第4章数控车削加工工艺ppt

第4章数控车削加工工艺 第4章数控车削加工工艺 了解数控车削中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法 掌握数控车削工艺拟定的过程 工序的划分方法 工序顺序的安排和进给路线的确定等工艺知识 对数控车削工艺知识有一个系统的了解 并学会对一般数控车削零件加工工艺进行分析及制定加工方案 教学目的 4 1数控车削的主要加工对象 1 轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件2 带螺纹的回转体零件3 高精度的回转体零件4 表面粗糙度高的回转体零 4 2数控车削加工常用刀具及选择 1 焊接式车刀根据工件加工表面以及用途不同 焊接式车刀又可分为切断车刀 外圆车刀 端面车刀 内孔车刀 螺纹车刀以及成形车刀等 2 机夹可转位车刀 机械夹固式可转位车刀由刀杆 刀片 刀垫以及夹紧元件组成 刀片可分为带圆孔 带沉孔以及无孔三大类 形状有三角形 正方形 五边形 六边形 圆形以及菱形等共17种 4 3数控车床坐标系 经济型数控车床只有X Z两轴 Z X 主轴中心线方向 工件径向水平方向 坐标轴方向 机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向 1 机床坐标系 在数控车床上以机床原点为坐标系原点建立起来的 Z轴直角坐标系 称为机床坐标系 车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面的交点 O点 图4 5机床坐标系 2 参考点 参考点是机床上的一个固定点 该点是刀具退离到一个固定不变的极限点 图4 5中点O 为参考点 图4 5机床坐标系 3 工件坐标系 以工件原点为坐标原点建立起来的X Z轴直角坐标系 称为工件坐标系 如图4 6所示 在车床上工件原点可以选择在工件的右端面上O 点 图4 6工件坐标系 4 4数控车削加工工艺的制定 4 4 1零件图工艺分析1 零件图样分析 1 构成零件轮廓的几何条件分析在分析零件图时应注意 分析零件图上几何条件是否充分 分析零件图上给定的几何条件是否合理 4 4数控车削加工工艺的制订 2 零件图上尺寸标注方法分析 4 4数控车削加工工艺的制定 4 4 1零件图工艺分析2 尺寸精度要求 3 形状和位置精度的要求 4 表面粗糙度要求 5 材料与热处理要求 4 4数控车削加工工艺的制定 4 4 1零件图工艺分析6 结构工艺性分析 4 4 2工序的划分 1 数控车削工序的划分 1 以工件一次安装所进行的加工作为一道工序 4 4 2工序的划分 1 数控车削工序的划分 2 按粗 精加工划分工序 4 4 2工序的划分 2 回转类零件非数控车削加工工序的安排1 零件上有不适合数控车削加工的表面 如渐开线齿形 键槽 花键表面等 必须安排相应的非数控车削加工工序2 零件表面硬度及精度要求均高 热处理需安排在数控车削加工之后 则热处理之后一般安排磨削加工 3 零件要求特殊 不能用数控车削加工完成全部加工要求 则必须安排其他非数控车削加工工序 如滚压加工 抛光等 4 零件上有些表面根据工厂条件采用非数控车削加工更合理 这时可适当安排这些非数控车削加工工序 如铣端面打中心孔等 4 4 2工序的划分 3 工步的划分工步划分的原则如下 如果各表面尺寸精度要求较高 同一表面按粗加工 半精加工 精加工依次完成 如果表面相互位置精度要求较高 全部加工表面按先粗加工工步后精加工工步分开进行 按加工部位划分工步 按使用刀具来划分工步 4 加工顺序安排的一般原则 1 基面先行 2 先粗后精 先粗后精指按照粗车一半精车一精车的顺序进行加工 逐步提高加工精度 3 先近后远 指加工部位相对于对刀点的距离大小而言的 4 先内后外 4 加工顺序安排的一般原则 5 连接进行 6 综合考虑合理安排加工顺序加工中间穿插有通用机床加工工序的零件加工 要综合考虑合理安排加工顺序 4 4 3进给路线的确定 进给路线一般指刀具从起刀点 或机床固定原点 开始运动 直至返回该点并结束加工程序所经过的路径 包括切削加工的路径以及刀具切入 切出等非切削空行程 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 1 粗加工进给路线1 单一形状固定循环进给路线的确定 a 矩形 循环进给路线 b 锥形 循环进给路线 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 1 粗加工进给路线2 复合形状固定循环进给路线的确定 带有圆锥面的复杂轴类零件 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 1 粗加工进给路线2 复合形状固定循环进给路线的确定 毛坯轮廓与零件轮廓形状基本接近的铸造或锻造毛坯 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 1 粗加工进给路线2 复合形状固定循环进给路线的确定 带圆弧形状的复杂轴类零件 