数控车削加工工艺1.3-4

了解数控车削中要解决的主要工艺问题以及各问题的解决方法。通过本章的学习，掌握数控车削加工对象、切削用量、工装夹具的选择，会编制数控加工工艺路线,对数控车削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控车削零件加工工艺进行分析及制定加工方案。概述：

数控车床加工工艺主要包括以下内容：1.确定加工对象2.分析零件图3.制定工艺路线4.数控加工工序设计5.编程6.填写数控加工工艺技术文件数控车削的基本特征与加工范围

数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的内外圆柱面、任意角度的内、外圆锥面、复杂回转内、外曲面和圆柱、圆锥螺纹等的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等切削加工。一、加工范围钻孔车外圆车端面车内孔切槽切断车锥面车型面车螺纹二、数控车削加工特性1.常用车刀种类和用途安装车刀应注意下列几点：

1)、刀头不宜伸出太长，否则切削时容易产生振动，影响工件加工精度和表面粗糙度。一般刀头伸出长度为刀杆厚度的1-1.5倍,能看见刀尖车削即可。

2)、刀尖应与车床主轴中心线等高。

车刀装得太高，后角减小，后刀面与工件加剧摩擦，装得太低，前角减少，切削不顺利，会使刀尖崩碎。刀尖的高低，可根据尾架顶尖高低来调整。

2.车刀的安装车刀必须正确牢固地安装在刀架上。3).车刀刀杆是否与工件轴线垂直

。

4).车刀底面的垫片要平整，并尽可能用厚垫片，以减少垫片数量。调整好刀尖高低后，至少要用两个螺钉交替将车刀拧紧。

车刀的安装如下图所示。

车刀的安装图a)正确

b)错误数控车床的主要加工对象

数控车削加工是数控加工中用得最多的加工方法之一，由于数控车床具有精度高、能做直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，其工艺范围较普通机床宽得多。数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转类零件。三、数控车削的主要加工对象数控车床的主要加工对象高精度的机床主轴高速电机主轴精度要求高的回转体零件超精加工●轮廓形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件数控车床的主要加工对象钢制联接零件阀门壳体零件隔套精密加工业联接套航天工业●形状复杂的零件（带横向加工的回转体零件）采用车铣加工中心数控车床的主要加工对象数控车床的主要加工对象非标丝杠特殊类型的螺旋零件1.3.2数控车削加工工艺的制定1.3.2.1、零件图工艺分析1.轮廓几何要素分析由于设计等多方面的原因，在图样上可能出现1）.构成加工轮廓的条件不充分2）.尺寸模糊不清3）.尺寸封闭缺陷，增加了编程工作的难度，有的甚至无法编程。4）.尺寸标注不适合数控加工的特点对数控加工来说，零件图上应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种尺寸标注法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计基准、工艺基准、测量基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。零件设计人员在标注尺寸时，一般总是较多地考虑装配等使用特性方面，因而常采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的尺寸分散标注法改为以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。

2.分析零件的技术要求是否合理。包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及热处理是否合理。过高的要求会增加加工难度，提高成本；过低的要求会影响工作性能。两者都是不允许的。例如图3-4所示汽车板弹簧和吊耳，吊耳两内侧面与板弹簧要求不接触，因此其表面粗糙度可由原设计的Ra3.2μm增大至Ra12.5μm，这样，在铣削时可减轻工作强度。图3-4汽车板弹簧与吊耳

3.零件材料的分析。在满足零件功能的前提下，零件材料应立足国内，选用较低廉的材料，避免用贵重、紧缺材料。同时，零件材料选用不当，也会增加工艺难度。如图3-5所示的销钉，方头部分要求55～60HRC，直径2H7的小孔要求在装配时配作。原用材料为T8A，因零件小，故头部淬火时势必全部淬硬，使2H7的孔无法配钻。若改为20钢局部渗碳，对2H7处进行镀铜或用其它方法保护则比较可行。

图3-5销钉

1.3.2.2.零件结构工艺性分析

零件的结构工艺性是指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形。结构工艺性分析图3-8普通车床用成型刀加工沟槽

