数控车削加工工艺oweroinresen

数控车削加工工艺分析

了解数控车削加工工艺范围和尺寸范围。从几何形状、尺寸精度、材质要求等了解工艺分析内容。

教学目的：数控车加工工艺范围

数控车加工工艺范围

（1）轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件数控车较适合车削普通车床难于实现的由任意直线和平面曲线（圆弧和非圆曲线类）组成的形状复杂的回转体零件，斜线和圆弧均可直接由插补功能实现，非圆曲线可用数学手段转化为小段直线或小段圆弧后作插补加工得到。对于一些具有封闭内成型面的壳体零件，如“口小肚大”的孔腔，在普通车床上是无法加工的，而在数控车床上则很容易加工出来。数控车加工的工艺范围

（2）精度要求高的回转体零件数控车床系统的控制分辨率一般为0.01~0.001mm。在特种精密数控车床上，还可加工出几何轮廓精度达0.0001mm、表面粗糙度Ra达0.02μm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），数控车床通过恒线速度切削功能，可加工表面精度要求高的各种变径表面类零件。数控车加工的工艺范围

（3）带特殊螺纹的回转体零件普通车床只能车等导程的直、锥面公英制螺纹，而且一台车床只能限定加工若干种导程的螺纹。数控车床则还能车削变导程的螺纹、高精度的模数螺旋零件（如蜗杆）及端面盘形螺旋零件等。由于数控车床进行螺纹加工不需要挂轮系统，因此对任意导程的螺纹均不受限制，且其加工多头螺纹比普通车床要方便得多。

数控车加工尺寸范围

车削零件的尺寸范围指的是加工零件的有效车削直径和有效切削长度，而不是车床标牌中标明的车削直径和加工长度。车床标牌中车削直径是指主轴轴线（回转中心）到拖板导轨距离的两倍；加工长度是指主轴卡盘到尾座顶尖的最大装卡长度。但实际加工时往往不能真正达到上述尺寸，车床的实际加工范围常受车床结构（刀架位置、刀盘大小）和加工时所用刀具种类（镗刀类或内外圆车刀）等因素影响。数控车加工尺寸范围

有效车削直径后置式刀盘机床，以刀具安装孔轴线与主轴轴线重合（轴端钻孔）时为X=0刀盘+X最大移动距离为180mm，-X向最大移动距离为=80mm行程范围260mm安装外圆车刀时刀杆探出长度一般为刀杆厚度的1~1.5倍，若TL为55mm则外圆车刀的有效移动范围为180-55=125mm，能加工轴类零件的最大有效直径约为250mm。数控车加工尺寸范围

有效车削直径套类零件镗孔时，如图（b）所示，当刀具正装时，若刀尖距安装孔轴线的距离TL为20，则最大有效镗孔直径为Dmax=2*（180+20）=400mm。由于刀盘通常按偶数个刀位设计，如果将刀具背装到对面180º的位置，如图（c）所示，利用刀盘直径，可扩大轴套和轮盘类零件的有效加工直径，即大于机床提供的最大切削直径400mm。数控车加工尺寸范围

