1、数控加工工艺学第一章第一章 数控机床概述数控机床概述第二章第二章 数控加工工艺基础数控加工工艺基础第三章第三章 数控车削加工工艺数控车削加工工艺第四章第四章 数控铣削加工工艺数控铣削加工工艺第五章 数控磨削加工工艺第六章 数控电加工工艺第七章 特种加工工艺第八章 计算机辅助工艺设计与先进制造技术*第四节第四节第三节第三节第二节第二节第一节第一节数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控机床的分类数控系统的应用范围数控系统的应用范围数控加工与传统加工的比较第一节第一节 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展一、数控机床的产生及基本
2、概念一、数控机床的产生及基本概念 数控机床是为满足多品种、小批量的自动化生产，从而出现的一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。1数控机床的产生数控机床的产生 数字控制（NC）借助数字、字符或其他符号对某一工作过程进行可编程控制的自动化方法。数控技术用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。数控系统采用数字控制技术的控制系统。计算机数控系统（CNC）以计算机为核心的数控系统。数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。2基本概念基本概念二、数控机床的发展及趋势二、数控机床的发展及趋势1数控系统开放化的趋势数控系统开放化的趋势2数控系统小型化的趋势数控系统
3、小型化的趋势3数控系统优化人机交互方式的趋势数控系统优化人机交互方式的趋势4数控系统产品配套性的提高数控系统产品配套性的提高5数控系统的智能化趋势数控系统的智能化趋势 *第四节第四节第三节第三节第二节第二节第一节第一节数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控机床的分类数控系统的应用范围数控系统的应用范围第二节第二节 数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理一、数控机床的组成一、数控机床的组成计算机数控系统机床本体a）磁盘 b）磁盘驱动器 c）串行通信卡 d）网卡 e）移动硬盘 f）U盘 1输入输入/输出装置输出装置常用控
4、制介质及输入输出装置 数控机床常用的CF卡及其组合 数控机床在进行加工前，必须接收由操作人员输入零件加工程序，然后机床根据输入的程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。输入/输出装置来完成零件加工程序或系统参数的输入或输出。2操作装置操作装置（1）显示装置（2）NC键盘（3）机床控制面板MCP（4）手持单元手持单元的外形操作装置是操作人员与数控机床（系统）进行交互的工具，主要由显示装置、NC键盘、机床控制面板（MCP）、状态灯、手持单元等组成。FANUC系统操作装置 NC键盘 显示装置机床控制面板MCP 计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。主要作用：主要作用：根据输入的零件程序和操
5、作指令进行相应的处理然后输出控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出需要的零件。计算机数控装置3计算机数控装置（计算机数控装置（CNC装置或装置或CNC单元）单元）数控系统数控系统及相关产品及相关产品(1)FANUC数控系统数控系统1)高可靠性的Power Mate0系列2)普及型CNC0D系列action:.3)全功能型的0C系列:4)高性价比的0i系列c5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i 系列(2)SIEMENS数控系统数控系统:1)SIEMENS802S/C系列2)SIEMENS802D系列3)SIEMENS810D系列4)SIEMENS840D系列(3)F
6、AGOR数控系统数控系统1)CNC8070系列action:2)8055系列数控系统3)8040/8055i标准系列4)8040/8055i/8055TCO/MCO系列5)8040/8055i/8055TC/MC系列6)8025/8035系列(4)MITSUBISHI数控装置数控装置1)MELDAS50系列2)MELDAS64系列(5)华中数控系统华中数控系统1)“华中型”数控系统2)华中2000型高性能数控系统:.3)华中“世纪星”系列数控系统 2看一看：身边常用的数控机床采用的数控系统有哪几种?伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。4伺服机构伺服机构a)伺服电动机 b)驱
