第二部分?jǐn)?shù)控車床的加工工藝

第二部分?jǐn)?shù)控車床的加工工藝新航集團(tuán)平原公司王喜平2024/5/91培訓(xùn)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握數(shù)控車床加工工藝路線的擬定方法2、了解數(shù)控車床的刀具系統(tǒng)3、了解數(shù)控車床的夾具系統(tǒng)2024/5/92第一節(jié)：數(shù)控車床加工工藝路線的擬定一、數(shù)控加工的概述1、數(shù)控加工的定義數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行自動(dòng)加工零件的一種工藝方法。數(shù)控加工的實(shí)質(zhì)是：數(shù)控機(jī)床按照事先編制好的加工程序并通過數(shù)字控制過程，自動(dòng)的對(duì)零件進(jìn)行加工。2、數(shù)控加工的內(nèi)容一般來說，數(shù)控加工主要包括以下幾方面內(nèi)容：（1）分析圖樣，確定加工方案（2）工件的定位于裝夾（3）刀具的選擇與安裝（4）編制數(shù)控加工程序

2024/5/93（5）試切、試運(yùn)行并校驗(yàn)加工程序

（6）數(shù)控加工（7）工件的驗(yàn)收與質(zhì)量誤差分析試切削一方面是用來對(duì)加工程序進(jìn)行最后的校驗(yàn)，另一方面用來校驗(yàn)工件的加工精度2024/5/942024/5/95二、加工階段的劃分為了保證零件加工質(zhì)量和合理使用設(shè)備，零件的加工過程可分為4各階段，即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和精密加工（包括光整加工）階段。

1、加工階段的性質(zhì)（1）粗加工階段粗加工的任務(wù)是切除毛坯上大部分多余的金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，減小工件的內(nèi)應(yīng)力，為半精加工做好準(zhǔn)備，因此粗加工的主要目的是提高生產(chǎn)率。（2）半精加工階段半精加工的任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精度并留有一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，并可完成一些次要表面（如螺紋等）的加工，熱處理工序一般放在半精加工的前后。（3）精加工階段精加工時(shí)從工件上切除較少的余量，所得精度比較高、表面粗糙度指比較小的加工過程。其任務(wù)是全面保證工件的尺寸精度和表面粗糙度等加工質(zhì)量。2024/5/96（4）精密加工階段精密加工主要用于加工精度和表面粗糙度要求很高的零件（IT6及以上，表面粗糙度值小于0.4μm)。其主要目標(biāo)是進(jìn)一步提高尺寸精度，減小表面粗糙度，精密加工對(duì)位置精度影響不大。并非所有零件的加工都要經(jīng)過4個(gè)加工階段。因此，加工階段的劃分不應(yīng)該絕對(duì)化，應(yīng)該根據(jù)零件的質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、毛坯情況和生產(chǎn)綱領(lǐng)靈活掌握。2、劃分加工階段的目的

（1）保證加工質(zhì)量工件在粗加工階段，切削的余量較多。因此，切削力和夾緊力比較大，切削溫度也較高，零件的內(nèi)部應(yīng)力也將重新分布，從而產(chǎn)生變形。如果不進(jìn)行加工階段的劃分，將無法避免有上述原因產(chǎn)生的誤差。（2）合理使用設(shè)備粗加工可以采用功率較大、剛性好和精度低的的機(jī)床加工，車削量也可以取較大值，從而充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，精加工則切削力較小，對(duì)機(jī)床破壞小，從而保持了設(shè)備的精度。2024/5/97（3）便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷對(duì)于毛坯的各種缺陷（如鑄件、加沙和余量不足等）在粗加工后即可發(fā)現(xiàn)，便于及時(shí)修補(bǔ)或決定報(bào)廢，避免造成浪費(fèi)。

