项目二 制定数控车削加工工艺课件

1、数控车削编程与操作项目二 制定数控车削加工工艺项目内容 某轴如下图所示，零件材料为45钢，毛坯尺寸为 35130，试对该零件进行数控车削工艺分析。项目二 制定数控车削加工工艺项目实施任务一 分析图样一、结构工艺性分析 例如图所示零件，需用三把不同宽度的切槽刀切槽，如无特殊需要，显然是不合理的，若改成图（b）所示结构，只需一把刀即可切出三个槽。这样既减少了刀具数量，少占刀架刀位，又节省了换刀时间。2构成零件轮廓的几何要素项目二 制定数控车削加工工艺 在图(a)中，标注的各段长度之和不等于其总长尺寸，而且漏掉了倒角尺寸。在图 (b)中，圆锥体的各尺寸已经构成封闭尺寸链。这些问题都给编程计算造成困难

2、，甚至产生不必要的误差。(a) (b)3尺寸精度要求 分析尺寸精度及设计基准时，轴类零件直径尺寸均以中心轴线作为标注尺寸的基准，长度方向以轴两端面为主要尺寸的标注基准，而一些台阶面则为辅助基准，这样既有利于加工，也便于测量。确定工件原点时尽量与设计基准重合。项目二 制定数控车削加工工艺4形状和位置精度要求 图样上标注的形状和位置公差是零件精度的重要要求。在工艺准备过程中，除了按其要求确定零件的定位基准和检测基准，并满足其设计基准的规定外，还可以根据机床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制其形状和位置误差。一般保证形状精度主要靠调整机床和刀具精度。位置精度除对机床精度、夹具精度有要求外，

3、主要通过选择工件的装夹基准、装夹方案和装夹精度来保证。 所谓基准是用来确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。基准根据功用不同可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是设计工作图上所采用的基准。工艺基准是加工过程中所采用的基准。工艺基准按用途的不同，可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。项目二 制定数控车削加工工艺任务二 选择定位基准一、基准的定义及分类 精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也必须尽量使装夹方便，夹具结构简单可靠。精基准的选择应遵循以下几个原则：项目二 制定数控车削加工工艺二、基准的选择1.精基准的选择 车床夹

4、具主要是指安装在车床主轴上的夹具，这类夹具和机床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转项目二 制定数控车削加工工艺任务三：确定装夹方案一、数控车床夹具的定义、分类及作用 1、定义 机床夹具是指安装在机床上，用以装夹工件，使工件和刀具具有正确的相互位置关系的装置。 专用夹具是专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具。项目二 制定数控车削加工工艺2、分类车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。 通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹 具,例如车床上的三爪卡盘,四爪卡盘,弹簧卡套和通用心轴等。 在数控车削加工过程中,夹具是用来装夹被加工工件的，因此必须保证被加工工件的定位精度，并尽可能做到装卸方

5、便、快捷。 选择夹具时应优先考虑通用夹具。项目二 制定数控车削加工工艺3、作用 四爪卡盘（如图所示），它的四个卡爪是各自独立移动的,通过调整工件夹持部位在车床主轴上的位置,使工件加工表面的回转中心与车床主轴的回转中心重合。 项目二 制定数控车削加工工艺四爪单动卡盘a) 四爪单动卡盘 b) 四爪单动卡盘装夹工件(2)四爪卡盘如图 四爪单动卡盘a) 四爪单动卡盘 b) 四爪单动卡盘装夹工件1-卡爪 2-螺杆 3-木板 弹簧夹套定心精度高,装夹工件快捷方便,常用于精加工的外圆表面定位。 项目二 制定数控车削加工工艺（3）软爪 由于三爪卡盘定心精度不高,当加工同轴度要求较高的工件,或者进行工件的二次装

6、夹时,常使用软爪。软爪是一种可切削的卡爪，通常三爪卡盘的卡爪要进行热过处理,硬度较高,很难用常用刀具切削。(4)弹簧夹套利用两顶尖装夹定位还可以加工偏心工件。如图所示 项目二 制定数控车削加工工艺 两顶尖车偏心轴 批量加工长轴时，采用一夹一顶安装方法更合理。用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性差，影响切削用量的调高。因此，车削一般工件，尤其是较重的工件，不能用两顶尖装夹，而采用一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。项目二 制定数控车削加工工艺3、用一夹一顶装夹工件3、花盘与角铁项目二 制定数控车削加工工艺在花盘上安装连杆 在花盘上用角铁安装轴承座 数控车削时，常会遇到一些形状复杂和不规则

