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1、学习目的：1、了解数控车床的结构以及种类2、正确分析数控机床加工零件的工艺性3、掌握数控车床加工工艺的制订4、掌握中等复杂典型零件的数控车削加工 工艺分析,并制订其工艺规程 第 5 章 数控车削加工工艺5.1 数控车削加工工艺概述第 5 章 数控车削加工工艺本章主要内容如下：5.3 典型零件数控车削加工工艺分析实例5.2 数控车削加工工艺的制订5.1 数控车削加工工艺概述5.1.1 数控车床的类型 1按数控系统的功能和机械结构的档次分（1）经济型数控车床:一般采用步进电动机驱动的开环控制 系统，结构简单，价格低廉, 一般只能 进行两个平动坐标(刀 架的移动)的控制和联动。（2）全功能型数控车床
2、:采用闭环或半闭环控制的伺服系统 ，可以进行多个坐标轴的控制。具有高刚度、高精度和高效 率等特点。（3）车削中心:车削中心是一种复合加工机床，工件在一次 装夹后，它不但能完成对回转型面的加工，还能完成回转零 件上个各表面加工，如圆柱面或端面上铣槽或平面等。(4) FMC车床: 由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元 。 经济型数控车床 全功能型数控车床车削中心主轴的C轴功能 FCM车床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。（双轴卧式数控车床 ）（2）立式数控车床 ：主轴轴线处于垂直位置的数控车床。（双轴立式数控车床 ）3按数控系统控制的轴数分类：（1）两
3、轴控制的数控车床：机床上只有一个回转刀架或两个排刀架，多采用水平 导轨，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，多采用斜置导轨，可 实现四坐标轴控制。5.1.2 数控车床的结构与主要性能参数1 数控车床的组成（1）车床主机 即数控车床的机械部件，主要包括床身、 主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。（2）数控系统 即控制系统，是数控车床的控制核心，其 中包括CPU、存储器、CRT等部分。（3）驱动系统 即伺服系统，是数控车床切削工作的动力 部分，主要实现主运动和进给运动。（4）辅助装置 是为加工服务的配套部分，如液压、气动 装置，冷却、照明、润滑、防护和排屑装
4、置。MJ-50 数控车床的外观图允许最大工件回转直径 500mm 主轴转速范围 353500rmin(连续无级) 安装刀具数 10把 主轴AC伺服电动机连续30min超载 1115kW 机床外形尺寸(长宽高) 2995mm1667mm1796mm2床身和导轨的布局 数控车床的布局形式3.刀架的布局数控车床的刀架分为回转式和排刀式刀架两大类。排刀式刀架主要用于小型数控车床，适用于短轴或套类零件的加工。 回转式刀架是普遍采用的刀架形式，它通过回转头的旋转、分 度、定位来实现机床的自动换刀工作。排刀式刀架 回转式刀架 4. 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
5、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。车床加工的典型表面 5.1.2 数控车床的主要加工对象 1精度要求高的回转体零件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4带特殊螺纹的回转体零件 轴承内圈示意图 成型内腔零件示例 5.2.1 数控车削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。 52 数控车削加工工艺的制订（2）零件轮廓的几何要
6、素分析 要分析几何元素的给定条件是 否充分、正确。（3）精度及技术要求分析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。 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。 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。 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几何要素缺陷示例一 几何要素缺陷示例二 结构工艺性示例 5.2.2 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将
7、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。这法适用于零件加工后易变形或精度要求较高的零件。 轴承内圈精车加工方案 【例】加工如下图所示手柄零件，该零件加工所用坯料为 32mm，批量生产，加工时用一台数控车床。试进行工序的划分及确定装夹方式。实 例 分 析（如图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12mm和20mm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
8、加工余量切断。工序1（见下图），用12外圆和20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。工序25.2.3 加工顺序的安排1先粗后精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
9、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。 先粗后精 先近后远 5.2.4 加工路线的确定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。（执行“回零”（即返回对刀点）指令 ）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 。（2）各部位精度要求不一致的精加工进给路线 。 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
10、，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。 (1) 圆弧车削加工路线 车锥法（ (a) ） 移圆法 ( (b) ) 车圆法 圆锥车削加工路线(2)车正锥的两种加工路线 车倒锥的两种加工路线在车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况 巧用起刀点a)将起刀点与对刀点重合在一起： 第一刀为ABCDA； 第二刀为AEFGA；第三刀为AHIJA。 b)巧将起刀点与对刀点分离 ： 起刀点与对刀点分离的空行程为 AB；第一刀为BCDEB； 第二刀为BFGHB；第三刀为BIJKB。（3）常用的粗加工循环进给路线图a为利用数控系统具有的矩形循环功能而安排的“矩形 ”循环进给路线。图b
11、为利用数控系统具有的三角形循环功能而安排的“三 角形”循环进 给路线。图c为利用数控系统具有的封闭式复合循环功能控制车 刀沿工件轮廓等距线循环的进给路线。 a) 错误的阶梯切削路线 b)正确的阶梯切削路线 （4）大余量毛坯的阶梯切削进给路线（5）顺工件轮廓双向进给的路线 两种不同的进给方法 嵌刀现象 合理的进给方案 5.2.5 数控车削夹具类型和选择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 。 （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。
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。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。（2）拨动顶尖：拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面顶尖两种 。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。（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
13、可以装夹在角铁上加工。 三爪卡盘示意图 加工软爪 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 两顶尖装夹工件 两顶尖车偏心轴 a) 普通顶尖 b) 活顶尖 1-平衡铁 2-轴承座 3-角铁 4-划针盘 5-压板1-连杆 2-圆形压板 3-压板 4-V形架 5-花盘【实例】 在角铁、花盘上装夹工件【实例】 薄壁工件装夹和夹具选择 1 薄壁工件 加工分析防止和减少 薄壁工件变形, 采用以下装夹 方法及其夹具: (1)增加装夹接触面 (2)应采用轴向夹紧夹具 (3)增加工艺肋 5.2.6 数控刀具的选择（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
14、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。 （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。 1.常用车刀种类和用途常用车刀的种类、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2可转位刀片的标记 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 式中每一位字符串代表刀片某种参数的意义： 1刀片的几何形状及其夹角。 2刀片主切削刃后角（法后角）。 3公差 表示刀片内接圆d与厚度s的精度级别。 4刀片形状、固定方式或断屑槽。 5刀片边长、切削刃长。 6刀片厚度。 7修光刀 刀尖圆角半径r或主偏角r或修光刃后角n。 8切削刃状态 尖角切削刃或倒棱切削刃。 9进刀方向或倒刃宽度。 10各刀具公司
