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1、数控车工 实训指导,项目一 数控车削加工基础,一、数控车床的结构、加工工艺类型及其使用维护,二、常用数控车削刀具,三、常用量具与使用,四、常用数控车床装夹附具及形式,五、数控车削加工工艺基础,六、螺纹及其车削加工,七、程序编制及指令介绍,一、数控车床的结构、加工工艺类型及其使用维护,数控车床是数字程序控制车床的简称，它具有通用性好、加工精度高、加工效率高的特点，是目前使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。 按主轴位置不同，数控车床可分为卧式数控车床和立式数控车床两大类，如图所示。立式数控车床主要用于车削轴向尺寸大、径向尺寸相对较小的大型复杂零件；卧式数控车床主要用于车削径向尺寸大、轴向尺寸相对
2、较小的大型复杂零件。,车削加工是机械加工中最常见的加工方法之一，用于回转体零件的加工。数控车床的加工工艺类型主要包括车外圆、车端面、切槽（切断）、车螺纹、滚花、车锥面、车成形面、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、攻螺纹等，如图所示。,1卧式数控车床整体结构 典型卧式数控车床的机械结构包括自动送料机构、主轴卡盘、刀架、尾座、主轴电机或C轴控制的主轴电机、机内对刀仪、工件接收器、自动排屑装置、副主轴等，如图所示。,根据床身与滑板的不同，数控车床整体布局形式可分为平床身平滑板、斜床身斜滑板、平床身斜滑板、立床身立滑板四种，如图所示。,2数控车床的常见结构形式 （1）刀架结构形式 数控车床为适应不同的加工场
3、合，刀架结构形式各有特点，大致可以分为排刀式刀架和转塔式刀架两大类。 排刀式刀架一般用于小型数控车床。各种刀具排列并夹持在可移动的滑板上，换刀时可实现自动定位。 大多数数控车床使用回转式刀架，刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀等。车削加工中心还可以安装轴向铣刀、径向铣刀。,（2）数控车床的常见结构形式 面向不同的应用场合，常见的不同结构形式的数控车床有以下几种：平床身平滑板数控车床（电动四方刀架）、斜床身斜滑板数控车床（后置回转刀架）、斜床身斜滑板数控车床（排刀架）、水平床身水平滑板数控车床（排刀架）。,平床身平滑板数控车床（电动四方刀架）,斜床身斜滑板数控车床
4、（后置回转刀架）,斜床身斜滑板数控车床（排刀架）,水平床身水平滑板数控车床（排刀架）,设备维护人员应在加工操作人员的协助下，获取和记录数控车床的运行状态，并根据计划定期检查和维护设备，常规的日常维护保养要做得非常细致，除上表所示的日常工作外，还需定期完成月检、季检、年检工作，主要工作内容包括： 定期检查保养机械系统，保持运动精度，如滚珠丝杆的润滑和运动性能、导轨镶条的调节与保持状况、主轴润滑和转动性能等； 定期检查保养油路系统（润滑、液压、冷却等），如各类阀和过滤器的清洗、油路通断的控制灵敏度等； 定期检查保养电气系统，如电源回路的检查维护、主轴主回路和控制回路的检查维护、进给主回路和控制回路
5、的检查维护、PLC辅助回路的检查维护等； 数控装置及系统参数的维护。,二、常用数控车削刀具,1按加工工艺类型分类 根据加工工艺类型不同，车刀可分为外圆车刀、切槽刀、螺纹刀、内孔镗刀、端面车刀、成形车刀等，如图所示。,2按加工方向分类 根据加工方向不同，车刀可分为右切车刀、左切车刀、双向车刀。主偏角为90的外圆车刀称为偏刀。偏刀分为左偏刀和右偏刀两种，常用的是右偏刀，它的刀刃向左，如图2所示。偏刀用于车削工件的端面、台阶、外圆等，偏刀车削细长工件的外圆时可以避免把工件顶弯。,3按车刀结构分类 根据车刀结构不同，车刀可分为整体式车刀、焊接式车刀、机夹式车刀、可转位（机夹式）车刀，如图所示。,整体式
6、车刀：通常整体用高速钢制成，刀头根据加工需要磨成相应的形状和几何角度。 焊接式车刀：是将具有一定形状的标准硬质合金刀片焊在碳钢刀杆的刀槽上的车刀。 机夹式车刀：是将硬质合金刀片用机械紧固的方法固定在刀杆上的车刀，避免了焊接式车刀因焊接产生的应力、裂纹等缺陷，且刀杆可多次使用。 可转位机夹车刀：是将多边切削刃的标准硬质合金刀片，以机械夹固方式将刀片紧固在刀杆上的车刀。切削时当一边切削刃用钝后，将刀片转位可继续使用，全部刀刃用钝后，更换刀片即可。,车刀由刀杆部分（用于装夹车刀）和切削部分（完成切削工作）组成，其中切削部分由以下各部分组成，如图所示。,前刀面：切削时切屑流过的表面。 主后刀面：切削时