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 1 粗加工进给路线2 复合形状固定循环进给路线的确定 带有圆锥面的盘类零件 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 1 粗加工进给路线3 双同切削进给路线 4 4 3进给路线的确定 1 进给路线的确定 2 精加工进给路线在安排进行的精加工工序时 其零件的完整轮廓应由最后一刀连续加工而成 这时 加工刀具的进 退刀位置要考虑妥当 尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿 以免因切削力突然变化而造成弹性变形 致使光滑连接轮廓上产生表面划伤 形状突变或滞留刀痕等缺陷 4 4 3进给路线的确定 2 确定退刀路线 1 斜线退刀方式 2 切槽刀退刀方式 3 镗孔刀退刀方式 4 4 3进给路线的确定 3 确定最短的空行程路线 巧用对刀点 合理安排 回零 路线 4 4 4切削用量的选择 数控车削加工中的切削用量包括 背吃刀量 主轴转速n或切削速度 用于恒线速度切削 进给速度或进给量 对于不同的加工方法 需要选择不同的切削用量 这些参数均应在机床给定的允许范围内选取 4 4 4切削用量的选择 1 切削用量的选用原则粗车首先考虑选择尽可能大的背吃刀量 其次选择较大的进给量 最后确定一个合适的切削速度 增大背吃刀量可使走刀次数减少 增大进给量有利于断屑 4 4 4切削用量的选择 1 切削用量的选用原则精车精车时应选用较小 但不能太小 的背吃刀量和进给量 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 4 4 4切削用量的选择 2 背吃刀量的确定 1 光车时的背吃刀量在工艺系统刚性和机床功率许可的条件下 尽可能取大的背吃刀量 以减少走刀次数 当余量过大 工艺系统刚性不足时可分次切除余量 各次的余量按递减原则确定 当零件的精度要求较高时 应考虑半精加工 余量常取0 6 2mm 精加工余量常取0 2 0 5mm 4 4 4切削用量的选择 2 背吃刀量的确定 2 车削螺纹时背吃刀量1 递减进刀方式递减进刀方式车削螺纹时 每一次走刀的进刀量是逐步减小的 这种走刀方式在现代CNC车床上普遍使用 经验法式中 P 螺纹全深 mm P 螺距根据经验将螺纹全深按递减原则分配到每一次走刀的进刀量 4 4 4切削用量的选择 2 背吃刀量的确定 2 车削螺纹时背吃刀量1 递减进刀方式 经验法例如 加工M30 1 5的螺纹 螺纹直径的总余量 直径进刀量分配如下 第一刀进刀量为0 6mm第二刀进刀量为0 4mm第三刀进刀量为0 3mm第四刀进刀量为0 3mm第五刀进刀量为0 2mm第六刀进刀量为0 15mm 4 4 4切削用量的选择 2 背吃刀量的确定 2 车削螺纹时背吃刀量1 递减进刀方式 查表法 4 4 4切削用量的选择 2 背吃刀量的确定 2 车削螺纹时背吃刀量2 稳定进刀方式稳定进刀方式车削螺纹时 每一次走刀的进刀量相等 4 4 4切削用量的选择 2 进给速度或进给量f的确定 1 光车时的进给速度或进给量f1 进给速度的确定原则 当工件的质量要求能够得到保证时 可选择较高 100 200mm min 的进给速度 当切断 车削深孔或精车时 宜选择较低的进给速度 一般在20 50mm min 当用高速钢刀具车削时 宜选择较低的进给速度 一般在20 50mm min 4 4 4切削用量的选择 2 进给速度或进给量f的确定 1 光车时的进给速度或进给量f1 进给速度的确定原则 当加工精度 表面粗糙度要求较高时 选择较低的进给速度 一般在20 50mm min 当刀具空行程时 可以设定尽量高的进给速度 进给速度应与背吃刀量和主轴转速相适应 4 4 4切削用量的选择 2 进给速度或进给量f的确定 1 光车时的进给速度或进给量f2 进给量f的确定 经验法粗车时一般取为0 3 0 8mm r 精车时常取0 1 0 3mm r 切断时常取0 03 0 06mm r 查表法 4 4 4切削用量的选择 2 进给速度或进给量f的确定 1 光车时的进给速度或进给量f3 进给速度的计算 4 4 4切削用量的选择 4 合成进给速度的计算合成进给速度是指刀具作合成 斜线及圆弧插补等 运动时的进给速度 如加工斜线及圆弧等轮廓零件时 这时刀具的进给速度由纵 横两个坐标轴同时运动的速度决定 即 4 4 4切削用量的选择 2 进给速度或进给量f的确定 2 车螺纹时的进给量螺纹加工程序段中指令的编程进给速度F是以进给量f 车单线螺纹时为螺距 车双线螺纹时为导程 表示的 4 4 4切削用量的选择 3 主轴转速的确定1 光车时主轴转速在光车时 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径 并按零件和刀具的材料及加工性质等条件允许的切削速度来确定 2 车螺纹时主轴转速大多数经济型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下 4 5典型零件的数控车削加工工艺分析 4 5 