零件的数控车削

零件的数控车削加工加工案例任务与要求工作任务：在数控车床上完成如图零件的加工能力要求：能知道数控加工的根本过程能正确选择刀具及其切削用量能正确编写数控加工程序能完成数控车床加工的验证能根据图纸完成零件的加工程序输入数控系统数控加工过程

分析工件图样确定加工工艺过程数值计算编写零件加工程序单校对加工程序首件试加工程序编制方法有手工编程与计算机辅助自动编程两种1.1认识数控加工根本过程1.2轮廓的数控加工表1-1端盖零件加工工序表工序号工序内容设备1下料，尺寸为φ45/φ24×322粗、精车右端面R15、φ40、倒角及φ28内孔数控车床3车左端面保证总长，粗、精车内外轮廓数控车床4车内槽数控车床5车螺纹数控车床6喷塑1.2轮廓的数控加工1.2.1车刀的选择1.2.1.1刀具材料的选择1.2.1.2刀具几何参数的选择1.2.1.3刀具型号的选择1.2.1.4切削用量的选择1.2.2轮廓车削的程序编制1.2.2.1常用的数控车床编程标准编制轮廓加工程序刀具材料的性能耐热性和传热性

强度与韧性

工艺性和经济性

硬度和耐磨性

刀具材料应具备的性能1.2.1.1刀具材料的选择常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料五大类。刀具材料碳素工具钢工艺性能良好，经适当热处理，硬度可达60HRC～64HRC，有较高的耐磨性，价格低廉。最大缺点是热硬性差。合金工具钢刀具材料的韧性、耐磨性和耐热性较好。用于制造细长的或截面积大、刃形复杂的刀具，如铰刀、丝锥和板牙等。1.2.1.1刀具材料的选择刀具材料的分类高速钢突出的性能特点是热硬性很高，同时，高速钢还具有较高的耐磨性、强度和韧性等良好的综合力学性能。硬质合金具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点。因此，硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，其缺点是抗弯强度低，冲击韧性差，可加工性差。有很高的硬度和耐磨性；有很好的耐热性，最大的缺点是强度低、韧性差，导热系数低。硬质合金陶瓷材料刀具材料高速钢

刀具材料的分类1.2.1.1刀具材料的选择1.2.1.1刀具材料的选择高速钢HSS它是一种参加较多钨W、钼Mo、铬Cr、钒V等合金元素的高合金钢。热处理后硬度可达62～66HRC,抗弯强度约3.3GPa，有较高的热稳定性、耐磨性、耐热性。切削温度在500～650°C时仍能进行切削。由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。1.2.1.1刀具材料的选择按用途可分为：通用型高速钢和高生产率〔高性能〕高速钢。按制造工艺可分为:熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和外表涂层高速钢。按根本化学成份可分为:钨系和钨钼系。

1.高速钢的分类

1.2.1.1刀具材料的选择2.常用高速钢的牌号与性能〔1〕通用型高速钢W18Cr4V(18-4-1)钨系高速钢，由于钨价高，热塑性差，碳化物分布不均匀等原因，目前国内外已很少采用。W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)、W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)钨钼系高速钢，一份Mo可代替两份W，有良好的工艺性和切削性能。〔2〕高性能高速钢高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可达67～70HRC，耐磨性与热稳定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。典型牌号有W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al。1.2.1.1刀具材料的选择