7、动装置 伺服机构5检测装置检测装置实际位置速度参数测量元件电信号转换反馈CNC装置指令纠正误差工作原理CNC机床开环（无检测装置）闭环（有检测装置）开环数控机床的控制精度取决于步进电动机和丝杠的精度，闭环数控机床的精度取决于检测装置的精度。按有无检测装置可分为开环和闭环a)光栅 b)光电编码器检测装置6可编程控制器可编程控制器 可编程控制器（Programmable Logic Controller，缩写PLC）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。可编程控制器（PLC）用于数控机床的PLC一般分为两类：内装型（集成型）PLC和通用型（独立型）PLC。PLC的功能:(1)接受CNC装置的
8、控制代码M(辅助功能)、S(主轴功能)、T(刀具功能)等顺序动作信息,对其进行译码,转换成对应的控制信号，一方面，控制主轴单元实现主轴转速控制；另一方面，它控制辅助装置完成机床相应的开关动作。(2)接受机床控制面板和机床侧的输入/输出信号，一部分信号直接控制机床的动作，另一部分信号送往CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。机床本体是数控机床的主体，是数控系统的被控对象，是实现制造加工的执行部件。机床本体主运动部件进给运动部件支撑件特殊装置辅助装置7机床本体机床本体8数控机床组成举例数控机床组成举例（1）数控车床的组成）数控车床的组成典型数控车床的机械结构 带有刀
9、库、动力刀具、C轴控制的数控车床通常称为车削中心。车削中心 （2）数控铣床）数控铣床/加工中心的组成加工中心的组成 加工中心最先是在镗铣类机床上发展起来的，所以称为镗铣类加工中心镗铣类加工中心，简称加工中心加工中心。加工中心的组成它由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础构件基础部件主轴组件计算机数控装置它由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。是切削加工的功率输出部件。其结构优劣对加工中心的性能有很大影响。单台加工中心的数控装置由CNC装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及电动机等组成。自动换刀装置 它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置
10、。刀库有盘式、鼓式和链式等多种形式。当需要换刀时，根据数控系统的指令，由机械手(或通过别的方式)将刀具从刀库中取出并装入主轴中。机械手的结构有多种形式,如单臂式、双臂式、回转式和轨道式等。自动托盘更换系统辅助系统 包括冷却、润滑、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。自动托盘更换系统想一想：自动托盘更换系统的作用是什么?二、数控机床的工作原理二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理CNC系统对零件程序的处理流程：三、数控机床的特点三、数控机床的特点加工精度高加工精度高 加工质量稳定加工质量稳定 自动化程度高自动化程度高调试和维修较复杂调试和维修较复杂特点特点适合加工复杂适合加工复杂 形面的零件
11、形面的零件 Add Your Text适应性强适应性强tAdd Your TextAdd Your TextAdd Your Text加工生产率高加工生产率高一机多用一机多用有利于生产管有利于生产管理的现代化理的现代化价格较贵价格较贵*第四节第四节第三节第三节第二节第二节第一节第一节数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工作原理数控机床的分类数控机床的分类数控系统的应用范围数控系统的应用范围一、按工艺用途分类一、按工艺用途分类（1）按数控系统的功能分类：）按数控系统的功能分类：其功能及特点见表17立式数控车床 卧式数控车床 立式数控铣床 卧式数控铣床