7、的零件，不能用卡盘和顶尖进行装夹，这时可借助花盘、角铁等辅助夹具进行装夹。 如图所示的双孔连杆的加工。而一些加工表面的回转轴线与基准面平行、外形复杂的工件可以装夹在角铁上加工。项目二 制定数控车削加工工艺在花盘上安装连杆 在花盘上用角铁安装轴承座 任务实施左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方案。任务四 确定数控车削加工方案项目二 制定数控车削加工工艺 对于重要的零件，为了保证其加工质量和合理使用设备，零件的加工过程可划分为四个阶段，即粗加工、半精加工、精加工和光整加工。一、加工阶段的划分：任务四 确定数控车削加工方案项目二 制定数控车削加工工艺 光整加工阶段对零件上精度

8、和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度为Ra 0.2m以下）的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。一般不用来提高位置精度。 粗加工阶段其任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率。 半精加工阶段其任务是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（如精车、精磨）做好准备。并可完成一些次要表面加工，如扩孔、攻螺纹等。 精加工阶段其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸、精度和表面粗糙要求。主要目标是全面保证加工质量。 零件是由多个表面构成的，这些表面有自己的精度要求，各表面之间也有相应的精度

9、要求。为了达到零件的设计精度要求，加工顺序的安排应遵循一定的原则。 项目二 制定数控车削加工工艺2、 车削加工工序的顺序安排原则（1）先粗后精的原则 各表面的加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。（2）基准面先加工的原则 加工一开始，总是把用作精加工基准的表面加工出来，因为定位基准的表面精确，装夹误差就小，所以任何零件的加工过程，总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工。项目二 制定数控车削加工工艺（4）先内后外的原则 对于精密套筒，其外圆与孔的同轴度要求较高，一般采用先内孔后外圆的原则，即先以外圆作为定位基准

10、加工孔，再以精度较高的孔作为定位基准加工外圆，这样可以保证外圆和孔之间具有较高的同轴度要求，而且使用的夹具结构也很简单。 项目二 制定数控车削加工工艺（5）先近后远的原则 在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削而言，先近后院还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。项目二 制定数控车削加工工艺（6）减少换刀次数的原则 在数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应在需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其他部位。同时应尽量减少空行程，当用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。 项

11、目二 制定数控车削加工工艺3、加工工序划分的方法 在数控机床上加工的零件，一般按工序集中的原则划分工序，划分的方法有以下几种： （1）按所使用刀具划分以同一把刀具完成的工艺过程作为一道工序，这种划分方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作时间较长、加工程序的编制和检查难度较大的情况。 （2）按工件安装次数划分 以零件一次装夹能够完成的工艺过程作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多的零件，在保证零件加工质量的前提下，一次装夹完成全部的加工内容 项目二 制定数控车削加工工艺 （3）按粗精加工划分 将粗加工中完成的那一部分工艺过程作为一道工序，将精加工中完成的那一部分工艺过程作为另一道工序。这

12、种划分方法适用于零件有强度和硬度要求，需要进行热处理或零件精度要求较高，需要有效去除内应力，以及零件加工后变形较大，需要按粗、精加工阶段进行划分的零件加工。 （4）按加工部位划分将完成相同型面的那一部分工艺过程作为一道工序。对于加工表面多而且比较复杂的零件，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面等）划分成多道工序。 项目二 制定数控车削加工工艺三、工步的划分 工步是指在一次装夹中，加工表面、切削刀具和切削用量都不变的情况下所进行的那部分加工。划分工步的要点是工件表面、切削刀具和切削用量三不变。 工步的划分主要从加工精度和加工效率两方面来考虑，为了便于分析和描述较复杂的工序，工序内又细分为工步

13、。 通常情况下，可分别按粗、精加工分开，由近及远的加工方法和切削刀具来划分工步。项目二 制定数控车削加工工艺任务五 确定走刀路线一、加工路线的确定原则1、应能保证被加工工件的精度及表面粗糙度2、应使加工路线最短，减少空行程时间，提高加工效率3、应使数值计算简便，以减少编程工作量4、加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。项目二 制定数控车削加工工艺二、走刀路线的确定方法 1、确定刀具的切入、切出路线在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。 2、确定最短的空行程路线 确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于

