1、第6章 数控车削加工工艺 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 数控车削加工工艺的制订数控车削加工工艺的制订 6.3 6.3 典型零件的数控车削加工工艺典型零件的数控车削加工工艺习题习题 第6章 数控车削加工工艺 第6章 数控车削加工工艺 6.1概述概述 6.1.16.1.1数控车削加工的对象数控车削加工的对象(1)轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的回转体零件。因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能，故能车削由任意直线和平面曲线轮廓组成的形状复杂的回转体零件。例如，具有封闭内成型面的壳体零件，以及如图61所示的“口小肚大”的特形内表面零件等都属于
2、难以控制尺寸的零件。第6章 数控车削加工工艺 图61特形内表面零件示例 第6章 数控车削加工工艺(2)精度要求高的零件。零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。例如：尺寸精度高（达0.001 mm或更小）的零件，圆柱度要求高的圆柱体零件，素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥体零件，线轮廓度要求高的零件（其轮廓形状精度可超过用数控线切割加工的样板精度）。在特种精密数控车床上，还可加工出几何轮廓精度极高（达0.0001 mm）、表面粗糙度数值极小（Ra达0.02 m）的超精零件（如复印机中的回转鼓及激光打印机上的多面反射体等）。通过恒线速度切削功能还
3、能加工表面精度要求高的各种变径表面类零件等。第6章 数控车削加工工艺(3)带特殊螺纹的回转体零件。这些零件是指特大螺距（或导程）、变（增减）螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺纹面之间作平滑过渡的螺纹零件，以及高精度的模数螺纹零件（如圆柱、圆弧蜗杆）和端面（盘形）螺纹零件等。数控车床车削螺纹时，主轴转向不必像普通车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直到完成，因此它车螺纹的效率很高。由于数控车床一般采用硬质合金成型刀片，可以使用较高的转速，因而车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度小。第6章 数控车削加工工艺(4)淬硬工件的加工。在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件，这些零件热处理
4、后的变形量较大，磨削加工有困难，因此，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。第6章 数控车削加工工艺 6.1.26.1.2数控车削用的刀具数控车削用的刀具1.1.常用车刀种类和用途常用车刀种类和用途在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据加工工艺的要求、刀架的结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地选择刀具，安排刀具在刀架上的位置，并避免刀具在静止和工作时与机床、工件以及刀具之间发生干涉现象。数控车床上常用的刀具如图62所示。第6章 数控车削加工工艺 图62数控车床上常用的刀具 第6章 数控车削加工工艺 2.2.车刀的安装车刀的安装 在实际切削中，车刀
5、安装的高低、车刀刀杆是否与工件轴线垂直对车刀角度有很大影响。以车削外圆（或横车）为例，当车刀刀尖高于工件轴线时，因其车削平面与基面的位置发生变化而使前角增大，后角减小；反之，则前角减小，后角增大。车刀安装的歪斜对主偏角、副偏角影响较大，特别是在车螺纹时，会使牙形半角产生误差。因此，正确地安装车刀是保证加工质量、减小刀具磨损、提高刀具使用寿命的重要步骤。图63所示为车刀安装角度示意图。当车刀安装成负前角时，增大切削力；安装成正前角时，减小切削力。第6章 数控车削加工工艺 图63车刀安装角度示意图（a）负前角（增大切削力）；（b）正前角（减小切削力）第6章 数控车削加工工艺 3.3.对刀对刀 装刀
6、与对刀是数控机床加工中极其重要并十分棘手的一项基本工作。对刀的好与差，将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。通过对刀或刀具预调，还可同时测定各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。对刀一般分为手动对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数的数控机床（特别是车床）采用手动对刀，其基本方法有：定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀法。在前三种手动对刀方法中，均因可能受到手动和目测等多种误差的影响，其对刀精度十分有限，所以往往通过试切对刀以得到更加准确和可靠的结果。数控车床常用的试切对刀方法如图64所示。第6章 数控车削加工工艺 图64数控车床常用的试切对刀方法（a）x方向对刀；（b）z方向