12、第三节第三节 数控机床的分类及应用数控机床的分类及应用 1一般数控机床一般数控机床 最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。(2)按主轴的配置形式分类按主轴的配置形式分类1)卧式数控车床。主轴轴线处于水平位置的数控车床。2)立式数控车床。主轴轴线处于垂直位置的数控车床。(3)按数控系统控制的轴数分类按数控系统控制的轴数分类1)两轴控制的数控车床。只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。2)四轴控制的数控车床。有两个独立的回转刀架，可实现四坐标轴控制。(4)按布局分类按布局分类 数控车床按布局不同分为卧式数控车床和立式数控车床。按数控系统功能分类见表1-71)各种卡盘式卧式数
13、控车床的特点及适用范围表1-8。2)各种棒料式卧式数控车床的特点及适用范围见表1-9。3)数控卧式专门化车床。镗床、磨床和齿轮加工机床的结构。加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。2数控加工中心数控加工中心加工中心种类较多，具体如下表：立式加工中心(1)立式加工中心立式加工中心 立式加工中心的主轴轴线为垂直设置。多为固定立柱式。适用于加工盘类、模具类零件。其结构简单，占地面积小，价格低，配备各种附件后可进行大部分工件的加工。加工大型的零件时常采用龙门加工中心。大型龙门加工中心卧式加工中心(2)卧式加工中心卧式加工中心 卧式加工中心是指主轴轴线水
14、平设置的加工中心,分为固定立柱式或固定工作台式。最适合加工箱体类工件。五面加工中心(3)五面加工中心五面加工中心 五面加工中心兼具立式加工中心和卧式加工中心的功能,工件一次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工。五面加工中心的布局形式并联数控机床(4)六杆六杆/三杆数控机床三杆数控机床(并联数控机床并联数控机床)六杆数控机床又称虚拟轴机床，该数控机床由基座与运动平台及其间的六根可伸缩杆件组成,并由伺服电动机和滚珠丝杠按数控指令实现伸缩运动,使运动平台带着主轴部件做任意轨迹的运动。G系列六杆加工中心及其主轴结构与加工示意图a)加工中心示意图 b)运动平台与主轴部件示意图 c)主轴加
15、工的三维示意图典型的六杆数控机床的结构及加工示意图并联加工中心的应用。二、按加工路线分类二、按加工路线分类 1点位控制机床点位控制机床 刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的路径和方向。2直线控制机床直线控制机床 刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。3轮廓控制机床轮廓控制机床 刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。三、按可控制联动的坐标轴数分类三、按可控制联动的坐标轴数分类 数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控制几个伺服电动机同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。空间平面
16、和曲面的数控加工1两坐标联动两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同时控制X和Z方向运动，可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件。数控机床能同时控制三个坐标轴联动，此时，铣床称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。2三坐标联动三坐标联动 3两轴半坐标联动两轴半坐标联动 数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只能作等距周期移动。4多坐标联动多坐标联动 能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用于加工形状复杂的零件。看一看：身边常用的数控机床是几轴联动的?六轴联动加工中心五
17、轴联动铣床加工曲面形状零件四、按控制方式分类四、按控制方式分类 开环控制数控机床系统中没有检测反馈装置，不检测运动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系统中单方向传送，不反馈。1开环控制数控机床开环控制数控机床2全闭环控制数控机床全闭环控制数控机床 安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。3半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床 半闭环控制系统采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。五、其他分类方式五、其他分类方式1按
