件第三节数控车削加工工艺分析一、数控车削加工零件的工艺性分析二、工件在数控车床上的定位与装夹

2、三、刀具的确定四、切削用量的确定第四节数控车削加工工艺路线的拟定一、加工方法的选择二、加工阶段的划分三、工序的划分四、加工顺序的划分五、确定进给路线 以普通车削加工工艺为基础，结合数控车床的特点，综合运用多方面的知识解决数控车削加工过程中面临的工艺问题一、数控车削的主要加工对象（1）精度要求高的回转体零件（2）表面质量要求高的回转体零件（3）表面形状复杂的回转体零件（4）带特殊螺纹的回转体零件二、数控车削加工工艺的基本特点（1）数控车削加工的工艺内容十分具体（2）数控车削加工工艺制定严密三、数控车削加工工艺的主要内容1）选择适合在数控车床上加工的零件，确定工序内容。2）分析被加工零件的图样，明

3、确加工内容及技术要求。3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控加工工序的衔接等。4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、装夹方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用量等。5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。6）数控程序的编制及调整。7）数控加工专用技术文件的编写。 数控加工工艺文件主要包括数控加工工序卡、数控加工进给路线图、数控刀具调整单、零件加工程序单、加工程序说明卡（1）数控加工工序卡 该卡中应反映使用的辅具、刃具切削参数、切削液主要包括：工步顺序、工步内容、各工步所用刀具及切削用量等。（2）数控加工进给路线图防止刀具在运动中与夹具

4、、工件等发生意外碰撞（3）数控刀具调整卡 主要包括数控刀具卡片（简称刀具卡）和数控刀具明细表（简称刀具表）图2-4外轮廓加工进给路线图（4）数控加工程序单 是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单、以及手动数据输入（MDI）和制备控制介质、实现数控加工的主要依据。（5）数控加工程序说明卡 对加工程序进行详细说明特别是对那些需要长时间保存和使用的程序一、数控车削加工零件的工艺性分析1.零件图样分析（1）尺寸标注方法分析应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。图2-5零件尺寸标注分析（2）轮廓几何要素分析 图样上给定的尺寸要完整，且不能自相矛盾，所确定的加工零件轮廓是惟一的。（3）精度及技

5、术要求分析1）分析精度及各项技术要求是否齐全，是否合理。2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求。3）找出图样上有位置精度要求的表面。4）对表面粗糙度要求较高的表面、应确定用恒线速切削。2.结构工艺性分析 零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型。二、工件在数控车床上的定位与装夹使工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程定位基准有粗基准和精基准两种。1.定位（1）粗基准的选择 两个基本要求：其一，应保证所有加工表面都有足够的加工余量；其二，应保证工件加工表面和不加工表面之间具有一定的位置精度。选择原则 1）当加工表面与不加工表面有位置精度要求时，应选择不加工表面为粗基准.

6、 2）对所有表面都需要加工的工件，应根据加工余量最小的表面找正.图2-8 粗基准的选择示例 a）正确 b）不正确3）应选用工件上强度、刚性好的表面作为粗基准4）粗基准应选择平整光滑的表面5）粗基准不能重复使用（2）精基准的选择1）尽可能采用设计基准或装配基准作为定位基准2）尽可能使定位基准和测量基准重合3）尽可能使基准统一4）选择精度较高、形状简单和尺寸较大的表面作为精基准2.装夹（1）三爪自定心卡盘不需要找正，装夹速度较快图2-13三爪自定心卡盘1-卡爪2-卡盘体3-锥齿端面螺纹圆盘4-小锥齿轮（2）四爪单动卡盘 适用于装夹形状不规则或大型的工件，夹紧力较大，装夹精度较高图2-16四爪单动卡

7、盘1-卡爪2-螺杆3-卡盘体1）四爪单动卡盘装夹操作须知相对两爪的距离略大于工件直径即可 工件被夹持部分不宜太长 装夹位置应垫0.5mm以上的铜皮。 在装夹大型、不规则工件时，应在工件与导轨面之间垫放防护木板2）在四爪单动卡盘上找正工件 找正操作须知。一是不能同时松开两只卡爪,灯光视线角度与针尖要配合好，四爪的夹紧力要基本相同，找正近卡爪处的外圆. 盘类工件的找正方法.既要找正外圆，又要找正平面图2-18 盘类工件找正方法图 轴类工件的找正方法2-19 轴类工件找正 找十字线图2-20 找十字线的方法 两点目测找正法图2-21 目测找正法 百分表、量块找正法高精度要求图2-22 百分表找正法三