7、对刀；（c）两把刀x方向对刀；（d）两把刀z方向对刀 第6章 数控车削加工工艺 6.2数控车削加工工艺的制定数控车削加工工艺的制定6.2.16.2.1零件图的工艺分析零件图的工艺分析(1)分析几何元素的给定条件是否充分。由于设计等多方面的原因，在图样上可能出现构成加工轮廓的条件不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭缺陷，增加了编程工作的难度，有的甚至无法编程。如图65所示，圆弧与斜线要求相切，但经计算后却变为相交。又如图66所示，图样上给定的几何条件自相矛盾，其给出的各段长度之和不等于总长。第6章 数控车削加工工艺 图65几何要素缺陷示例一 第6章 数控车削加工工艺 图66几何要素缺陷示例二 第6章
8、数控车削加工工艺(2)精度及技术要求。精度及技术要求分析的主要内容是要求是否齐全、是否合理；本工序的数控车削精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其它措施（如磨削）弥补的话，则应给后续工序留有余量；有位置精度要求的表面应在一次安装下完成；表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速度切削。只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、刀具及切削用量进行正确而合理的选择。第6章 数控车削加工工艺 6.2.2加工方案的确定加工方案的确定1.数控车削外回转表面及端面加工方案的确定数控车削外回转表面及端面加工方案的确定（1）加工精度为IT7IT8级、Ra0.81.6 m的除淬火钢以
9、外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。（2）加工精度为IT6IT8级、Ra0.20.63m的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。第6章 数控车削加工工艺（3）加工精度高于IT5级、Ra0.08 m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。（4）对淬火钢等难车削材料，其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工；对最终工序有必要用数控车削方法加工的难切削材料，可参考有关难加工材料的数控车削方法进行加工。第6章 数控车削加工工艺 2.2.数控车削内回转表面加工方案
10、的确定数控车削内回转表面加工方案的确定（1）加工精度为IT8IT9级、Ra1.63.2 m的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。（2）加工精度为 IT6IT7级、Ra0.20.63 m的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。（3）加工精度为IT5级、Ra0.2 m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。（4）对淬火钢等难车削材料，同样其淬火前可采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工；对最终工序有必要用数控车削方法加工的难切削材料，可参考有关难加工材料的
11、数控车削方法进行加工。第6章 数控车削加工工艺 6.2.36.2.3 工序的划分工序的划分(1)以一次安装加工作为一道工序。将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装带来的安装误差影响位置精度。显然，这种方法适合于加工内容不多的中、小工件。例如，图67所示的轴承内圈有一项形位公差要求。第6章 数控车削加工工艺 图67一种圆锥滚子轴承内圈零件简图第6章 数控车削加工工艺 图68轴承内圈两道工序加工方案(a)以大端外径和端面定位装夹；(b)以内孔和小端面定位装夹第6章 数控车削加工工艺(2)以一个独立的程序段连续加工为一道工序。有些零件虽能在一次安装中加工出很多表面，但因程序太长而
