數(shù)控車(chē)削加工工藝案例引入典型軸類零件如圖41所示毛坯

1、【案例引入】典型軸類零件如圖4-1所示，毛坯為44mm124mm棒料，材料 為45鋼。試按單件生產(chǎn)對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)控車(chē)削工藝分析。 任務(wù) 制訂該零件的數(shù) 控加工加工工藝 規(guī)程 本章知識(shí)（或技能）要點(diǎn) 1.數(shù)控車(chē)削加工特點(diǎn)； 2.數(shù)控車(chē)削加工工藝主要內(nèi)容； 3.數(shù)控車(chē)削加工工藝文件編制； 4.制訂數(shù)控車(chē)削加工工藝規(guī)程。 32 0 -0.04 42 0 -0.04 R5 R15 R18 32 0 -0.1 30 M28x3(P1.5) C2C2 1.6 1.6 3.2 其余 30 504025 5x2 120 圖4-1 典型軸類零件 4.1 數(shù)控車(chē)削簡(jiǎn)介 4.1.1 數(shù)控車(chē)床的組成及布局 1.數(shù)控車(chē)

2、床的組成 數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床相比較，其結(jié)構(gòu)上仍然是由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給傳 動(dòng)系統(tǒng)、液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。在數(shù)控車(chē)床上由于實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)字控 制，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)刀具作連續(xù)縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所以數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)與普 通車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上存在著本質(zhì)的差別。普通車(chē)床主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)掛輪架、進(jìn) 給箱、溜板箱傳到刀架實(shí)現(xiàn)縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；而數(shù)控車(chē)床是采用伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)滾 珠絲杠，傳到滑板和刀架，實(shí)現(xiàn)縱向(Z向)和橫向(X向)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)數(shù)控車(chē)床進(jìn)給 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。 2.數(shù)控車(chē)床的布局 數(shù)控車(chē)床的主軸、尾座等部件相對(duì)床身的布局形式與普通車(chē)床基本一致。因 為刀架和導(dǎo)軌的布局形

3、式直接影響數(shù)控車(chē)床的使用性能及機(jī)床的結(jié)構(gòu)和外觀，所 以刀架和導(dǎo)軌的布局形式發(fā)生了根本的變化。另外，數(shù)控車(chē)床上一般都設(shè)有封閉 的防護(hù)裝置，有些還安裝了自動(dòng)排屑裝置。 （1）床身和導(dǎo)軌的布局 數(shù)控車(chē)床床身導(dǎo)軌與水平面的相對(duì)位置如圖4-2所示，它有5種布局形式。一 般來(lái)說(shuō)，中、小規(guī)格的數(shù)控車(chē)床采用斜床身和臥式床身斜滑板的居多，只有大型 數(shù)控車(chē)床或小型精密數(shù)控車(chē)床才采用平床身，立床身采用的較少。 a) b) c) d) e) 圖4-2 床身和導(dǎo)軌的布局 a)后斜床身斜滑板 b)立床身立滑 板 c)臥式床身平滑板 d)前斜床身平滑板 e) 臥式床身 斜滑板 （2）刀架的布局 刀架作為數(shù)控車(chē)床的重要部件之

4、一，它對(duì)機(jī)床整體布局及工作性能影響很大。 按換刀方式的不同，數(shù)控車(chē)床的刀架主要有回轉(zhuǎn)刀架和排式刀架。 回轉(zhuǎn)刀架 回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車(chē)床最常用的一種典型刀架系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)刀架在機(jī)床上的布局 有兩種形式。一種是適用于加工軸類和盤(pán)類零件的回轉(zhuǎn)刀架，其回轉(zhuǎn)軸與主軸平 行；另一種是適用于加工盤(pán)類零件的回轉(zhuǎn)刀架，其回轉(zhuǎn)軸與主軸垂直，如圖4-3所 示。 圖4-3 回轉(zhuǎn)刀架 排式刀架 排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車(chē)床，以加工棒料或盤(pán)類零 件為主。刀具的典型布置形式如圖4-4所示。 圖4-4 排式刀架 4.1.2 數(shù)控車(chē)床的分類 1.按主軸的配置形式分 1）臥式數(shù)控車(chē)床 臥式數(shù)控車(chē)床的主軸軸線處于水平設(shè)置。臥式數(shù)控車(chē)床又