图3-9数控机床对不同槽型的加工

1.3.3.1.工序划分的方法(1)刀具集中分序法。刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，再用第二把、第三把刀分别完成它们可以完成的其它部位。这样可以减少换刀次数，缩短空程时间，减少多次装夹时的定位误差。(2)按安装次数划分（3）粗、精加工分序法。对于需要进行粗加工、半精加工和精加工的零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工，即将加工过程划分为粗加工工序、半精加工工序和精加工工序。

(4)按加工部位分序法。一般按”先面后孔”（先加工平面、定位面，后加工孔）、”先简单后复杂”（先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状）、”先低后高”（先加工精度较低的部位，后加工精度要求较高的部位）的加工顺序划分工序。需要指出的是，数控加工工序的划分要视零件的具体情况具体分析，许多工序是按上述划分工序的方法综合进行安排的。

1.3.3.2制定加工顺序制定加工顺序的一般原则为：1.先粗后精对于粗精加工在一道工序内进行的加工内容，应先对各表面进行全部粗加工，然后再进行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步顺序安排的原则要求：粗车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量（如下图中的双点画线内所示部分）切掉，一方面提高金属切除率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。为保证加工精度，精车一定要一刀切出。此原则的实质是在一个工序内分阶段加工，这有利于保证零件的加工精度，适用于精度要求高的场合。先粗后精示例2.先近后远

先近后远即在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对车削而言，先近后远还可以保持工件的刚性，有利于切削加工。例如，加工下图所示零件，如果按￠38mm→￠36mm→￠34mm的次序安排车削，不仅会增加刀具返回对刀点的空行程时间，而且一开始就削弱了工件的刚性，还可能使台阶的外直角处产生毛刺（飞边）。对这类直径相差不大的台阶轴，宜按￠34mm→￠36mm→￠38mm的次序车削。先近后远示例3.先内后外、内外交叉对既有内表面(内腔)，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内、外表面的粗加工，后进行内、外表面的精加工。切不可将零件上一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后，再加工其它表面(内表面或外表面)。4.基面先行注：程序段最少

在加工程序的编制工作中，总是希望以最少的程序段数即可实现对零件的加工，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率。走刀路线最短走刀路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。

在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工程序的时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给滑动部件的磨损等。对刀点、换刀点、刀位点

1、对刀点

指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。

对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上；例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。

对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，它是通过对刀点来实现的。

1.3.4、确定刀具的进给路线对刀点与加工原点重合2.加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以能顺利换刀、换刀时不碰工件及其它部件为准。

3、所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点。常用刀具的刀位点规定：立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀刀位点为球心；镗刀、车刀刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；

1.4典型零件数控车削加工工艺分析下面以下图所示螺纹特形轴为例，介绍数控车削加工工艺。所用机床为KC6140数控车床，其数控车削加工工艺分析如下：1.分析零件图样该零件包括有圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面；圆柱面直径、球面直径及凹圆弧面的直径尺寸和大锥面的锥角等的精度要求较高；大部分的表面粗糙度为Ra3.2μm。零件的材料为45钢，可以用60mm切削加工性能较好，无热处理要求。2.选定设备根据被加工零件的外形和材料等条件，选定数控车床为KC6140；其数控系统为FNAUC。3.确定零件的定位基准和装夹方式（1）定位基准确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。（2）装夹方式左端采用三爪卡盘自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶的装夹的方法。4.确定刀具并对刀1）粗车选用硬质合金90°外圆车刀，副偏角不能太小，以防与工件轮廓发生干涉，必要时应作图检验，本例取κr＝60°。（1）粗、精车用刀具2）精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，取刀尖角εr＝59°30′，取刀尖圆弧半径rε＝0.15～0.2mm。（2）对刀1）将粗车用90°外圆车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的1号刀位上，并定为1号刀。2）将精车外形用60°外螺纹车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的2号刀位上，并定为2号刀。3）在对刀过程中，同时测定出2号刀相对于1号刀的刀位偏差。5.确定对刀点及换刀点位置（1）确定对刀点确定对刀点距离车床主轴轴线30mm，距离坯件右端面5mm；（2）确定换刀点在正X方向距离对刀点30mm，距离坯件右端面5mm，即在Z方向与对刀点一致。6.制定加工方案1）用1号刀粗车外形，留1.5mm的半精车余量。2）用2号刀半精车外形，留0.5mm精车余量。3）用2号刀车螺纹。4）用2号刀精车全部外形7.确定切削用量（1）背吃刀量粗车时，