《数控加工工艺设备 教学课件 ppt 作者 周晓宏 第四章 数控车削加工工艺及设备 (NXPowerLite)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控加工工艺设备 教学课件 ppt 作者 周晓宏 第四章 数控车削加工工艺及设备 (NXPowerLite)（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、周晓宏 主编,数控加工工艺与设备 SHUKONG JIAGONG GONGYI YU SHEBEI,第四章 数控车削加工工艺及设备,本章应知,本章应会,第一节 数控车床概述,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,一、数控车床的用途、分类,1数控车床的用途,常用来加工轴类或盘类的回转体零件，能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。 数控车床约占数控机床总数的25%。,2数控车床的分类,1）卡盘式数控车床 2）顶尖式数控车床,（1）按加工零件的基本类型分类,（2）按主轴的配置形式分类,1）卧式数控车床 2）立式数控车床,第一节
2、数控车床概述,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,（3）按数控系统的功能分类,1）经济型数控车床 2）全功能数控车床 3）车削中心 4）FMC车床,二、数控车床的特点与发展,1高精度,2高效率,3高柔性,4高可靠性,5工艺能力强,6模块化设计,第一节 数控车床概述,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,三、数控车床的组成及布局,大都采用机、电、液、气一体化布局，全封闭或半封闭防护。,1数控车床的组成,（1）主机,（2）数控装置,（3）伺服驱动系统,（4）辅助装置,图4-1 数控车床,2数控车床的布局,（1）床身和导轨的布局,图4-2 数控车床的布局形式 a）平床身 b）斜床身 c）平床身斜滑板
3、d）立床身,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工位回转刀架的。回转刀架在机床上的布局有两种形式。加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。,第一节 数控车床概述,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,（2）刀架的布局,四、数控车床的典型结构 以济南第一机床厂生产的 MJ-50型数控车床为例,1主轴箱结构,图4-3 MJ-50数控车床主轴箱结构简图 1、6、8螺母 2同步带 3、16同步带轮 4脉冲编码器 5螺钉 7主轴,第一节 数控车床概述,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,2传动系统,（1）
4、主传动系统,图4-4 MJ-50型数控车床的传动系统,（2）进给传动系统,3自动回转刀架,可分为立式和卧式回转刀架,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,一、分析零件图样,1）零件图上漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成。 2）零件图上的图线位置模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手。 3）零件图上给定的几何条件不合理，造成数学处理困难。,1构成零件轮廓的几何条件,2尺寸精度要求,5材料与热处理要求,4表面粗糙度要求,3形状和位置精度要求,适用于无尾座的卡盘式数控车床上。主要有可调卡爪卡盘和快速可调卡盘。,毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖之间，由主轴上的拨动
5、卡盘或拨齿顶尖带动旋转。,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,二、确定毛坯,1零件材料及其力学性能,2.零件的结构形状与外形尺寸,3.生产类型,4.现有生产条件,5.充分考虑利用新工艺、新技术的可能性,三、确定装夹方法和对刀点,1.零件的装夹,（1）用于轴类零件的夹具,（2）用于盘类零件的夹具,在加工过程中，自动换刀装置的换刀位置。换刀点的位置应保证刀具转位时不碰撞被加工零件或夹具，一般可设置在对刀点。,对刀是操作数控车床的重要内容，对刀的好坏将直接影响到车削零件的尺寸精度。,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,2.确定对刀点和换
6、刀点,（1）对刀,1）刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。,2）对刀是指执行加工程序前，调整刀具的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点的过程。,（2）确定对刀点,1）尽量与零件的设计基准或工艺基准一致。 2）便于用常规量具在车床上进行找正。 3）该点的对刀误差应较小，或可能引起的加工误差为最小。 4）尽量使加工程序中的引入或返回路线短，并便于换刀。,（3）确定换刀点,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,四、确定加工方案,1.制定工艺路线,（1）先粗后精（见图4-6）,（2）先近后远,远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小
7、而言的。,图4-6 先粗后精示例,图4-7 先近后远示例,（3）先内后外,（4）刀具集中,2.确定走刀路线,图4-8 螺纹进给切削,（1）刀具引入、切出,尽量使刀具沿轮廓的切线方向引入、切出， 尤其是车螺纹时， 必须设置升速段1和降速段2 。,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,（2）确定最短的空行程路线,1）巧用对刀点 2）巧设换刀点 3）合理安排“回零”路线,图4-9 巧用起刀点 a）采用矩形循环方式进行粗车的一般情况 b）将起刀点与对刀点分离,（3）确定最短的切削进给路线,图4-10 走刀路线示例 a）利用封闭式复合循环减小间距 b）“三角形”走刀路线 c
8、）利用矩形循环功能,在特殊情况下，其加工顺序可不按“先近后远”、“先粗后精”的原则考虑。,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,3.特殊处理,（1）先精后粗。,图4-11 套筒零件,（2）分序加工,（3）巧用切断（槽）刀,五、刀具的选择,图4-14 焊接式车刀的种类 1切断刀 290左偏刀 390右偏刀 4弯头车刀 5直头车刀6成形车刀 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,1.数控车床的刀具种类,（1）焊接式车刀,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,（2）机夹可转位车刀,（3）孔加工刀具,图4-15 圆