5、可分為數(shù)控水平導(dǎo)軌臥式 車(chē)床和數(shù)控傾斜導(dǎo)軌臥式車(chē)床。傾斜導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以使數(shù)控車(chē)床具有更大的剛度，并易于 排除切屑。 2）立式數(shù)控車(chē)床 立式數(shù)控車(chē)床的主軸軸線垂直于水平面。主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì) 較小的大型復(fù)雜零件。 2.按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分 1）兩軸控制的數(shù)控車(chē)床：機(jī)床上只有一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。 2）四軸控制的數(shù)控車(chē)床：機(jī)床上有兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。 3）多軸控制的數(shù)控車(chē)床：機(jī)床上除了控制X、Z兩個(gè)坐標(biāo)外，還可控制其它坐標(biāo)軸， 實(shí)現(xiàn)多軸控制，如具有C軸控制功能。車(chē)削加工中心或柔性制造單元，都具有多軸控制 功能。 3.按數(shù)控系統(tǒng)的功能分 1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床

6、：一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，具有CRT顯示、 程序存儲(chǔ)、程序編輯等功能，加工精度較低，功能較簡(jiǎn)單。 2）全功能型數(shù)控車(chē)床：較高檔次的數(shù)控車(chē)床，具有刀尖圓弧半徑自動(dòng)補(bǔ)償功 能、恒線速、倒角、固定循環(huán)、螺紋切削、圖形顯示、用戶宏程序等功能。加 工能力強(qiáng)，適于加工精度高、形狀復(fù)雜、循環(huán)周期長(zhǎng)、品種多變的單件或中小 批量零件的加工。 3）精密型數(shù)控車(chē)床：采用閉環(huán)控制，不但具有全功能型數(shù)控車(chē)床的全部功能， 而且機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，在數(shù)控車(chē)床基礎(chǔ)上增加其它附加坐標(biāo)軸。適于 精密和超精密加工。 4.1.3 數(shù)控車(chē)削的加工對(duì)象 數(shù)控車(chē)削是數(shù)控加工中用的最多的加工方法之一。同常規(guī)加工相比，數(shù)控 車(chē)

7、削加工對(duì)象具有下面特點(diǎn)： （1）輪廓形狀特別復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件加工 車(chē)床數(shù)控裝置都具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，還有部分車(chē)床數(shù)控裝置有某些 非圓曲線的插補(bǔ)功能，所以能車(chē)削任意平面曲線輪廓所組成的回轉(zhuǎn)體零件，包 括通過(guò)擬合計(jì)算處理后的、不能用方程描述的列表曲線類零件。 圖4-5所示殼體零件封閉內(nèi)腔的成型面，“口小肚大”，在普通車(chē)床上是較 難加工的，而在數(shù)控車(chē)床上則很容易加工出來(lái)。 圖4-5 成型內(nèi)腔殼體零件示例 （2）高精度零件的加工 零件的精度要求主要指尺寸、形狀、位置、表面精度要求，其中表面精度主要指 表面粗糙度。例如：尺寸精度高（達(dá)0.001mm或更?。┑牧慵粓A柱度要求高的圓柱 體零件；素線直線

8、度、圓度和傾斜度均要求高的圓錐體零件；線輪廓要求高的零件 （其輪廓形狀精度可超過(guò)用數(shù)控線切割加工的樣板精度）；在特種精密數(shù)控車(chē)床上， 還可以加工出幾何輪廓精度極高（達(dá)0.0001mm）、表面粗糙度極?。≧a達(dá)0.02m） 的超精零件,以及通過(guò)恒線速切削功能,加工表面質(zhì)量要求高的各種變徑表面類零件等。 （3）特殊的螺旋零件 這些螺旋零件是指特大螺距（或?qū)С蹋?、變（?減）螺距、等螺距與變螺距或圓 柱與圓錐螺旋面之間作平滑過(guò)度的螺旋零件，以及高精度的模數(shù)螺旋零件（如圓柱、 圓弧蝸桿）和端面（盤(pán)形）螺旋零件等。 （4）淬硬工件的加工 在大型模具加工中，有不少尺寸大而形狀復(fù)雜的零件。這些零件熱處理 后