（4）便于組織生產(chǎn)通過劃分加工階段，便于安排一些非切削加工工藝，從而有效組織生產(chǎn)。

劃分加工階段既可提高生產(chǎn)率，又可以延長精密設(shè)備的使用壽命

三、加工順序的安排

加工順序（又稱為工序）通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。這里我們主要講的是切削加工工序。1、加工順序安排原則（1）基準(zhǔn)面先行原則用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)該優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。2024/5/98（2）先粗后精原則各個(gè)表面的加工順序按照粗加工-----半精加工-----精加工------精密加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面加工精度和減小表面粗糙度值。（3）先主后次原則零件的主要工作表面、裝配基準(zhǔn)面應(yīng)先加工。從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可以穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后，最終精加工之前進(jìn)行。（4）先近后遠(yuǎn)通常情況下，工件裝夾后，離刀架近的部位先加工，離刀架遠(yuǎn)的后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間，而且還有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善切削條件2、工序的劃分工序劃分的原則在數(shù)控車床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序。2024/5/991）工序集中原則工序集中原則是指每道工序包括盡可能的加工內(nèi)容，從而使工序的總數(shù)減少。

采用工序集中原則有利于保證加工精度（特別是位置精度）、提高生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期和減少機(jī)床數(shù)量，但專用設(shè)備和工藝裝備投資大、調(diào)整維修比較麻煩、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，不利于轉(zhuǎn)產(chǎn)。2）工序分散原則工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序加工內(nèi)容很少。

采用工序分散原則有利于調(diào)整和維修加工設(shè)備和工藝裝備，選擇合理的切削用量且轉(zhuǎn)產(chǎn)容易，但工藝路線較長，所需設(shè)備和工人數(shù)量較多，站地面積大工序劃分的方法

1）按所用刀具劃分。以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間較長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。2024/5/9102）按安裝次數(shù)劃分以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)3）按粗、精加工劃分即粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的工件，如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件的工序。4）按加工部位劃分即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如內(nèi)形、外形、曲面和平面等）劃分成多道工序。2024/5/9113、工步的劃分方法

通常情況下，可分別按粗、精加工分開，由近及遠(yuǎn)的加工方法和切削刀具來劃分工步在劃分工步時(shí)，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮四、加工路線的確定1、加工路線的確定原則

在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于零件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為加工路線。加工路線的確定與工件的加工精度和表面粗糙度直接相關(guān)2024/5/912

1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高。2）使數(shù)值計(jì)算簡便，以減少編程工作量。3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可以減少程序段，又可以減少空刀時(shí)間。4）加工路線還應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等具體情況確定。2、圓弧車削加工路線（1）車錐法根據(jù)加工余量，采用圓錐分層切削的辦法將加工余量去除后，再進(jìn)行圓弧精加工。采用這種加工路線時(shí)，加工效率高，但是計(jì)算麻煩。（2）移圓法根據(jù)加工余量，采用相同的圓弧半徑，漸進(jìn)地向機(jī)床的某一坐標(biāo)軸方向移動(dòng)，最終將圓弧加工出來。采用這種加工路線時(shí)，編程簡便，但若處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致較多的空行程。2024/5/913（3）車圓法在圓心不變的基礎(chǔ)上，根據(jù)加工余量，采用大小不等的圓弧半徑，最終將圓弧加工出來。2024/5/9142024/5/915第二節(jié)數(shù)控車床用刀具系統(tǒng)一、數(shù)控車削刀具的特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床刀具的特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化、模塊化和通用化。為了達(dá)到高效、多能、快換、經(jīng)濟(jì)的目的，對(duì)數(shù)控車床刀具及刀具系統(tǒng)有如下要求：（1）刀片或刀桿具有較高的強(qiáng)度、較好的剛度和抗振性能；（2）刀片或刀桿高精度、高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)性；（3）刀片能夠滿足高切削速度和大進(jìn)給量的要求；（4）刀具耐磨性及刀具的使用壽命長，刀具材料和切削參數(shù)與被加工件材料之間要適宜；（5）刀片與刀柄要通用化、規(guī)格化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，相對(duì)主軸要有較高位置精度，轉(zhuǎn)位、拆裝時(shí)要求重復(fù)定位精度高，安裝調(diào)整方便。2024/5/916二、數(shù)控車床刀具分類（1）按照刀具材料可分為：高速鋼刀具，硬質(zhì)合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具和金剛石刀具。（2）按照刀具結(jié)構(gòu)可分為：整體式，焊接式，機(jī)夾式(可轉(zhuǎn)位和不轉(zhuǎn)位)，內(nèi)冷式和減振式。（3）按照切削工藝分為：車削刀具，孔加工刀具（如鉆頭，絲錐和鏜刀等），銑削刀具等。（4）按照數(shù)控工具系統(tǒng)的發(fā)展可分為：由整體式工具系統(tǒng)向模塊式工具系統(tǒng)發(fā)展。有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高加工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。2024/5/917三、常用數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)1、整體式刀具結(jié)構(gòu)整體式刀具是指刀具切削部分和夾持部分為一體式結(jié)構(gòu)的刀具。制造工藝簡單，刀具磨損后可以重新修磨。2、機(jī)夾式刀具結(jié)構(gòu)機(jī)夾式刀具是指刀片在刀體上的定位形式。機(jī)夾式刀具分為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具和機(jī)夾不可轉(zhuǎn)位刀具。數(shù)控機(jī)床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具一般由刀片、刀墊、刀體和刀片定位夾緊元件組成。

