数控车削加工工艺编程方法

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1、数控加工工艺与编程基础数控加工工艺与编程基础项目三项目三 数控车削加工工艺与编程方法数控车削加工工艺与编程方法 于万成于万成 王桂莲王桂莲项目三数控车削加工工艺与编程方法课题一 数控车削加工工艺 3.1课题二 数控车床编程方法 3.2课题一数控车削加工工艺任务1数控车削加工的主要对象与特点1数控车削加工的主要对象数控车床比较适合于车削加工具有以下要求和特点的回转体零件。（1）精度要求高的回转体零件。（2）表面粗糙度要求好的回转体零件。（3）表面轮廓形状复杂的回转体零件。（4）带一些特殊类型螺纹的回转体零件。（5）超精密、超低表面粗糙度值的零件。图3.1成型内腔零件简图2数控车削加工的基本特点数

2、控车削加工的基本特点（1）适应性强，适于多品种小批量零件的）适应性强，适于多品种小批量零件的加工。加工。（2）加工精度高，加工质量稳定。）加工精度高，加工质量稳定。（3）具有较高的生产效率和较低的加工成）具有较高的生产效率和较低的加工成本。本。（4）改善劳动条件，减轻操作者的劳动强）改善劳动条件，减轻操作者的劳动强度。度。任务2数控车削刀具1数控车削刀具的特点数控车削刀具的特点表表3.1 可转位车刀的特点可转位车刀的特点要 求特 点目 的精度高刀片采用M级或更高精度等级的；刀杆多采用精密级的；用带微调装置的刀杆在机外预调好保证刀片重复定位精度，方便坐标设定。保证刀尖位置精度可靠性高用断屑可靠性

3、高的断屑槽形或有断屑台和断屑器的车刀；采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其他结构断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求换刀迅速用车削工具系统；采用快换小刀夹迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率刀片材料较多采用涂层刀片满足生产节拍要求，提高加工效率刀杆截形较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆刀杆与刀架系统匹配2机夹可转位车刀的选用刀具的选择是数控车削加工工艺设计的重要内容之一。数控机床大都采用已经系列化、标准化的刀具，刀柄和刀头可以进行拼装和组合。刀头包括多种结构如可调镗刀头

4、、不重磨刀片等。数控车削加工时应尽量采用机夹式刀杆和机夹式刀片。（1）刀片的选择。刀片材质的选择。车刀刀片的材料主要有高速钢、硬质和涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。刀片尺寸的选择。刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃长度。有效切削刃长度与背吃刀量和车刀的主偏角有关，使用时可查阅有关刀具手册选取。刀片形状的选择。刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。（2）根据加工种类选择刀具。外圆加工，一般选用外圆左偏粗车刀、外圆左偏精车刀、外圆右偏粗车刀、外圆右偏精车刀、端面刀等类型。挖槽一般选外（内）圆车槽刀。螺纹加工选外（内）圆螺纹车刀。孔加工主要选

5、择麻花钻、粗镗孔刀和精镗孔刀、扩孔钻、铰刀。图3.2常用可转位车刀刀片（3）选择刀具的大小。尽可能选择大的刀具，因为刀具大则刚性高，刀具不易断，可以采用大的切削用量，提高加工效率，加工质量有保证。根据加工的背吃刀量选择刀具，背吃刀量越大，刀具越大。根据工件大小选刀具，工件大的选大刀具，反之选取小刀具。粗车时，要选强度高、寿命长的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、寿命长的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀具。3 3数控车削用工具系统数控车削用工具系统数控车床的刀架大致可以分两大类，即排刀式刀架和转塔式刀架。有的车削中心

6、还采用带刀库的自动换刀装置。转塔式刀架也称刀塔或者刀台或称回转刀架，转塔式刀架是用转塔头各刀座来安装或夹持各种不同用途的刀具，转塔式刀架有立式和卧式两种结构型式。转塔刀盘按外形可分为圆鼓形、星形和伞形（冕形）三种。圆鼓形转塔刀架上沿径向安装的刀具适于作圆柱面加工，沿轴向安装的刀具可用于工件的孔和圆柱面加工，一般星形转塔刀架的回转轴与主轴轴线成垂直布置也可用于工件的孔和圆柱面加工，但以加工圆柱面为主，可安装受力较大的刀具。刀位数有4、6、8、12和16及20刀位。立式转台刀架的工具（刀辅具）系统，如图3.3所示。图图3.3 立式转台刀架的工具立式转台刀架的工具（刀辅具）系统（刀辅具）系统任务3数

