1、第四章 数控车削加工工艺,结合装备、结合经验！ 黑猫、白猫，能抓耗子的就是好猫！,分析零件图样 构成零件轮廓的几何条件 尺寸精度要求 形状和位置精度要求 表面粗糙度要求 确定毛坯 毛坯类型：铸造毛坯、锻造毛坯、型材、焊接件 主要考虑 因素：零件材料及其力学性能；零件的结构形状与外形尺寸；生产类型；现有生产条件；毛坯制造的新工艺、新技术,切削深度（ap） ：系统刚性允许的条件下尽可能选取较大的切削深度 主轴转速（n）：一般情况： n=1000v/（d）车螺纹：n1200/p-k 进给量（f）：粗车一般取0.30.8 mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。,第一
2、节 概 述,数控车床即装备了数控系统的车床或采用了数控技术的车床。一般是将事先编好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过伺服系统去控制车床各运动部件的动作，加工出符合要求的各种形状回转体零件。,第一节 概 述,一、数控车床的组成及布局1数控车床的组成数控车床与普通车床相比较，其结构上仍然是由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组成。在数控车床上由于实现了计算机数字控制，伺服电动机驱动刀具作连续纵向和横向进给运动，所以数控车床的进给系统与普通车床的进给系统在结构上存在着本质上的差别。普通车床主轴的运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传到刀架实现纵向和横向进给运动。而数控车床
3、是采用伺服电动机经滚珠丝杠，传到滑板和刀架，实现纵向(z向)和横向(x向)进给运动。可见数控车床进给传动系统的结构大为简化 。,第一节 概 述,2数控车床的布局数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致。因为刀架和导轨 的布局形式直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观，所以刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化。另外，数控车床上都设有封闭的防护装置，有些还安装了自动排屑装置。,第一节 概 述,(1)床身和导轨的布局数控车床床身导轨与水平面的相对位置，它有4种布局形式：平床身，斜床身，平床身斜滑板，立床身。,第一节 概 述,水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，
4、工艺性好，便于导轨面的加工，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困 难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构 尺寸。水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩，这种布局形式一方面有水平 床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。,第一节 概 述,由于水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局这两种布局形式具有排屑容易，从工件上切下的炽热铁屑不会堆积在导轨上，便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床外形简洁、美观，占地面积小，容易
5、实现封闭式防护等特点，所以中、小型数控车床普遍采用这两种形式。,第一节 概 述,斜床身导轨倾斜的角度分别为30、45 、60 、75 ，当角度为90时称为立式床身。倾斜角 度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑上面的诸因素，中小规格的数控车床，其床身的倾斜度以60为宜。,第一节 概 述,(2)刀架的布局刀架作为数控车床的重要部件之一，它对机床整体布局及工作性能影响很大。两坐标联动数控车床多采用12工位的回转刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回转刀架。回转刀架在机床上的布局有两种形式。一种是适用于加工轴类
6、和盘类零件的回转刀架，其回转轴与主轴平行；另一种是适用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴与主轴垂直。,第一节 概 述,四坐标控制的数控车床，床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。由于分别控制每个刀架的切削进给量，因此两刀架可以同时切削同一工件的不同部位，不仅扩大了加工范围，还提高了加工效率。四坐标数控车床需要配置专门的数控系统来控制两个独立刀架，而且机械结构复杂。这种机床主要适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。,第一节 概 述,二、数控车床的分类随着数控车床制造技术的不断发展，为了满足不同的加工需要，数控车床的品种和数量越来越多，形成了产品繁多、规格不
7、一的局面。对数控车床的分类可以采用不同的方法。,第一节 概 述,1按数控系统的功能分(1)全功能型数控车床 如配有日本FANUCOTE、德国SIEMENS810T系统的数控车床都是全功能型的。(2)经济型数控车床 经济型数控车床是在普通车床基础上改造而来的，一般采用步进电动机驱动的开环控制系统，其控制部分通常采用单片机来实现。,第一节 概 述,2按主轴的配置形式分类 (1)卧式数控车床 主轴轴线处于水平位置的数控车床。 (2)立式数控车床 主轴轴线处于垂直位置的数控车床。 还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。,第一节 概 述,3按数控系统控制的轴数分类 (1)两轴控