14、分析，必要时辅以一些简单计算。 项目二 制定数控车削加工工艺现将实践中的部分设计方法或思路介绍如下。 项目二 制定数控车削加工工艺巧用对刀点 图 (a)为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其起刀点A的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离坯料较远的位置处，同时将起刀点与其对刀点重合在一起，按三刀粗车的走刀路线安排如下：项目二 制定数控车削加工工艺第一刀为 ABCDA第二刀为 AEFGA 第三刀为 AHI J A 图 (b)则是巧将起刀点与对刀点分离，并设于图示B点位置，仍按相同的切削用量进行三刀粗车，其走刀路线安排如下：起刀点与对刀点分离的空行程为AB项目二 制定数控车削加

15、工工艺第一刀为 BCDEB第二刀为 BFGHB第三刀为 BIJKB 显然，图 (b)所示的走刀路线短。 巧设换刀点 为了考虑换（转）刀的方便和安全，有时将换（转）刀点也设置在离坯件较远的位置处（如图中A点），那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图 (b)中的B点位置上，则可缩短空行程距离。项目二 制定数控车削加工工艺 合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者（特别是初学者）有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行

16、后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。 项目二 制定数控车削加工工艺3、确定最短的切削进给路线 切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。项目二 制定数控车削加工工艺 图为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图5-10(a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线；图5-10(b)为利用其程序循环

17、功能安排的“三角形”走刀路线；图5-10(c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。 项目二 制定数控车削加工工艺 任务实施 根据工件的形状特点，粗车所有的圆柱及圆锥面采用路线最短的矩形循环，粗车圆弧面采用车圆法，精车路线走工件的轮廓，螺纹采用循环切削。项目二 制定数控车削加工工艺 任务六 选择数控车削刀具 知识准备 对数控车削刀具的要求是精度高、刚性好、装夹方便、 切削性能强、耐用度高。在实际生产中选择数控车削刀具，主要应考虑一下几个方面的因素：一次连续加工的表面尽可能多。在切削过程中刀具不能与工件轮廓发生干涉。有利于提高加工效率和加工表面质量。有合理的刀具强度和耐用度。项目二 制定

18、数控车削加工工艺一、选择数控车削刀具的类型 数控车床主要要来加工圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、切槽等切削加工。因此数控车床用的刀具可分为外圆车刀、内孔车刀、切槽车刀、螺纹车刀等种类。如图项目二 制定数控车削加工工艺 二、选择数控车刀刀片的形式 在数控车床上，高性能的刀具是加工精度和生产效率的保障。因此数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。可转位刀具是将预先制造好的并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。当在使用过程中一个切削刃磨钝了后，只要将刀片的夹紧松开，转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用。其特点是刀片未经焊接，无热应力，可充分发

19、挥刀具材料的性能，耐用度高；刀片可快速转位更换，避免了焊接刀的缺点，节省辅助时间，生产率高；刀片可涂层，特别适应于在数控机床上切削。金属陶瓷和陶瓷,尤其是金属陶瓷,价格便宜性能良好,用途广泛,加工精度高. 项目二 制定数控车削加工工艺 机夹可转位刀片的具体形状已经标准化，每一种形状均有一个相应的代码表示，常用可转位车刀刀片的形式，如图所示。选用原则主要是根据加工工艺的具体情况决定。一般要选通用性较高的及在同一刀片上切削刃数较多的刀片。刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃的长度。有效切削刃与背吃刀量和车刀的主偏角有关，粗车时选较大尺寸，精、半精车时选较小尺寸。项目二 制定数控车削加工工艺T形：三

20、个刃口，刃口较长，刀尖强度低，在普通车床上使用时常采用带副偏角的刀片以提高刀尖强度。主要用于90车刀。在内孔车刀中主要用于加工盲孔、台阶孔。W形：三个刃口且较短，刀尖角80刀尖强度较高，主要用在普通车床上加工圆柱面和台阶面。S形：四个刃口，刃口较短（指同等内切圆直径），刀尖强度较高，主要用于75、45车刀，在内孔刀中用于加工通孔。项目二 制定数控车削加工工艺D形：两个刃口且较长，刀尖角55刀尖强度较低，主要用于仿形加工在加工内孔时可用于台阶孔及较浅的清根。R形：圆形刃口，用于特殊圆弧面的加工，刀片利用率高，但径向力大。C形：有两种刀尖角。100刀尖角的两个刀尖强度高，一般做成75车刀，用来粗车