7、控车床常用夹具夹具分为两种基本类型：一类是安装在数控车床主轴上的夹具，这类夹具和数控车床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具或其他机床附件外，往往根据加工的需要设计出各种心轴或其他专用夹具；另一类是安装在滑板或床身上的夹具，对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具装在数控车床滑板上，刀具则安装在数控车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。数控车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的同一夹具，例如，数控车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一指定工件的某一工序而设计的夹具。1三爪卡盘三爪卡盘

8、如图3.4所示，是最常用的车床通用夹具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。2软爪软爪要在与使用时相同的夹紧状态下加工，以免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定心误差。加工软爪内定位表面时，要在软爪尾部夹紧一适当的棒料，以消除卡盘端面螺纹的间隙，如图3.5所示。图图3.4 三爪卡盘三爪卡盘图3.5 软爪3 3弹簧夹套弹簧夹套弹簧夹套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。弹簧夹套特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔圆棒料，若配以自动送料器，可实现自动上料。弹簧夹套夹持工件的内孔是标准系列，并非任意直径。4四爪卡盘加工

9、精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件时，可采用四爪卡盘，如图3.6所示。5中心孔定位夹具（1）两顶尖拨盘。两顶尖定位的优点是定心正确可靠，安装方便。顶尖作用是定心、承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两种，前顶尖和主轴一起旋转，与主轴中心孔不产生摩擦，后顶尖插入尾座套筒，其结构特点如表3.2所示。图图3.6 四爪卡盘四爪卡盘表表3.23.2 两顶尖拨盘两顶尖拨盘名 称 特 点结 构 图名 称 特 点结 构 图前顶尖插 入 主 轴锥孔内后顶尖固定式夹 在 卡 盘内回 转 式（广 泛应用）工件安装时用对分夹头或鸡心夹头夹紧工件一端，拨杆伸向端面。两顶尖只对工件有定心和支承作用，必须

10、通过对分夹头或鸡心夹头的拨杆带动工件旋转，如图3.7所示，利用两顶尖定位还可加工偏心工件，如图3.8所示。图图3.7 两顶尖装夹工件两顶尖装夹工件图图3.8 两顶尖车削偏心轴两顶尖车削偏心轴（2 2）拨动顶尖。拨动顶尖常用的有内、外拨动）拨动顶尖。拨动顶尖常用的有内、外拨动顶尖和端面拨动顶尖两种，如表顶尖和端面拨动顶尖两种，如表3.33.3所示。所示。表3.3 拨动顶尖名 称特 点结 构 图拨动顶尖内、外 拨动顶尖锥面带齿，能嵌入工件，拨动工件旋转拨动顶尖端 面 拨 动顶尖利用端面拨爪带动工件旋转，适合装夹工件的直径在50150mm之间（3）中心孔。用顶尖装夹工件时，必须先在工件的端面上加工出

11、中心孔。中心孔的类型和选择如下。国家标准GB/T1452001规定中心孔有A型（不带护锥）、B型（带护锥）、C型（带护锥和螺纹）和R型（弧形）四种。A型中心孔。其结构如图3.9所示。B型中心孔。B型中心孔是在A型中心孔的端部多一个120的圆锥面，目的是保护60锥面，不让其拉毛碰伤。一般应用于多次装夹的工件或精度要求较高的工件，结构如图3.10所示。图图3.9 A型中心孔型中心孔图图3.10 B型中心孔型中心孔C型中心孔。C型中心孔外端形似B型中心孔，里端有一个比圆柱孔还要小的内螺纹，它可以将其他零件轴向固定在轴上，或将零件吊挂放置。适用于当其他零件轴向固定在轴端时，其结构如图3.11所示。R型