2024/5/918四、數(shù)控車床刀具的選擇1、選擇刀具時(shí)應(yīng)考慮的因素（1）被加工工件的材料類別（黑色金屬，有色金屬或合金）；（2）工件毛坯的成形方法（鑄造，鍛造，型材等）；（3）切削加工工藝方法（車，銑，鉆，擴(kuò)，鉸，鏜，粗加工，半精加工，精加工等）；（4）工件的結(jié)構(gòu)與幾何形狀，精度，加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素；（5）其他因素包括生產(chǎn)條件和生產(chǎn)類型。2024/5/9192、刀具的選擇（1）盡可能選擇大的刀桿橫截面尺寸，較短的長度尺寸提高刀具的強(qiáng)度和剛度，減小刀具振動(dòng)；（2）選擇較大主偏角（大于75°，接近90°）；粗加工時(shí)選用負(fù)刃傾角刀具，精加工時(shí)選用正刃傾角刀具；（3）精加工時(shí)選用無涂層刀片及小的刀尖圓弧半徑；（4）盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化刀具；（5）選擇正確的、快速裝夾的刀桿刀柄。2024/5/920五、切削用量的選擇所謂切削用量是指切削速度、進(jìn)給速度（進(jìn)給量）和背吃刀量三者的總稱。

2024/5/9211、合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高生產(chǎn)率和低加工成本的切削用量，不同的加工性質(zhì)，對(duì)切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時(shí)，考慮的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)該有所區(qū)別。

粗加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)刀具的切削性能和機(jī)床性能選擇切削用量；精加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面質(zhì)量來選擇切削用量。2024/5/922（1）.切削速度ν---在單位時(shí)間內(nèi)，工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的位移。（m/min）2024/5/923

粗加工時(shí)，選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量；其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具使用壽命要求，確定合適的切削速度。精加工時(shí)，首先根據(jù)粗加工的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取合適的進(jìn)給量，最后在保證刀具使用壽命的前提下，盡可能選取較高的切削速度。2、切削用量的選取方法（1）背吃刀量的選取粗加工時(shí)，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。在加工余量過大、工藝系統(tǒng)剛性較低、機(jī)床功率不足、刀具強(qiáng)度不夠等情況下，可分多次走刀。切削表面有硬皮的鑄鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度,以保護(hù)刀尖。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。2024/5/924

（2）進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取，最大進(jìn)給速度受機(jī)床和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性、刀桿的強(qiáng)度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按照表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進(jìn)給速度。（3）切削速度的確定切削速度可根據(jù)已選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具使用壽命進(jìn)行選取。實(shí)際加工中，也可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和查表得方法來選取。2024/5/925

粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。2024/5/926一、數(shù)控機(jī)床夾具的基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)床夾具是指安裝在機(jī)床上，用以裝夾工件或引導(dǎo)刀具，使工件和刀具具有正確的相互位置關(guān)系的裝置。

1、數(shù)控機(jī)床夾具的組成數(shù)控機(jī)床夾具按其作用和功能通?？捎啥ㄎ辉?、夾緊元件、安裝連接元件和夾具體等幾個(gè)部分組成。定位元件是夾具的主要元件之一，其定位精度將直接影響工件的加工精度。常用的定位元件有V形塊、定位銷、定位塊等。