18、加工方式按加工方式（1）金属切削类数控机床）金属切削类数控机床 数控车床 加工中心 数控钻床 数控磨床 数控镗床（2）金属成形类数控机床）金属成形类数控机床数控折弯机 数控全自动弯管机 数控旋压机（3）数控特种加工机床）数控特种加工机床 数控电火花线切割机床 数控电火花成型加工机床 数控激光切割机（4）其他类型的数控机床）其他类型的数控机床 数控火焰切割机 数控三坐标测量机 2按照功能水平分类按照功能水平分类 按照功能水平划分，数控机床可以分为：l高档l中档l低档*第四节第四节第三节第三节第二节第二节第一节第一节数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展数控机床的组成与工作原理数控机床的组成与工
19、作原理数控机床的分类数控机床的分类数控系统的应用范围数控系统的应用范围第四节第四节 数控机床的应用范围数控机床的应用范围一、一、数控机床最适合加工的零件数控机床最适合加工的零件1.多品种、小批量生产的零件多品种、小批量生产的零件零件加工批量数与综合费用的关系 2.结构比较复杂的零件结构比较复杂的零件零件复杂程度与批量数的关系3.需要频繁改型的零件需要频繁改型的零件6.周期性投产的零件周期性投产的零件7.新产品试制中的零件新产品试制中的零件4.价格昂贵、价格昂贵、不允许报废的关键零件。不允许报废的关键零件。5.需要最小生产周期的急需零件。需要最小生产周期的急需零件。二、二、典型数控机床的应用典型
20、数控机床的应用1.数控车床数控车床轴承内圈滚珠丝杠带特殊螺纹的回转体零件表面形状复杂的回转体零件2.数控铣床数控铣床平面轮廓类零件变斜角类零件空间曲面轮廓零件3.加工中心加工中心整体叶轮类箱体零件盘、套、板类零件异形零件模具类零件第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车削用可转位刀片与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用
21、刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术 第一节第一节 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹一、一、数控车削常用夹具数控车削常用夹具1.1.三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘 1带V形槽的半圆体 2带V形槽的矩形件3，4带其他形状矩形件a)爪自定心卡盘b)装夹方料装夹方料装夹小直径的圆棒料1附加软六方卡爪 2三爪自定心卡盘的卡爪 3垫片 4凸起定位键 5螺栓三爪自定心卡盘的卡爪是怎样调整的?2.2.四爪单动卡盘四爪单动卡盘用四爪单动卡盘装夹圆棒料a)四爪单动卡盘 b)放V形
22、架装夹圆棒料四爪单动卡盘的找正方法有哪些?3.3.其他常用的装夹方法其他常用的装夹方法常用装夹方法的特点及适用范围见表31。二、二、复杂、复杂、畸形、畸形、精密工件的装夹精密工件的装夹1.1.用花盘、用花盘、角铁装夹角铁装夹典型的复杂工件a)对开轴承 b),e)十字孔工件 c)双孔连杆d)环首螺钉 f)齿轮泵泵体(1)(1)花盘花盘在花盘上装夹连杆1连杆2圆形压板 3压板4V形架5花盘(2)(2)角铁角铁角钢和常用附件a)角铁 b)V形架 c)螺栓 d)压板 e)平垫铁 f)平衡铁(3)V(3)V形架形架(4)(4)螺栓螺栓(5)(5)压板压板压板主要用于将工件压紧在夹具上，属于附件。(6)(
23、6)平垫铁平垫铁作为工件定位的基准平面或导向平面。(7)(7)平衡铁平衡铁平衡铁主要用于配重。在花盘上装夹工件的方法2.2.心轴类车床夹具心轴类车床夹具常见弹簧心轴的结构a)前推式 b)不动式 c)分开式1、3、11螺母 2、6、9、10筒夹 4滑条 5拉杆 7、12心轴体8锥套顶尖式心轴1心轴 2固定顶尖套 3工件4活动顶尖套 5快换垫圈6螺母心轴应用实例a)飞球保持架工序图 b)圆柱心轴1心轴 2、5压板 3定位键 4螺钉 6快换垫圈 7螺母在数控车床上还用到哪些夹具?第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车