有效切削长度

外圆加工时有效切削长度主要受Z向行程极限的制约，而内孔加工时，为确保刀具的退出，其有效切削长度大约为Z向行程范围的1/2

数控车加工工艺分析

数控车削加工零件工艺性分析包括：零件结构形状的合理性几何图素关系的确定性精度及技术要求的可实现性工件材料的可切削性能等

数控车加工工工艺分析析结构形状和和几何关系系工艺分析--精度及技术术要求1）．尺寸公公差要求对尺寸公差差要求较高高时，若采采用一般车车削工艺达达不到精度度要求时，，可采取其其他措施（（如磨削））弥补，并并注意给后后续工序留留有余量。。一般来说说，粗车的的尺寸公差差等级为IT12~IT11，半精车为为IT10~IT9，精车为IT8~IT7（外圆精度度可达IT6）。2）．形状和和位置公差差要求在工艺准备备过程中，，按其要求求确定零件件的定位基基准和检测测基准，并并满足其设设计基准的的规定。例例如，对有有较高位置置精度要求求的表面，，应在一次次装夹下完完成这些表表面的加工工。3）．表面粗粗糙度要求求表面粗糙度度是合理安安排车削工工艺、选择择机床、刀刀具及确定定切削用量量的重要依依据。例如如，对表面面粗造度要要求较高的的表面，应应选择刚性性好的机床床并确定用用恒线速度度切削。一一般地，粗粗车的表面面粗糙度Ra为25μm~12.5μm，半精车Ra为6.3μm~3.2μm，精车Ra为1.6μm~0.8μm（精车有色色金属Ra可达0.8μm~0.4μm）。数控车加工工工艺分析析3．材料要求求零件毛坯材材料及热处处理要求，，是选择刀刀具（材料料、几何参参数及使用用寿命），，确定加工工工序、切切削用量及及选择机床床的重要依依据。4．加工数量量零件的加工工数量对工工件的装夹夹与定位、、刀具的选选择、工序序的安排及及走刀路线线的确定等等都是不可可忽视的参参数。批量生产时时，应在保保证加工质质量的前提提下突出加加工效率和和加工过程程的稳定性性，其加工工工艺涉及及的夹具选选择、走刀刀路线安排排、刀具排排列位置和和使用顺序序等都要仔仔细斟酌。。单件生产时时，要保证证一次合格格率，特别别是复杂高高精度零件件，效率退退居到次要要位置，且且单件生产产要避免过过长的生产产准备时间间，尽可能能采用通用用夹具或简简单夹具、、标准机夹夹刀具或可可刃磨焊接接刀具，加加工顺序、、工艺方案案也应灵活活安排。切削刀具及及其选择了解刀具的的种类及其其构造特点点、刀具的的基本角度度及其选用用，刀具材材料及其适适用性。教学目的：：（1）前刀面（Aγ）刀具上切屑屑流过的表表面。（2）主后刀面（（Aα）刀具上与过过渡表面相相对的表面面。（3）副后刀面（（Aα‘）刀具上与已已加工表面面相对的表表面。（4）主切削刃（（S）前刀面与主主后刀面的的交线，承承担主要切切削工作。。（5）副切削刃（（S‘）前刀面与副副后刀面的的交线，它它配合主切切削刃完成成金属切除除工作。（6）刀尖：主切削刃与与副切削刃刃的连接处处的一小部部分切削刃刃。通常，，刀尖可有有修圆和倒倒角两种形形式。刀刃部分的的结构切削部分由由三个刀面面、二个切切削刃、一一个刀尖组组成。（1）基面：过主切削削刃上的的一点，，垂直于于切削速速度方向向的平面面，用Pr表示。（2）切削平面面：过主切削削刃上的的一点，，与主切切削刃相相切并垂垂直于基基面的平平面，用用Ps表示。（3）正交平面面：垂直于主主切削刃刃在基面面上投影影的平面面，又称称主剖面面，用Po表示。刀具的几几何角度度切削平面面、基面面、正交交平面（（主剖面面）在空空间相互互垂直，，构成一一个空间间直角坐坐标系，，是车刀刀几何角角度的测测量基准准。在正交面面中测量量1）前角（（g0）：前刀刀面（Ag）与基面面（Pr）的夹角角。当前前刀面与与基面的的夹角小小于90°时，g0为正值；；大于90°时，g0为负值，，它对刀刀具切削削性能有有很大的的影响。。2）后角（（α0）：后刀刀面（Aα）与切削削平面（（Ps）间的夹夹角。当当后刀面面与切削削平面的的夹角小小于90°时，α0为正值；；大于90°时，α0为负值。。前刀面与与后刀面面间的夹夹角β称为楔角角，有β＝90°－（g0＋α0）刀具的几几何角度度刀具的几几何角度度在基面中中测量１）主偏偏角（Кｒ）：主主切削刃刃在基面面上的投投影与进进给运动动方向的的夹角。。