8、制的数控车床 机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。 (2)四轴控制的数控车床 机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴控制。 对于车削中心或柔性制造单元，还要增加其他的附加坐标轴来满足机床的功能要求.目前，我国使用较多的是中小规格的两坐标联动控制的数控车床。,第一节 概 述,三、数控车削的主要加工对象 数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。结合数控车削的特点，与普通车床相比，数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转体零件。,第一节 概 述,1精度要求高的回转体零件由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自偿，所以能加工尺寸精度要求较高的零件，在有些场
9、合可以以车代磨。此外，数控车削的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，所以能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。另外工件一次装夹可完成多道工序的加工，提高了加工工件的位置精度。,第一节 概 述,2表面粗糙度要求好的回转体零件数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。因为在材质精车余量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。切削速度变化，致使车削后的表面粗糙度不一致，使用数控车床的恒线速切削功能，就可选用最佳线速度来切削锥面、球面和端面等，使车削后的表面粗糙度值既小又一致。,第一节 概 述,3表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有
10、直线和圆弧插补功能，可以车削由任意直线和曲线组成的形状复杂的回转体零件。如图42所示的壳体零件封闭内腔的成形面，在普通车床上是无法加工的，而在数控车床上则很容易加工出来。,第一节 概 述,4带特殊螺纹的回转体零件数控车床具有加工各类螺纹的功能，包括任何等导程的直、锥和端面螺纹，增导程、减导程以及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。通常在主轴箱内安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步带1：1地传到脉冲编码器。采用伺服电动机驱动主轴旋转，当主轴旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动工件一个导程的运动关
11、系。而且车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度值小。,第一节 概 述,5超精密、超低表面粗糙度值的零件磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜等零件，要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度值，它们适合于在高精度、高性能的数控车床上加工。数控车床超精加工的轮廓精度可达到0.1m，表面粗糙度达Ra0.02m，超精加工所用数控系统的最小分辨率应达到0.01 m。,第二节 工件的装夹及对刀,一、数控车削加工工件的装夹 (一)工件采用通用夹具装夹 （二）工件采用找正方式装夹 （三）其他类型的车床夹具,第二节 工件的装夹及对刀,(一)工件采用通用夹具装夹 1工件定位要求由于
12、数控车削编程和对刀的特点，工件径向定位后要保证工件坐标系Z轴与机床主轴轴线同轴，同时要保证加工表面径向的工序基准(或设计基准)与机床主轴回转中心线的位置满足工序(或设计)要求。如工序要求加工表面轴线与工序基准表面轴线同轴，这时工件坐标系Z轴即为工序基准表面的轴线，可采用三爪自定心卡盘以工序基准为定位基准自动定心装夹或采用两顶尖(工序基准为工件两中心孔)定位装夹；若工序要求加工表面轴线与工序基准表面轴线有偏心，则采用偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具装夹，偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具的中心(为定位基准)到主轴回转中心线的距离要满足加工表面中心线与工序基准(与定位基准重合)的偏心距离要求，这时工件坐标系
13、Z轴只能为加工表面的轴线。,第二节 工件的装夹及对刀,工件轴向定位后要保证加工表面轴向的工序基准(或设计基准)与工件坐标系X轴的位置要求。批量加工时，若采用三爪自定心卡盘装夹，工件轴向定位基准可选工件的左端面或左侧其他台阶面；若采用两顶尖装夹，为保证定位准确；工件两中心孔倒角可加工成准确的圆弧形倒角，这时顶尖与中心孔圆弧形倒角接触为一条环线，轴向定位非常准确，适合数控加工精确性要求。,第二节 工件的装夹及对刀,2定位基准(指精基准)选择的原则(1)基准重合原则为避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准(设计基准)作为定位基准，并使工序基准、定位基准、编程原点三者统一，这是最优先考虑的方案。
14、因为当加工面的工序基准与定位基准不重合，且加工面与工序基准不在一次安装中同时加工出来的情况下，会产生基准不重合误差。,第二节 工件的装夹及对刀,(2)基准统一原则 在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准，这对数控加工保证零件的位置精度非常重要。 (3)便于装夹原则 所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单，敞开性好，操作方便，能加工尽可能多的内容。,第二节 工件的装夹及对刀,(4)便于对刀原则 批量加工时，在工件坐标系已确定的情况下，采用不同的定位基准为对刀基准建立工件坐标系，会使对刀的方便性不同，有时甚至无法对刀，这时就要分析此种定位方案是否能满足对刀操作的要求，否则原设