12、会受到某些限制，如控制系统内存容量的限制，一个工作班内不能结束一道工序的限制等。这时可以以一个独立、完整的数控程序段连续加工的内容为一道工序。(3)以一把刀具加工的内容为一道工序。有些结构复杂、加工内容较多，既有回转表面也有非回转表面，既有外圆、平面也有内腔、曲面的零件，可将加工内容组合，把用一把典型刀具加工的内容作为一道工序。这样可以减少换刀次数，减少空程时间。第6章 数控车削加工工艺(4)以粗、精加工划分工序。对于容易发生加工变形的零件，粗加工后通常需要进行矫形，这时可以将粗加工和精加工作为两道或更多的工序，采用不同的刀具或不同的数控车床加工，以合理利用数控车床。第6章 数控车削加工工艺
13、下面以车削图69(a)所示的手柄零件为例，说明工序的划分。该零件加工所用坯料为32 mm棒料，批量生产，加工时用一台数控车床。第一道工序（按图69(b)所示将一批工件全部车出，包括切断）:夹棒料外圆柱面，工序内容包括先车出12mm和 20 mm两圆柱面及圆锥面（粗车掉R42 mm圆弧的部分余量），转刀后按总长要求留下加工余量切断。第二道工序（见图 69（c）：用12 mm外圆及20 mm端面装夹，工序内容包括先车削包络SR7 mm球面的30圆锥面，然后对全部圆弧表面半精车（留少量的精车余量），最后换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成型。第6章 数控车削加工工艺 图69手柄加工示意图(a)零件；(b
14、)第一道工序；(c)第二道工序 第6章 数控车削加工工艺(5)非数控车削工序的安排。对于不能用数控车削加工完成全部加工的表面（如渐开线齿形、键槽、花键表面等），以及采用普通机床加工更合理的某些表面（如铣端面、打中心孔等），可适当安排非数控车削加工工序，并要注意衔接，做到合理安排。第6章 数控车削加工工艺 6.2.46.2.4工序顺序的安排工序顺序的安排（1）先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。制定零件的整个工艺路线就是从最后一道工序开始往前推，按照前工序为后工序提供基准的原则先大致安排的。（2）先加工平面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状
15、。（3）对精度要求高、粗精加工需分开进行的，先粗加工，后精加工。（4）以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数和夹紧次数。（5）中间穿插有通用机床加工工序的，要综合考虑，合理安排其加工顺序。第6章 数控车削加工工艺 6.2.56.2.5工步顺序和进给路线的确定工步顺序和进给路线的确定1.1.工步顺序安排的原则工步顺序安排的原则1）先粗后精 对于粗精加工在一道工序内进行的加工内容，应先对各表面进行全部粗加工，然后再进行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步顺序安排的原则要求：粗车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量（如图610中的双点画线内所示部分）切掉，一
16、方面提高金属切除率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。为保证加工精度，精车一定要一刀切出。此原则的实质是在一个工序内分阶段加工，这有利于保证零件的加工精度，适用于精度要求高的场合。第6章 数控车削加工工艺 2）先近后远 先近后远即在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对车削而言，先近后远还可以保持工件的刚性，有利于切削加工。例如，加工图611所示零件，如果按38 mm 36 mm34 mm的次序安排车削，不仅会增加刀具返回对刀点的空行程时间，而且一开始就削
17、弱了工件的刚性，还可能使台阶的外直角处产生毛刺（飞边）。对这类直径相差不大的台阶轴，宜按34 mm 36 mm 38 mm的次序车削。第6章 数控车削加工工艺 图610先粗后精示例 第6章 数控车削加工工艺 图611先近后远示例 第6章 数控车削加工工艺 3）先内后外、内外交叉 先内后外、内外交叉的原则是指粗加工时先进行内腔、内形粗加工，后进行外形粗加工；精加工时先进行内腔、内形精加工，后进行外形精加工。这是因为控制内表面的精度较困难，刀具刚性较差，加工中清除切屑较困难等。内、外表面的加工应交叉进行，不要将零件上的一部分表面加工完后再加工其它表面。第6章 数控车削加工工艺 2.进给路线的确定进
18、给路线的确定 1)最短的空行程路线(1）巧用起刀点。在图612(a)中，对刀点A的设定考虑到了加工过程中换刀方便，故设置在离坯件较远处，同时将起刀点与对刀点重合在一起，按三刀粗车的进给路线安排如下：第一刀为ABCDA；第二刀为AEFGA；第三刀为AHIJA。第6章 数控车削加工工艺 图612(b)则将起刀点与对刀点分离，并设于图示B点位置，仍按相同的切削量进行三刀粗车，其进给路线安排如下：起刀点与对刀点分离的空行程为AB；第一刀为BCDEB；第二刀为BFGHB；第三刀为BIJKB。第6章 数控车削加工工艺 图612巧用起刀点 第6章 数控车削加工工艺(2）巧设换（转）刀点。为了换（转）刀的方便
