數(shù)控車削加工工藝1.3-4

了解數(shù)控車削中要解決的主要工藝問(wèn)題以及各問(wèn)題的解決方法。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，掌握數(shù)控車削加工對(duì)象、切削用量、工裝夾具的選擇，會(huì)編制數(shù)控加工工藝路線,對(duì)數(shù)控車削工藝知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，并學(xué)會(huì)對(duì)一般數(shù)控車削零件加工工藝進(jìn)行分析及制定加工方案。概述：

數(shù)控車床加工工藝主要包括以下內(nèi)容：1.確定加工對(duì)象2.分析零件圖3.制定工藝路線4.數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)5.編程6.填寫數(shù)控加工工藝技術(shù)文件數(shù)控車削的基本特征與加工范圍

數(shù)控車床主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的內(nèi)外圓柱面、任意角度的內(nèi)、外圓錐面、復(fù)雜回轉(zhuǎn)內(nèi)、外曲面和圓柱、圓錐螺紋等的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及鏜孔等切削加工。一、加工范圍鉆孔車外圓車端面車內(nèi)孔切槽切斷車錐面車型面車螺紋二、數(shù)控車削加工特性1.常用車刀種類和用途安裝車刀應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：

1)、刀頭不宜伸出太長(zhǎng)，否則切削時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件加工精度和表面粗糙度。一般刀頭伸出長(zhǎng)度為刀桿厚度的1-1.5倍,能看見(jiàn)刀尖車削即可。

2)、刀尖應(yīng)與車床主軸中心線等高。

車刀裝得太高，后角減小，后刀面與工件加劇摩擦，裝得太低，前角減少，切削不順利，會(huì)使刀尖崩碎。刀尖的高低，可根據(jù)尾架頂尖高低來(lái)調(diào)整。

2.車刀的安裝車刀必須正確牢固地安裝在刀架上。3).車刀刀桿是否與工件軸線垂直

。

4).車刀底面的墊片要平整，并盡可能用厚墊片，以減少墊片數(shù)量。調(diào)整好刀尖高低后，至少要用兩個(gè)螺釘交替將車刀擰緊。

車刀的安裝如下圖所示。

車刀的安裝圖a)正確

b)錯(cuò)誤數(shù)控車床的主要加工對(duì)象

數(shù)控車削加工是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一，由于數(shù)控車床具有精度高、能做直線和圓弧插補(bǔ)以及在加工過(guò)程中能自動(dòng)變速的特點(diǎn)，其工藝范圍較普通機(jī)床寬得多。數(shù)控車床適合于車削具有以下要求和特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)類零件。三、數(shù)控車削的主要加工對(duì)象數(shù)控車床的主要加工對(duì)象高精度的機(jī)床主軸高速電機(jī)主軸精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件超精加工●輪廓形狀復(fù)雜或難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件數(shù)控車床的主要加工對(duì)象鋼制聯(lián)接零件閥門殼體零件隔套精密加工業(yè)聯(lián)接套航天工業(yè)●形狀復(fù)雜的零件（帶橫向加工的回轉(zhuǎn)體零件）采用車銑加工中心數(shù)控車床的主要加工對(duì)象數(shù)控車床的主要加工對(duì)象非標(biāo)絲杠特殊類型的螺旋零件1.3.2數(shù)控車削加工工藝的制定1.3.2.1、零件圖工藝分析1.輪廓幾何要素分析由于設(shè)計(jì)等多方面的原因，在圖樣上可能出現(xiàn)1）.構(gòu)成加工輪廓的條件不充分2）.尺寸模糊不清3）.尺寸封閉缺陷，增加了編程工作的難度，有的甚至無(wú)法編程。4）.尺寸標(biāo)注不適合數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，零件圖上應(yīng)以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種尺寸標(biāo)注法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來(lái)很大方便。零件設(shè)計(jì)人員在標(biāo)注尺寸時(shí)，一般總是較多地考慮裝配等使用特性方面，因而常采取局部分散的標(biāo)注方法，這樣會(huì)給工序安排與數(shù)控加工帶來(lái)許多不便。由于數(shù)控加工精度及重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的尺寸分散標(biāo)注法改為以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。