24、削用可转位刀片与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术第二节第二节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用一、一、前面形状的选择前面形状的选择前面的形状a)正前角平面型 b)正前角平面带倒棱型 c)正前角曲面带倒棱型 d)负前角平面型 e)负前
25、角双面型 特点：结构简单，切削刃锋利，但强度低，传热能力差,切削变形小，不易断屑。应用：多用于各种高速钢刀具和切削刃形状较复杂的成形刀具，以及加工铸铁、青铜等脆性材料用的硬质合金刀具。1.1.正前角平面型正前角平面型 特点：正前角刀具切削刃附近的前面上磨出倒棱。倒棱能提高切削刃强度,是防止因前角o增大而使切削刃强度削弱的一种措施。应用：多用于粗加工铸件、锻件或断续切削。其中正倒棱适用于高速钢车刀,负倒棱适用于硬质合金车刀。2.2.正前角平面带倒棱型正前角平面带倒棱型3.3.正前角曲面带倒棱型正前角曲面带倒棱型 特点：在平面带倒棱型的基础上改进而成的,前面为曲面,断屑槽的形状可做成直线圆弧形、直
26、线形、全圆弧形等前面上断屑槽的形状a)直线圆弧形 b)直线形 c)全圆弧形 应用：切削高强度、高硬度材料时,为使脆性大的硬质合金刀片承受压应力，充分发挥硬质合金刀片的潜能，常采用负前角平面型刀具。前角为正值或负值时的受力情况a)正前角 b)负前角4.4.负前角平面型负前角平面型 应用：当刀具磨损主要产生于前面时，刃磨前面使刀具材料损失过大,也可采用负前角双面型。5.5.负前角双面型负前角双面型负前角双面型二、二、前角的选择前角的选择1.在刀具强度允许的条件下尽量选用大的前角，一般情况下高速钢刀具可比硬质合金刀具的前角大510。2.对于成形刀具来说，为减小刀具形状误差,常用较小的前角，甚至取前角
27、为0。3.加工塑性材料时应选用较大的前角，加工脆性材料时选用较小的前角。4.粗加工时，尤其是断续切削，为保证切削刃有足够的强度,应选用较小的前角。精加工时,应选用较大的前角。前角的选择原则如下:5.工艺系统刚度低和机床功率不足时，应选用较大的前角。6.对于数控机床、自动生产线等所用的刀具,考虑要有较长的刀具寿命及工作的稳定性，常取较小的前角。三、三、后角及后面的选择后角及后面的选择 主后角o过小会引起刀具和过渡表面之间的剧烈摩擦，使切削区的温度急剧升高，其现象是切屑颜色加深，工件因热膨胀而使尺寸加大，甚至产生严重的加工硬化；增大后角能明显改善上述情况，但后角o过大时，将使楔角o过小，切削刃强度
28、削弱，散热条件变差，反而使刀具寿命缩短。1.1.主后角主后角o 及后面的选择及后面的选择 在保证刀具有足够的强度和散热体积的基础上，应保证刀具锋利和减小后面与工件的摩擦。2.2.后角的选择后角的选择后面的消振棱3.3.副后角副后角o o及后面的选择及后面的选择四、四、主偏角及副偏角的选择主偏角及副偏角的选择1.1.主偏角的作用主偏角的作用主偏角对切削过程的影响如下:其次其次,会影会影响切削分力响切削分力的比值。的比值。影响断屑效果、影响断屑效果、排屑方向以及残排屑方向以及残留面积高度等。留面积高度等。首先是影响首先是影响主切削刃单主切削刃单位长度上的位长度上的负荷、负荷、刀尖刀尖强度和散热强度
29、和散热条件。条件。2.2.副偏角的作用副偏角的作用 工件已加工表面靠副切削刃最终形成,副偏角r影响刀尖强度、散热条件、刀具寿命、振动等,减小副偏角r可提高刀尖强度,增大散热体积,减小表面粗糙度值,有利于延长刀具寿命。3.3.主偏角主偏角r及副偏角及副偏角r的选择的选择1)在加工强度、硬度高的材料时，为延长刀具寿命,应选取较小的主偏角。2)在工艺系统刚度不足的情况下，为减小径向力，应选取较大的主偏角。3)根据加工表面形状要求决定,如加工台阶轴时取r 90；如需要中间切入工件时,应取r=4560；车外圆及端面时，取r=45等。(1)(1)主偏角的选择原则主偏角的选择原则1)在不引起振动的情况下，一
30、般刀具的副偏角可选取较小的数值。2)精加工刀具的副偏角应取得更小些，必要时，可磨出一段r=0的修光刃。3)加工高强度、高硬度材料或断续切削时应取较小的副偏角，以提高刀尖强度。4)对于切断刀，为了使刀头强度和重磨后刀头宽度变化较小，只能取较小的副偏角。(2)(2)副偏角的选择原则副偏角的选择原则五、五、过渡刃的选择过渡刃的选择过渡刃有圆弧型和直线型两种。过渡刃a)圆弧型 b)直线型 选用合理的刀尖圆弧半径r 可延长刀具寿命，并对工件表面有较好的修光作用，但刃磨较困难;刀尖圆弧半径过大时,会使径向力增大，易引起振动。1.1.圆弧型过渡刃圆弧型过渡刃(2)(2)圆弧型过渡刃的参考值高速钢车刀圆弧型过