19、、安全，将换（转）刀点设在离工件较远的位置处（如图612中的A点），那么换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图612（b）中的B点位置，则可缩短空行程距离。（3）合理安排“回零”路线。在安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量短，最好为零，这样进给路线最短。另外，返回对刀点时，在不发生加工干涉现象的前提下，应尽量采用x、z坐标双向同时“回零”，这种“回零”路线最短。第6章 数控车削加工工艺 2）最短的切削进给路线 若能使切削进给路线最短，就可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。图613为粗车图610所示工件的几种不同切削进给路线的示
20、意图。其中图(a)为利用程序循环功能沿着工件轮廓进行进给的路线。粗车时，刀具背吃刀量不同，需要计算终刀距，刀具切削进给的路线较长，但给精车留下的余量均匀，背吃刀量相同。图(b)为利用程序循环功能的三角形进给路线。粗车时，刀具背吃刀量不同，也要计算终刀距，刀具切削进给的路线较短，但留给精车的余量不均匀。图(c)为利用矩形循环功能的阶梯形（矩形）进给路线。粗车时，刀具背吃刀量相同，需精确计算终刀距，切削进给的路线最短，但留给精车的余量不均匀。第6章 数控车削加工工艺 图613粗车进给路线示例 第6章 数控车削加工工艺 3）精加工最后一刀要连续进给的路线 如果需要以一刀或多刀进行精加工，则其最后一刀
21、要沿轮廓连续加工而成，尽量避免在连续的轮廓中安排切入、切出、换刀或停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，使光滑连接的轮廓上产生刀痕等缺陷。第6章 数控车削加工工艺 4）特殊的进给路线 在数控车削中还有一种特殊情况值得注意，一般在z坐标轴方向的进给运动都是沿着-z方向进给的，但这种安排有时并不合理，甚至可能车坏工件。例如，当用尖形车刀加工零件的大圆弧内表面时，有如图614所示的两种不同进给方法。第6章 数控车削加工工艺 图614两种不同的进给方法(a)第一种进给方法；(b)第二种进给方法 第6章 数控车削加工工艺 图615嵌刀现象 第6章 数控车削加工工艺 图616合理的进给方案 第6章 数
22、控车削加工工艺 6.2.66.2.6工件的装夹与夹具选择工件的装夹与夹具选择1.1.用通用夹具装夹用通用夹具装夹1)在三爪自定心卡盘上装夹 三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，因此适用于装夹外形规则的中、小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式，反爪用来装夹直径较大的工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。第6章 数控车削加工工艺 数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件，轴类工件还可使用尾座顶尖支持工件。数控车床主轴转速较高，为便于工件夹紧，多采用液
23、压高速动力卡盘。这种卡盘在生产厂已通过了严格平衡检验，具有高转速（极限转速可达8000 rmin以上）、高夹紧力（最大推拉力为20008000 N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。通过调整油缸的压力，还可改变卡盘的夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。为减少细长轴加工时的受力变形，提高加工精度以及加工带孔、轴类工件的内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03 mm。第6章 数控车削加工工艺 2)在两顶尖之间顶两头装夹 （1）前后顶尖的连线应与车床主轴轴线同轴，否则车出的工件会产生锥度误差
24、。（2）尾座套筒在不影响车刀切削的前提下，应尽量伸出得短些，以增加刚性，减少振动。（3）中心孔应形状正确，表面粗糙度值小。轴向精确定位时，中心孔倒角可加工成准确的圆弧形倒角，并以该圆弧形倒角与顶尖锋面的切线为轴向定位基准定位。（4）两顶尖与中心孔的配合应松紧合适。第6章 数控车削加工工艺 3)用卡盘和顶尖一夹一顶装夹 用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承或利用工件的台阶面限位（见图617），这样比较安全，能承受较大的轴向切削力，且安装刚性好，轴向定位准确，因此