15、工件坐标系须重新设定。,第二节 工件的装夹及对刀,3常用装夹方式 (1)在三爪自定心卡盘上装夹 三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，所以适用于装夹外形规则的中、小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。反爪用来装夹直径较大的工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。,第二节 工件的装夹及对刀,数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件，轴类工件还可使用尾座顶尖支持工件。数控车床主轴转速较高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘。这种卡盘在生产厂已通过了严
16、格平衡检验，具有高转速(极限转速可达8 000rmin以上)、高夹紧力(最大推拉力为2 000-8 000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。通过调整油缸的压力，可改变卡盘的夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。为减少细长轴加工时的受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03mm。,第二节 工件的装夹及对刀,2)在两顶尖之间装夹 对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正，
17、装夹精度高，但必须先在工件的两端面钻出中心孔。该装夹方式适用于多工序加工或精加工。,第二节 工件的装夹及对刀,用两顶尖装夹工件时须注意的事项： 1)前后顶尖的连线应与车床主轴轴线同轴，否则车出的工件会产生锥度误差。 2)尾座套筒在不影响车刀切削的前提下，应尽量伸出得短些，以增加刚性，减少振动。 3)中心孔应形状正确，表面粗糙度值小。轴向精确定位时，中心孔倒角可加工成准确的圆弧形倒角，并以该圆弧形倒角与顶尖锥面的切线为轴向定位基准定位。 4)两顶尖与中心孔的配合应松紧合适。,第二节 工件的装夹及对刀,(3)用卡盘和顶尖装夹 用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削质量较大工件时要一端用
18、卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承，或利用工件的台阶面限位(见图43)。这种方法比较安全，能承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以应用比较广泛。,第二节 工件的装夹及对刀,用工件的台阶面限位,第二节 工件的装夹及对刀,(4)用双三爪自定心卡盘装夹对于精度要求高、变形要求小的细长轴类零件可采用双主轴驱动式数控车床加工，机床两 主轴轴线同轴、转动同步，零件两端同时分别由三爪自定心卡盘装夹并带动旋转，这样可以减小切削加工时切削力矩引起的工件扭转变形。一汽大众公司生产捷达轿车发动机曲轴的数控车拉加工就是采用此种方式。,第二节
19、 工件的装夹及对刀,(二)工件采用找正方式装夹1找正要求找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线(同时也是工件坐标系Z轴)找正到与车床主轴回转中心重合。,第二节 工件的装夹及对刀,2找正方法 与普通车床上找正工件相同，一般为打表找正。,第二节 工件的装夹及对刀,单件生产工件偏心安装时常采用找正装夹； 用三爪自定心卡盘装夹较长的工件时，工件离卡盘夹持部分较远处的旋转中心不一定与车床主轴旋转中心重合，这时必须找正； 当三爪自定心卡盘使用时间较长，已失去应有精度，而工件的加工精度要求又较高时，也需要找正。,第二节 工件的装夹及对刀,3装夹方式 一般采用四爪单动卡盘装夹。但四爪单动卡盘找正比较费时，只能
20、用于单件小批生产。 大批生产可用夹具。,第二节 工件的装夹及对刀,(三)其他类型的数控车床夹具 主要分为两大类： 用于轴类工件的夹具。 用于盘类工件的夹具。,第二节 工件的装夹及对刀,1用于轴类工件的夹具数控车床加工一些特殊形状的轴类工件(如异形杠杆)时，坯件可装卡在专用车床夹具上，夹具随同主轴一同旋转。 拨齿顶尖夹具，其特点是在粗车时可以传递足够大的转矩，以适应主轴高速旋转车削要求。,第二节 工件的装夹及对刀,2用于盘类工件的夹具这类夹具适用在无尾座的卡盘式数控车床上。 用于盘类工件的夹具主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘,第二节 工件的装夹及对刀,二、数控车削加工的对刀 (一)数控加工中与
21、对刀有关的概念1刀位点代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。,第二节 工件的装夹及对刀,2起刀点 起刀点是刀具相对零件运动的起点，即零件加工程序开始时刀位点的起始位置，而且往往还是程序运行的终点。有时也指一段循环程序的起点。,第二节 工件的装夹及对刀,3对刀点与对刀 对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。 对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。,第二节 工件的装夹及对刀,当采用(G92X- Z-指令建立工件坐标系时， 对刀点与起刀点重合 当采用(G54G59指令建立工件坐标系时，对刀点就是工件坐标系原点，对刀
22、点与起刀点可不重合,第二节 工件的装夹及对刀,4对刀基准(点)对刀时为确定对刀点的位置所依据的基准，该基准可以是点、线或面，它可设在工件上(如定位基准或测量基准)或夹具上(如夹具定位元件的起始基准)或机床上,第二节 工件的装夹及对刀,O1为对刀基准点； O为工件坐标系原点； A为对刀点，也是起刀点和此时的刀位点。,第二节 工件的装夹及对刀,5对刀参考点是用来代表刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内的位置的参考点，即CRT上显示的机床坐标系下的坐标值表示的点，也称刀架中心或刀具参考点.B点。,第二节 工件的装夹及对刀,6换刀点数控程序中指定用于换刀的位置点。 换刀点的位置应避免与工件、夹具和机床干涉。