8、、刀具的确定1.数控车床对刀具的要求（1）刀具性能1）强度高2）精度高3）切削和进给速度高4）可靠性高5）使用寿命高6）切屑及排屑性能好（2）刀具材料1）刀具材料应具备以下基本性能 高硬度 足够的强度和韧度 高的耐磨性和耐热性 良好的导热性 良好的工艺性 较好的经济性 抗粘接性和化学稳定性2）刀具材料的类型 刀具材料主要是：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金刚石刀具。 高速钢。承受较大的切削力和冲击力。热处理变形小、可锻造、易磨出较锋利的刃口,适合于制造各种小型及形状复杂的刀具 硬质合金。硬度高（大于89HRA）、熔点高、化学稳定性好和热稳定性好等特点，。但硬质合金韧度

9、差、脆性大，承受冲击和振动的能力低。a.钨钴类硬质合金（YG）b.钨钛钴类硬质合金（YT）c.通用硬质合金（YW）d.碳化钛基硬质合金（YN） 陶瓷 其硬度可达9195HRA，耐磨性比硬质合金高十几倍，适用于加工冷硬铸铁和淬火钢。良好的抗粘性能，它与多种金属的亲和力小，化学稳定性好，即使在熔化时与钢也不起化合作用。 缺点是脆性大、抗弯强度和冲击韧度低、热导率差。 立方氮化硼 很好的“热硬性”，高速切削高温合金,使用寿命长，优良的化学稳定性，适用于加工钢铁类材料 金刚石。 天然金刚石、人造聚晶金刚石和复合金钢石刀片。金刚石有极高的硬度、良好的导热性及小的摩擦因数。该刀具有优秀的使用寿命，稳定的加

10、工尺寸精度，以及良好的工件表面粗糙度。2.刀具的选用1）应尽可能选择通用的标准刀具。2）尽量使用不重磨刀片，少用焊接刀片。3）大力推广标准的模块化刀夹。4）不断推进可调式刀具的开发和应用。四、切削用量的确定 选用原则是：保证工件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具使用寿命，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1.背吃刀量ap的确定应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量2.主轴转速的确定（1）光车时主轴转速 根据允许的切削速度vc和工件直径d来选择2）车螺纹时的主轴转速大多数经济型数控车床推荐车螺纹时主轴转速n为： 式中p-螺纹的螺距或导程，单位为mm； K保

11、险系数，一般取80。3.进给速度f的确定 1）质量要求能够得到保证时，可选择较高的进给速度。 2）在切断、车削深孔或用高速钢刀具车削时，宜选择较低的进给速度。 3）当加工精度、表面粗糙度要求较高的工件时，进给速度应选得小些。 4）刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统所允许的最高进给速度。 5）进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应。切削用量的选用原则： 1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f，最后确定一个合适的切削速度vc。 2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量和进给量，并选用

12、切削性能好的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。 3）在安排粗、精车切削用量时，应注意机床说明书给定的允许范围。 其主要内容包括：选择各加工表面的加工方法、加工阶段的划分、工序的划分以及安排工序的先后顺序等。一、加工方法的选择 根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素二、加工阶段的划分（1）粗加工阶段主要目标是提高生产率。（2）半精加工阶段 使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备。（3）精加工阶段主要目标是全面保证加工质量。（4）光整加工阶段其主要目的是提高尺寸精度、减小表面粗糙度值。划分加工阶段的目的如下：1）保证加

13、工质量。2）合理使用设备。3）便于及时发现毛坯缺陷4）便于安排热处理工序三、工序的划分1.工序划分的原则 （1）工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。 （2）工序分散原则工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。2.工序划分的方法（1）按零件加工表面划分将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。（2）按粗、精加工划分对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。四、加工顺序的划分1.车削加工工序的安排4个原则（1）先粗后精（2）先近后远（3）内外交叉