夾緊裝置的作用是保持工件在夾具中的原定位置，使工件不致因加工時(shí)受外力而改變?cè)ㄎ恢谩?/p>

第三節(jié)數(shù)控車床用夾具系統(tǒng)2024/5/927連接元件用于確定夾具在機(jī)床上的位置，從而保證工件與機(jī)床之間的正確加工位置。夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，用于連接夾具上各個(gè)元件或裝置，使之成為一個(gè)整體，以保證工件的精度和剛度。2、數(shù)控機(jī)床夾具的基本要求（1）精度和剛度要求（2）定位要求（3）常開型要求（4）快速裝夾要求2024/5/9283、機(jī)床夾具的分類加床夾具的種類很多，按其通用化程度可以分為以下幾類：（1）通用夾具（2）專用夾具（3）成組夾具（4）組合夾具

選擇數(shù)控車床夾具時(shí)，要根據(jù)零件精度等級(jí)、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、產(chǎn)品批量及機(jī)床精度等情況綜合考慮。選擇順序是：首先考慮通用夾具，其次考慮組合夾具，最后考慮專用夾具、成組夾具。2024/5/929二、數(shù)控車床常用夾具卡盤根據(jù)卡爪的數(shù)量分為二爪卡盤、三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤和六爪卡盤、彈簧夾套等。（1）三爪自定心卡盤如圖所示，它主要由外殼體、三個(gè)卡爪、三個(gè)小錐齒輪、一個(gè)大錐齒輪等零件組成。圖三爪自定心卡盤1－方孔2－小錐齒輪3－大錐齒輪4－平面螺紋5－卡爪2024/5/930

三爪自定心卡盤的卡爪可以裝成正爪，實(shí)現(xiàn)由外向內(nèi)夾緊；也可以裝成反爪，實(shí)現(xiàn)由內(nèi)向外夾緊，即撐夾（反夾）。正爪夾持工件時(shí)，直徑不能太大，卡爪伸出卡盤外圓的長度不應(yīng)超過卡爪長度的三分之一，以免發(fā)生事故。反爪可以夾持直徑較大的工件。（2）四爪單動(dòng)卡盤如圖所示，它的四個(gè)卡爪能各自獨(dú)立地徑向移動(dòng)，分別通過四個(gè)調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整。其夾緊力較大，但校正工件較麻煩。四爪單動(dòng)卡盤的卡爪也可裝成正爪或反爪。 2024/5/931圖、四爪單動(dòng)卡盤2024/5/932

（3）花盤花盤裝在主軸前端，它的盤面上有幾條長短不同的通槽和T形槽，以便用螺栓、壓板等將工件壓緊在它的工作面上。它多用于安裝形狀比較特別的，而三爪和四爪卡盤無法裝夾的工件，如形狀復(fù)雜的殼體類零件等等。在安裝時(shí)，根據(jù)預(yù)先在工件上劃好的基準(zhǔn)線來進(jìn)行找正，再將工件壓緊。對(duì)于不規(guī)則的工件，應(yīng)在花盤上裝上適當(dāng)?shù)钠胶鈮K保持平衡，以免因花盤重心與機(jī)床回轉(zhuǎn)中心不重合而影響工件的加工精度，甚至導(dǎo)致意外事故發(fā)生。2024/5/9332024/5/934用花盤安裝工件有兩種形式：⑴若工件被加工表面的回轉(zhuǎn)軸線與其基準(zhǔn)面垂直時(shí)，直接將工件安裝在花盤的工作面上，如圖（a）所示；⑵若工件被加工表面的回轉(zhuǎn)軸線與其基準(zhǔn)面平行時(shí)，將工件安裝在花盤的角鐵上加工，如圖（b）所示，工件在花盤上的定位要用劃針盤等找正。圖、花盤安裝工件方法2024/5/935(4)頂尖、撥盤和雞心夾頭頂尖有前頂尖和后頂尖之分。頂尖的頭部帶有60o錐形尖端，頂尖的作用是定位、支承工件并承受切削力。圖、前頂尖2024/5/9