9、的變形量較大，磨削加工有困難，而在數(shù)控車(chē)床上可以用陶瓷車(chē)刀對(duì)淬硬后 的零件進(jìn)行車(chē)削加工，以車(chē)代磨，提高加工效率。 （5）高效率加工 為了進(jìn)一步提高車(chē)削加工效率，通過(guò)增加車(chē)床的控制坐標(biāo)軸，就能在一 臺(tái)數(shù)控車(chē)床上同時(shí)加工出兩個(gè)多工序的相同或不同的零件。 4.2 數(shù)控車(chē)削加工工藝的主要內(nèi)容 4.2.1 零件的工藝性分析 1.零件圖分析 零件圖分析是制定數(shù)控車(chē)削工藝的首要工作，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè) 方面。 （1）尺寸標(biāo)注方法分析 在數(shù)控車(chē)床的編程中，點(diǎn)、線、面的位置一般都是以工件坐標(biāo)原點(diǎn) 為基準(zhǔn)的。因此，零件圖中尺寸標(biāo)注應(yīng)根據(jù)數(shù)控車(chē)床編程特點(diǎn)盡量直接給出 坐標(biāo)尺寸，或采用同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，減少編程輔助時(shí)

10、間，容易滿足加工要 求。 （2）零件輪廓幾何要素分析 在手工編程時(shí)需要知道幾何要素各基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，在CADCAM 編程時(shí)，要對(duì)輪廓所有的幾何要素進(jìn)行定義。因此，在分析零件圖樣時(shí)，要 分析幾何要素給定條件是否充分。盡量避免由于參數(shù)不全或不清，增加編程 計(jì)算難度，甚至無(wú)法編程。 （3）精度和技術(shù)要求分析 保證零件精度和各項(xiàng)技術(shù)要求是最終目標(biāo)，只有在分析零件有關(guān)精度要求和技 術(shù)要求的基礎(chǔ)上，才能合理選擇加工方法、裝夾方法、刀具及切削用量等。如對(duì)于表 面質(zhì)量要求高的表面，應(yīng)采用恒線速度切削；若還要采用其它措施（如磨削）彌補(bǔ)， 則應(yīng)給后續(xù)工序留有余量。對(duì)于零件圖上位置精度要求高的表面，應(yīng)盡量把這些表面

11、 在同一次裝夾中完成。 2.結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析是指零件對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便 于加工成形。在數(shù)控車(chē)床上加工零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)，認(rèn)真分析零件結(jié)構(gòu) 的合理性。在結(jié)構(gòu)分析時(shí)，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)人員或有關(guān)部門(mén)溝通并提出相應(yīng) 修改意見(jiàn)和建議。 4.2.2 確定數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容 在分析零件形狀、精度和其它技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，選擇在數(shù)控車(chē)床上加工 的內(nèi)容。選擇數(shù)控車(chē)床加工的內(nèi)容，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 優(yōu)先考慮普通車(chē)床無(wú)法加工的內(nèi)容作為數(shù)控車(chē)床的加工內(nèi)容。 重點(diǎn)選擇普通車(chē)床難加工、質(zhì)量也很難保證的內(nèi)容作為數(shù)控車(chē)床加工內(nèi)容。 在普通車(chē)床上加工效率低，工人操作勞動(dòng)強(qiáng)