2.分析零件的技術(shù)要求是否合理。包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及熱處理是否合理。過(guò)高的要求會(huì)增加加工難度，提高成本；過(guò)低的要求會(huì)影響工作性能。兩者都是不允許的。例如圖3-4所示汽車板彈簧和吊耳，吊耳兩內(nèi)側(cè)面與板彈簧要求不接觸，因此其表面粗糙度可由原設(shè)計(jì)的Ra3.2μm增大至Ra12.5μm，這樣，在銑削時(shí)可減輕工作強(qiáng)度。圖3-4汽車板彈簧與吊耳

3.零件材料的分析。在滿足零件功能的前提下，零件材料應(yīng)立足國(guó)內(nèi)，選用較低廉的材料，避免用貴重、緊缺材料。同時(shí)，零件材料選用不當(dāng)，也會(huì)增加工藝難度。如圖3-5所示的銷釘，方頭部分要求55～60HRC，直徑2H7的小孔要求在裝配時(shí)配作。原用材料為T8A，因零件小，故頭部淬火時(shí)勢(shì)必全部淬硬，使2H7的孔無(wú)法配鉆。若改為20鋼局部滲碳，對(duì)2H7處進(jìn)行鍍銅或用其它方法保護(hù)則比較可行。

圖3-5銷釘

1.3.2.2.零件結(jié)構(gòu)工藝性分析

零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對(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。結(jié)構(gòu)工藝性分析圖3-8普通車床用成型刀加工溝槽

圖3-9數(shù)控機(jī)床對(duì)不同槽型的加工

1.3.3.1.工序劃分的方法(1)刀具集中分序法。刀具集中分序法就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，再用第二把、第三把刀分別完成它們可以完成的其它部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，縮短空程時(shí)間，減少多次裝夾時(shí)的定位誤差。(2)按安裝次數(shù)劃分（3）粗、精加工分序法。對(duì)于需要進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工的零件，先全部進(jìn)行粗加工、半精加工，最后再進(jìn)行精加工，即將加工過(guò)程劃分為粗加工工序、半精加工工序和精加工工序。

(4)按加工部位分序法。一般按”先面后孔”（先加工平面、定位面，后加工孔）、”先簡(jiǎn)單后復(fù)雜”（先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，后加工復(fù)雜的幾何形狀）、”先低后高”（先加工精度較低的部位，后加工精度要求較高的部位）的加工順序劃分工序。需要指出的是，數(shù)控加工工序的劃分要視零件的具體情況具體分析，許多工序是按上述劃分工序的方法綜合進(jìn)行安排的。

1.3.3.2制定加工順序制定加工順序的一般原則為：1.先粗后精對(duì)于粗精加工在一道工序內(nèi)進(jìn)行的加工內(nèi)容，應(yīng)先對(duì)各表面進(jìn)行全部粗加工，然后再進(jìn)行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步順序安排的原則要求：粗車在較短的時(shí)間內(nèi)將工件各表面上的大部分加工余量（如下圖中的雙點(diǎn)畫線內(nèi)所示部分）切掉，一方面提高金屬切除率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻性滿足不了精加工的要求，則要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。為保證加工精度，精車一定要一刀切出。此原則的實(shí)質(zhì)是在一個(gè)工序內(nèi)分階段加工，這有利于保證零件的加工精度，適用于精度要求高的場(chǎng)合。先粗后精示例2.先近后遠(yuǎn)

先近后遠(yuǎn)即在一般情況下，離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。對(duì)車削而言，先近后遠(yuǎn)還可以保持工件的剛性，有利于切削加工。例如，加工下圖所示零件，如果按￠38mm→￠36mm→￠34mm的次序安排車削，不僅會(huì)增加刀具返回對(duì)刀點(diǎn)的空行程時(shí)間，而且一開(kāi)始就削弱了工件的剛性，還可能使臺(tái)階的外直角處產(chǎn)生毛刺（飛邊）。對(duì)這類直徑相差不大的臺(tái)階軸，宜按￠34mm→￠36mm→￠38mm的次序車削。先近后遠(yuǎn)示例3.先內(nèi)后外、內(nèi)外交叉對(duì)既有內(nèi)表面(內(nèi)腔)，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)、外表面的粗加工，后進(jìn)行內(nèi)、外表面的精加工。切不可將零件上一部分表面(外表面或內(nèi)表面)加工完畢后，再加工其它表面(內(nèi)表面或外表面)。4.基面先行注：程序段最少