23、,第二节 工件的装夹及对刀,(二)确定对刀点(或对刀基准)的一般原则 (1)对刀点的位置容易确定；(2)能够方便换刀，以便与换刀点重合；(3)采用G54-G59建立工件坐标系时，对刀点应与工件坐标系原点重合；(4)批量加工时，将编程原点与定位基准重合，以便直接按定位基准对刀或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上，以方便对刀。,第二节 工件的装夹及对刀,(三)对刀方法1试切对刀(1)采用G92XaZb指令建立工件坐标系对刀 该指令规定了刀具起点(此时该点为对刀点)在工件坐标系中的坐标值为(a，b),第二节 工件的装夹及对刀,对刀就是按工件已定的位置，使刀具的刀位点在程序运行前准确停在G92指令要求
24、的坐标位置(a，b)上，即对刀点上,第二节 工件的装夹及对刀,在执行G92指令前必须先进行对刀，将刀位点置于程序所要求的起刀点位置(a，b)上。,第二节 工件的装夹及对刀,具体对刀步骤如下：1)机床回参考点。 建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心(对刀参考点)在机床坐标系中的当前位置的坐标值。,第二节 工件的装夹及对刀,2)试切测量。 将工件右端面试车一刀，沿横向(X轴方向)退刀，测量试切端面至工件原点的距离(长度)工，并记录CRT上显示的刀架中心(对刀参考点)在机床坐标系中Z轴方向上的当前位置的坐标值Zt。 再将工件外圆表面试切一刀，沿纵向(Z轴方向)退刀，然后测量工件试切后的直径D，
25、即可知道刀尖在X方向上的当前位置在工件坐标系内的坐标值，并记录CRT上显示的刀架中心在机床坐标系中X方向上的当前位置的坐标值Xt。,第二节 工件的装夹及对刀,3)计算坐标增量。 计算出刀尖移到起刀点位置所需的X轴坐标移动增量a-D与Z轴坐标移动增量b-L上。,第二节 工件的装夹及对刀,4)对刀。根据计算出的坐标增量，用手摇脉冲发生器移动刀具，使前面记录的刀架中心坐标值(Xt，Zt)增加相应的坐标值增量，即将刀具移至使CRT屏幕上所显示的刀架中心在机床坐标系中的坐标值为(Xt+a-D，Zt+b-L)为止,第二节 工件的装夹及对刀,5)建立工件坐标系。 若执行程序段G92 Xa Zb，则屏幕将会变
26、为显示当前刀位点在工件坐标系中的位置(a，b)，即数控系统用新建立的工件坐标幕取代了前面建立的机床坐标系。,第二节 工件的装夹及对刀,如图4-8(单位为mm)所示，设以卡爪前端面为对刀基准，程序原点为图中O点，指G92X200.0 Z263.0，对刀并建立工件坐标系。,第二节 工件的装夹及对刀,(2)采用G54G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀 程序中只写C54。用此指令的对刀方法是求出当刀尖(刀位点)与工件坐标系原点重合时刀架中心在机床坐标系中的坐标值，此值即表示工件原点在机床坐标系中的坐标值，在对完刀后要把此值输入到CNC系统零点偏置寄存器中。,第二节 工件的装夹及对刀,如例4-1)采用
27、G54建立工件坐标系。在例41对刀步骤第4项中，对刀结束后，屏幕上显示的坐标X398763，Z419421是刀架中心当前位置在机床坐标系中的坐标值，刀尖在工件坐标系中的坐标值是X2000，Z2630。若假使刀尖与工件坐标系原点重合，则此时屏幕上显示的刀架中心在机床坐标系中的坐标值为(见图49)：X=398763200=198763Z=419421263=156421,第二节 工件的装夹及对刀,工件采用夹具定位、夹紧，工件坐标系采用G54-G59零点偏置指令建立并对刀，一次对刀加工一批工件，刀具每加工完一件后可回到任一点，且不需再对刀，避免了加工每件都对刀的操作，符合调整法获得尺寸的要求，所以是
28、大批量生产采用数控加工时对刀的主要方式。,第二节 工件的装夹及对刀,(3)改变参考点位置，通过回参考点直接对刀 通过调整机床各坐标轴的机械挡块位置和精确测量并重设数控系统参数，将参考点设置在与起刀点相对应的位置上,第二节 工件的装夹及对刀,(4)多刀加工时的对刀利用刀具长度补偿功能对刀 此种对刀的目的是使所换刀具的刀位点位于对刀点上，不是建立工件坐标系。 T代码由字母T后面跟4位数码组成T口口口口(如T0101)，其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号,第二节 工件的装夹及对刀,(5)车刀刀尖有圆弧半径时的对刀数控程序是针对刀具上的某一点(刀位点)进行编制的，车刀的刀位点为理想尖锐状态下的刀尖
29、点。但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想尖锐点，而是一段圆弧线。 对刀时应按刀尖圆弧中心(刀位点)建立工件坐标系。,假想刀尖点在工件坐标系中的位置为：X300Z2145，刀尖圆弧半径为05，而编程 指令为G92 X 301 Z215,第二节 工件的装夹及对刀,2机外对刀仪对刀把刀预先在机床外面校对好，使之装上机床就能使用，可节省对刀时间。机外对刀须用机外对刀仪。 机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀台上某一基准点(相当于基准刀的刀位点)之间X及Z方向的距离，这也称为刀具X及Z向的长度，即刀具的长度补偿值。,第二节 工件的装夹及对刀,机外对刀时必须连刀夹一起校对，所以刀
30、具必须通过刀夹再安装在刀架上。,第二节 工件的装夹及对刀,优点是对刀过程不占用机床的时间，从而可提高数控车床的利用率。 这种对刀方法的缺点是刀具必须连同刀夹一起进行。,第二节 工件的装夹及对刀,3ATC对刀 ATC对刀。它是在机床上利用对刀显微镜自动地计算出车刀长度的一种对刀方法。,第二节 工件的装夹及对刀,4自动对刀 利用CNC装置自动、精确地测出刀具两个坐标方向的长度、自动修正刀具补偿值，并且不用停顿就接着开始加工工件，这就是刀具检测功能，也叫自动对刀。,刀位点：用以表示刀具特征的点，如外圆车刀的刀尖点、螺纹车刀的刀尖点、切槽刀的左刀尖点等，一般把它们作为对刀和加工的基准点。 定位对刀法：