25、应用比较广泛。第6章 数控车削加工工艺 图617用工件的台阶面限位 第6章 数控车削加工工艺 2.2.用找正方式装夹用找正方式装夹单件生产的工件偏心安装时常采用找正装夹。用三爪自定心卡盘装夹较长的工件时，工件离卡盘夹持部分较远处的旋转中心不一定与车床主轴旋转中心重合，这时必须找正；当三爪自定心卡盘使用时间较长，失去了应有精度，而工件的加工精度要求又较高时，也需要找正。用四爪单动卡盘装夹时，夹紧力较大，四个卡爪各自独立运动，也可装成正爪或反爪两种形式。找正法适用于大型或形状不规则的工件，但因找正比较费时，故只能用于单件小批生产。第6章 数控车削加工工艺 图618工件找正 找正方法与普通车床上找正
26、工件相同，一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系z轴与车床主轴的回转中心重合，如图618所示。第6章 数控车削加工工艺 3.3.用其他数控车床夹具装夹用其他数控车床夹具装夹数控车床除了使用通用三爪自定心卡盘、四爪卡盘、顶尖，自动控制的液压、电动及气动卡盘、顶尖外，还有其他类型的夹具可用于装夹工件，主要有以下两类。(1)用于轴类工件的夹具。当加工如异形杠杆等特殊形状的轴类工件时，可装夹在随车床主轴一同旋转的专用车床夹具上。图619所示为加工实心轴所用的拨齿顶尖夹具，其特点是粗车时可以传递足够大的转矩，以适应高速车削的要求。第6章 数控车削加工工艺 图619实心轴加工所用的拨齿顶尖夹具 第6章
27、 数控车削加工工艺(2)用于盘类工件的夹具。这类夹具主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘等，适于在无尾座的卡盘式数控车床上加工盘类工件。第6章 数控车削加工工艺 6.2.76.2.7刀具的选择刀具的选择1.1.数控车削用车刀的类型数控车削用车刀的类型 数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。（1）尖形车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖（同时也为其刀位点）由直线形的主、副切削刃构成，如90内、外圆车刀，左、右端面车刀，切断（车槽）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。第6章 数控车削加工工艺 图620圆弧形车刀 第6章 数控车削加工工艺（2）
28、圆弧形车刀（见图620)。圆弧形车刀是较为特殊的数控加工用车刀。其特征是：构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧；该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上；车刀圆弧半径在理论上与被加工零件的形状无关。当某些尖形车刀或成型车刀（如螺纹车刀）的刀尖具有一定的圆弧形状时，也可作为这类车刀使用。第6章 数控车削加工工艺（3）成型车刀。成型车刀也叫样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。第6章 数控车削加工工艺
29、2.2.常用车刀的几何参数常用车刀的几何参数1）尖形车刀的几何参数 尖形车刀的几何参数主要指车刀的几何角度，其选择方法与普通车削时选用车刀的方法基本相同，但应结合数控加工的特点(如走刀路线及加工干涉等)进行全面考虑。例如，在加工图621所示的零件时，选用车刀时要使其左、右两个45锥面由一把车刀加工出来，并使车刀的切削刃在车削圆锥面时不致发生加工干涉。第6章 数控车削加工工艺 图621示例件 第6章 数控车削加工工艺 又如，车削图622所示大圆弧内表面零件时，所选择尖形内孔车刀的形状及主要几何角度如图623所示（前角为0），这样的刀具可将其内圆弧面和右端端面一刀车出，而避免了用两把车刀进行加工。
30、第6章 数控车削加工工艺 图622大圆弧内表面零件 第6章 数控车削加工工艺 图623尖形车刀示例 第6章 数控车削加工工艺 可用作图或计算的方法确定尖形车刀不发生干涉的几何角度。如副偏角不发生干涉的极限角度值为大于作图或计算所得角度的68即可。当确定几何角度困难甚至无法确定（如尖形车刀加工接近于半个凹圆弧的轮廓等）时，则应考虑选择其他类型车刀，然后再确定其几何角度。第6章 数控车削加工工艺 2）圆弧形车刀的选用及其几何参数(1）圆弧形车刀的选用。对于某些精度要求较高的凹曲面车削（见图624）或大外圆弧面（见图625）的批量车削，以及尖形车刀所不能完成的加工，宜选用圆弧形车刀进行加工。第6章