31、渡刃的参考值高速钢车刀：(1)(1)圆弧型过渡刃的特点圆弧型过渡刃的特点r=13mm;硬质合金车刀:r=0.51.5mm。可延长刀具寿命,改善工件表面质量。过渡刃偏角r越小，对工件表面的修光作用越好。直线型过渡刃刃磨方便，适用于各类刀具。2.2.直线型过渡刃直线型过渡刃(1)(1)直线型过渡刃的特点直线型过渡刃的特点1)粗加工及强力切削车刀:r=12r;b=0.52mm(ap的1/51/4)。2)精加工车刀:r=12,b=0.51mm。3)切断刀:r=45,b=0.51mm(约为主切削刃宽度的1/5)。(2)(2)直线型过渡刃的参考值直线型过渡刃的参考值六、六、刃倾角的功用及选择刃倾角的功用及
32、选择 刃倾角的大小可以控制切屑流向，影响刀尖强度和切削平稳性。刃倾角对切削过程的影响见表34 1.1.刃倾角的功用刃倾角的功用刃倾角s对切削刃承受冲击的影响(1)粗加工普通碳钢及灰铸铁时,取s=0-5；精加工取s=05；冲击较大的断续加工取s=-5-12。(2)车削淬硬钢时，可取s=-5-15。(3)工艺系统刚度较低时，尽量不选用负值刃倾角。(4)微量精车外圆、内孔及微量精刨平面时,可采用s=4075的大刃倾角。(5)铰通孔时，为使切屑向前排出,采用正值刃倾角；攻螺纹时，为使切屑向后排出,可采用负值刃倾角。2.2.刃倾角的选择刃倾角的选择在实训时，请根据所加工的工件，按照上述内容选择合适的数控
33、车刀。第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车削用可转位刀片与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车削用可转位刀片
34、与夹紧方式一、一、数控车削用可转位刀具的种类和用途数控车削用可转位刀具的种类和用途数控车削用可转位刀具的种类和用途见表35。自己所用到的刀具哪几种是采用可转位刀片的?二、二、机夹可转位刀片及代码机夹可转位刀片及代码可转位刀片每一位字母(或每组数字)表示的含义。硬质合金可转位刀片的国家标准采用了ISO国际标准，产品型号的表示方法、品种规格、尺寸系列、制造公差以及测量方法等都与ISO标准相同。我国可转位刀片的型号共用10个号位的内容来表示主要参数的特征可转位刀片型号的表示方法如图316。10个号位表示的内容见表36。三、三、可转位刀片的选择可转位刀片的选择 车刀刀片的材料主要有高速钢、硬质合金、涂
35、层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材料的主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削负荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。1.1.刀片材料的选择刀片材料的选择 刀片尺寸的大小取决于有效切削刃长度L，有效切削刃长度与背吃刀量ap和主偏角r有关。2.2.刀片尺寸的选择刀片尺寸的选择有效切削刃长度L与背吃刀量ap和主偏角r的关系 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来选择。3.3.刀片形状的选择刀片形状的选择刀尖角度与加工性能的关系自己所用刀片的形状是哪一种?刀尖圆弧半径的大小直接影响刀尖的强
36、度及被加工工件的表面粗糙度。4.4.刀尖圆弧半径的选择刀尖圆弧半径的选择刀尖圆弧半径与表面粗糙度和刀具寿命的关系a)与表面粗糙度的关系 b)与刀具寿命的关系 在实训时选择不同刀尖圆弧半径的刀具进行加工，看看是否与上图相符?四、四、可转位刀片的夹紧方式和典型结构可转位刀片的夹紧方式和典型结构 国家标准可转位车刀及刀夹第1部分:型号表示规则(GB/T5343 12007)中将夹紧结构归纳为四种方式。并对每种夹紧方式规定了相应的代号。1.1.夹紧方式夹紧方式可转位车刀刀片典型夹紧结构的特点及应用见表38。2.2.可转位车刀刀片的典型夹紧结构及应用可转位车刀刀片的典型夹紧结构及应用自己所用的可转位刀片
37、采用的是哪种装夹方法?第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车削用可转位刀片与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术第四节第四节 数控车削刀具系统数控车削刀具系统一