31、将刀位点调整到与对刀基准点（预设）重合。 光学对刀法：将刀位点调整到与对刀基准点（光学显微镜或投影放大镜的十字基准刻线交点）重合。 ATC对刀法：光学对刀镜与CNC组合，需将显微镜十字刻线交点调整到机床固定原点。 以上三种方法均可能受手动和目测误差影响，对刀精度有限。试切对刀法：通过试切对刀，结果更加准确可靠。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,一、选择并确定进行数控加工的内容 1通用机床无法加工的内容应作为首先选择内容(1)由轮廓曲线构成的回转表面,(2)具有微小尺寸要求的结构表面,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(3)同一表面采用多种设计要求的结构 (4)表面间有
32、严格几何关系要求的表面,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2通用机床难加工质量难以保证的内容应作为重点选择内容(1)表面间有严格位置精度要求但在普通机床上无法一次安装加工的表面,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)表面粗糙度要求很严的锥面、曲面、端面等对于这类表面只能采用恒线速切削才能达到要求,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,3通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择 1)需要通过较长时间占机调整的加工内容 2)不能在一次安装中加工完成的其他零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加
33、工。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,许多现代化生产企业，包括大量生产的企业，其产品零件几乎100采用数控设备生产制造，零件的所有表面都采用数控机床加工，这样就不存在加工表面的选择问题了。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,二、对零件图进行数控加工工艺分析(一)结构工艺性分析 1.零件结构工艺性 零件结构工艺性是指在满足使用要求前提下零件加工的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于加工成形并且成本低、效率高。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,在不损害零件使用特性的许可范围内，更多地满足数控加工工艺的各种要求，尽可能采用适合数控加工的结构，也尽可能发挥数
34、控加工的优越性。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2零件结构工艺性分析的主要内容(1)审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点 对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这就是坐标标注法。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(3)审查与分析在数控车床上加工时零件结构的合理性,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(二)精度及技术要求分析 精度及技术要求分析的主要内容： (1)分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。
35、(2)分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施(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。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,三、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 (一)编程原点的选择 编程原点的确定原则为：(1)将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)容易找正对刀，对刀误差小。 (3)编程方便。 (4)在毛坯上的位置能够容易、准确地确定，并且各面的加工余量均
36、匀。 (5)对称零件的编程原点应选在对称中心。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(二)编程尺寸设定值的确定编程尺寸设定值理论上应为该尺寸误差分散中心,1编程尺寸设定值确定的步骤,(1)精度高的尺寸的处理，将基本尺寸换算成平均尺寸；(2)几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变；(3)精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调；(4)节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；(5)编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误差对程序尺寸进行调整并修改程序。,第三
37、节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2应用实例 如图421所示一种圆锥滚子轴承内圈车削编程尺寸的确定(单位为mm),第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,1)将关键基本尺寸换算成平均尺寸 2)保持原重要的几何关系并修改一般尺寸 3)计算未知节点尺寸 4)编程尺寸的最后形成,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,图所示典型轴类零件的数控车削编程尺寸的确定,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,四、数控车削加工工艺过程的拟定 (一)零件表面数控车削加工方案的确定 (1)加工精度为IT7-IT8级、RaO816的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精
