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1、数控车工(高级）,沈建峰 虞俊 主编,第二章,数控车床的加工工艺,第二章 数控车床的加工工艺,掌握数控车床加工工艺路线的拟定方法；了解数控车床的刀具系统；了解数控车床的夹具系统；掌握数控车床工艺文件的编写方法。,第二章 数控车床的加工工艺,目 录,第三节 数控车床用夹具系统一、数控机床夹具的基本知识二、数控车床常用夹具简介三、数控车床常用定位方法及定位误差分析第四节 数控加工工艺文件一、数控加工编程任务书二、数控加工工序卡片三、数控刀具调整单四、机床调整单五、数控加工程序单复习思考题,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定一、数控加工概述二、加工阶段的划分三、加工顺序的安排四、加工路线的确定 第二
2、节 数控车床用刀具系统一、数控车削刀具的特点二、数控车削刀具的分类三、数控车削刀具的材料四、机械夹固式车刀简介五、常用数控车刀的刀具参数六、数控车刀在数控机床刀架上的安装要求七、切削用量的选用,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,一、数控加工概述,1.数控加工的定义,数控加工的实质是：数控机床按照事先编制好的加工程序并通过数字控制过程，自动地对零件进行加工。,（1）分析图样，确定加工方案,（2）工件的定位与装夹,2.数控加工的内容,图2-1 数控加工流程图,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,(3)刀具的选择与安装,(4)编制数控加工程序,(5)试切削、试运行并校验数控加工程序,试切削一方面用
3、来对加工程序进行最后的校验，另一方面用来校验工件的加工精度,(6)数控加工,(7)工件的验收与质量误差分析,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,二、加工阶段的划分,零件的加工过程可划分为4个阶段,（1）粗加工阶段,（2）半精加工阶段,（3）精加工阶段,并非所有零件的加工都要经过4个加工阶段。因此，加工阶段的划分不应绝对化，应根据零件的要求、结构特点、毛坯情况和生产纲领灵活掌握。,（4）精密加工阶段,1.加工阶段的性质,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,（1）保证加工质量,（2）合理使用设备,（3）便于及时发现毛坯缺陷,（4）便于组织生产,划分加工阶段即可提高生产率，又可延长精密设备的使用寿命
4、,2.划分加工阶段的目的,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,1.加工顺序安排原则,三、加工顺序的安排,加工顺序（又称工序）通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。,（1）基准面先行原则,图2-2 轴类零件加工路线分析,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,（2）先粗后精原则,（3）先主后次原则,（4）先近后远,图2-3 套类零件加工路线分析,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,2.工序的划分,（1）工序划分的原则,1)工序集中原则,采用工序集中原则有利于保证加工精度（特别是位置精度）、提高生产效率、缩短生产周期和减少机床数量，但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，
5、不利于转产。,2)工序分散原则,采用工序分散原则有利于调整和维修加工设备和工艺装备，选择合理的切削用量且转产容易；但工艺路线较长，所需设备及工人数量多，占地面积大。,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,（2）工序划分的方法,1)按所用刀具划分,2)按安装次数划分,3)按粗、精加工划分,4)按加工部位划分,3.工步的划分方法,通常情况下，可分别按粗、精加工分开，由近及远的加工方法和切削刀具来划分工步。,再划分工步时，要根据零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,四、加工路线的确定,1.加工路线的确定原则,在数控加工中，刀具刀位点相现对于零件运动的轨迹称为加工路
