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1、数控加工工艺 车削加工工艺 台州职业技术学院数控教研室 第四单元数控车削加工工艺 了解数控车削中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法 掌握数控车削工艺拟定的过程 工序的划分方法 工序顺序的安排和进给路线的确定等工艺知识 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 教学目的 第四单元数控车削加工工艺 学习内容与知识点 数控车床的主要加工对象 配轮廓数控装置 主要车削有锥度 圆弧的轴类零件 数控车床主要用于加工轴类 套类和盘类等回转体零件的加工 配点位 直线数控装置 主要车削没有锥度 圆弧的轴类零件 数控车削加工零件的类型 单击观看录像 车外圆
2、 车端面 钻孔 车内孔 切槽 切断 车型面 车螺纹 加工范围 数控车床种类较多 但主体结构都是由 车床主体 数控装置 伺服系统三大部分组成 数控车床结构及分类 数控车床与普通车床在结构上具有明显差异 数控车床与普通车床结构差别 右图是同一品牌的数控车床与普通车床 结构上具有明显差异 数控系统 床身稳固装有防护门 保留主轴箱 尾座 取消挂轮箱 进给箱 溜板箱 光杆 丝杆等 配备自动刀架 对刀仪 自动排屑等辅助设备 伺服系统 数控车床结构及分类 数控车床结构及分类 按数控系统功能分 按主轴的配置形式分 按数控系统控制的轴数分 全功能型 数控型 卧式 立式 两轴控制 四轴控制 卧式数控车床 数控车床
3、结构及分类 数控车削中心 数控车床结构及分类 立式电脑车床 数控车床结构及分类 数控车床坐标系 经济型数控车床只有X Z两轴 Z X 主轴中心线方向 工件径向水平方向 坐标轴方向 机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向 后刀座坐标系 数控车床坐标系 前刀座坐标系 数控车床坐标系 数控车削的主要加工对象 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 精度要求高的回转体零件 高精度的机床主轴 高速电机主轴 带特殊螺纹的回转体零
4、件 非标丝杠 表面形状复杂的回转体零件 凸轮轴 曲轴 车铣加工中心加工的复杂零件 钢制联接零件高压技术 阀门壳体零件石油工业 车铣加工中心加工的复杂零件 隔套精密加工业 联接套航天工业 数控车通用夹具的装夹 两顶尖之间装夹 卡盘和顶尖装夹 双三爪定心卡盘装夹 常用装夹方式 数控车通用夹具的装夹 支承套装夹示意图 数控车削加工的对刀 对刀点的选择原则 便于用数字处理和简化程序编制 在机床上找正容易 加工中便于检查 引起的加工误差小 对刀点可选在工件上 也可选在工件外面 如选在夹具上或机床上 但必须与零件的定位基础有一定的尺寸关系 数控车削加工的对刀 试切对刀 机外对刀仪对刀 ATC对刀 自动对刀
5、 对刀方法 对刀是确定工件在机床上的位置 也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系 对刀过程一般是从各坐标方向分别进行 它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点 即对刀点 来实现 对刀实例 数控车削加工工艺分析 选择并确定进行数控加工的内容 数控加工内容的选择 由轮廓曲线构成的回转表面 具有微小尺寸要求的结构表面 同一表面采用多种设计要求的结构 表面有严格几何关系要求的表面 选择并确定进行数控加工的内容 通用机床难加工质量难保证内容作为重点选择内容 1 表面有严格位置精度要求但普通机床无法一次加工完成 2 表面粗糙度要求严格的锥面 曲面 端面等 例如 选择并确定进行数控加
6、工的内容 通用机床加工效率低 可选择数控机床 1 需较长时间占机调整加工的加工内容 2 能一次装夹加工完成的其它零星部位 不宜采用数控加工的内容 精度与技术要求分析 分析的主要内容 精度要求与各项技术要求是否齐全 合理 本工序车削精度是否达到图纸要求 注意给其它工序留有余量 较高位置精度的表面应在一次装夹中完成 表面粗糙度较高表面应确定恒线速切削 零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 编程原点的选择 选在设计基准上 容易找正对刀 编程方便 位置能够容易准确的确定 零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 编程尺寸确定的步骤 基本尺寸换算成平均尺寸 保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸 计