1轴类零件的数控铣削加工工艺性分析 1 零件图工艺分析零件材料为45钢 无热处理和硬度要求 该零件表面由圆柱 圆锥 顺圆弧 逆圆弧及双线螺纹等表面组成 其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求 尺寸标注完整 轮廓描述清楚 毛坯选 40mm棒料 用三爪卡盘夹住 40外圆先加工右端 工件坐标系设在右端面回转轴心 其右端面和外轮廓在数控车床上一次安装完成加工 在普通车床上再加工左端 把工件掉头用三爪卡盘夹住 36外圆 垫铜皮加以保护 2 选择加工方法 1 加工右端用三爪卡盘夹住 40毛坯外圆 伸出 86mm 用93 机夹偏刀车右端面 外圆 锥面 R14 R6 R18三个圆弧 切槽 车螺纹 保证外圆各尺寸公差及长度尺寸精度 2 用93 机夹偏刀车左端面及倒角 保证总长80 3 确定工序及工序顺序该零件数控加工工序分两个工序 加工右端和加工左端 工序1加工右端 工序2加工左端 4 确定工步和工步顺序 1 工序1加工右端工步顺序按由粗到精 由近到远 由右到左 的原则确定 即先从右到左进行粗车 留0 25mm精车余量 然后从右到左进行精车 切槽 最后车削螺纹 切断 加工工步顺序如下 车端面 粗车 20外圆 锥面 R14 R6 R18三个圆弧 36外圆 精车 20外圆 锥面 R14 R6 R18三个圆弧 36外圆 切槽 加工M48 1 5的螺纹 切断 2 工序2加工左端 5 确定走刀路线该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线 但精车的进给路线需要人为确定 该零件是从右到左沿零件表面轮廓进给 该零件是从右到左沿零件表面轮廓进给 精车 20外圆 锥面 R14 R6 R18三个圆弧 36外圆走刀路线如图所示 走刀路线为 E F K A B C D H 6 确定装夹方案确定坯件轴线为定位基准 采用三爪自定心卡盘定心夹紧的装夹方式 7 刀具选择 1 粗精车外圆及平端面选用93 硬质合金右偏刀 为防止副后刀面与工件轮廓干涉 可用作图法检验 副偏角不宜太小 选Kr 35 2 为减少刀具数量和换刀次数 车螺纹选用硬质合金60 外螺纹车刀 刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径 取r 0 15 0 2mm 7 刀具选择 3 用宽度小于5mm的高速钢切槽刀加工的沟槽将所选定的刀具参数填人表5 7数控加工刀具卡片中 以便于编程和操作管理 8 切削用量选择 背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选 p 3mm 精车 p 0 25mm 螺纹粗车循环时选2 p依次以0 8 0 5 0 4mm递减 精车2 p 0 25mm 主轴转速的选择车直线和圆弧时 查表4 6选粗车切削速度v 90m min 精车切削速度v 120mm min 然后利用式 4 3 计算主轴转速粗车工件直径D 40mm 精车工件直径取平均值 粗车500r min 精车1100r min 车螺纹时 利用式计算 p 3 k 80 主轴转速 n 320r min 进给速度的选择先查表 表4 4选择粗车 精车每转进给量分别为0 2mm r和0 05mm r 9 画图找基点坐标 9 画图找基点坐标 4 5 2套类零件的数控车削加工工艺 1 零件图工艺分析该零件表面由圆柱 内外圆锥 孔 内沟槽 顺圆弧和逆圆弧等表面组成 其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求 尺寸标注完整 轮廓描述清楚 零件材料为45钢 无热处理和硬度要求 毛坯选择 70棒料 量具有游标卡尺 深度尺 千分尺 内径百分表等 2 选择加工方法 1 加工右端在数控车床上 先加工右端 工件坐标系设在右端面回转轴心 用三爪卡盘夹住 70毛坯外圆 伸出 55mm 先用中心钻引正孔 然后再用 19钻头钻通孔 用镗孔刀采用固定循环G7l与G70加工内孔各尺寸 且保证内孔尺寸公差及长度尺寸精度 用内切槽刀加工5 2的内沟槽 再用内螺纹刀加工M48 1 5的螺纹 用93 机夹偏刀车端面 锥面 60和两个R2的圆弧 保证外圆各尺寸公差及长度尺寸精度 2 选择加工方法 2 加工左端在数控车床上加工左端 工件坐标系设在 68外圆端面的回转轴心 用93 机夹偏刀车加工左端面和 68外圆及倒角 保证总长50及外圆尺寸公差 3 确定工序及工序顺序该零件加工工序分两个工序 工序1在数控车加工右端 工序2在数控车加工左端 4 确定工步和工步顺序 1 工序1加工右端 按照基面先行 先粗后精 由近到远 由右到左 先内后外的的原则 共分9个工步 加工工步顺序如下 车端面 中心钻定位 19钻头钻通孔 粗镗孔 精镗孔 内切槽 加工M48 1 5的螺纹 粗车外锥面 60和两个R2的圆弧 精车外锥面 60和两个R2的圆弧 2 工序2加工左端 分3个工步 加工工步顺序如下 车左端面 粗车 68外圆 倒角 精车 68外圆 3 确定工序及工序顺序该零件加工工序分两个工序 工序1在数控车加工右端 工序2在数控车加工左端