它总为为正值。。２）副偏偏角（Кｒ’）：：副切削削刃在基基面上的的投影与与进给运运动相反反方向的的夹角。。主切削刃刃和副切切削刃在在基面上上的投影影的夹角角称为刀刀尖角εｒεｒ＝１８８０－（（Кｒ+Кｒ‘）刀具的几几何角度度在切削平平面中测测量刃倾角（（ls）：主切切削刃（（S）与基面面（Pr）的夹角角。当刀刀尖为最最高点时时，ls为正值；；当刀尖尖为最低低点时，，ls为负值；；当主切切削刃与与基面平平行时，，ls为零在副正交交平面（（垂直于于副切削削刃在基基面上投影的平平面）内内测量副后角（（α0’）：副后后刀面与与副切削削平面的夹角角。副前角（（g0’）、副刃刃倾角（（ls‘）：可通通过换算算得到，，故称派派生角度度。车刀的六六个基本本角度：：前角（g0）、后角角（α0）、刃倾倾角（ls）主偏角(Кｒ)、副偏角角(Кｒ‘)、副后角角(α0’)（1）前角的的影响增大前角角可使切切削变形形减小，，使切削削力、切切削温度度降低，，也能抑抑制积屑屑瘤等现现象，提提高已加加工表面面的质量量。但前前角过大大，会造造成刀具具楔角变变小，刀刀头强度度降低，，散热体体积变小小，切削削温度升升高，刀刀具磨损损加剧，，刀具耐耐用度降降低。（2）前角的的选择加工塑料料材料选选大前角角，加工工脆性材材料选小小前角；；材料的的强度、、硬度越越高，前前角越小小，甚至至为负值值。高速钢刀刀具强度度高、韧韧性好，，可选较较大前角角；硬质质合金刀刀具的硬硬度高、、脆性大大，应选选较小的的前角；；陶瓷刀刀具脆性性更大，，不耐冲冲击，前前角应更更小。粗加工、、断续切切削选较较小前角角；精加加工选较较大前角角。机床功率率大、工工艺系统统刚度高高，可选选较小前前角；机机床功率率小、工工艺系统统刚度低低，可选选较大的的前角。。刀具的几几何角度度与刃部部参数选选择刀具的几几何角度度与刃部部参数选选择（1）后角的的影响后角的大大小主要要影响后后刀面与与已加工工表面之之间的摩摩擦。增增大后角角，可减减小刀具具后刀面面的摩擦擦与磨损损，楔角角减小，，刀刃锋锋利。但但后角太太小会使使刀刃强强度、散散热能力力、刀具具耐用度度降低。。（2）后角的的选择粗加工、、强力切切削及承承受冲击击载荷的的刀具要要求刀具具强固，，应选小小后角；；精加工工刀具磨磨损主要要发生在在切削刃刃和后刀刀面上，，选大后后角可以以提高刀刀具耐用用度和工工件的加加工表面面质量。。工件材料料的塑性性好、韧韧性大，，容易产产生加工工硬化，，选大后后角可减减小摩擦擦；工件件材料的的强度或或硬度高高时，选选小后角角可保证证刀具刃刃口强度度。工艺系统统刚度低低，切削削时容易易出现振振动，应应选小后后角，以以增大后后刀面与与加工表表面的接接触面积积，增强强刀具的的阻尼作作用。也也可以在在后刀面面上磨出出刃带或或消振棱棱，以提提高工件件的加工工表面质质量。刀具的几几何角度度与刃部部参数选选择（1）主、副副偏角的的影响主偏角减减小时刀刀尖角增增大、刀刀尖强度度提高、、散热体体积增大大，同时时参加切切削的刃刃长增加加，可减减小因切切入冲击击而造成成的刀尖尖损坏，，从而提提高刀具具的耐用用度，还还可使已已加工表表面的表表面粗糙糙度减小小。但减减小主偏偏角会使使背向力力增高，，易造成成工件或或刀杆弯弯曲变形形，影响响加工精精度。（2）主、副副偏角的的选择工艺系统统刚度小小时，取取大的主主偏角；；加工很很硬的材材料时，，为减小小单位切切削刃上上的负荷荷，宜取取较小的的主偏角角。切削削层面积积相同时时，主偏偏角大的的切削厚厚度大，，易断屑屑。副偏角的的作用是是减小副副切削刃刃与工件件已加工工表面间间的摩擦擦。副偏偏角太大大会使工工件表面面粗糙度度增大，，太小又又会使背背向力增增大。在在不引起起振动的的前提下下取较小小的副偏偏角；工工艺系统统刚度低低时宜取取较大的的副偏角角。刀具的几几何角度度与刃部部参数选选择（1）刃倾角角的影响响刃倾角的的功用是是控制切切屑流出出的方向向，增加加刀刃的的锋利程程度。延延长刀刃刃参加工工作的长长度，保保护刀尖尖，使切切削过程程平稳。。