7、算未知结点坐标尺寸 编程尺寸的最后形成 数控加工的数值计算是程序编制中一个关键的环节 工序的划分 数控车削加工工序的划分 以一次安装进行的加工作为一道工序 以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序 以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序 以粗 精加工划分工序 工序顺序的安排 回转类零件非数控车削加工工序的安排 有不适合数控车削加工的表面 安排相应的非数控类加工工序 硬度及精度较高 热处理安排在数控车削加工之后 零件要求特殊 不能用数控车削加工完成的则安排其他加工工序 根据工厂条件采用非数控加工更合理 则安排非数控加工工序 工序顺序的安排 先粗后精 先近后远 内外交叉 保证工件加工刚度
8、 同一把刀连续加工 工序安排的一般原则 切削参数的选择 V X 切削速度 切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径 背吃刀量 根据余量确定 其原则是尽量选择大的背吃刀量 减少进给次数 光车时的主轴转速 S 1000v d 切削用量的确定 切削速度 V 背吃刀量ap 进给量 切削速度 vc 主轴每分钟进给量 vf vc m min 切削速度 3 14 圆周率D1 mm 钻头直径n min 1 主軸转速 vf mm min 主轴 Z轴 进给速度fr mm rev 每转进给量n min 1 主轴转速 切削用量的确定 螺纹切削方式 螺纹加工方法 螺纹加工方法 螺纹加工进刀次数及进刀量的选择 典型数控车
9、削零件的加工工艺分析 工艺分析和制定过程 零件图纸工艺分析 确定装夹方案 确定工序方案 确定工步顺序 确定进给路线 确定所用刀具 确定切削参数 填写工艺文件 数控车削加工实例 单击观看录像 一 轴类零件的数控车削工艺 图示是模具芯轴的零件简图 零件的径向尺寸公差为 0 01mm 角度公差为 0 1 材料为45钢 毛坯尺寸为 66mm 100mm 批量30件 一 轴类零件的数控车削工艺 经过分析可制定加工方案如下 工序1 用三爪卡盘夹紧工件一端 加工 64 38柱面并调头打中心孔 工序2 用三爪卡盘夹紧工件 64一端 另一端用顶尖顶住 加工 64 62柱面 如图所示 工序3 钻螺纹底孔 精车 2
10、0表面 加工14 锥面及背端面 攻螺纹 如图所示 一 轴类零件的数控车削工艺 工序4加工SR19 4圆弧面 26圆柱面 角15 锥面和角15 倒锥面 装夹方式如图所示 工序4的加工过程如下 l 先用复合循环若干次一层层加工 逐渐靠近由E F C H I等基点组成的回转面 后两次循环的走刀路线都与B C一D E F C H I B相似 完成粗加工后 精加工的走刀路线是B C D E F G H I一B 如图所示 2 再加工出最后一个15 的倒锥面 如图所示 二 轴套类零件数控车削加工工艺 1 零件图工艺分析该零件为轴承套 表面由内外圆柱面 内圆锥面 顺圆弧 逆圆弧及外螺纹等表面组成 其中多个直径
11、尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求 零件图尺寸标注完整 符合数控加工尺寸标注要求 轮廓描述清楚完整 零件材料为45钢 切削加工性能较好 无热处理和硬度要求 通过上述分析 采取以下几点工艺措施 1 零件图样上带公差的尺寸 因公差值较小 故编程时不必取其平均值 而取基本尺寸即可 2 左 右端面均为多个尺寸的设计基准 相应工序加工前 应该先将左 右端面车出来 二 轴套类零件数控车削加工工艺 2 确定装夹方案 内孔加工时以外圆定位 用三爪自动定心卡盘夹紧 加工外轮廓时 为保证一次安装加工出全部外轮廓 需要设一圆锥心轴装置 用三爪卡盘夹持心轴左端 心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺
12、系统的刚性 二 轴套类零件数控车削加工工艺 3 确定加工顺序及走刀路线 加工顺序的确定按由内到外 由粗到精 由近到远的原则确定 在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面 结合本零件的结构特征 可先加工内孔各表面 然后加工外轮廓表面 由于该零件为单件小批量生产 走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线 外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行 二 轴套类零件数控车削加工工艺 4 刀具选择 将所选定的刀具参数填入表轴承套数控加工刀具卡片中 以便于编程和操作管理 轴承套数控加工刀具卡片 二 轴套类零件数控车削加工工艺 5 切削用量选择 根据被加工表面质量要求 刀具材料和工件材料 参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量 计算结果填入表6 8工序卡中 背吃刀量的选择因粗 精加工而有所不同 粗加工时 在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下 尽可能取较大的背吃刀量 以减少进给次数 精加工时 为保证零件表面粗糙度要求 背吃刀量一般取0 l 0 4mm较为合适 6 数控加工工艺卡片拟订 将前面分析的各项内容综合成如表所示的数控加工工艺卡片 课堂讨论 活塞数控车加工工艺分析 钻中心孔 端面和内轮廓粗车 端面和内轮廓精车 外轮廓精车 切槽 发动机活塞