31、数控车削加工工艺 图624凹曲面车削 第6章 数控车削加工工艺 图625大外圆弧面示例 第6章 数控车削加工工艺 例如，当图624所示零件的曲面精度要求不高时，可以选择用尖形车刀进行加工；当曲面形状精度和表面粗糙度均有要求时，选择尖形车刀加工就不合适了，因为车刀主切削刃的实际切削深度在圆弧轮廓段总是不均匀的，如图626所示。当车刀主切削刃靠近其圆弧终点时，该位置上的切削深度（a1）将大大超过其圆弧起点位置上的切削深度（a），致使切削阻力增大，可能产生较大的线轮廓度误差，并增大其表面粗糙度数值。对于加工图625所示同时跨四个象限的外圆弧轮廓，无论采用何种形状及角度的尖形车刀，也不可能由一条圆弧加
32、工程序一刀车出，而采用圆弧形车刀就能十分简便地完。第6章 数控车削加工工艺 图626切削深度不均匀性示例 第6章 数控车削加工工艺(2）圆弧形车刀的几何参数。圆弧形车刀的几何参数除了前角及后角外，主要几何参数为车刀圆弧切削刃的形状及半径。选择车刀圆弧半径的大小时应考虑两点：第一，车刀切削刃的圆弧半径应当小于或等于零件凹形轮廓上的最小半径，以免发生加工干涉；第二，该半径不宜选择太小，否则既难于制造，还会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀容易受到损坏。第6章 数控车削加工工艺 若车刀圆弧半径已经选定或通过测量并给予确认，则应特别注意圆弧切削刃的形状误差对加工精度的影响。现通过图627对圆弧形
33、车刀的加工原理分析如下：车削时，车刀的圆弧切削刃与被加工轮廓曲线作相对滚动运动。这时，车刀在不同的切削位置上，其“刀尖”在圆弧切削刃上的位置也不同（即切削刃圆弧与零件轮廓相切的切点位置不同），也就是说，切削刃对工件的切削是以无数个连续变化位置的“刀尖”进行的。为了使这些不断变化位置的“刀尖”能按加工原理所要求的规律（“刀尖”所在半径处处等距）运动，故规定圆弧形车刀的刀位点必须在该圆弧刃的圆心位置上。第6章 数控车削加工工艺 图627相对滚动原理 第6章 数控车削加工工艺 图628数控车床刀盘结构图 第6章 数控车削加工工艺 6.2.8车刀的刃磨车刀的刃磨 1.1.选择砂轮选择砂轮 刃磨高速钢车
34、刀时，宜采用4660粒度、中软中硬的氧化铝（刚玉）砂轮。刃磨硬质合金车刀时，宜采用粒度为6080、中软中硬的绿色碳化硅砂轮。粗磨时，采用小粒度号的砂轮；精磨时，采用较大粒度号的砂轮。第6章 数控车削加工工艺 2.2.车刀的刃磨方法车刀的刃磨方法 现以粗车钢件的90硬质合金偏刀为例，说明车刀刃磨的方法。1）粗磨车刀(1）粗磨后刀面与副后刀面。粗磨后刀面与副后刀面的同时磨出主偏角、主后角以及副偏角、副后角。粗磨出的后角与副后角应比要求的后角和副后角大2左右，参见图629。第6章 数控车削加工工艺 图629磨刀杆后角(a）磨刀杆主后刀面上的后角；(b）磨刀杆副后刀面上的后角 第6章 数控车削加工工艺
35、(2）粗磨前刀面。前刀面一般都和断屑槽同时磨出。在磨断屑槽前，用砂轮的端面把前刀面粗磨一下，以得到必需的角度和表面粗糙度。(3）磨断屑槽。断屑槽可用平形砂轮的棱角磨出，刃磨方法如图630所示。通常，粗磨断屑槽的起始位置与刀尖的距离为断屑槽长度的一半左右；与主刀刃的距离为断屑槽宽度的一半左右。第6章 数控车削加工工艺 图630粗磨断屑槽(a)向下磨；(b)向上磨 第6章 数控车削加工工艺 2）精磨车刀(1）精磨断屑槽。为使断屑槽的形状修整得更正确，表面粗糙度更细些，粗磨后的断屑槽还需精磨，精磨断屑槽的方法与粗磨相同。(2）磨负倒棱。负倒棱一般用杯形砂轮的端面磨出，砂轮的粒度为100200，刃磨方
36、法如图631所示。第6章 数控车削加工工艺 图631磨负倒棱(a）沿刀刃方向的磨刀位置；(b）垂直刀刃方向的磨刀位置 第6章 数控车削加工工艺(3）精磨后刀面与副后刀面，刃磨方法如图632所示，采用的砂轮与磨负倒棱时相同。当主刀刃全部磨出并且负倒棱宽度达到要求时停止刃磨。(4）磨过渡刃，刃磨方法如图633所示，图633（a）所示为刃磨直线形过渡刃，图633(b)为刃磨圆弧形过渡刃。第6章 数控车削加工工艺 图632精磨后刀面和副后刀面(a）精磨后刀面；(b）精磨副后刀面 第6章 数控车削加工工艺 图633磨过渡刃(a）刃磨直线形过渡刃;(b）刃磨圆弧形过渡刃 第6章 数控车削加工工艺(5）磨修
37、光刃，刃磨方法如图634所示。图634磨修光刃 第6章 数控车削加工工艺 3.3.刃磨车刀时的注意事项刃磨车刀时的注意事项磨刀时必须戴好防护眼镜，人不要正对着砂轮，以免磨屑和砂粒飞入眼中，或砂轮破裂时伤人；磨刀时不要紧张，要一手紧握刀杆以稳定刀身，一手握刀头以掌握角度；车刀的受磨面要紧贴砂轮，用力要均匀；车刀要在砂轮上左右移动，不可停留在一个地方磨，以免将砂轮磨出沟槽。磨高速钢车刀时，刀头磨热后可放入水中冷却；磨硬质合金车刀时，不要将刀头放入水中，否则刀片会产生裂纹。第6章 数控车削加工工艺 6.2.9切削用量的选择切削用量的选择1.切削用量的选用原则切削用量的选用原则 切削用量选择是否合理，