12、度大的加工內(nèi)容可以考慮在數(shù)控 車(chē)床上加工。 4.2.3 數(shù)控車(chē)削加工工藝方案的擬訂 l.擬定工藝路線 （1）加工方法的選擇 回轉(zhuǎn)體零件的結(jié)構(gòu)形狀雖然是多種多樣的，但它們都是由平面、內(nèi)、外圓柱面、 圓錐面、曲面、螺紋等組成。每一種表面都有多種加工方法，實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合零件 的加工精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型等因素全面考慮。 （2）加工順序的安排 在選定加工方法后，就是劃分工序和合理安排工序的順序。零件的加工工序通 常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。工序安排一般有兩種原則，即工序分 散和工序集中。在數(shù)控車(chē)床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序。 安排零件車(chē)削加工順序一

13、般遵循下列原則： 先粗后精。按照粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)的順序進(jìn)行。 先近后遠(yuǎn)。通常在粗加工時(shí)，離換刀點(diǎn)近的部位先加工離換刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后 加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間，并且有利于保持坯件或半成品件的 剛度，改善其切削條件。如圖4-6所示的零件，對(duì)這類直徑相差不大的臺(tái)階軸，當(dāng)?shù)?一刀的切削深度未超限時(shí)，刀具宜按40mm42mm44mm的順序加工。如 果按44mm42mm40mm的順序安排車(chē)削，不僅會(huì)增加刀具返回?fù)Q刀點(diǎn)所 需的空行程時(shí)間，而且還可能使臺(tái)階的外直角處產(chǎn)生毛刺。 圖4-6 先近后遠(yuǎn) 內(nèi)外交叉。對(duì)既有內(nèi)表面（內(nèi)型、腔），又有外表面的零件，安排加工順序 時(shí)，應(yīng)先粗加工內(nèi)外表面，然后精加

14、工內(nèi)外表面。加工內(nèi)外表面時(shí)，通常先加工 內(nèi)型和內(nèi)腔，然后加工外表面。 刀具集中。盡量用一把刀加工完相應(yīng)各部位后，再換另一把刀加工相應(yīng)的其 它部位，以減少空行程和換刀時(shí)間。 基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)。 2.確定走刀路線 確定走刀路線的主要工作在于確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線等，因?yàn)榫?工的進(jìn)給路線基本上是沿著零件輪廓順序進(jìn)給的。走刀路線一般是指刀具從起刀點(diǎn) 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起,直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過(guò)的路徑為止,包括切削加工的路徑 及刀具引入、切出等非切削空行程。 （1）刀具引入、切出 在數(shù)控車(chē)床上進(jìn)行加工時(shí)，尤其是精車(chē)，要妥當(dāng)考慮刀具的引入、切出路 線，盡量使刀具沿輪廓的切線

15、方向引入、切出，以免因切削力突然變化而造成彈性 變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 尤其是車(chē)螺紋時(shí)，必須設(shè)置升速進(jìn)刀段（空刀導(dǎo)入量）1和減速退刀段（空刀 導(dǎo)出量）2（如圖4-7），這樣可避免因車(chē)刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。1、2一般 按下式選取：11導(dǎo)程；20.75導(dǎo)程 圖4-7 螺紋加工的導(dǎo)入、導(dǎo)出量 （2）確定最短的空行程路線 確定最短的走刀路線，除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還善于分析，必要時(shí) 可輔以一些簡(jiǎn)單計(jì)算。 靈活設(shè)置程序循環(huán)起點(diǎn)。在車(chē)削加工編程時(shí)，許多情況下采用固定循環(huán)指令 編程，如圖4-8所示，是采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行外輪廓粗車(chē)的一種情況示例?？紤] 加工中換

16、刀的安全，常將起刀點(diǎn)設(shè)在離坯件較遠(yuǎn)的位置A點(diǎn)處，同時(shí)，將起刀點(diǎn)和 循環(huán)起點(diǎn)重合，其走刀路線如圖4-8a）圖所示。若將起刀點(diǎn)和循環(huán)起點(diǎn)分開(kāi)設(shè)置， 分別在A點(diǎn)和B點(diǎn)處，其走刀路線如圖4-8b）圖所示。顯然，b）圖所示走刀路線短。 a) b) 圖4-8 起刀點(diǎn)和循環(huán)起點(diǎn) a）起刀點(diǎn)和循環(huán)起點(diǎn)重合 b)起刀點(diǎn)和循環(huán)起點(diǎn)分離 合理安排返回?fù)Q刀點(diǎn)。在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)，編程者有時(shí)將每 一刀加工完后的刀具通過(guò)執(zhí)行返回?fù)Q刀點(diǎn)，使其返回到換刀點(diǎn)位置，然后再執(zhí)行后 續(xù)程序。這樣會(huì)增加走刀路線的距離，從而降低生產(chǎn)效率。因此，在不換刀的前提 下，執(zhí)行退刀動(dòng)作時(shí)，應(yīng)不用返回到換刀點(diǎn)。安排走刀路線時(shí)，應(yīng)盡量縮