7、与过渡表面相对的刀面。 主切削刃：前刀面与主后刀面交线构成的刀刃。 副后刀面：切削时与已加工表面相对的刀面。 副切削刃：前刀面和副后刀面交线构成的刀刃。 刀尖：主切削刃与副切削刃连接处的交点或连接部位。 刃口：刃口是指垂直于刀刃的法剖面内所表示的两刀面间的交线，如图所示。,切削时为改善刀具的切削性能，根据不同的切削条件对车刀刃口进行改进，导致刃口有多种形式，如图所示。,过渡刃be：主要用于提高刀尖强度，改善散热。过渡刃按形状不同可分为直线形和圆弧形两种，如图所示。精车时，为保证切削精度一般选取较小的过渡刃；粗车时，因切削力及切削变形大、切削热多，为保证刀尖强度和散热而选取较大的过渡刃。另外，当
8、工件材料较硬、工件材料容易引起刀具磨损或工艺系统刚性较好时，应选取较大的过渡刃。,修光刃：在副切削刃上的近刀尖处的一小段与进给方向平行的切断刃，在切削时起修光已加工表面的作用，一般修光刃长度为（1.21.5）f，f为进给量，如图所示。,为便于表达车刀的几何形状及其几何参数，引入三个用于参考的辅助基准平面：基面、切削平面、正交平面，如图所示。,1基面Pr 过切削刃选定点，且垂直切削速度的平面。 2切削平面Ps 过切削刃某选定点，相切于切削刃，并垂直于基面的平面。 3正交平面Po 过切削刃某选定点，并同时垂直于切削平面和基面的平面。 4车刀的主要几何参数 车刀起主要作用的几何参数包括前角（0）、（
9、后角0）、副后角（0）、主偏角（kr）、副偏角（kr）、刃倾角（s）。,（1）前角（ 0 ） 前角（ 0 ）是正交平面内，前刀面和基面的夹角。前角的大小影响刀刃的锋利程度、刀刃强度、工件的切削变形、切削力、切屑和前刀面之间的摩擦、散热条件、工件的表面质量和刀具的受力性质等。增大前角可以使刀刃更锋利，切削变形小，切削力小、切屑与前刀面摩擦降低、切削热降低，使切削更加顺利。但前角过大会降低刀尖的强度，散热条件变差，容易发生崩刃现象。,（2）后角（ 0 ） 后角（ 0 ）是正交平面内，后刀面和切削平面的夹角。在保证刀具有足够的散热能力和强度的基础上，为保证刀具锋利和减少与工件的摩擦，一般不宜过大。否
10、则会加速刀具磨损，降低刀具强度而崩刃,（3）主偏角（ kr ） 主偏角（ kr ）是切削刃与进给方向的夹角，如图所示。主偏角的大小影响刀尖强度、散热条件、切削分力大小、断屑性能。当工件材料越硬、或切削量越大时，主偏角应越小，以减小刀刃单位长度上的平均负载，改善刀头散热条件，提高刀具耐用度。粗加工时主偏角一般较小，精加工时主偏角应较大。,（4）副偏角（ kr ） 副偏角（ kr ）是副切削刃与进给负方向的夹角，如图所示。副偏角的大小影响副刀刃与工件之间的摩擦、工件的表面质量、刀尖的强度、散热情况。,（5）刃倾角（ s ） 刃倾角（ s ）是切削刃与切削方向的夹角。刃倾角的作用是改变切屑流动方向，
11、改善刀尖强度。,1高速工具钢 高速工具钢简称HSS、高速钢、白钢、锋钢等。常见牌号有W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2等。 （1）W18Cr4V W18Cr4V含钨（W）18%、铬（Cr）4%、钒（V）1%。由于钨价较高，在发达国家已逐步淘汰。W18Cr4V具有良好的综合性能，可以用来制造各种复杂刀具。 W18Cr4V的优点是淬火时过热倾向小，磨削加工性好，碳化物含量高，塑性变形抗力大；其缺点是碳化物分布不均匀，影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度，强度和韧性较差，热塑性差。,（2）W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2是将W18Cr4V中的一部分钨以钼代替而得，价格便宜，已被各个国家广为应