常用高速钢牌号及其应用范围类别牌号主要用途1.普通高速钢W18Cr4V广泛用于制造钻头、铰刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具，如轧制钻头等W14Cr4VmnRe用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具，如轧制钻头等2.高性能高速钢高碳95W18Cr4V用于制造对韧性要求不高，但对耐磨性要求较高的刀具高矾W12Cr4V4Mo用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高强度耐热钢的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形状简单的刀具，如加工铁基高温合金的钻头W12Cr4V3Mo3Co5Si耐磨性、耐热性好，用于制造加工高强度钢的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作难加工材料的刀具，因其磨削性好可作复杂刀具，价格昂贵1.2.1.1刀具材料的选择〔3〕粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧成形，再经烧结而成。优点：1〕结晶组织细小均匀，没有碳化物偏析的缺陷，提高了钢的硬度和强度，69.5-70HRC；2〕物理力学各向同性，减少热处理变形与应力；3〕改善了磨削加工性；4〕提高了材料利用率。适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。〔4〕涂层高速钢采用物理气相沉积〔PVD〕方法，在阳极刀具外表涂覆TiN等硬膜，一般为2～8μm，硬度可高达2200HV，它把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。1.2.1.1刀具材料的选择硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物(碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等，称硬质相)和金属粘结剂(Co、Mo、Ni等，称粘结相)用粉末冶金工艺制成。硬质合金力学性能主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘结剂的含量决定。硬质合金刀具常温硬度为89～93HRA，化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达800～1000°C。硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高3～10倍。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击韧性只有高速钢的1/4～1/35。硬质合金1.2.1.1刀具材料的选择1.常用硬质合金的牌号及其性能〔1〕钨钴类硬质合金代号为YG，属K类，红色。合金中含钴量愈高，韧性愈好，适合于粗加工，反之用于精加工。YG(K)类硬质合金，有较好的韧性、磨削性、导热性，适合于加工铸铁等脆性金属材料和非铁材料、非金属材料。〔2〕钨钛钴类硬质合金代号为YT，属P类，蓝色。它以WC为基体,添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成。合金中TiC含量提高，其硬度、耐磨性和耐热性进一步提高，但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧性明显下降，适合于加工以钢为代表的塑性材料。1.2.1.1刀具材料的选择〔3〕钨钛钽〔铌〕类硬质合金代号为YW，属M类，黄色。它在YT(P)类硬质合金中参加TaC或NbC，这样可提高抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料，常用于加工不锈钢。〔4〕碳化钛基类硬质合金代号为YN，属P类，蓝色。它以TiC为主要成分，Ni、Mo作粘结金属。硬度非常高，达90～93HRA〔俗称金属陶瓷〕，在1000～1300℃高温下仍能进行切削。适合高速精加工合金钢、淬硬钢等。1.2.1.1刀具材料的选择表1-2硬质合金的用途分类与性能趋向使用范围分类用途分类分类被加工材料识别顔色代号被加工材料适应的加工条件P长切屑的黑色金属蓝色P01钢、铸钢精车、精镗、高速切削、小切屑截面、尺寸精确和精度高、无振动工序P10钢、铸钢车削、仿形切削、车螺纹和铣削、高切削速度、小或中切屑截面P20钢、铸钢、长切屑的可锻铸铁车削、仿形切削、铣削、中切削速度和切屑截面、小切屑截面刨P30钢、铸钢、长切屑的可锻铸铁车削、铣削、刨削、中或低切削速度、中或大切屑截面，在不利条件下加工P40钢、有砂夹杂和孔隙的铸钢件车削、刨削、插削、低切削速度、大切屑截面，可以用不利条件下加工的大切削角和在自动机床上使用P50钢、有砂夹杂和孔隙的中或低抗拉强度的铸钢件适于要求韧性很高的硬质合金的工序；车削、刨削、插削、低切削速度、大切屑截面，可以在不利条件下以大切削角加工和在自动机床上使用1.2.1.1刀具材料的选择使用范围分类用途分类分类被加工材料识别顔色代号被加工材料适应的加工条件M长或短切屑的黑色金属、有色金属黄色M10钢、铸钢、锰钢、灰铸铁、合金铸铁车削、中或高切削速度、小或中切屑截面M20钢、铸钢、奥氏体钢或锰钢、灰口铸铁车削、铣削、中切削速度和切屑截面M30钢、铸钢、奥氏体钢、灰口铸铁、高温合金车削、铣削、刨削、中切削速度中或大切屑截面M40高速切削软钢、低抗拉强度钢、有色金属和轻合金车削、切断、特别于自动机床1.2.1.1刀具材料的选择使用范围分类用途分类合金分类被加工材料识别顔色代号被加工材料适应的加工条件K短切屑的黑色金属；有色金属；非金属材料红色K01特硬的灰铸铁，硬度85HS以上的冷硬铸件、高硅铅合金、淬火钢、高耐磨塑料、硬纸板、陶瓷车削、精车、镗削、铣削、刮削K10硬度220HB以上的灰铸铁、短切屑的可锻铸铁、淬火钢、硅铝合金、铜合金、塑料玻璃、硬橡胶、硬纸板、瓷器石头车削、钻孔、镗削、拉削、铣削、刮削K20硬度＜220HB的灰铸铁、有色金属，紫铜、黄铜、铝要求高韧性硬质合金的车削、铁削、刨削、镗孔、拉削K30低硬度灰铸铁、低抗拉强度钢、压缩木材车削、铣削、刨削、插削，适于不利条件下加工，可以用大切削角K40软木或硬木、有色金属车削、铣削、刨削、插削、适于不利条件下中工，可以用大切削角1.2.1.1刀具材料的选择以氧化铝〔Al2O3〕或氮化硅〔Si3N4〕为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。其优点是硬度高〔91～95HRA〕，耐磨性、耐高温性能好〔1100～1300°C〕，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强；其缺点是脆性大、抗弯强度低〔只有硬质合金的1/2〕，冲击韧性差，热导率低〔仅为硬质合金的1/2～1/5〕，易崩刃，所以使用范围受到限制；一般不加切削液。适用范围：高速精细加工硬材料(淬硬钢、冷硬铸铁等)。陶瓷刀具材料1.2.1.1刀具材料的选择金刚石刀具材料碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。由于硬度极高〔10000HV〕，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部外表摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达65～70HRC的材料。也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，耐热温度只有700～800℃，只宜微量切削；与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工含碳的黑色金属〔钢等〕。分类：天然单晶金刚石刀具；人造聚晶金刚石刀具〔PCD〕；金刚石烧结体。1.2.1.1刀具材料的选择立方氮化硼CBN立方氮化硼〔CBN〕是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下参加催化剂转化而成。它有很高的硬度及耐磨性〔3500～4500HV，仅次于金刚石〕；热稳定性好，化学惰性大，1300℃时不发生氧化，与铁系金属不起化学反响；导热性好，摩擦系数低。缺点：强度和韧性较差，抗弯强度仅为陶瓷刀具的1/5～1/2。因此可用于高温合金、冷硬铸铁、淬硬钢等难加工材料的加工，以车代磨。它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合金，通常采用负前角的高速切削。1.2.1.1刀具材料的选择案例应用案例中零件的材料采用LY12，这是一种高强度硬铝，可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊焊接性良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂纹的倾向；合金在淬火和冷作硬化后其切削性能尚好，退火后切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化处理与涂漆方法或外表加包铝层以提高其抗腐蚀能力。该材料主要用于各种高负载的零件和构件，如飞机零件、铆钉等零件。根据该材料的性能，结合表1-2，可选刀具材料为K20。1.2.1.2刀具几何参数的选择切削加工的根本条件刀具和工件间要有形成零件结构要素所需的相对运动。刀具材料的性能能够满足切削加工的需要。刀具必须具有一定的空间几何结构。1.2.1.2刀具几何参数的选择加工表面切削刃相对于工件的运动轨迹面进给运动主运动待加工外表过渡外表已加工外表工件上即将被切除的外表。工件上经刀具切削后形成的新外表。工件上切削刃正在切削的外表。它是待加工外表和已加工外表之间的过渡外表。1.2.1.2刀具几何参数的选择