17、短前一刀 終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離，方可滿足走刀路線為最短的要求。 （3）確定最短的切削進(jìn)給路線 切削進(jìn)給路線短可有效地提高生產(chǎn)效率、降低刀具的損耗。在安排粗加工或 半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛度及加工的工藝性要求。 圖4-9所示是幾種不同切削進(jìn)給路線的安排示意圖，其中，圖4-9a）表示封閉輪廓 復(fù)合車(chē)削循環(huán)的進(jìn)給路線，圖14-9b）表示“三角形”進(jìn)給路線，圖4-9c）表示“矩 形”進(jìn)給路線。 對(duì)以上三種切削進(jìn)給路線分析和判斷可知：矩形循環(huán)進(jìn)給路線的走刀長(zhǎng)度總 和為最短，即在同等條件下，其切削所需的時(shí)間（不含空行程）為最短，刀具的損 耗小。另外，矩形循環(huán)加工的程序段格式

18、較簡(jiǎn)單，所以，在制定加工方案時(shí)，建議 采用“矩形”走刀路線。 a) b) c) 圖4-9 走刀路線 a)沿工件輪廓走刀 b)三角形走刀 c)矩形走刀 （4）零件輪廓精加工一次走刀完成 在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)，零件輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加 工而成，此時(shí)，加工刀具的進(jìn)、退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)輪廓中安排 切人、切出、換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連續(xù) 的輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷。 總之，在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的進(jìn)給路線，不僅可 以節(jié)省整個(gè)加工過(guò)程的執(zhí)行時(shí)間，還能減少不必要的刀具耗損及機(jī)床進(jìn)給滑動(dòng)部件 的磨損等

19、。 4.2.4 數(shù)控車(chē)削加工工序劃分與設(shè)計(jì) 1.數(shù)控車(chē)削加工工序劃分方法 數(shù)控車(chē)削加工工序劃分常有以下幾種方法： 按安裝次數(shù)劃分工序。以每一次裝夾作為一道工序，這種劃分方法主要適用 于加工內(nèi)容不多的零件。 按加工部位劃分工序。按零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分成幾個(gè)加工部分，每個(gè)部分作為 一道工序。 按所用刀具劃分工序。刀具集中分序法是按所用刀具劃分工序，即用同一把 刀或同一類刀具加工完成零件所有需要加工的部位，以達(dá)到節(jié)省時(shí)間、提高效率 的目的。 按粗、精加工劃分工序。對(duì)易變形或精度要求較高的零件常用這種方法。這 種劃分工序一般不允許一次裝夾就完成加工，而是粗加工時(shí)留出一定的加工余量， 重新裝夾后再完成精加工

20、。 2.數(shù)控車(chē)削加工工序設(shè)計(jì) 數(shù)控車(chē)削加工工序劃分后，對(duì)每個(gè)加工工序都要進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （1）確定裝夾方案 在數(shù)控車(chē)床上根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工件加工要求，確定合理裝夾方式，選用 相應(yīng)的夾具。如軸類零件的定位方式通常是一端外圓固定，即用三爪自定心卡盤(pán)、 四爪單動(dòng)卡盤(pán)或彈簧套固定工件的外圓表面，但此定位方式對(duì)工件的懸伸長(zhǎng)度有一 定的限制。工件的懸伸長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)在切削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的變形，嚴(yán)重時(shí)將無(wú)法切 削。對(duì)于切削長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)的工件可以采用一夾一頂或兩頂尖裝夾。 數(shù)控車(chē)床常用的裝夾方法有以下幾種。 1）三爪自定心卡盤(pán)裝夾 三爪自定心卡盤(pán)（如圖4-10所示）是數(shù)控車(chē)床最常用的卡具。它的特點(diǎn)是可 以自定心，夾持工