6、线。加工路线的确定与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关,1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。 2)使数值计算简便，以减少编程工作量。 3)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。 4）加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,2.圆弧车削加工路线,（1）车锥法（图2-4a）,（2）移圆法(图2-4b),（3）车圆法（图2-4c）,图2-4 圆弧车削方法,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,3.圆锥车削加工路线,(1)平行车削法（图2-5a）,(2)终点车削法（图2-5b）,图2-5 圆锥车削方法
7、,应根据具体工件的情况来确定车圆和车锥的加工路线,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,4.深孔的加工方法,深孔加工的关键技术是深孔钻的几何形状和冷却、排屑问题,常见的深孔加工有以下三种形式：,（1）枪孔钻和外排屑,枪孔钻用高速钢或硬质合金刀头与无缝钢管的刀柄焊接制成,图2-6 枪孔钻钻深孔,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,（2）喷吸钻和内排屑,图2-7 喷吸钻图 1切削刃 2小孔 3喇叭形孔是切削液的出口处。,图2-8 喷吸钻的工作过程 1钻头 2内套管 3外套管 4弹簧夹头 5刀杆 6月牙孔 7小孔,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,5.梯形螺纹的加工与测量,（1）梯形螺纹的加工方法,
8、图2-9 高压内排削钻的工作过程 1-深孔钻 2-封油头 3-排屑外套管,1）直进法。采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀的三面都参加切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严重。,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,图2-10 梯形螺纹的几种切削方法 a)直进法 b)斜进法 c)交错切削法 d)切槽刀粗切槽法,2）斜进法,3）交错切削法,4）切槽刀粗切槽法,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种,M=d2+4.864dD-1.866P 式中M三针测量时的理论值(mm)； dD测量用量针的直径（mm）； P导程/螺距（mm）。 A=（M
9、+d0）/2 式中A单针测量时的理论值(mm)； d0工件被测实际外径（mm）。,（2）梯形螺纹测量,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,图2-11 梯形螺纹中径的测量,置值在梯形螺纹的实际加工中，由于刀尖宽度并不等于槽底宽，因此通过一次螺纹复合循环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此可采用刀具Z向偏置后再次进行螺纹复合循环加工来解决以上问题。,（3）计算Z向刀具偏,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,6.大余量毛坯切削循环加工路线,大余量毛坯切削循环加工路线主要有“矩形”复合循环进给路线和“型车”复合循环进给路线两种形式。,“矩形”复合循环轨迹加工路线较短，加工效率较高，通常通过数控车系
10、统的轮廓粗车循环指令来实现。,“型车”复合循环进给路线,这种轨迹主要适用于铸造成形、锻造成形或已粗车成形工件的粗加工和半精加工，通常通过数控车系统的轮廓型车复合循环指令来实现。,第一节 数控车床加工工艺路线的拟定,图2-13 “矩形”复合 循环进给路线,图2-14 “型车”复合 循环进给路线,7.车削非圆曲面的加工路线,往往采用短直线或圆弧去近似替代非圆曲线，这种处理方式称为拟合处理。,非圆曲线拟合的方法：直线法和圆弧法。直线法包括等步距法、等误差法、等弦长法；圆弧法包括单圆弧、双圆弧和三圆弧法。步距法、等误差法应用较广泛。,非圆曲线的拟合实质是将曲线离散后用短直线或圆弧来替代。,第二节 数控