21、外圆、端面，80刀尖角的两个刃口强度较高，用它不用换刀即可加工端面或圆柱面，在内孔车刀中一般用于加工台阶孔。项目二 制定数控车削加工工艺三、选择数控车削刀具的大小1、尽可能选择大的刀具，因为刀具大则刚性好，刀具不易断，切削时可采用大的切削用量，提高加工效率，加工质量有保证。2、根据加工的背吃刀量选择刀具，被吃刀量越大，刀具应越大。3、根据工件大小选择刀具，工件大的选大刀具，反之选小刀具。项目二 制定数控车削加工工艺 四、选择数控车刀刀具的材料 数控车刀刀具材料是指刀头部分刀片的材料，在数控车床上加工零件常采用高速钢、硬质合金及涂层刀具。项目二 制定数控车削加工工艺 1.高速钢。 高速钢是指加了

22、较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢，常用的牌号有W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2和W14Cr4Vco5。高速钢刀具制造简单，刃磨方便，具有较高的强度和韧性，能承受较大的冲击力，但刀具的耐热性较差，因此不能用于高速切削，且在加工时需加注冷却液充分冷却,所以麻花钻使用时要充分加注水。该刀具材料的适用性较广，主要用于复杂刀具和精加工刀具，能适用各种金属的加工。(洛氏硬度60左右,不适合干硬材料)项目二 制定数控车削加工工艺 2、硬质合金 硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高。因此硬质合金具有高硬度、高耐磨性、高耐热性的特点，但其缺点是脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性较差. 硬质合金分为钨

23、钴类、钨钛钴类、钨钛钽钴类等。适用于精加工或加工钢及韧性较大的塑性材料,(也可以加工脆性材料及有色金属。钴类钴多则粗车,钛类钛多则精车)常用的刀具材料牌号为YG3 、YG6 、YG8、 YT5、 YT15 YT30、 YW2、YW3等。项目二 制定数控车削加工工艺 3、涂层刀具 涂层刀具是指在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成的。常用的涂层材料有TIC、 TIN 、Al2O3等。涂层刀具具有高的抗氧化性能和抗粘结性能，因此具有较高耐磨性。涂层摩擦系数较低，可降低切削时的切削时的切削力和切削温度，提高刀具耐用度，高速钢基体涂层刀具耐用度可提高2-10

24、倍，硬质合金基体刀具提高1-3倍。加工材料硬度越高，涂层刀具效果越好。项目二 制定数控车削加工工艺 任务实施 选用 5mm的中心钻，钻中心孔。此处用A3更好 粗车选用90硬质合金右偏刀，用于平端面和粗车各轮廓表面。由于外圆上有圆弧表面，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，可取r=35(刀具角度是先定主偏角,再选刀片最后形成副偏角) 精车选用90硬质合金右偏刀。 车槽和车断选用宽3mm的切断刀。 车螺纹选用60硬质合金螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.150.2mm。项目二 制定数控车削加工工艺任务七 确定切削用量知识准备 一、切削运动： 机床在加工工件的过程中，

25、刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。根据切削运动在切削过程中作用的不同，分为主运动和进给运动。 1.主运动 主运动是指机床提供的主要运动,消耗主要动力。在车床上，主运动是机床主轴的回转运动，即车削加工时工件的旋转运动。项目二 制定数控车削加工工艺任务七 确定切削用量 知识准备 一、切削运动： 2.进给运动 进给运动是指机床所提供的使刀具与工件之间产生的附加相对运动。进给运动与主运动相配合，就可以形成完整的切削加工。车床的进给运动包括刀架（溜板）的纵向进给（沿机床轴线方向）和横向进给（与机床主轴方向垂直）。与普通车床不同的是：数控车床可以程序控制两个方向的进给，从而加工出各

26、种具有复杂母线的回转体工件。项目二 制定数控车削加工工艺二、切削用量 切削用量是说明机床在进行切削加工时的状态参数。在数控编程工艺处理过程中，必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量是 指切削速度v、进给量（进给速度）f、背吃刀量ap三者的总称，也称为切削用量三要素。项目二 制定数控车削加工工艺1、切削用量的选择原则 切削用量的选择，对加工效率、加工成本和加工质量都有重大的影响。合理的切削用量是指充分发挥刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也有所区别

27、。 粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具使用寿命。因此，选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap；其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f；最后根据刀具使用寿命要求，确定合适的切削速度v。 精加工时，首先根据粗加工的余量确定背吃刀量ap；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取合适的进给量f；最后在保证刀具使用寿命的前提下，尽可能选取高的切削速度v。项目二 制定数控车削加工工艺2.切削用量的选择方法(1)背吃刀量的选择背吃刀量（切削深度）的选择是根据加工余量确定的。在纵向切削外圆时，其背吃刀量可按下式计算：ap=（dw-dm）/2 式中:dw为工件待加工表面的直径，dm为工件已加工表面的直径。切削加工一般分为粗加