38、、一、刀具系统的常用形式刀具系统的常用形式 数控车床刀具系统常用的有两种形式：刀块式车刀系统用于凸键定位，螺钉夹紧；特点：定位可靠、夹紧牢固、刚度高，但换装费时,不能自动夹紧，如图320所示；圆柱齿条式车刀系统 可实现自动夹紧，换装快捷，刚度比刀块式车刀系统稍低，如图321所示。实训中有没有以上介绍的车刀系统?若有，属于哪一种?二、二、刀具系统连接结构刀具系统连接结构 模块式车削刀具系统在刀具装夹方面与经济型四工位刀具系统相比有什么优越性?模块式车削工具(刀具)系统典型的连接结构见表310。第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀
39、片与夹紧方式数控车削用可转位刀片与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术第五节第五节 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具一、一、孔加工刀具的分类孔加工刀具的分类麻花钻可转位浅孔钻深孔钻扁钻中心钻 钻头对已有孔进行再加工刀具 扩孔钻铰刀镗刀
40、孔加工刀具孔加工刀具二、钻孔刀具二、钻孔刀具 1 1麻花钻麻花钻 在数控车床上钻孔主要采用普通麻花钻。（1）麻花钻的分类）麻花钻的分类 按照材质分类：高速钢麻花钻、硬质合金麻花钻。根据柄部不同：莫氏锥柄、圆柱柄（直柄）。锥柄加长麻花钻内冷却锥柄麻花钻镶硬质合金直柄麻花钻直柄麻花钻（2 2）麻花钻的组成）麻花钻的组成 a）锥柄 b）直柄 （3）麻花钻切削部分）麻花钻切削部分麻花钻切削部分的几何形状和切削角度2 2可转位浅孔钻可转位浅孔钻 用于数控机床上钻浅 孔，如钻箱体零件的孔。可转位浅孔钻 3 3深孔钻深孔钻 在数控车床上用于深孔加工的喷吸钻。喷吸钻 a）实物图 b）喷吸钻工作原理 4 4扁钻
41、扁钻 扁钻切削部分磨成一个扁平体，主切削刃磨出顶角、后角，并形成横刃，副切削刃磨出后角与副偏角并控制钻孔的直径。a）实物图 b）装配式扁钻结构图5 5中心钻中心钻 中心钻常用于在零件两端钻中心孔。a）不带护锥中心钻(A型)b）带护锥中心钻(B型)1 1扩孔钻扩孔钻 标准扩孔钻一般有34条主切削刃、切削部分的材料为高速钢或硬质合金。a）锥柄式高速钢扩孔钻可转位扩孔钻c）套式硬质合金扩孔钻b）套式高速钢扩孔钻三、扩孔、铰孔刀具三、扩孔、铰孔刀具 2 2铰孔刀具铰孔刀具 （1）通用标准铰刀）通用标准铰刀 通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。a）直柄机用铰刀 c）套式机用铰刀b）锥柄机用铰刀 d）切削
42、校准部分角度 （2）硬质合金刀片单刃铰刀）硬质合金刀片单刃铰刀硬质合金刀片单刃铰刀结构1、7螺钉 2导向块 3刀片 4楔套 5刀体 6销子a）通孔车刀c）内孔车刀的两个后角1通孔车刀通孔车刀 切削部分的几何形状基本上与外圆车刀相似，主偏角r一般在6075之间，副偏角r一般为1530。四、内孔车刀四、内孔车刀 2盲孔车刀盲孔车刀 盲孔车刀用来车削盲孔或台阶孔，切削部分的几何形状基本上与偏刀相似。盲孔车刀b）通孔车刀 c）盲孔车刀内孔车刀的结构d）实物图a）整体式第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车削用可转位刀片
43、与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术第六节第六节 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定一、一、切削用量的概念切削用量的概念车削加工的切削用量a)车削外圆 b)车削端面 c)车槽 车削加工的切削用量包括背吃刀量ap、进给量(每转进给)f
44、 和切削速度vc。车削外圆时背吃刀量ap的计算公式为:二、数控车削切削用量的确定二、数控车削切削用量的确定 1背吃刀量背吃刀量ap的确定的确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来确定。2主轴转速主轴转速n的确定的确定 车削加工主轴转速n应根据允许的切削速度v和工件直径d来选择，按式v=dn/1000计算。3进给速度进给速度vf的确定的确定 进给速度vf的大小直接影响表面粗糙度值和车削效率，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200