1、主运动在切削运动中，最主要的、最根本的、消耗动力最多的运动，它是刀具与工件之间的相对运动。通常只有一个。切削运动2、进给运动刀具与工件之间附加的相对运动,它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑,从而形成具有所需几何特性的已加工外表。进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成〔如铣削〕，可以是间歇的〔如刨削〕,也可以是连续的〔如车削〕，可能不止一个。1.2.1.2刀具几何参数的选择1.2.1.2刀具几何参数的选择刀具的构成

由工作部分和非工作部分构成。

1.2.1.2刀具几何参数的选择三面、两刃、一尖：刀具上切屑流经的外表。前刀面Aγ：后刀面Aα：刀具上同前刀面相交形成主切削刃的刀面。前刀面后刀面刀具上同前刀面相交形成副切削刃的刀面。副后刀面副后刀面A′α：1.2.1.2刀具几何参数的选择刀尖对车刀来说是前刀面与主后刀面的交线。承担主要切削任务。主切削刃S：副切削刃S′：对车刀来说是前刀面与副后刀面的交线，参加局部切削工作。主切削刃刀尖：主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一局部切削刃。为增加刀尖强度，通常磨成一小段过渡圆弧。三面、两刃、一刀尖副后刀面前刀面副切削刃后刀面1.2.1.2刀具几何参数的选择刀具角度是为刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削局部几何形状〔各外表空间位置〕的重要参数。用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系;参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系两类刀具角度参考系确定刀具切削工作时角度的基准，刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。1.2.1.2刀具几何参数的选择在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。刀具静止参考系在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平面参考系,其它参考系有法平面参考系、假定工作平面参考系等。两点假设：1）运动假设——假设刀具的进给运动速度为0；2）安装假设——假设刀具在安装时刀尖与工件的轴线等高，刀杆与工件的轴线垂直。

1.2.1.2刀具几何参数的选择

1.正交平面参考系由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。υc(1)基面：通过切削刃选定点的平面，它平行刀具安装的一个平面，其方位要垂直于主运动方向。1.2.1.2刀具几何参数的选择υc(2)切削平面：通过切削刃选定点并同时垂直于基面的平面。1.2.1.2刀具几何参数的选择υc正交平面切削平面基面(3)正交平面：通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。1.2.1.2刀具几何参数的选择主剖面po：

⊥

ps

⊥pr基面pr：pr⊥vc∥刀具安装面〔车刀〕切削平面ps:与S相切且⊥pr假定主运动方向vc正交平面参考系〔Pr-Ps-Po)主切削刃上选定点1.2.1.2刀具几何参数的选择1)前角γo刀具切削局部的根本角度〔正交平面参考系〕2)后角αo3)主偏角κr4)副偏角κr′5)刃倾角λs刀具角度表达刀具外表在空间方位的参数。1.2.1.2刀具几何参数的选择前角γo基面投影线前刀面投影线