38、对于能否充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。切削用量的选择原则是：粗车时，首先考虑选择尽可能大的背吃刀量ap，其次选择较大的进给量f，最后确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，选择切削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。第6章 数控车削加工工艺 表表61数控切削用量推荐表数控切削用量推荐表
39、第6章 数控车削加工工艺 2.2.选择切削用量时应注意的问题选择切削用量时应注意的问题1）主轴转速 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并考虑零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低，并要注意尽量避开积屑瘤产生的区域。根据切削速度可以计算出主轴转速:dnc1000(61)式中：n为工件或刀具的转速(r/min)；vc为切削速度(m/min);d为切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径(mm)。第6章 数控车削加工工艺 2）车螺纹时的主轴转速数控车床加工螺纹
40、时，因其传动链改变，故原则上只要能保证主轴每转一周刀具沿z轴位移一个螺距即可，不应受到什么限制。但数控车螺纹时，会受到以下几方面的影响：(1）如果机床的主轴转速选择过高，换算后的进给速度（mmmin）则必定大大超过正常值。(2）刀具在其位移过程的始终，都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束，如果升降频特性满足不了加工需要，则可能会因主进给运动产生的“超前”和“滞后”导致部分螺纹的螺距不符合要求。第6章 数控车削加工工艺(3）车削螺纹是通过主轴的同步运行功能来实现的，当其主轴转速选择过高时，主轴脉冲发生器（编码器）发出的定位脉冲（即主轴每转一周所发出的一个基准脉冲信号）将可能因
41、“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹(俗称“烂牙”)。(4)不同的数控系统，推荐采用的主轴转速选择范围是不同的。大多数普通数控车床推荐车螺纹时的主轴转速如下：kPn1200式中：n为工件或刀具的转速(r/min);P为工件螺纹的螺距或导程(mm);k为保险系数，一般取为80。(62)第6章 数控车削加工工艺 6.3典型零件的数控车削加工工艺典型零件的数控车削加工工艺 6.3.16.3.1轴类零件的数控车削工艺轴类零件的数控车削工艺1.1.典型轴类零件的车削工艺典型轴类零件的车削工艺图635所示为典型轴类零件，用TND360数控车床加工，其数控车削工艺介绍如下。第6章
42、数控车削加工工艺 图635典型轴类零件 第6章 数控车削加工工艺 1)零件图工艺分析 该零件加工表面由圆柱面、圆锥面、球面及双头螺纹等组成。圆柱面直径、球面直径及凹圆弧面的直径尺寸和大锥面的锥角等的精度要求较高；大部分的表面粗糙度为Ra3.2 m。零件的材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理要求。2)选择毛坯 毛坯选60180 mm的热轧棒料。第6章 数控车削加工工艺 3)划分工序 用一台数控车床完成粗、精加工只需一道工序，若用两台数控车床分别进行粗、精加工则需两道工序。4)确定加工顺序 加工顺序为先粗车后精车，粗车给精车留0.25 mm的余量；工步顺序按由近到远（由右至左）的原则进行，即先
43、从右到左进行粗车（留0.25 mm精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。第6章 数控车削加工工艺（1）粗车分以下两步进行：粗车外圆，基本采用阶梯切削路线，粗车56 mm、S 50 mm、36 mm、M30 mm各外圆段以及锥长为10 mm的圆锥段，留1 mm的余量。自右向左粗车R15 mm、R25 mm、S50 mm、R15 mm各圆弧面及3010的圆锥面。第6章 数控车削加工工艺（2）自右向左精车:螺纹右段倒角车削螺纹段外圆30 mm螺纹左段倒角5 mm26 mm螺纹退刀槽锥长10 mm的圆锥36 mm圆柱段R15 mm、R25 mm、S50 mm、R15 mm各圆弧面5 mm34
44、 mm的槽3010的圆锥面56 mm圆柱段。（3）车螺纹。（4）切断。第6章 数控车削加工工艺 5)确定进给路线 运用数控系统的循环功能进行粗车和车螺纹，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定其进给路线。精车的进给路线是从右到左沿零件表面轮廓进给，如图636所示。第6章 数控车削加工工艺 图636精车轮廓进给路线 第6章 数控车削加工工艺 6)零件的装夹与夹具选择 为便于装夹，毛坯的左端可在普通车床上预先车出夹持部分（图635中的双点划线部分），右端面也应先车出并钻好中心孔。装夹时以零件的轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。用三爪自定心卡盘定心夹紧左端、右端，采用活动顶尖作辅助支承