在加工程序的編制工作中，總是希望以最少的程序段數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，以使程序簡(jiǎn)潔，減少出錯(cuò)的幾率及提高編程工作的效率。走刀路線最短走刀路線泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)（或機(jī)床固定原點(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，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。

在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整個(gè)加工程序的時(shí)間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給滑動(dòng)部件的磨損等。對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、刀位點(diǎn)

1、對(duì)刀點(diǎn)

指通過(guò)對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。

對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在零件、夾具上或機(jī)床上面，盡可能設(shè)在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上；例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，在加工開(kāi)始時(shí)，確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，它是通過(guò)對(duì)刀點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

1.3.4、確定刀具的進(jìn)給路線對(duì)刀點(diǎn)與加工原點(diǎn)重合2.加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以能順利換刀、換刀時(shí)不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。

3、所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。常用刀具的刀位點(diǎn)規(guī)定：立銑刀、端銑刀的刀位點(diǎn)是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀刀位點(diǎn)為球心；鏜刀、車刀刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心；鉆頭是鉆尖或鉆頭底面中心；

1.4典型零件數(shù)控車削加工工藝分析下面以下圖所示螺紋特形軸為例，介紹數(shù)控車削加工工藝。所用機(jī)床為KC6140數(shù)控車床，其數(shù)控車削加工工藝分析如下：1.分析零件圖樣該零件包括有圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及雙線螺紋等表面；圓柱面直徑、球面直徑及凹圓弧面的直徑尺寸和大錐面的錐角等的精度要求較高；大部分的表面粗糙度為Ra3.2μm。零件的材料為45鋼，可以用60mm切削加工性能較好，無(wú)熱處理要求。2.選定設(shè)備根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選定數(shù)控車床為KC6140；其數(shù)控系統(tǒng)為FNAUC。3.確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式（1）定位基準(zhǔn)確定坯件軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。（2）裝夾方式左端采用三爪卡盤自定心卡盤夾緊、右端采用活動(dòng)頂尖支頂?shù)难b夾的方法。4.確定刀具并對(duì)刀1）粗車選用硬質(zhì)合金90°外圓車刀，副偏角不能太小，以防與工件輪廓發(fā)生干涉，必要時(shí)應(yīng)作圖檢驗(yàn)，本例取κr＝60°。（1）粗、精車用刀具2）精車和車螺紋選用硬質(zhì)合金60°外螺紋車刀，取刀尖角εr＝59°30′，取刀尖圓弧半徑rε＝0.15～0.2mm。（2）對(duì)刀1）將粗車用90°外圓車刀安裝在絕對(duì)刀號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的1號(hào)刀位上，并定為1號(hào)刀。2）將精車外形用60°外螺紋車刀安裝在絕對(duì)刀號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的2號(hào)刀位上，并定為2號(hào)刀。3）在對(duì)刀過(guò)程中，同時(shí)測(cè)定出2號(hào)刀相對(duì)于1號(hào)刀的刀位偏差。5.確定對(duì)刀點(diǎn)及換刀點(diǎn)位置（1）確定對(duì)刀點(diǎn)確定對(duì)刀點(diǎn)距離車床主軸軸線30mm，距離坯件右端面5mm；（2）確定換刀點(diǎn)在正X方向距離對(duì)刀點(diǎn)30mm，距離坯件右端面5mm，即在Z方向與對(duì)刀點(diǎn)一致。6.制定加工方案1）用1號(hào)刀粗車外形，留1.5mm的半精車余量。2）用2號(hào)刀半精車外形，留0.5mm精車余量。3）用2號(hào)刀車螺紋。4）用2號(hào)刀精車全部外形7.確定切削用量（1）背吃刀量粗車時(shí)，