在正交平面内测量，前刀面与基面之间的夹角。1)前角γoυc1.2.1.2刀具几何参数的选择切削平面投影线主后刀面投影线后角αo在正交平面内测量，后刀面与切削平面之间的夹角。2)后角αoυc1.2.1.2刀具几何参数的选择3)主偏角κr基面中测量的切削平面与假定进给平面间的夹角〔主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf方向之间的夹角〕。主偏角κr1.2.1.2刀具几何参数的选择4)副偏角κr′基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角〔副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角〕。副偏角κr′1.2.1.2刀具几何参数的选择基面投影线主切削刃刃倾角λs5)刃倾角λs在切削平面中测量的主切削刃与基面的夹角。υc1.2.1.2刀具几何参数的选择刀具角度的正负规定前角γo：前刀面与切削平面之间的夹角为锐角，前角为正，夹角为钝角，前角为负值，直角时为0。后角αo：后刀面与基面之间的夹角为锐角，后角为正，夹角为钝角，后角为负值，直角时为0。刃倾角λs：刀尖是主切削刃上最高点时刃倾角为正，刀尖位于主切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时时刃倾角为零。主偏角κr

、副偏角κr′:一般为正值。

1.2.1.2刀具几何参数的选择〔1〕刃形：刃形即是切削刃的形状。从简单的直线刃开展到折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯刃及其他适宜的空间曲线刃。参数选择1.2.1.2刀具几何参数的选择图4-4刃口修磨形式a〕锋刃b〕刃口修圆c〕刃口负倒棱d〕刃口平棱e〕负后角倒棱〔2〕刃口形式a、正前角锋刃平面型

特点：刃口较锋利，但强度差，γo不能太大，不易折屑。b、钝圆切削刃型特点：切削刃强度和抗冲击能力增加，具有一定的消振作用，rn≈0.025～0.15。

1.2.1.2刀具几何参数的选择负倒棱消振棱刃带c、带倒〔平〕棱的正前角平面型特点：切削刃强度及抗冲击能力强，散热条件好，同样条件下可以采用较大的前角，提高了刀具寿命。bγ1=f/2，γo1=0°～-15°d、负后角倒棱〔刃带〕特点：在切削时增加阻尼作用，起到抑制振动效果，对定尺寸刀具磨出刃带还为制造刃磨刀具时有利于控制和保持尺寸精度〔钻头、铰刀、拉刀〕，bα1=0.1～0.3，αo1=0°～-20°。刃形区别1.2.1.2刀具几何参数的选择1.前角γO选择功用γO

刀刃锋利→切削变形切削力、热和切削功率刀刃和刀尖强度→散热体积刀具寿命刀具角度的选择1.2.1.2刀具几何参数的选择γo1Prγo21.2.1.2刀具几何参数的选择选择原则前角大小取决于：工件材料、刀具材料、加工要求及工艺系统。工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取较小的前角。加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。刀具材料韧性好〔高速钢〕，取较大前角，反之〔硬质合金〕取较小前角。粗加工、断续切削时，取较小前角，精加工时，取较大前角；成形刀具前角应小。工艺系统刚度差或机床功率缺乏时应取较大前角。1.2.1.2刀具几何参数的选择2.后角αo选择

功用αo

后刀面与工件的摩擦后刀面的磨损率选择原则后角大小取决于：工件材料、加工性质及工艺系统刚度。工件材料越软、塑性越大，后角越大；易产生硬化层材料，后角取大值；粗加工、强力切削、冲击载荷，后角较小；精加工后角较大；工艺系统刚度较差时，适当减小后角，减小振动。