21、件時(shí)一般不需要找正，裝夾速度較快，但夾緊力較小，定心精度不 高。適于裝夾中小型圓柱形、正三邊或正六邊形工件，不適合同軸度要求高的工件的 二次裝夾。 三爪卡盤(pán)常見(jiàn)的有機(jī)械式和液壓式兩種。數(shù)控車(chē)床上經(jīng)常采用液壓卡盤(pán)，液 壓卡盤(pán)特別適合于批量生產(chǎn)。 2）四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾 用四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾時(shí)，夾緊力較大，裝夾精度較高，不受卡爪磨損的影響， 但夾持工件時(shí)需要找正（如圖4-11所示）。適于裝夾偏心距較小、形狀不規(guī)則或大型 的工件等。 圖4-10 三爪卡盤(pán) 圖4-11 四爪卡夾 3）軟爪裝夾 由于三爪自定心卡盤(pán)定心精度不高，當(dāng)加工同軸度要求高的工件二次裝夾時(shí)， 常常使用軟爪（如圖4-12所示）。軟爪是一種

22、可以加工的卡爪，在使用前配合被加 工工件特別制造。 對(duì)刀基準(zhǔn)面 工件 焊接 圖4-12 軟爪裝夾 4）中心孔定位裝夾 兩頂尖拔盤(pán) 對(duì)于軸向尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度， 可用兩頂尖裝夾。如圖4-13所示，其前頂尖為普通頂尖，裝在主軸孔內(nèi)，并隨主軸一起 轉(zhuǎn)動(dòng)，后頂尖為活頂尖裝在尾架套筒內(nèi)。工件利用中心孔被頂在前后頂尖之間，并通過(guò) 雞心夾頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這種方式，不需找正，裝夾精度高，適用于多工序加工或精加工。 圖4-13 兩頂尖裝夾 撥動(dòng)頂尖。撥動(dòng)頂尖有內(nèi)、外撥動(dòng)頂尖和端面撥動(dòng)頂尖兩種。內(nèi)、外撥動(dòng)頂尖是通 過(guò)帶齒的錐面嵌入工件撥動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，端面拔動(dòng)頂尖是利用端面的撥爪

23、帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)， 適合裝夾直徑在50mm150mm之間的工件。 一夾一頂 在車(chē)削較重、較長(zhǎng)的軸體零件時(shí)，可采用一端夾持，另一端用后頂尖頂住的方式 安裝工件，這樣會(huì)使工件更為穩(wěn)固，從而能選用較大的切削用量進(jìn)行加工。為了防止工 件因切削力作用而產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，必須在卡盤(pán)內(nèi)裝一限位支承，或用工件的臺(tái)階作限位， 如圖4-14所示。此裝夾方法比較安全，能承受較大的軸向切削力，故應(yīng)用很廣泛。 a) b) 圖4-14 一夾一頂安裝工件 a) 用限位支承 b) 用工件臺(tái)階限位 5）心軸與彈簧卡頭裝夾 以孔為定位基準(zhǔn)，用心軸裝夾來(lái)加工外表面。以外圓為定位基準(zhǔn)，采用彈簧 卡頭裝夾來(lái)加工內(nèi)表面。用心軸或彈簧卡頭裝夾工件

