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数控车削加工 工程制造部 数控车削的基本特征与加工范围数控车床的种类及特征数控车床的结构数控车床的主要加工对象数控车削工件的装夹数控车削的对刀数控车削的工艺分析 数控车削时 工件做回转运动 刀具做直线或曲线运动 刀尖相对工件运动的同时 切除一定的工件材料从而形成相应的工件表面 其中 工件的回转运动为切削主运动 刀具的直线或曲线运动为进给运动 两者共同组成切削成形运动 数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工 具有高精度 高效率 高柔性化等综合特点 其加工范围较普通车削广 不仅可以进行车削还可以铣削 具体见下表 车外圆 车端面 钻孔 车内孔 切槽 切断 车锥面 车型面 车螺纹 加工范围 数控车床即装备了数控系统的车床 主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工 具有高精度 高效率 高柔性化等综合特点 除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外 主轴具有按轮廓成形要求连续 不等速回转 运动和进行连续精确分度的C轴功能 并能与X轴或Z轴联动 控制轴除X Z C轴之外 还可具有Y轴 可进行端面和圆周上任意部位的钻削 铣削和攻螺纹等加工 还可以实现各种曲面铣削加工 通用X Z二轴车床X Y Z C四轴控制车削中心X Y Z B C轴控制车削中心双刀塔复合加工4轴控制CNC车床双主轴 3刀塔的复合加工CNC车床车铣加工中心 随着数控技术的发展 数控车床的工艺和工序将更加复合化和集中化 即把各种工序 如车 铣 钻等 都集中在一台数控车床上来完成 目前国际上出现的双主轴结构就是这种构思的体现 第二主轴 第一主轴 采用四轴三联动配置 线性轴X Y Z及旋转C轴 C轴绕主轴旋转 机床除具备一般的车削功能外 还具备在零件的端面和外圆面上进行铣加工的功能 X Y Z C四轴控制车削中心技术参数 X Y Z B C轴车削中心技术参数 双刀塔复合加工4轴CNC车床技术参数 双主轴 双刀塔车床 仅仅使用夹具一次装夹就可以进行全部加工 双主轴 双刀塔CNC车床结构示意 双主轴 双刀塔CNC车床参数 可以同时连续对零部件进行车削 铣削加工 只需进行一次装夹就可以完成对零部件的全加工 双主轴 3刀塔复合CNC车床参数 对复杂零件进行高精度的六面完整加工 可以自动进行从第1主轴到第2主轴的工件交接 自动进行第2工序的工件背面加工 具有高性能的直线电机 以及高精度的车 铣主轴 特别适用航天航空工业 汽车工业和液压气动产业以及在高精度要求的机床和刀具制造业中应用 车铣加工中心技术参数 装载了ATC装置的CNC立式车床 可以对工件尺寸最大为 1000X1000mm的大型零部件 或使用卧轴CNC车床不可能抓住的异型巨大零部件进行高效率地加工 通常有专用于车削和可以进行铣削 研磨等复合加工性能的2种机型 数控车床种类较多 但主体结构都是由车床主体 数控装置 伺服系统三大部分组成 数控车床与普通车床在结构上具有明显差异 以下以卧式车床和立式车床为例进行讲解 刀架 床身 主轴箱 滚珠丝杠 床座 尾座 高精度导轨 主轴 刀塔 轴向导轨 床身 数控车削加工是数控加工中用得最多的加工方法之一 由于数控车床具有精度高 能做直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点 其工艺范围较普通机床宽得多 数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转类零件 高精度的机床主轴 高速电机主轴 精度要求高的回转体零件 非标丝杠 带特殊螺纹的回转体零件 凸轮轴 曲轴 表面形状复杂的回转体零件 高压技术的钢制联接零件 石油工业的阀门壳体零件 形状复杂的零件 隔套精密加工业 联接套航天工业 形状复杂的零件 continue 三爪自定心卡盘装夹 两顶尖之间装夹 双三爪定心卡盘装夹 卡盘和顶尖装夹 常用装夹方式 对刀是确定工件在机床上的位置 也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系 