12、中心孔。R型中心孔是将A型中心孔的圆锥母线改为圆弧线而形成的。将圆锥母线改为圆弧线可以减少中心孔与顶尖的接触面积，减少摩擦力，提高定位精度。适用于轻型和高精度轴类工件，其结构如图3.12所示。图3.11C型中心孔图3.12R型中心孔在四种中心孔中，长度为的圆柱部分作用是：储存油脂，避免顶尖触及工件，使顶尖与60圆锥面配合贴紧。中心孔的尺寸以圆柱孔直径（D）为公称尺寸，它是选取中心钻的依据。直径在 6.3mm以下的中心孔，常用高速钢制成的中心钻直接钻出。（4）中心钻。中心孔是轴类工件的精确定位基准，对工件的加工质量影响较大。因此，所钻出的中心孔必须圆整、光洁、角度正确。而且轴两端中心孔轴线必须同

13、轴，对精度要求较高的轴，在热处理后及精加工前均应对中心孔进行修研。不同类型的中心孔加工工具及方法是有区别的。加工A、B、R三种类型中心孔需分别采用不带护锥的中心钻、带护锥中心钻和弧形中心钻，如图3.13、图3.14和图3.15所示。图图3.13 不带护锥中心钻不带护锥中心钻图图3.14 带护锥中心钻带护锥中心钻图图3.15 弧形中心钻弧形中心钻图图3.16 C型中心孔的加工型中心孔的加工6其他车削工装夹具（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，图3.17所示为用花盘装夹双孔连杆的方法。（2）角铁。加工表面的回转轴线与基准面平行、外形复杂的工件可以装夹在角

14、铁上加工，图3.18所示为角铁的安装方法。图图3.17 在花盘上装夹双孔连杆在花盘上装夹双孔连杆图图3.18 角铁的安装方法角铁的安装方法任务4数控车削加工工艺分析其主要内容有：分析零件图、确定加工工序和工件的装夹方式、各表面的加工顺序和刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。1零件图分析（1）结构特点。在对零件图进行分析时，首先应考虑零件的结构特点、构成零件轮廓变化的各点坐标以及零件的精度和技术要求。（2）坐标点的计算。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点坐标，无论哪个节点不明确或不确定，编程都无法进行。（3）精度及技术要求。在分析加工尺寸

15、精度时应注意如下几点。所使用的车床在精度上满足零件的加工需要。对用来定位和作为基准使用的面和孔，可以适当提高加工精度。为了满足组合件的装配精度，在单件加工零件时要进行公差分配，加工工艺好的零件精度可适当提高，加工工艺性差的零件精度可适当降低。当基准转换后，有些尺寸公差要进行尺寸链计算。在定位和装夹可靠的情况下，或切削要素选择正确的情况下，许多位置和形状精度是由设备和工艺保证的。装配后以及零件加工完毕，因测量的需要，基准支承面、找正面、找正孔等，应与加工基准有尺寸关系，加工精度应比零件精度高。2工序的划分一般在数控车床上加工零件时，应按照工序集中的原则划分工序，主要从以下几个方面考虑。（1）位置

16、精度要求。（2）以一个完整的数控程序所能连续加工的表面为原则进行工序的划分.（3）按粗、精加工划分。总之，在加工中要根据零件的结构与工艺性要求、零件的批量、机床的功能，以及零件数控加工内容的多少、程序的大小、安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。3加工顺序的确定制订零件车削加工顺序一般遵循以下几个原则。（1）先粗后精。（2）先近后远。（3）内外交叉。（4）减少换刀次数。对于能满足加工要求的刀具，应尽可能多地利用它完成工件表面的加工，缩短刀具的移动距离。4进给路线的确定进给路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。它泛指刀具从起刀点（或机床参考点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。（1）原则。根据工件表面形状和精度要求确定工序和工步，并由此确定各表面加工进给路线的顺序。在保证工件轮廓表面加工后精度和粗糙度要求的前提下，寻求最短进给路线（包括空行程路线和切削路线），减少走刀时间以提高加工效率，尽量减少程序段数。对横截面积小的细长零件或薄壁零件应采用分几次进给加工的方式，防止切削深度过大，造成切