38、车、精车的方案加工； (2)加工精度为IT5-IT6级、RaO2063的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工；,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(3)加工精度高于IT5级、Ra008的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工； (4)对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工；,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2数控车削内回转表面的加工方案的确定 (1)加工精度为IT8IT9级、Ral.632um的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床
39、，按粗车、半精车、精车的方案加工；,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)加工精度为IT6IT7级、Ra0.20.63的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工； (3)加工精度为IT5级、Ra0.2的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工；,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(4)对淬火钢等难车削材料，同样其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工 对最终工序有必要用数控车削方法加工的难切削材料，后续叙述。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(二)工序的
40、划分1数控车削加工工序的划分 (1)以一次安装所进行的加工作为一道工序,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序 (3)以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序 可以减少换刀次数，减少空程时间。(4)以粗、精加工划分工序,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2回转类零件非数控车削加工工序的安排 (1)零件上有不适合数控车削加工的表面，如渐开线齿形、键槽、花键表面等，必须安排相应的非数控车削加工工序。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)零件表面硬度及精度要求均高，热处理需安排在数控车削加工之后，则热处理之后一
41、般安排磨削加工。 (3)零件要求特殊，不能用数控车削加工完成全部加工要求，则必须安排其他非数控车削加工工序，如喷丸、滚压加工、抛光等。 (4)零件上有些表面根据工厂条件采用非数控车削加工更合理，这时可适当安排这些非数控车削加工工序，如铣端面打中心孔等。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,3数控加工工序与普通工序的衔接 目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(三)工序顺序的安排 (1)先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。 (2)先加工平面后加工孔；先加工简单的几何形状
42、再加工复杂的几何形状。 (3)对精度要求高，粗精加工需分开进行的，先粗加工后精加工。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(4)以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数和夹紧次数。 (5)中间穿插有通用机床加工工序的要综合考虑合理安排其加工顺序。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(四)工步顺序和进给路线的确定1工步顺序安排的一般原则(1)先粗后精 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时，则要安排半精车,第三
43、节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)先近后远 在一般情况下，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。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(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。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(4)保证工件加工刚度原则 应先安排对工件刚性破坏较小的工步，后安排对工件刚性破坏较大的工步，以保证工件加工时的刚度要求。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(5)同一把刀能加工内容连续加工原则此原则的含义是用同一把刀把能