对刀过程一般是从各坐标方向分别进行 它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点 即对刀点 来实现 直接用刀具试切对刀自动对刀机外对刀仪对刀 首先从零件图的分析中 了解工件的外形 结构 工件上须加工的部位 及其形状 尺寸精度 和表面粗糙度 了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度 了解工件材料及其它技术要求 从中找出工件经加工后 必须达到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度 包括其外形尺寸 在工件上的位置 结构及其他部位的相对关系等 对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图 尚需详细分析有关装配图 了解该零件的装配使用要求 找准工件的工艺基准 不同的加工数量所采用的工艺方案也不同 研究制定工艺方案的前提是 熟悉机床设备条件 把加工任务指定给最适宜的工种 尽可能发挥机床的加工特长与使用效率 并按照分析上述零件图所了解的加工要求 合理安排加工顺序 一 安排加工顺序的一般方法 1 安排工件上基准部位的辅助加工及其他准备工序 2 安排工件工艺基准面的加工工序 二 根据工件的加工批量大小 确定加工工序的集中与分散 三 充分估计加工中会出现的问题 有针对性地予以解决 例如 对于薄壁工件要解决装夹变形和车削震动的问题 对有角度位置的工件要解决角度定位问题 对于偏心工件要解决偏心夹具或装夹问题 一 零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定二 根据工艺方案中工步内容及顺序的要求 逐项创建刀具路径并生成程序三 程序校验 确定走刀路线的一般原则是 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求 缩短走刀路线 减少进退刀时间和其他辅助时间 方便数值计算 减少编程工作量 尽量减少程序段数 数控车床上车外圆锥 假设圆锥大径为D 小径为d 锥长为L 车圆锥的加工路线如图所示 按图a中的阶梯切削路线 二刀粗车 最后一刀精车 二刀粗车的终刀距S要作精确的计算 可有相似三角形得 a 按图b的相似斜线切削路线 也需计算粗车时终刀距S 同样由相似三角形可计算得出 按此种加工路线 刀具切削运动的距离较短 按图c的斜线加工路线 只需确定每次背吃刀量ap 而不需计算终刀距 编程方便 但在每次切削中背吃刀量是变化的 且刀具切削运动的路线较长 b c 右图为车圆弧的阶梯切削路线 即先粗车成阶梯 最后一刀精车出圆弧 此方法在确定了每刀吃刀量ap后 须精确计算出粗车的终刀距S 即求圆弧与直线的交点 此方法刀具切削运动距离较短 但数值计算较繁 图1为车圆弧的同心圆弧切削路线 即用不同的半径圆来车削 最后将所需圆弧加工出来 此方法在确定了每次吃刀量aP后 对90 圆弧的起点 终点坐标较易确定 数值计算简单 编程方便 常采用 但b加工 空行程时间较长 图2为车圆弧的车锥法切削路线 即先车一个圆锥 再车圆弧 但要注意 车锥时的起点和终点的确定 若确定不好 则可能损坏圆锥表面 也可能将余量留得过大 确定方法如图所示 连接OC交圆弧于D 过D点作圆弧的切线AB 1 2 切削用量的确定 进给量 切削速度 V 背吃刀量ap V XDXn 1000 m min D 工件切削部分的最大直径n 主轴每分钟转数 每转进给量 fr 每分进给量 Vf 式中 Vf 每分钟进给量 mm min n 主轴转速 min 1 fr 每转进给量 mm r Vf nxfr mm min 图示是模具芯轴的零件简图 零件的径向尺寸公差为 0 01mm 角度公差为 0 1 材料为45钢 毛坯尺寸为 66mm 100mm 批量30件 工序1 用三爪卡盘夹紧工件一端 加工 64 38柱面并调头打中心孔 工序2 用三爪卡盘夹紧工件 64一端 另一端用顶尖顶住 加工 64 62柱面 如图所示 工序3 钻螺纹底孔 精车 20表面 加工14 锥面及背端面 攻螺纹 如图所示 工序4加工SR19 4圆弧面 26圆柱面 角15 锥面和角15 倒锥面 装夹方式如图所示 工序4的加工过程如下 l 先用复合循环若干次一层层加工 逐渐靠近由