9、弧形车刀,图4-16 数控车床上常用的孔加工刀具 a)中心钻 b)麻花钻 c)粗镗孔刀 d)精镗孔刀,2.数控车刀的选用,（1）焊接式车刀的选用,圆柱形或圆锥形外表面选用各种外圆车刀,加工工件端面，选用端面车刀； 加工螺纹，选用螺纹车刀，也可用来加工成形面； 加工各种光滑连接的成形面，选用圆弧形车刀； 切断工件，选用切断刀,第二节 数控车削加工工艺的制定,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,（2）机械夹固式可转位车刀的选用,数控车削加工时应尽可能采用机械夹固定式可转位车刀。,刀片材料的选择 高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼和金刚石等。,选择刀片材
10、质，主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷大小以及切削过程中有无冲击和振动等。,刀片尺寸的选择 刀片尺寸的大小(刀片切削刃的长度l取决于必要的有效切削刃长度L。有效切削刃长度L与背吃刀量ap和车刀的主偏角kr有关。,刀片形状的选择,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,表4-1 被加工表面及适用的刀片形状,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,六、切削用量的确定,1背吃刀量ap的确定,尽可能选取较大的背吃刀量,2进给速度vf确定,在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度,确定进给速度的原则是：,1
11、）当工件的质量要求能够得到保证时，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取； 2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取； 3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取； 4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,表4-2 硬质合金车刀粗车外圆、端面的进给量参考值,注：加工断续表面及有冲击的工件时，表内进给量应乘系数K=0.750.85。 在无外皮加工时,表
12、内进给量应乘系数K=1.1。加工耐热钢及其合金时，进给量不大于1mm/r。 加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为4456HRC时，乘系数K=0.8;当钢的硬度为5762HRC时,乘系数K=0.5。,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,表4-3 按表面粗糙度选择的半精车、精车的进给量参考值,注:r=0.5mm(用于12mm12mm及以下刀杆),r=1.0mm(用于30mm30mm及以下刀杆),r= 2.0mm(用于30mm45mm及以上刀杆)。,被加工部位的直径，按零件和刀具材料、加工性质等条件所允许的切削速度来确定。,大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转
13、速为：n1200/P-K（K为保险系数，一般取为80）。,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,3主轴转速的确定,（1）光车外圆时主轴转速,根据实践经验确定用公式n=1000vc/d计算主轴转速。,（2）车螺纹时的主轴转速,4.车削用量的选择原则,1)粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap ,其次选择一个较大的进给量f,最后确定一个合适的切削进度vc。 2)精车时，选择较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能好的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度vc。 3)在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围。,第 章
14、,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,表4-4 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值,注：切削钢及灰铸铁时刀具寿命约为60min。,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第二节 数控车削加工工艺的制定,表4-5 数控车削用量推荐表,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第三节 典型零件的数控车削加工工艺分析,一、轴类零件数控车削加工工艺,图4-18 典型轴类零件,采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第三节 典型零件的数控车削加工工艺分析,1.零件图工艺分析,工艺措施,1）几个精度要求较高的尺寸，编程时不必取平均值，而
15、全部取其基本尺寸即可。 2）轮廓上，三处圆弧，在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 3）坯件左端应预先车出夹持部分(双点画线部分)，右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选60mm棒料。,2.选择设备,选用TND360数控车床,3.确定零件的定位基准和装夹方式,（1）定位基准,坯料轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准。,（2）装夹方法,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第三节 典型零件的数控车削加工工艺分析,加工顺序按由粗到精、由近到远(由右到左)的原则确定。即先从右到左进行粗车(留0.25mm精车余量)，然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。,4.确定加工顺序及进给路线,1）
16、选用5mm中心钻钻削中心孔。 2）粗车及平端面选用90硬质合金右偏刀，副偏角r不宜太小，选r35。 3）精车选用90硬质合金右偏刀。,5.刀具选择,表4-6 数控加工刀具卡片,粗车每转进给量为0.4mm/r，精车每转进给量为0.15mm/r，根据公式fnf计算粗车、精车进给速度分别为200mm/min和180mm/min。,车直线和圆弧时，c90m/min、精车切削速度c120m/min，利用公式cdn1000计算主轴转速n：粗车n=500r/min、精车n=1200r/min。,轮廓粗车循环时选ap 3mm，精车ap 0.25mm；螺纹粗车时选ap 0.4mm，逐刀减少，精车ap0.1mm。,第 章,四 数控车削加工工艺及设备,第三节 典型零件的数控车削加工工艺分析,6.切削用量选择,（1）背吃刀