44、加工的内容连续加工出来，以减少换刀次数，缩短刀具移动距离。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2进给路线的确定进给路线是指数控机床加工过程中刀具相对零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。 包括切削加工的路径及刀具切人、切出等非切削空行程。它不但包括子工步的内容，也反映出工步顺序,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(1)确定进给路线的主要原则 1)首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序； 2)所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求； 3)寻求最短加工路线(包括空行程路线和切削路线)，减少行走时间以提高加工效率； 4)要选择工件在加工时变形小的路线，
45、对横截面积小的细长零件或薄壁零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排进给路线。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(2)粗加工进给路线的确定 1)常用的粗加工进给路线 “矩形”循环进给路线。 “三角形”循环进给路线。 沿轮廓形状等距线循环进给路线。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,阶梯切削路线。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,双向切削进给路线。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2)最短的粗加工切削进给路线切削进给路线为最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(3)精加工进给
46、路线的确定 1)完工轮廓的进给路线 零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成 尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2)换刀加工时的进给路线主要根据工步顺序要求决定各刀加工的先后顺序及各刀进给路线的衔接。 3)切人、切出及接刀点位置的选择 应选在有空刀槽或表面间有拐点、转角的位置,第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,4)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 精度相差很大，则精度
47、接近的表面安排在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。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(4)最短的空行程进给路线的确定 1)巧用起刀点,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,2)巧设换(转)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,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,3)合理安排“回零”路线 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，即可满足进给路线为最短的要求。 另外，在选择返回对刀点指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用
48、X、Z坐标轴双向同时“回零”指令，该指令功能的“回零”路线将是最短的。,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(5)特殊的进给路线 当刀尖运动到圆弧的换象限处，吃刀抗力F。马上与传动横拖板的传动力方向相同，若螺旋副间有机械传动间隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即“扎刀”)，其嵌入量在理论上等于其机械传动间隙量,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,五、数控加工余量、工序尺寸及公差的确定 (一)数控车削加工余量的确定 (二)数控车削加工工序尺寸及公差的确定,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,主要分析编程原点与零件设计基准不重合时工序尺寸及公差的确定 若工件的设计基准与定
49、位基准不重合，且工件的设计基准与加工面不在一次安装内同时加工，则会产生类似普通工艺中设计基准与定位基准不重合时的基准不重合误差,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,无论编程原点与设计基准或定位基准(或测量基准)重合与否，只有当工件的设计基准与定位基准(或测量基准)不重合且设计基准与加工面不同时加工时，才会产生基准不重合误差,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,因为Z1、z2、z3、Z4是在一次安装中同时加工出来的，只要机床的实际定位精度足够(如0.05)，则任意两点间实际值与给定值的偏差应在01 mm内按实际误差为定位精度的2倍考虑)，完全能满足Z1、z2、z3、Z4 的精度要求,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,六、切削用量的选择数控车削加工的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度(用于恒线速切削)、进给速度或进给量,第三节 制定数控车削加工工艺要解决的主要问题,(一)背吃刀量的确定背吃刀量是根据余量确定的。在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。,