刀刃和刀尖强度→散热体积刀具磨损1.2.1.2刀具几何参数的选择硬质合金车刀合理前角、后角的参考值1.2.1.2刀具几何参数的选择3.主偏角κr

和副偏角κr′选择

功用κr和κr′

刀刃强度外表粗糙度背向力Fp残留面积高度，散热条件刀具寿命，进给力Ff1.2.1.2刀具几何参数的选择κr1κr′κr2FpFf1.2.1.2刀具几何参数的选择

2、选择原则工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反之取较大值；车细长轴取κr=90°。加工高强度、高硬度、热导率小和外表有硬化层的材料，宜取较小的主偏角。单件小批生产，希望一两把刀具加工出工件上所有的外表〔外圆、端面、倒角〕，那么选取通用性较好的45º车刀或与直角台阶相适应的90°车刀。副偏角大小取决于外表粗糙度〔5°〜15°)，粗加工时取大值，精加工取小值。1.2.1.2刀具几何参数的选择4.刃倾角λs选择功用选择主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。负刃倾角与大前角匹配，以解决“锋利与强固〞的矛盾。加工一般钢料和铸铁，无冲击时：粗车λs＝0°〜－5°，精车λs＝0°〜+5°；有冲击时：λs＝－5°〜－15°；特别大时：λs＝－30°〜－45°。切削加工高强度钢、冷硬钢时：λs＝－30°〜－45°。工艺系统刚度缺乏时，应尽量不用-λs。1.2.1.2刀具几何参数的选择刃倾角控制切屑流向，影响加工质量。λs＜0°时，切屑流向已加工表面。λs=0°时，切屑沿主切削刃垂直方向流出。λs＞0°时，切屑流向待加工表面。1.2.1.2刀具几何参数的选择刀尖形状的选择a〕修圆刀尖增大rε，能明显减小Ra，并能增加刀头强度和改善散热条件，降低刀具磨损，提高刀具寿命；但过大的刀尖圆弧半径，使背向力Fp增大。rε的选择：半精加工和精加工时，rε=〔2～3〕f；在工艺系统刚性足够条件下切削难加工材料和断续切削时，可适当加大rε值。b〕倒角刀尖倒角刀尖主要用于车刀、可转位面铣刀和钻头的粗加工、半精加工和有间断的切削中，一般取κrε=κr/2、bε=0.5～2mm。1.2.1.2刀具几何参数的选择a)修圆刀尖b)倒角刀尖c)倒角带修光刃c〕倒角带修光刃在倒角刀尖与副切削刃间作出与进给方向平行的修光刃，其上κrε′=0，宽度bε′=〔1.2～1.5〕fmm，用它在切削时修光残留面积。主要用在工艺系统刚性足够的车刀、刨刀和面铣刀的较大进给量半精加工中。1.2.1.2刀具几何参数的选择案例应用粗加工精加工前角30°～35°35°～40°后角8°～10°10°～12°主偏角95°95°副偏角5°5°刀尖圆弧半径0.40.2刃倾角-5°～0°0°～5°1.2.1.3刀具型号的选择可转位刀片的型号1.2.1.3刀具型号的选择刀片夹紧结构

这种结构采用夹紧元件从上面将刀片夹紧，夹紧可靠、定位精确，但刀头尺寸较大，夹紧元件可能阻碍切屑的流出。适用于无孔刀片夹紧和中、重负荷的切削。1.2.1.3刀具型号的选择刀片夹紧结构

该结构利用杠杆原理对刀片进行夹固，拧动螺钉推动杠杆绕其支点顺时针转动一个角度，将刀片压向两个定位面并夹紧。其结构简单，装卸方便，定位精确，且排屑顺畅，不会刮伤夹紧元件，故应用较广，适于在中、小型机床上使用。

1.2.1.3刀具型号的选择刀片夹紧结构

该结构利用斜面夹紧的原理将刀片夹紧，拧动螺钉带动楔块下压，楔块将刀片向右压向刀片中间孔的大圆柱销上。刀杆结构简单，夹紧可靠，但由于利用孔的一个侧面定位，刀片转位后定位精度不易保证。此外，由于切削热的影响，将产生较大的内应力，可能造成刀片碎裂和圆柱销变形。

1.2.1.3刀具型号的选择刀片夹紧结构

该结构利用轴上端部的偏心将刀片夹紧在刀杆上。由于螺纹能自锁，故夹紧较为可靠。偏心式结构简单，装卸方便，切屑流出顺利，不会刮伤夹紧元件，但往往只能使刀片靠单面加紧，难以保证两个定位侧面都贴和，定位精度稍差，在冲击和振动下刀片易松动，故通常在中、小型机床上进行连续切削时使用。

1.2.1.3刀具型号的选择刀片夹紧结构

为了增强夹紧力，防止刀片因振动而产生位移，可将上述几种夹固结构综合使用。如下图是一种利用上压及斜楔作用而形成的结构，称压杆式。其特点是夹紧力大，刀片定位精度高，夹紧力与切削力方向一致，使用可靠。1.2.1.3刀具型号的选择可转位车刀型号

1.2.1.3刀具型号的选择可转位刀具的选择1〕刀片形状选择依据加工工序的性质、工件的轮廓形状、刀具寿命和刀片的转位次数等因素进行。切削刃强度高通用性好振动倾向越大所需功率越小不同形状的刀片有各自不同的特点1.2.1.3刀具型号的选择2〕刀片尺寸的选择包括刀片内切圆〔或边长〕、厚度、刀尖圆弧半径等。不同形状的刀片就有不同的有效切削刃长度1.2.1.3刀具型号的选择刀尖圆弧半径的影响1.刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降。2.刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加。3.刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动。4.刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小。5.刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化。刀尖圆弧半径对刀尖的强度及加工外表粗糙度影响很大，一般适宜值选进给量的2～3倍。刀尖圆弧小用于切深削的精加工。细长轴加工。机床刚性差时。刀尖圆弧大用于需要刀刃强度高的黑皮切削，断续切削。大直径工件的粗加工。机床刚性好时。1.2.1.3刀具型号的选择3〕断屑槽形的选择