12、用，约占我国高速钢用量的70%。W6Mo5Cr4V2具有良好的机械性能，热塑性特别好，可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具，特别适用于制造热轧钻头等。 W6Mo5Cr4V2的优点是碳化物细小、分布均匀、比重小，具有较高的硬度、红硬性，强度和优良的韧性；其缺点是过热和脱碳敏感性较大，磨削加工性稍次于W18Cr4V。,2硬质合金 硬质合金是一种主要由硬质相和黏结相组成的粉末冶金产品。硬质相很硬，主要是各种碳化物，如碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）、碳化铌（NbC）；黏结相则多为钴（Co）、钼（Mo）等。硬质合金含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物，其硬度、耐
13、磨性和耐热性都很高。 硬质合金中碳化物含量较高时，硬度高，但抗弯强度低；黏结剂含量较高时，抗弯强度高，但硬度低。硬质合金的抗弯强度较高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。,常用的硬质合金以WC为主要成分，根据是否加入其他碳化物而分为YG，YT，YW三类。 （1）YG类硬质合金 YG类硬质合金对应于ISO标准的K类（红色），即钨钴类（WCCo）硬质合金，其硬化相为WC，黏结相为Co。 YG类硬质合金常用牌号有YG6，YG8，YG3X，YG6X，含钴量分别为6%，8%，3%，6%。含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。 YG类硬质合金组织结构有粗晶粒、中晶粒
14、、细晶粒之分。YG类硬质合金的韧性、磨削性、导热性较好，适于加工易产生崩碎切屑、有冲击切削力作用在刀具刃口附近的脆性材料等。,（2）YT类硬质合金 YT类硬质合金对应于ISO标准的P类（蓝色），即钨钛钴类（WCTiCCo）硬质合金，其硬质相除WC外，还含有5%30%的TiC。 YT类硬质合金的常用牌号有YT5，YT14，YT15，YT30，对应的TiC含量分别为5%，14%，15%，30%，对应的钴含量分别为10%，8%，6%，4%，TiC含量提高，Co含量降低，硬度和耐磨性提高，但是冲击韧性显著降低。 YT类硬质合金有较高的硬度和耐磨性，抗黏结扩散能力和抗氧化能力好，但抗弯强度、磨削性能和导
15、热系数下降，低温脆性大，韧性差，适于高速切削钢料。YT中的钛元素之间的亲合力会产生严重的粘刀现象，在高温切削及摩擦系数大的情况下会加剧刀具磨损。,（3）YW类硬质合金 YW类硬质合金对应于ISO标准的M类（黄色），即钨钛钽（铌）钴类（WCTiCTaC（NbC）Co）硬质合金，硬质相除WC，TiC外，还加入少量的稀有金属碳化物，TaC或NbC。YW类硬质合金综合了前两类硬质合金的优点，又称通用硬质合金。 YW类硬质合金制造的刀具既能加工脆性材料（如铸铁），也能加工韧性材料（如钢）。YW类硬质合金价格较贵，主要用于加工难加工材料，如高强度钢、耐热钢、不锈钢等。常用的牌号有YW1和YW2。,3陶瓷
16、陶瓷材料以离子键和共价键结合，熔点高、硬度高、具有良好的绝缘性、化学稳定性和抗氧化性。与硬质合金比，陶瓷材料具有更高的硬度、热硬性和耐磨性，寿命约为硬质合金的1020倍，热硬性比硬质合金高26倍，在高温1 200 以上仍能进行切削加工，且化学稳定性、抗氧化性均优于硬质合金，可用于加工钢、铸铁。 陶瓷材料作为连续切削用的车削刀具材料，有很大的发展前途。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，易崩刃，使其使用范围受到限制。,4立方氮化硼 立方氮化硼由软的六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。 立方氮化硼有很高的硬度（可达8 0009 000 HV，仅次于金刚石）及耐磨性，以及比金刚石高得多的热稳定性（1 400 ），还具有良好的导热性、较低的摩擦系数。立方氮化硼化学惰性大，与黑色金属无亲和力，与铁族金属直至1 300 时也不易起化学反应。 目前，立方氮化硼不仅用于磨具，也逐渐用于车、镗、铣、铰等加工，既能胜任淬硬钢（4565 HRC）、轴承钢（6064 HRC）、高速钢（6366 HRC）、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工。,