45、（一夹一顶）。第6章 数控车削加工工艺 7)选择刀具（1）粗车选用硬质合金90外圆车刀，副偏角不能太小，以防与工件轮廓发生干涉，必要时应作图检验，本例取r35。（2）精车和车螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，取刀尖角r5930，取刀尖圆弧半径r0.150.2 mm。第6章 数控车削加工工艺 8)选择切削用量（1）背吃刀量。粗车循环时，其背吃刀量确定为ap3 mm；精车时，ap0.25 mm。（2）主轴转速。车直线和圆弧轮廓时的主轴转速可通过查表获得，取粗车的切削速度vc90 mmin，精车的切削速度vc120 mmin。根据坯件直径（精车时取平均直径），利用式(11)计算，并结合机床说明书选取（
46、粗车时，主轴转速n500 rmin；精车时，主轴转速n1200rmin）。车螺纹时的主轴转速用式（61）计算，取主轴转速n320 rmin。第6章 数控车削加工工艺（3）进给速度。先选取进给量，然后用式（13）计算进给速度。粗车时，选取进给量f0.4 mmr；精车时，选取f0.15 mmr。计算得粗车进给速度vf200 mmmin,精车进给速度取vf180 mmmin。车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f3 mmr，短距离空行程的进给速度取vf300 mmmin。因该零件工步数及所用刀具较少，故工艺文件略。第6章 数控车削加工工艺 2.2.模具心轴的数控车削工艺模具心轴的数控车削工艺图637所示为
47、模具心轴的零件简图。零件的材料为45钢，毛坯为66 mm100 mm的棒料。该零件的径向尺寸公差为0.01 mm，有关角度公差为0.1。第6章 数控车削加工工艺 图637模具心轴零件简图 第6章 数控车削加工工艺 图638工序2加工示意图 第6章 数控车削加工工艺 模具心轴的数控车削工艺介绍如下。工序1：三爪卡盘夹装夹，车6436外圆柱面；调头车平另一端面,打中心孔。工序2：一夹一顶装夹，车2462外圆柱面，如图638所示。工序3：如图639所示，精车20外圆表面，加工14的背锥面；钻M12螺纹底孔10.238 mm；攻M1232 mm螺纹。第6章 数控车削加工工艺 图639工序3加工示意图
48、第6章 数控车削加工工艺 工序4：利用数控系统的循环功能进行若干次分层切削：车SR19.4球面、26圆柱面、锥角15的锥面，待逐渐靠近由 E F G H I 等 基 点 组 成 的 回 转 面 后，再 按BCDEFGHIB的走刀路线循环切削两次。完成粗车后，再按BCDEFGHIB的走刀路线进行精车，如图640所示。最后车15的倒锥面，如图641所示。第6章 数控车削加工工艺 图640工序4加工示意图之一 第6章 数控车削加工工艺 图641工序4加工示意图之二 第6章 数控车削加工工艺 6.3.26.3.2套类零件数控车削工艺套类零件数控车削工艺1.1.一般套类零件的数控车削工艺一般套类零件的数
49、控车削工艺图642所示的轴承套属于一般套类零件，其单件小批生产的数控车削工艺介绍如下。第6章 数控车削加工工艺 图642轴承套零件图 第6章 数控车削加工工艺 1)零件图工艺分析 该零件主要由内外圆柱面、内锥面、内外圆弧面及外螺纹等表面组成，零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚；有两处直径和一处轴向尺寸的加工精度要求较高，外圆柱面表面粗糙度为Ra1.6 m。零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。第6章 数控车削加工工艺 2)工艺措施（1）定位装夹。加工内孔时以外圆定位，用三爪卡盘夹紧；加工外轮廓时，为保证在一次装夹中加工出全部外轮廓，需要设计一圆锥心轴（如图643所示），加工时用
50、三爪卡盘和顶尖一夹一顶装夹，以便提高工艺系统的刚性。在镗120锥孔、32孔及斜角15的锥孔时，由于内孔尺寸较小，可以调头装夹。（2）加工顺序。除尽可能做到由内到外、由粗到精、由近到远以及在一次装夹中加工出较多的工件表面外，因本轴承套左、右端面分别为多个尺寸的设计基准，故应先将其车出来。在加工内、外轮廓时，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。第6章 数控车削加工工艺 图643外轮廓车削装夹方案 第6章 数控车削加工工艺 3)走刀路线 本轴承套的生产类型为单件小批生产，因此其走刀路线可以不考虑最短进给路线或最短空行程路线。车削外轮廓表面时，走刀路线可根据尺寸标注的要求，分别从左、右端面沿零件轮