24、的定位精度高，裝夾工件方便、 快捷，適于裝夾內(nèi)外表面的位置精度要求較高的套類零件。 6）利用其它工裝夾具裝夾 數(shù)控車(chē)削加工中有時(shí)會(huì)遇到一些形狀復(fù)雜和不規(guī)則的零件，不能用三爪或四 爪卡盤(pán)等夾具裝夾，需要借助其它工裝夾具裝夾，如花盤(pán)、角鐵等，對(duì)于批量生產(chǎn)時(shí)， 還要采用專用夾具裝夾。 （2）選用刀具 1) 常用數(shù)控車(chē)刀 刀具選擇是數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。常用數(shù)控車(chē)刀的種類、形 狀和用途如圖1-33所示。 2）可轉(zhuǎn)位車(chē)刀 為了充分利用數(shù)控設(shè)備、提高加工精度及減少輔助準(zhǔn)備時(shí)間，數(shù)控車(chē)床上廣 泛使用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀，如圖4-15所示。 圖4-15機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀 1-刀桿 2-刀片 3-刀墊 4-夾

25、緊元件 刀片形狀 可轉(zhuǎn)位車(chē)刀常用的刀片如圖4-16所示。刀片的形狀主要與被加工工件表面形 狀、切削方法、刀具壽命和有效刃數(shù)等有關(guān)。一般外圓和端面車(chē)削常用T型、S型、 C型、W型刀片；成形加工常用D型、V型、R型刀片。 圖4-16 刀片形狀 刀桿頭部形式 可轉(zhuǎn)位車(chē)刀常見(jiàn)的刀桿頭部形式和主偏角如圖4-17所示。有直角臺(tái)階的工件，可 選主偏角大于或等于90的刀桿；外圓粗車(chē)可選主偏角4590的刀桿，精車(chē)可選 主偏角4575的刀桿；中間切入、成形加工可選主偏角大于或等于45 107.5的刀桿。 圖4-17刀桿頭部形式與主偏角 成形加工刀具的選擇 在加工成形面時(shí)要選擇副偏角合適的刀具，以免刀具的副切削刃與

26、工件產(chǎn)生干涉， 如圖4-18所示。 副偏角 副偏角 車(chē)刀 車(chē)刀 過(guò)切 a) b) 圖4-18 副偏角對(duì)加工的影響 a)副偏角大，不干涉 b) 副偏角大，產(chǎn)生干涉 采用機(jī)夾車(chē)刀時(shí)，常通過(guò)選擇合適的刀片形狀和刀桿頭部形式來(lái)組合形 成所需要的刀具。圖4-19所示為一些常用的成形加工機(jī)夾車(chē)刀。 c) d) e) 圖4-19 常用的成形加工機(jī)夾車(chē)刀 a)D-J形式 b)D-V形式 c)V-J形式 d)V-V形式 e)R-A形式 a) b) （3）確定切削用量 1）選擇切削用量的一般原則 粗車(chē)切削用量選擇 粗車(chē)時(shí)一般以提高生產(chǎn)效率為主，兼顧經(jīng)濟(jì)性和加工成本。提高切削速度、 加大進(jìn)給量和背吃刀量都能提高生產(chǎn)

27、效率，由于切削速度對(duì)刀具使用壽命影響最大， 背吃刀量對(duì)刀具使用壽命影響最小，所以，在考慮粗車(chē)切削用量時(shí)，首先盡可能選擇 大的背吃刀量，其次選擇大的進(jìn)給速度，最后，在保證刀具使用壽命和機(jī)床功率允許 的條件下選擇一個(gè)合理的切削速度。 精車(chē)、半精車(chē)切削用量選擇 精車(chē)和半精車(chē)的切削用量選擇要保證加工質(zhì)量，兼顧生產(chǎn)效率和刀具使用壽 命。精車(chē)和半精車(chē)的背吃刀量是由零件加工精度和表面粗糙度要求，以及粗車(chē)后留下 的加工余量決定的，一般情況一刀切去余量。精車(chē)和半精車(chē)的背吃刀量較小。產(chǎn)生的 切削力也較小，所以，在保證表面粗糙度的情況下，適當(dāng)加大進(jìn)給量。 2）背吃刀量ap的確定 在車(chē)床主體、夾具、刀具和零件這一系統(tǒng)

