數(shù)控技術(shù)第4章

第4章典型數(shù)控機床加工工藝4.1數(shù)控車床加工工藝

4.1.1車削的定義

普通車削也叫單點切削，其基本定義是用單點刀具生成圓柱形狀，車削是刀具的進(jìn)給運動和工件的旋轉(zhuǎn)運動的組合?？煞譃榭v向車削、端面車削和仿形車削三種。

4.1.2數(shù)控車床的加工對象

1．表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件

2．精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件

3．帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

4．淬硬工件的加工4.1.3數(shù)控車床加工工藝的制定1．零件圖工藝分析

（1）構(gòu)成零件輪廓的幾何要素分析

（2）精度、粗糙度要求

（3）尺寸標(biāo)注方法分析

2．加工工藝階段的劃分

車削加工階段基本上可分成四種類型：

表4-1車削加工階段劃分3．裝夾方法選擇（1）在三爪自定心卡盤上裝夾

其特點是不需找正、裝夾工件快、但夾緊力較小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。

液壓高速動力卡盤具有高轉(zhuǎn)速、高夾緊力、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長等優(yōu)點。

（2）在兩頂尖之間裝夾

兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高，適于長度尺寸較大或工序較多的軸類工件。

（3）用卡盤和頂尖裝夾

能承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，應(yīng)用比較廣泛。

（4）用四爪單動卡盤裝夾

卡盤夾緊力較大，裝夾精度高，但找正比較費時，適用于大型或形狀不規(guī)則的單件小批生產(chǎn)的工件。4．加工順序原則（1）先粗后精

用較短的時間將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求，可提高生產(chǎn)效率。

（2）先近后遠(yuǎn)

通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。

（3）內(nèi)外交叉

應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)、外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)、外表面精加工。

（4）基面先行

定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。車削時應(yīng)先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓表面和端面。5．加工進(jìn)給路線的確定

進(jìn)給路線是刀具在工序中相對于工件的運動軌跡，是編程的依據(jù)。

（1）對大余量毛坯進(jìn)行多次切削時，可以是常用的階梯車削法，也可采用依次從軸向和徑向進(jìn)刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線。

（2）當(dāng)某表面的余量較多，需分層多次走刀切削時，要注意防止走刀到終點時切削深度的猛增。

（3）確定最短的空行程路線

①巧用對刀點。將起刀點與對刀點分離，以減少空行程路線。

②巧設(shè)換刀點。將第二把刀的換刀點設(shè)置在離工件較近的位置上，則可縮短空行程距離。

③合理安排“回零”路線。應(yīng)使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量減短，或者為零。6．切削用量的選擇

數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和進(jìn)給量f。

粗車時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進(jìn)給量f，最后確定一個合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。

精車時，應(yīng)選用較小背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度vc，保證產(chǎn)品精度和表面粗糙度。表1-2數(shù)控車削用量推薦表4.1.4軸類零件數(shù)控車削工藝舉例圖4-1典型軸類零件

1.零件圖工藝分析

（1）對圖樣上幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸。

（2）為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點畫線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選φ60mm棒料。

2.選擇設(shè)備選用TND360數(shù)控車床。

3.確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式

（1）定位基準(zhǔn)。確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。

（2）裝夾方法。左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。

4.加工順序及進(jìn)給路線

按由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，即先從右到左進(jìn)行粗車（留0.25mm精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。

5.刀具選擇

6.切削用量選擇4.1.6盤類零件數(shù)控車削工藝舉例圖4-5帶孔圓盤1．零件圖工藝分析

選用圓鋼為毛坯，為保證在進(jìn)行數(shù)控加工時工件能可靠定位，可在數(shù)控加工前將左側(cè)端面、φ95mm外圓加工出來，同時將φ55mm內(nèi)孔鉆為φ53mm孔。

2．確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式

（1）定位基準(zhǔn)：已加工出的φ95mm外圓及左端面為工藝基準(zhǔn)。

（2）裝夾方法：采用三爪自定心卡盤自定心夾緊。

3．制定加工方案

（1）粗車外圓及端面；

（2）粗車右端內(nèi)臺階孔；

（3）精車外輪廓及端面；

（4）精車右端內(nèi)臺階孔；（5）粗、精車左端內(nèi)臺階孔。表4-8帶孔圓盤數(shù)控加工刀具卡片表4-9帶孔圓盤數(shù)控加工工藝卡片4.2數(shù)控銑床加工工藝