11、车床用刀具系统,一、数控车削刀具的特点,二、数控车削刀具的分类,1.根据加工用途分类,数控车床用刀具可分为外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀、切槽刀等种类。,2.根据刀尖形状分类,尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀,第二节 数控车床用刀具系统,图2-16 按刀尖形状分类的数控车刀,(1) 尖形车刀,(2)圆弧形车刀,(3)成形车刀,在数控车床上，除进行螺纹加工外，应尽量不用或少用成形车刀,第二节 数控车床用刀具系统,3.根据车刀结构分类,根据车刀的结构，数控车刀又可分为整体式车刀、焊接式车刀和机械夹固式车刀三类,（1）整体式车刀,（2）焊接式车刀,（3）机械夹固式车刀,图2-17 按刀具结构分类的数控车
12、刀 a)整体式车刀 b)焊接式车刀 c)机械夹固式车刀,第二节 数控车床用刀具系统,三、数控车削刀具的材料,高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。其中，高速钢、硬质合金和涂层硬质合金在数控车削刀具中应用较广。,高速钢车刀具有较高的强度和韧性，主要用于复杂刀具和精加工刀具，但刀具耐热性差。该刀具材料的适用性较广，能适用各种金属的加工。,由于其耐热性差，因此高速钢刀具并不适用于高速切削,第二节 数控车床用刀具系统,硬质合金具有高硬度、高耐磨性、高耐热性的特点，但其抗弯强度和冲击韧度较差，因此该材料适用于精加工或加工钢及韧性较大的塑性金属。,陶瓷刀片是加工淬硬（达65HRC左右
13、）钢及其他难加工材料的首选刀具。,图2-18 不同刀具材料的硬度与韧性对比,第二节 数控车床用刀具系统,四、机械夹固式车刀简介,1.机械夹固式车刀,机械夹固式可重磨车刀和机械夹固式不重磨车刀,其最大优点是车刀几何角度完全由刀片保证，切削性能稳定，刀杆和刀片已标准化，加工质量好。,在数控车床的加工过程中，为了便于实现加工自动化，应尽量选用机夹可转位刀片，目前，70%80%的自动化加工刀具已使用了可转位刀片,第二节 数控车床用刀具系统,2.机夹可转位刀片,（1）刀片形状,注意，有些刀片，虽然其形状和刀尖角度相等，但由于同时参加切削的切削刃数不同，则其型号也不相同,（2）机夹可转位刀片的代码,共用1
14、0个号位的内容来表示品种规格、尺寸系列、制造公差以及测量方法等主要参数的特征,第二节 数控车床用刀具系统,图2-20 常用机夹可转位刀片形状 a)T型 b)V型 c)W型 d)S型 e)P型 f)D型 g)C型 h)R型,第二节 数控车床用刀具系统,（3）刀片与刀杆的固定方式,通常有压板式压紧、复合式压紧、杠杆式压紧和螺钉式压紧等几种。,图2-22 刀片与刀杆的固定方式 a)压板式压紧 b)复合式压紧 c)螺钉式压紧,第二节 数控车床用刀具系统,五、常用数控车刀的刀具参数,图2-23 数控车刀的刀具参数,在确定角度参数值的过程中，应考虑工件材料、硬度、切削性能、具体轮廓形状和刀具材料等诸多因素
15、。,第二节 数控车床用刀具系统,六、数控车刀在数控机床刀架上的安装要求,1)车刀安装在刀架上，伸出部分不宜太长，伸出量一般为刀杆高度的11.5倍。 2)车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流拧紧。 3)车刀刀尖应与工件轴线等高，否则会因基面和切削平面的位置发生变化，而改变车刀工作时的前角和后角的数值。 4）车刀刀杆中心线应与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化,注意,图2-24 装刀高低对前后角的影响,第二节 数控车床用刀具系统,图2-26 车刀装偏对主副偏角的影响,图2-25 车刀刀尖不对准工件中心的后果,第二节 数控车床用刀具系统,七、切削用量的选用,所谓切削用量是指切
16、削速度、进给速度（进给量）和背吃刀量三者的总称。,1.切削用量的选用原则,粗加工时，应根据刀具的切削性能和机床性能选择切削用量；精加工时，应根据零件的加工精度和表面质量来选择切削用量。,2.切削用量的选取方法,（1）背吃刀量的选择,（2）进给速度(进给量)的确定,在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达810mm；半精加工的背吃刀量取0.55mm；精加工的背吃刀量取0.21.5mm。,（3）切削速度的确定,切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=1000vc/D来确定主轴转速n（r/min）。,第二节 数控车床用刀具系统,3.硬质合金刀具切削用量选择推荐表,第三节 数控车床用夹具系统,一、数控机床夹具的基本知识,机床夹具是指安装在机床上，用以装夹工件或引导刀具，使工件和刀具具有正确的相互位置关系的装置。,1.数控机床夹具的组成,数控机床夹具由定位元件、夹紧元件、安装连接元件和夹具体等几个部分组成。,2.数控机床夹具的基本要求,（1）精度和刚度要求,（2）定位要求,（3）敞开性要求,（4）快速装夹要求,第三节 数控车床用夹具系统,