28、剛度允許的條件下，盡可能選取較 大的背吃刀量，以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。 粗加工時(shí)，在允許的條件下，盡量一次切除該工序的全部余量，背吃刀量一般為 25mm；半精加工時(shí)，背吃刀量一般為0.51mm；精加工時(shí)，背吃刀量為0.1 0.4mm。 3）進(jìn)給量f的確定 粗加工時(shí)，進(jìn)給量根據(jù)工件材料、車(chē)刀刀桿直徑、工件直徑和背吃刀量按表 4-1進(jìn)行選取。從表中可以看出，在背吃刀量一定時(shí)，進(jìn)給量隨著刀桿尺寸和工件尺 寸的增大而增大；加工鑄鐵時(shí)，切削力比加工鋼件時(shí)小，可以選取較大的進(jìn)給量。 精加工與半精加工時(shí)，進(jìn)給量可根據(jù)加工表面粗糙度要求按表選取，同時(shí)考慮切 削速度和刀尖圓弧半徑因素，如表4-2所示。 實(shí)

29、際加工時(shí)，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定進(jìn)給量f。粗車(chē)時(shí)一般取0.30.8mm/r，精車(chē) 時(shí)常取0.10.3mm/r，切斷時(shí)宜取0.050.2mm/r。 4）主軸轉(zhuǎn)速的確定 光車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 光車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具 的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。在實(shí)際生產(chǎn)中，主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算公 式為： 式中 n 主軸轉(zhuǎn)速（r/min ）； c切削速度（m/min）； d 工件加工表面或刀具的最大直徑（mm）。 在確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，首先需要確定其切削速度，而切削速度又與背吃刀量和 進(jìn)給量有關(guān)。切削速度確定方法有計(jì)算、查表和根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。切削速度參考值見(jiàn) 表4-3。 車(chē)螺紋時(shí)

30、主軸轉(zhuǎn)速 車(chē)削螺紋時(shí)，車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距（或?qū)С蹋┐笮　Ⅱ?qū)動(dòng)電機(jī)的升 降頻特性及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦有不同 的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。如大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)推薦車(chē)螺紋的主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算公式 為： 式中 n 主軸轉(zhuǎn)速（r/min ）； P工件螺紋的導(dǎo)程（mm），英制螺紋為相應(yīng)換算后的毫米值； k保險(xiǎn)系數(shù)，一般取的為80。 【案例引入】典型軸類零件如圖4-1所示，毛坯為44mm124mm棒料，材料 為45鋼。試按單件生產(chǎn)對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)控車(chē)削工藝分析。 任務(wù) 制訂該零件的數(shù) 控加工加工工藝 規(guī)程 本章知識(shí)（或技能）要點(diǎn) 1.數(shù)控車(chē)削加工特點(diǎn)； 2.數(shù)控車(chē)削

31、加工工藝主要內(nèi)容； 3.數(shù)控車(chē)削加工工藝文件編制； 4.制訂數(shù)控車(chē)削加工工藝規(guī)程。 4.1.2 數(shù)控車(chē)床的分類 1.按主軸的配置形式分 1）臥式數(shù)控車(chē)床 臥式數(shù)控車(chē)床的主軸軸線處于水平設(shè)置。臥式數(shù)控車(chē)床又可分為數(shù)控水平導(dǎo)軌臥式 車(chē)床和數(shù)控傾斜導(dǎo)軌臥式車(chē)床。傾斜導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以使數(shù)控車(chē)床具有更大的剛度，并易于 排除切屑。 2）立式數(shù)控車(chē)床 立式數(shù)控車(chē)床的主軸軸線垂直于水平面。主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì) 較小的大型復(fù)雜零件。 2.按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分 1）兩軸控制的數(shù)控車(chē)床：機(jī)床上只有一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。 2）四軸控制的數(shù)控車(chē)床：機(jī)床上有兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)。 3）多軸控制的數(shù)控車(chē)床：機(jī)床上除了控制X、Z兩個(gè)坐標(biāo)外，還可控制其它坐標(biāo)軸， 實(shí)現(xiàn)多軸控制，如具有C軸控制功能。車(chē)削加工中心或柔性制造單元，都具有多軸控制 功能。 （2）高精度零件的加工 零件的精度要求主要指尺寸、形狀、位置、表面精度要求，其中表面精度主要指 表面粗糙度