4.2.1銑削的定義

銑削主要通過旋轉(zhuǎn)的多切削刃刀具，刀具的每個切削刃都可以去除一定數(shù)量的金屬，沿著工件在幾乎任何方向上執(zhí)行可編程的進(jìn)給運動，從而使其成為切削。4.2.2數(shù)控銑床的加工對象

數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，它可以進(jìn)行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削，還可進(jìn)行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。立式數(shù)控銑床一般適用于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑床適用于加工箱體、泵體、殼體等零件。1．平面類零件

平面類零件是指加工面平行或垂直于定位面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件。一般可用三坐標(biāo)銑床的二坐標(biāo)軸聯(lián)動即可加工。a）帶平面輪廓的平面零件b）帶斜平面的平面零件c）帶圓臺和斜肋的平面零件2．變斜角類零件3．曲面類零件

加工面為空間曲面的零件。這類零件的加工面不能展成平面，切削時加工面與銑刀始終為點接觸，一般使用球頭銑刀在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上加工，復(fù)雜時可用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)銑床加工。4.2.3數(shù)控銑床加工工藝的制定1．零件圖工藝分析

2．工序和裝夾方法的確定

3．加工順序和進(jìn)給路線的確定

（1）加工順序的安排

通常按照從簡單到復(fù)雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工內(nèi)腔、外形，最后加工曲面，先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。

（2）進(jìn)給路線的確定

對于數(shù)控銑床，應(yīng)考慮以下幾點：

①加工精度和表面粗糙度的要求；

②走刀路線最短，既簡化程序段，又減少刀具空行程時間；

③數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少。（3）銑削平面類零件時的進(jìn)給路線①銑削外表面輪廓時，采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削。銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線切入和切出零件表面，以避免接刀痕，保證零件輪廓光滑（圖4-9）。

圖4-9刀具切入和切出時的外延

圖4-10內(nèi)輪廓刀具的切入和切出

②銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出；若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處（圖4-10）當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時，刀具的切入、切出點應(yīng)遠(yuǎn)離拐角（圖4-11）。圖4-11無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

（4）銑削直紋曲面類零件時的加工路線

可采用兩種加工路線。采用圖4-12（a）的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以保證母線的直線度；當(dāng)采用圖4-12（b）所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準(zhǔn)確度高，但程序代碼較多。選擇切削用量的原則在工藝系統(tǒng)剛性允許時，應(yīng)首先選擇一個盡可能大的ap

，其次選擇一個較大的f，最后在刀具耐用度和機床功率允許條件下選擇一個合理的Vc。

◆

ap的選擇：主要根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定

●粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；

●當(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長軸、鏜刀桿、機床陳舊）時，可適當(dāng)降低，使切削力減小；●精加工時，應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低的方法，逐步提高加工精度和表面質(zhì)量；●一般精加工時，取0.05—0.8㎜；半精加工時，取1.0—3.0㎜。4.切削用量的選擇(1)背吃刀量ap

（2）進(jìn)給量f與進(jìn)給速度vf的選擇

銑削加工的進(jìn)給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運動方向的相對位移量；進(jìn)給速度vf（mm/min）是指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移量。進(jìn)給速度與進(jìn)給量的關(guān)系為：vf=Sf（S為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r/min）。通過選取每齒進(jìn)給量fz，由公式f=fz*Z（z為銑刀齒數(shù)）計算得出f。

工件材料強度和硬度越高，fz就越??；工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。工件剛性差或刀具強度低時，應(yīng)取較小值。F=vf=fz*Z*S表4-1銑刀進(jìn)給量

(mm/每齒)（3）切削速度vc與主軸轉(zhuǎn)速S銑削的切削速度與刀具的耐用度、每齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。其原因是當(dāng)fz、ap、ae和Z增大時，刀刃負(fù)荷增加，而且同時工作的齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。為提高刀具耐用度，允許使用較低的切削速度，但是加大銑刀直徑則可改善散熱條件，可以提高切削速度。

銑削加工的切削速度vc可參考表4-2選取。