-DR

粗加工的首选切削刃坚韧耐冲击。适用于P类材料的普通加工及粗加工。断屑区间：ap=〔〕mmf=〔〕mm/rev-DM半精加工的首选切屑控制好，适用范围广。主要用于P类材料的半精加工。

断屑区间：ap=〔〕mmf=〔〕mm/rev-DF精加工槽型

具有较锋利的前角

。可获的良好的加工外表质量。适用于P类材料的精加工。断屑区间：ap=〔0.1-2〕mmf=〔〕mm/rev1.2.1.3刀具型号的选择4)刀杆的选择根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆1.2.1.3刀具型号的选择案例应用粗加工精加工外轮廓刀杆型号SCLCR2020K12SCLCR2020K12外轮廓刀片型号CCGX120404-LHCCGX120402-LH内轮廓刀杆型号S20S-SCLCR09S20S-SCLCR09内轮廓刀片型号CCGX09T304-LHCCGX09T302-LH1.2.1.4切削用量的合理选择切削速度υc进给量ƒ背吃刀量ɑp切削速度υc进给量ƒɑp背吃刀量ɑp切削用量三要素1.2.1.4切削用量的合理选择①切削速度切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。外圆车削的切削速度为(单位：m/min)vc=πdwn/1000=dwn/318n——工件的转速，r/min;dw—待加工外表直径②进给量f刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。

当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r；

当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/行程。1.2.1.4切削用量的合理选择车削时进给速度vf可由下式计算vf=fn合成切削速度ve可表达为ve=vc+vf进给速度vf

切削刃上选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，单位mm/min。切削刃上选定点相对于工件合成切削运动的瞬时速度，单位m/min。1.2.1.4切削用量的合理选择

③背吃刀量ap(切削深度)垂直于进给运动方向测量的吃刀量〔切削层最大尺寸〕外圆车削：〔图1-3〕ap＝(dw-dm)/2dw—待加工外表直径dm—已加工外表直径3、材料切除率Q单位时间内所切除材料的体积,单位为mm3/min。

Q=1000vcfap2、切削时间tm

切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间，单位为min，

tm=lA/vfap==li/vf=πdlA/Ql—刀具行程长度mm，A—半径方向加工余量mm，i—走刀次数dwdm1.2.1.4切削用量的合理选择合理选择切削用量的原则合理切削用量是指使刀具的切削性能和机床的动力性能得到充分发挥，并在保证加工质量的前提下，获得高生产率和低加工本钱的切削用量。1.2.1.4切削用量的合理选择选择切削用量的原那么选择顺序：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限制条件或加工外表粗糙度的要求，选取尽可能大的进给量f；最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度vc。分析了解工件材料的性能和加工要求；刀具材料性能；机床及其运动参数；工艺系统刚性等条件，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工本钱。1.2.1.4切削用量的合理选择粗加工时(外表粗糙度Ra50～12.5μm)：在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量。如分两次走刀，那么第一次背吃刀量尽量取大ap1=(2/3～3/4)A，第二次背吃刀量尽量取小些ap2=(1/3～1/4)A。半精加工时(外表粗糙度Ra6.3～3.2μm)：ap=A，背吃刀量一般为0.5～2㎜。精加工时(外表粗糙度Ra1.6～0.8μm)：ap=A，背吃刀量为0.1～0.4㎜。背吃刀量、进给量和切削速度的选定1、背吃刀量ap的选择1.2.1.4切削用量的合理选择2、进给量f的选择生产实际中多采用查表法选定进给量，经与机床实有的f修正后确定。粗加工时，进给量由机床进给机构强度、刀具强度与刚性、工件的装夹刚度决定，一般取f=0.3～0.9mm/r。

精加工、半精加工时，进给量主要由加工精度和外表粗糙度决定，另外还要考虑工件材料、刀尖圆弧半径、背吃刀量等，常取f=0.08～0.5mm/r。确定了背吃刀量ap、进给量f和刀具耐用度T，那么可以按下面公式计算或由表查出切削速度υT，计算和确定机床转速n，再确定切削速度υc。3、切削速度的选择1.2.1.4切削用量的合理选择半精加工和精加工时，切削速度υc主要受刀具寿命和已加工外表质量限制，在选取切削速度υc时，要尽可能避开积屑瘤的速度范围。切削速度的选取原那么是：粗车时，应选较低的切削速度，精加工时选择较高的切削速度；工件材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。除了用计算方法外，生产中经常按类比法或实际经验选取切削速度。vT→→n实→1.2.1.4切削用量的合理选择假设选用的切削用量值过高或机床动力较小，需检验机床功率是否允许。要求：Pc＜PE·ηmPc—切削功率PE—机床电机功率ηm—机床传动效率，0.75～0.9