14、原则（4）基面先行原则2.热处理工序的安排主要取决于零件的材料和热处理的目的。（1）预备热处理工序位置多在机械加工之前（2）消除残余应力最好安排在粗加工之后精加工之前3.辅助工序的安排（3）最终热处理常安排在精加工工序（磨削加工）之前 主要包括：检验、清洗、去毛刺、去磁、倒棱边、涂防锈油和平衡等4.数控加工工序与普通加工工序的衔接五、确定进给路线工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。（1）车圆锥的加工路线分析图2-27 车正锥的两种加工路线图2-28 车倒锥的两种加工路线五、确定进给路线工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。（1）车圆锥的加工路线分析图2-27 车正锥的两种加工路线图2-2

15、8 车倒锥的两种加工路线（2）车圆弧的加工路线分析图2-29 车圆法切削路线（3）轮廓粗车加工路线分析图2-31 粗车进给路线示意（4）车螺纹时的轴向进给距离分析图2-32 车螺纹时的引入距离和超越距离（5）车槽加工路线分析1）对于宽度、深度值相对不大，且精度要求不高的槽2）对于宽度值不大，但深度值较大的深槽零件图2-33 简单槽类零件加工方式图2-34 深槽零件加工方式3）宽槽的切削图2-35 宽槽切削方式示意图（6）车削内孔进给路线分析 图2-36 车削内孔a）车削通孔 b）车削不通孔 c）车削台阶孔 d）车削内环槽一、数控车削用刀具及其选用1.常用车刀的种类和用途分尖形车刀、圆弧形车刀和

16、成形车刀（1）尖形车刀 以直线形切削刃为特征的车刀由直线形的主、副切削刃构成图2-39 尖形车刀示例（2）圆弧形车刀 以一圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧形切削刃为特征，该车刀圆弧刃上每一点都是圆弧形车刀的刀尖图2-40 圆弧形车刀（3）成形车刀 俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀切削刃的形状和尺寸决定图2-43 常用车刀的种类、形状和用途1切断刀 290左偏刀 390右偏刀4弯头车刀 5直头车刀 6成形车刀7宽刃精车刀 8外螺纹车刀 9端面车刀10内螺纹车刀 11内槽车刀 12通孔车刀 13不通孔车刀2.机夹可转位车刀的选用由刀垫、可转位刀片、套装在刀杆和夹固元件组成优点：（1）刀具

17、寿命高图2-44 机夹可转位车刀结构形式1刀杆 2刀垫3可转位刀片 4夹固元件图2-45 可转位车刀的内部结构1刀片 2刀垫 3卡簧4杠杆 5弹簧 6螺钉 7刀柄（2）生产效率高（3）有利于推广新技术、新工艺（4）有利于降低刀具成本二、装夹刀具的工具系统 一种是刀块形式，用凸键定位，螺钉夹紧定位可靠，夹紧牢固，刚性好，但换装费时，不能自动夹紧。另一种是圆柱柄上铣齿条的结构，可实现自动夹紧，换装也快捷，刚性较刀块的形式稍差。2-46 刀块式车刀系统图2-47 圆柱齿条式车刀系统三、装刀与对刀1.车刀的安装图2-49 车刀的安装角度2.刀位点图2-50 车刀的刀位点3.对刀 手动对刀、自动对刀、定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀法（优选）4.对刀点和换刀点位置的确定图2-51 数控车床常用试切对刀方法（1）对刀点位置的确定选择原则如下：1）与工件的尺寸设计基准或工艺基准相一致。2）使加工程序的编制工作简单和方便。3）便于用常规量具和量仪在机床上进行找正。4）该点的对刀误差应较小，或可能引起的加工误差为最小。5）尽量使加工程序中的引入（或返回）路线短，并便于换（转）刀。6）避免在执行其自动补偿时造成“反补偿”。7）必要时，对刀点可设定在工件的某一要素或其延长线上，或设定在与工件定位基准有一定坐标关系的夹具某位置上。（2）换刀点位置的确定第一章 液压传动原理与液压元件1.