车加工工艺详解

车加工工艺详解No1：数控车用途No2：常见数车加工工艺分析No3：加工工艺路线拟定No4：夹具选择No5：刀具选择No6：切削条件选择No7：加工举例1NO1:数控车床的用途

数控车床自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等加工。此外，数控车床还特别适合加工形状复杂、精度要求高的轴类或盘类零件，如下图所示：常见车床加工的典型表面

NO2:常见数控车床加工工艺分析

一：主要工对象

1．精度要求高的回转体零件(图1）2．表面粗糙度要求高的回转体零件

3．表面形状复杂的回转体零件（图2）4．带特殊螺纹的回转体零件

图1轴承内圈示意图图2成型内腔零件示例

二：加工零件的工艺性分析1．零件图样分析（1）尺寸标注方法分析由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因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集中引注或坐标式的尺寸标注法。

（图3）（2）零件轮廓的几何要素分析要分析几何元素的给定条件是否充分、正确。

（图4、图5）（3）精度及技术要求分析①分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。对采用数控加工的表面，其精度要求应尽量一致，以便最后能一刀连续加工。

②分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，需采用其他措施（如磨削）弥补的话，注意给后续工序留有余量。

③找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。

④对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。

2．零件结构工艺性分析(图6)

图3

图4几何要素缺陷示例图5几何要素缺陷示例

图6结构工艺性示例

NO3:加工工艺路线的拟订一：

工序的划分

在批量生产中，常用下列两种方法进行工序的划分：

1．按零件加工表面划分工序（图7）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。适用于加工内容不多的零件。2．按粗、精加工划分工序以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。

适用于零件加工后易变形或精度要求较高的零件。图7轴承内圈精车加工方案

常见手柄加工工序拆分举例:

加工如图8-a所示手柄零件，该零件加工所用坯料为φ32mm，批量生产，加工时用一台数控车床。工序的划分及装夹方式如下：工序1：（如图8-b所示将一批工件全部车出，包括切断），夹棒料外圆柱面，工序内容有：车出φ12mm和φ20mm两圆柱面→圆锥面（粗车掉R42mm圆弧的部分余量）→转刀后按总长要求留下加工余量切断。工序2：（见图8-c），用φ12㎜外圆和φ20㎜端面装夹，工序内容有：车削包络SR7㎜球面的30°圆锥面→对全部圆弧表面半精车（留少量的精车余量）→换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成形。图8手柄加工示意图

a)b)c)二：加工顺序的安排1．先粗后精（图9）对于粗精加工在一道工序内进行的，先对各表面进行粗加工，全部粗加工结束后在进行半精加工和精加工，逐步提高加工精度。2．先近后远（图10）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。3．内外交叉

对既有内表面（内型、腔），又有外表面需加工的回转体零件，安排加工顺序时，应先进行外、内表面粗加工，后进行外、内表面精加工。4．基面先行

用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。

图9先粗后精图10先近后远

三：进给路线的确定1．最短的空行程路线（1）巧用起刀点。（2）巧设换（转）刀点

（3）合理安排“回零”路线。2．粗加工（或半精加工）进给路线（1）常用的粗加工进给路线。（2）大余量毛坯的阶梯切削进给路线。（3）双向切削进给路线。3．精加工进给路线（1）完工轮廓的连续切削进给路线。在安排一刀或多刀进行的精加工进给路线时，其零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成。（2）各部位精度要求不一致的精加工进给路线。若各部位精度相差不是很大时，应以最严的精度为准，连续走刀加工所有部位；若各部位精度相差很大，则精度接近的表面安排同一把刀走刀路线内加工，并先加工精度较低的部位，最后再单独安排精度高的部位的走刀路线。4．特殊的进给路线在数控车削加工中，一般情况下，Z坐标轴方向的进给路线都是沿着坐标的负方向进给的，但有时按这种常规方式安排进给路线并不合理，甚至可能车坏工件。NO:4夹具的选择1．圆周定位夹具

（1）三爪自定心卡盘：能自动定心，夹持范围大，一般不需找正，装夹速度较快。但夹紧力小，卡盘磨损后会降低定心精度。

（图11）

（2）软爪：软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的，如加工成圆弧面、圆锥面或螺纹等形式，可获得理想的夹持精度。（图12）

（3）弹簧夹套: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.。弹簧夹套夹持工件的内孔是标准系列，并非任意直径。

（4）四爪单动卡盘:四爪单动卡盘夹紧力较大，所以适用于大型或形状不规则的工件。但四爪单动卡盘找正比较费时，只能用于单件小批生产。（图13）2．中心孔定位夹具（1）两顶尖拨盘:两顶尖（活顶尖、死顶尖）装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。该方式适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件的精加工。(图14-图16）

（2）拨动顶尖：常用拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面顶尖两种（图17-18）3．复杂、异形、精密工件的装夹（1）花盘：加工表面的回转轴线与基准面垂直、外形复杂的零件可以装夹在花盘上加工。（图19）（2）角铁：加工表面的回转轴线与基准面平行、外形复杂的零件可以装夹在角铁上加工。（图20）