4、机床功率检验1.2.1.4切削用量的合理选择采用切削性能更好的新型刀具材料；改善工件材料的切削加工性；改进刀具结构和选配合理刀具几何参数提高刀具的制造和刃磨质量；采用新型的、性能好的切削液和高效的冷却方法。提高切削用量的途径1.2.1.4切削用量的合理选择经验法，可以充分地考虑机床、刀具、工件特点和加工质量等影响因素，针对不同的状况选择合理的切削用量。；计算法，解决了查表法数据不够合理的状态，可是计算法需要消耗大量的人工和时间，对于实际生产没有现实意义。查表法，利用切削用量手册是一种不需要经验的选择方法，然而这种方法的灵活性较差，只能根据条件来选择的切削用量，不考虑外部条件的变化。图表法，相对来说更具有现实意义，它可根据机床的特点来绘制，但数据的准确性有所欠缺。人工智能选择切削用量的方法1.2.1.4切削用量的合理选择从相应的刀片资料中查找切削用量的推荐值切削用量的查表法1.2.1.4切削用量的合理选择切削用量修正系数1.2.1.4切削用量的合理选择案例应用粗加工精加工背吃刀量（mm）40.3进给量（mm/r）0.30.1切削速度（m/min）1402001.2.2.1常用的数控标准程序结构和程序段格式1.程序结构%O1001N10T0101N20G00X50.Z2.……N100M30%程序开始符程序名程序主体程序结束指令程序结束符1.2.2.1常用的数控标准2.程序段格式N10G01X200.Y100.S1000M03F200T01LF特点：1〕程序段中各信息字的排列不分顺序；2〕数据符的位数可少不可多；3〕模态指令只能被同组的其他指令取代或取消，否那么继续有效，并可以省略。1.2.2.1常用的数控标准3、主程序与子程序O0001G00X0Y0……M99O0010G40G80G49G90G21G17G54T01……M98P0001……M98P0002……M30O0002X0Y0……M98P0003……M99O0003G00X0Y0……M991.2.2.1常用的数控标准程序指令字1.顺序字N1〕作用〔1〕对程序的校对和检索修改；〔2〕可直观地检查程序；〔3〕条件转向的目标。2〕使用规那么〔1〕数字局部为四位正整数。如：N1，N5，N100等。〔2〕顺序号没有顺序关系。〔3〕顺序字可以省略。1.2.2.1常用的数控标准2.准备功能字G作用：建立机床或控制系统工作方式的一种命令。3.尺寸字第一组X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R第二组A、B、C、D、E第三组I、J、K1.2.2.1常用的数控标准4.辅助功能字M功能代码功能含义

M00程序停止

M01选择程序停止

M02程序结束

M30程序结束并返回程序头

M03/M04

主轴正/反转

M05主轴停转

M08/M09

冷却开/关

M98

调用子程序

M99子程序返回1.2.2.1常用的数控标准5.进给功能字F每分钟进给量〔mm/min〕每转进给量〔mm/r〕G94G956.转速字S恒转速〔r/min〕恒线速〔m/min〕G97G967.刀具字T1.2.2.1常用的数控标准坐标系和运动方向命名原那么1.刀具相对于静止工件而运动原那么；2.右手笛卡儿直角坐标原那么；3.运动的正方向——增大工件和刀具之间距离的方向，即刀具远离工件的方向为正。1.2.2.1常用的数控标准1.2.2.1常用的数控标准机床坐标轴确实定1.先确定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，假设没有主轴，那么规定垂直于工件装夹外表的坐标轴为Z轴。Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。2.再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。正方向也是使刀具远离工件的方向。3.Y坐标。在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。1.2.2.1常用的数控标准1.2.2.1常用的数控标准机床坐标系与工件坐标系1.机床坐标系的原点机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有坐标原点。机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。2.编程坐标系〔工件坐标系〕编程坐标系〔工件坐标系〕是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。1.2.2.1常用的数控标准3.工件坐标系和加工原点数控车床编程特点1.数控车床的坐标方式：X轴以直径方式编程，Z轴以长度方式编程2.数控车床的编程局部：以零件的上半局部编程1.2.2.1常用的数控标准1.2.2.1常用的数控标准1.绝对值编程(X、Z〕与相对值编程〔U、W〕绝对值编程：G01X100.Z50.相对值编程：G01U60.W-100.绝对值和相对值混合编程：G01U60.Z50.G01X100.W-100.根本指令1.2.2.1常用的数控标准2.快速点定位G00格式：G00X〔U〕Z〔W〕，0zxP1P21020304010201.2.2.1常用的数控标准说明：〔1〕G00指令刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快移进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点；〔2〕G00指令中的快进速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序规定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。〔3〕快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。〔4〕G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。〔5〕G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G33功能注销。1.2.2.1常用的数控标准3.直线插补G01格式：G01X〔U〕Z〔W〕F，P20zxP11020304010201.2.2.1常用的数控标准说明：〔1〕G01指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。〔2〕实际进给速度等于指令速度F与进给速度修调倍率的乘积。〔3〕G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。〔4〕G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。1.2.2.1常用的数控标准4.圆弧插补G02/03格式：G02/03X〔U〕Z〔W〕RF，G02/03X〔U〕Z〔W〕IKF,P10zxP21020304010201.2.2.1常用的数控标准说明：(1)G02、G03时，刀具相对工件以F指令的进给速度从当前点向终点进行插补加工，G02为顺时针方向圆弧插补，G03为逆时针方向圆弧插补。顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向。(2)圆弧半径编程时，当加工圆弧段所对的圆心角为0～180°时，R取正值，当圆心角为180～360°时，R取负值，在同一程序段中I、K、R同时指令时，R优先，I、K无效。(3)X、Z同时省略时，表示起、终点重合，假设用I、K指令圆心，相当于指令了360°的弧，假设用R编程时，那么表示指令为0°的弧。G02(G03)I...;整圆。G02(G03)R...;不动。(4)无论用绝对还是用相对编程方式，I、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。1.2.2.1常用的数控标准5.暂停指令G04格式：G04X〔P〕,说明：〔1〕G04在前一程序段的速度降到零之后才开始暂停动作。〔2〕在执行含G04指令的程序段时，先执行暂停功能。〔3〕G04为非模态指令〔4〕G04可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的外表。该指令除用于切槽、钻镗孔外，还可用于拐角轨迹控制。1.2.2.1常用的数控标准1.2.2.1常用的数控标准单一形状的固定循环1.内外直径的切削循环(G90)直线切削循环:G90X(U)___Z(W)___F___;锥体切削循环:

G90X(U)___Z(W)___R___F___;

必须指定锥体的“R〞值。切削功能的用法与直线切削循环类似。1.2.2.1常用的数控标准2.台阶切削循环(G94)1〕格式

平台阶切削循环:

G94X(U)___Z(W)___F___;

锥台阶切削循环:

G94X(U)___Z(W)___R___F___;1.2.2.1常用的数控标准1.2.2.1常用的数控标准多重固定循环1.外圆粗车固定循环(G71)1〕格式

G71U(△d)R(e)

G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)△d:切削深度(半径指定)e:退刀行程ns:精加工形状程序的第一个段号nf:精加工形状程序的最后一个段号。

△u：X方向精加工预留量的距离及方向。

△w:Z方向精加工预留量的距离及方向1.2.2.1常用的数控标准2〕功能

如果在以下图用程序决定A至A’至B的精加工形状,用△d(切削深度)车掉指定的区域,留精加工预留量△u/2及△w。1.2.2.1常用的数控标准2.端面车削固定循环(G72)1〕格式

G72W〔△d〕R(e)

G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)△t,e,ns,nf,△u,△w，f,s及t的含义与G71相同

1.2.2.1常用的数控标准2〕功能

如以下图所示，除了是平行于X轴外，本循环与G71相同。1.2.2.1常用的数控标准3.成型加工复式循环(G73)1〕格式

G73U(△i)W(△k)R(d)

G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)△i:X轴方向退刀距离(半径指定)

△k:Z轴方向退刀距离(半径指定)d:分割次数1.2.2.1常用的数控标准2〕功能

本功能用于重复切削一个逐渐变换的固定形式,用本循环,可有效的切削一个用粗加工段造或铸造等方式已经加工成型的工件。1.2.2.1常用的数控标准4.精加工循环(G70)1)格式

G70P(ns)Q(nf)2)功能

用G71、G72或G73粗车削后，G70精车削。

1.2.2.1常用的数控标准1.2.2.1常用的数控标准刀具补偿功能1.刀具补偿指令G41——刀具半径左补偿G42——刀具半径右补偿G40——刀具半径补偿取消格式：G41/G42/G40G00/G01D_X(U)_Z(W)_(F_)1.2.2.1常用的数控标准2.刀尖圆弧半径对加工的影响1.2.2.1常用的数控标准1〕欠切现象假想刀尖实际切削刃轨迹编程轨迹1.2.2.1常用的数控标准2〕过切现象编程轨迹假想刀尖实际切削刃轨迹1.2.2.1常用的数控标准3.补偿方向的判断刀具运动方向工件实体按程序路径前进方向，刀具偏在零件左侧进给

为左补偿；刀具偏在零件右侧进给，为右补偿。1.2.2.1常用的数控标准4.刀具假想位置1.2.2.1常用的数控标准5.刀具补偿本卷须知1〕刀补的引入和取消要求必须在G00或G01程序段，不应在G02/G03程序段上进行。2〕当刀补数据为负值时，那么G41、G42成效互换。3〕G41、G42指令不要重复规定，否那么会产生一种特殊的补偿。4〕G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。1.2.2.1常用的数控标准1.4切槽加工分析

切槽外圆外槽内孔切槽端面切槽