（2）刃倾角角的选择择粗加工时时应选负负刃倾角角，以提提高刃口口强度；；有冲击击载荷时时，为了了保证刀刀尖强度度，应尽尽量取较较大的刃刃倾角；；精加工时时，为保保证加工工质量宜宜采用正正刃倾角角，使切切屑流向向刀杆以以免划伤伤已加工工表面；；工艺系统统刚度不不足时，，取正刃刃倾角以以减小背背向力；；刀具材材料、工工件材料料硬度较较高时，，取负刃刃倾角。。刀具的切切削性能能高硬度刀具材料的硬度必须高于被加工工件材料的硬度，以使刀具在高温、高压下仍能保持刀具锋利的几何形状。常温下，刀具材料的硬度都在HRC62以上足够的强度和韧性刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力和冲击力，因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性，一般用刀具材料的抗弯强度σb表示它的强度大小，用冲击韧度σk表示其韧性的大小。它们反映刀具材料抵抗脆性断裂和崩刃的能力高耐磨性和耐热性刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力，一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性越好；耐热性通常用材料在高温下保持较高硬度的性能来衡量，即红硬性，耐热性越好，刀具材料在切削过程中抗变形和抗磨损的能力就越强良好的导热性刀具材料的导热性用热导率表示，热导率大导热性能好，切削时产生的热容易传导出去，从而降低刀具切削部分的温度，减轻道具的磨损，提高刀具材料耐热冲击和抗热龟裂的能力良好的工艺性刀具材料要有较好的可加工性，包括：锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等，以方便刀具的制造经济性价格便宜，容易推广使用，获得好的效益数控刀具具的材料料高速钢钨钴类YG钨钛钴类类YT高性能高高速钢普通高速速钢硬质合金金钨钛钽（（铌）钴钴类YW涂层/陶瓷纯氧化铝铝类（白白色陶瓷瓷）TiC添加类（（黑色陶陶瓷）立方碳化化硼CNB聚晶金刚刚石ND常用刀具具材料合金钢加加钨W/钼Mo/钒V/铬Cr/钴Co等,强度高、、韧性好好、易加加工，HRC62~67,Vc<60m/min.用钼Mo/镍Ni/钴Co等将WC/TiC/TaC粘合烧结结而成,耐热、高高硬、但但韧性差差、加工工性差。。HRC80,Vc=（4~10）V高速.高硬HRC78、耐热,抗弯性差差、韧性性差，抗抗冲击能能力差，，易崩刃刃。刀具材料料选用高速钢刀刀具韧性性好，一一般做成成整体式式。普通通高速钢钢刀具应应用最广广，大切切削量粗粗加工时时常用。。但不能能加工硬硬度高材材料的工工件。高高性能高高速钢具具有针对对性，可可加工不不锈钢、、高温合合金、钛钛合金等等难加工工材料。。硬质合金金刀具韧韧性差，，抗弯强强度低，，很少做做成整体体式，一一般为镶镶焊或制制成刀片片形式。。K类（YG）用于短短切屑黑黑色、有有色金属属、非金金属脆性性材料加加工，如如铸铁、、青铜等等。P类（YT）用于塑塑性好的的长切屑屑黑色金金属加工工。M类（YW）用于长长短切屑屑黑色及及有色金金属加工工。粗加工：：K30~K50、P30~P50、M30~M40半精加工工：K15~K25、P15~P25、M15~M25精加工：：K01~K10、P01~P10、M05~M10刀具材料料选用涂层硬质质合金刀刀具视涂涂层材质质按相应应硬质合合金适用用性选用用。陶瓷刀片片常用于于无冲击击振动的的连续高高速车削削。立方氮化化硼用于于高硬、、高强度度难切削削的铁族族材料加加工，如如淬火钢钢、冷硬硬铸铁、、高温合合金等。。金刚石多多用于有有色金属属及其合合金的高高速精细细加工，，如镜面面车削。。数控车削削刀具的的选择数控车削削选择刀具具主要考考虑如下下几个方方面的因因素：（1）一次连连续加工工表面尽尽可能多多。（2）在切削削过程中中，刀具具不能与与工件轮轮廓发生生干涉。。（3）有利于于提高加加工效率率和加工工表面质质量。（4）有合理理的刀具具强度和和寿命。。数控车削削对刀具具的要求求更高。