图13四爪单动卡盘

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-木板图11三爪卡盘示意图图12加工软爪

图14顶尖

a)普通顶尖b)活顶尖图15两顶尖装夹工件图16两顶尖车偏心轴

图17内、外拨动顶尖

图18端面拨动顶尖

图19在角铁上装夹和找正轴承座图20在角铁上装夹和找正轴承座1-连杆2-圆形压板3-压板4-V形架5-花盘

1-平衡铁2-轴承座3-角铁4-划针盘5-压板NO5:刀具的选择1.常用车刀种类和用途

（1）尖形车刀以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成.（2）圆弧形车刀构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮廓误差很小的圆弧，该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖。因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。（如图21）（3）成型车刀成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。

图21圆弧形车刀图22常用车刀的种类、形状和用途

1-切断刀2-90°左偏刀3-90°右偏刀4-弯头车刀5-直头车刀6-成型车刀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-盲孔车刀图23常见可转位车刀刀片

2:常见刀具几何角度图25刀片形状、刀尖角度与性能关系

图24切削刃长度、背吃刀量与主偏角关系

图26不同主偏角车刀车削加工的示意图

NO6:切削用量的选择1．确定背吃刀量ap（㎜）背吃刀量ap相当于加工余量，应以最少的进给次数切除这一加工余量，最好一次切净余量，以提高生产效率。为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都留有一定的精加工余量，其大小可小于普通加工的精加工余量，一般半精车余量为0.5㎜左右，精车余量为0.1～0.5㎜。2．确定主轴转速n(r/min)(1)光车时主轴转速

光车时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度vc（m/min）来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。切削速度确定之后，用下式计算主轴转速:n————工件或刀具的转速，r/min；

vc————切削速度，m/min；

d

————切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm。

（2）车螺纹时主轴转速

对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。如大多数普通型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下n——主轴转速，r/min；P——工件螺纹的螺距或导程，mm；k——保险系数，一般取为80。3．确定进给速度vf

（mm/min）

进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。

进给速度包括纵向进给速度和横向进给速度。一般根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取每转进给量f，再按下式计算进给速度：vf=fn式中f——每转进给量，mm/r。式中每转进给量f，粗车时一般选取为0.3～0.8mm/r，精车时常取0.1～0.3mm/r，切断时常取0.05～0.2mm/r。No7：加工举例

图纸分析台湾转轴：图号：DSROR-1001-1￠6.0*36.3mmMaterial:121520产品分析：此产品为典型车加工零件，最大直径￠6.0，长度：36.3mm,材料为：1215易切钢产品结构设计到车外圆+铣扁位+侧面打孔+切断一次加工成型，机台需满足以下条件：1：必须有三个以上侧铣动力头刀位，2：必须有背轴3：主轴直径大于￠6.0以上可选用西铁城A16走芯机一次加工完成。机台选择一般根据产品大小选择最接近为最佳，2136.3mm￠6.0mm材料选取

产品最大直径￠6.0，公差0/-0.1，可直接选取￠6.0冷拉棒料，一般原材直径规格为负公差选原材原则：表面有氧化层，黑皮等常规料适合于走刀机，要留有余量，直径大于产品最大外径2.0mm以上走芯机因夹头一般采用钨钢焊接磨光夹头，对原材的直线度，表面粗糙度，圆度有较高要求，一般选用冷拉光料或者磨光棒料，而这种料外径尺寸比较稳定选取￠6.0棒材，最大外径处不用加工，可节约工时。选取原材直径要充分考虑到加工工时，产品最大外径尺寸公差，粗糙度要求结合一般是越接近越好，选取0.5为增加单位直径原材（易购买，常规料，成本低）例如：产品最大直径￠7.13，粗糙度Ra1.6,理论上￠7.2合适，但考虑到为非标料，

需定制成本，建议选择￠7.5为佳。222500mm2.05mm￠6.0mm 23加工-外圆Before

After

刀具：外圆刀（刀杆12X12京瓷外径方刀杆），

刀片（京瓷CCMT060204GK-PR1125），转速：S4000吃刀量：1.5mm走刀量：F0.2说明：因材料为1215易切钢，我们选用刀尖R0.4刀片粗加工，以去除余量为目的，

端面/外径留余量0.05/0.2mm精加工：刀具：外圆刀（刀杆12X12京瓷外径方刀杆），

刀片（京瓷CCMT060202GK-PR1125），转速：S4500吃刀量：0.1mm走刀量：F0.08说明：精加工要考虑到产品尺寸公差，表面粗糙度，圆度，效率等工时：6S24加工-扁位刀具：￠4.0钨钢涂层四刃铣刀转速：S3000吃刀量：0.5mm走刀量：F300说明：走芯机动力头不同于CNC主轴，相对来讲刚性差，转速低，装刀直径小，做为辅助加工，不能等同于CNC主轴工时：12SAfter

Before

25加工-后扁位1刀具：￠4.0钨钢涂层四刃铣刀转速：S3000吃刀量