45、mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min 范围内选取。（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回参考点”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。确定进给速度的原则：在数控车床上进给量的设定与普通车床上有什么不同?三、螺纹车削切削用量的确定三、螺纹车削切削用量的确定 1主轴转速主轴转速 大多数经济型数控车床的数控系统，推荐切削螺纹时的主轴转速为：式中 P工件螺纹的螺距，mm；k保险系数，一般取80。在普通机床上车削螺纹时对于主
46、轴转速有没有限制?2螺纹牙型高度（螺纹总切深）螺纹牙型高度（螺纹总切深）螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上，牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。螺纹实际牙型高度：螺纹牙型高度示意图 h=0.6495P梯形螺纹牙型高度的计算公式3径向起点和终点的确定径向起点和终点的确定 对于外螺纹加工中，径向起点(编程大径)的确定决定于螺纹大径；径向终点(编程小径)的确定决定于螺纹小径。对于普通螺纹可用粗略算法来编制程序。通常螺纹大径D比公称尺寸减小0.12P螺纹小径的确定根据下式来确定。d1=M-2h4分段切削背吃刀量分段切削背吃刀量 如果牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量
47、所得的差按递减规律分配。螺纹分段切削示意图 螺纹切削的进给方式分为递减横向进给方式、恒定背吃刀量进给方式、等容积横向进给方式。车削螺纹时，根据螺纹牙型的深度,螺纹车刀的进给量由大到小,直至最后完成切削。这种进给方式叫做递减横向进给方式，是现代数控机床最常用的方式。(1)(1)递减横向进给方式递减横向进给方式参见表311表315 恒定背吃刀量即每一刀的背吃刀量都相同。数控车削螺纹加工中越来越多地使用这种进给方式。由于这种方式的背吃刀量固定，因此切屑厚度就确定，切屑形成从而得以优化。恒定背吃刀量的起始值为0.120.18 mm，且保证车去最后一次背吃刀量时进给量至少为0.08mm。(2)(2)恒定
48、背吃刀量进给方式恒定背吃刀量进给方式 等容积横向进给方式是指每一刀加工切削下来的金属体积相同的进给方式。其背吃刀量分配情况如下：第1刀的背吃刀量 (t 为牙深,半径值)；第n刀的背吃刀量 最后一刀的背吃刀量de不小于0.05mm。(3)(3)等容积横向进给方式等容积横向进给方式英制螺纹的切削用量。第九节第九节第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节 数控车削用可转位刀片与夹紧方式数控车削用可转位刀片与夹紧方式 数控车削的孔加工刀具数控车削的孔加工刀具 数控车削切削用量的确定数控车削切削用量的确定 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺 典型零件的数控车削工
49、艺分析典型零件的数控车削工艺分析第二节第二节第一节第一节 数控车削用刀具及选用数控车削用刀具及选用 工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹 数控车削刀具系统数控车削刀具系统 难切削材料的数控车削技术难切削材料的数控车削技术第七节第七节 典型轮廓的数控车削工艺典型轮廓的数控车削工艺一、一、车外圆车外圆 1外圆车刀及其安装外圆车刀及其安装 （1）外圆车刀）外圆车刀 1）90车刀，90车刀又称偏刀，主偏角（r）为90。a)右偏刀 b)左偏刀 c)右偏刀外形a）右偏刀的使用 b）车台阶轴 c）车端面 偏刀的使用 右偏刀是车刀从车床尾架向主轴箱方向进给的车刀，一般用来车削工件的外圆、端面和右向台阶
50、。左偏刀是车刀从车床主轴箱向尾座方向进给的车刀，一般用来车削左向阶台和工件的外圆。2）75车刀。75车刀的主偏角为(r)75，刀尖角(r)大于90。75车刀车外圆在车削外圆时，75车刀与90车刀有什么不同?（2 2）车刀的安装）车刀的安装 1）车刀安装在刀架上，伸出部分一般为刀杆高度的11.5倍。2）车刀垫铁要平稳，数量要少，垫铁应与刀架对齐。3）车刀刀尖一般应与工件轴线等高。a）正确 b）太高 c）太低装刀高低对前后角的影响m 4）车刀刀杆中心线应与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化，如图所示。a）r增大 b）装夹正确 c）r减小2.2.车外圆的进给路线车外圆的进给路线车外圆
