数控高级教学数控车床的加工工艺课件

数控车工(高级）沈建峰虞俊主编第二章数控车床的加工工艺第二章数控车床的加工工艺

掌握数控车床加工工艺路线的拟定方法；了解数控车床的刀具系统；了解数控车床的夹具系统；掌握数控车床工艺文件的编写方法。第二章数控车床的加工工艺目录第三节数控车床用夹具系统一、数控机床夹具的基本知识二、数控车床常用夹具简介三、数控车床常用定位方法及定位误差分析第四节数控加工工艺文件一、数控加工编程任务书二、数控加工工序卡片三、数控刀具调整单四、机床调整单五、数控加工程序单复习思考题第一节数控车床加工工艺路线的拟定一、数控加工概述二、加工阶段的划分三、加工顺序的安排四、加工路线的确定第二节数控车床用刀具系统一、数控车削刀具的特点二、数控车削刀具的分类三、数控车削刀具的材料四、机械夹固式车刀简介五、常用数控车刀的刀具参数六、数控车刀在数控机床刀架上的安装要求七、切削用量的选用第一节数控车床加工工艺路线的拟定一、数控加工概述1.数控加工的定义

数控加工的实质是：数控机床按照事先编制好的加工程序并通过数字控制过程，自动地对零件进行加工。（1）分析图样，确定加工方案（2）工件的定位与装夹2.数控加工的内容图2-1数控加工流程图第一节数控车床加工工艺路线的拟定(3)刀具的选择与安装(4)编制数控加工程序(5)试切削、试运行并校验数控加工程序

试切削一方面用来对加工程序进行最后的校验，另一方面用来校验工件的加工精度(6)数控加工(7)工件的验收与质量误差分析第一节数控车床加工工艺路线的拟定二、加工阶段的划分零件的加工过程可划分为4个阶段（1）粗加工阶段（2）半精加工阶段（3）精加工阶段

并非所有零件的加工都要经过4个加工阶段。因此，加工阶段的划分不应绝对化，应根据零件的要求、结构特点、毛坯情况和生产纲领灵活掌握。（4）精密加工阶段1.加工阶段的性质第一节数控车床加工工艺路线的拟定（1）保证加工质量（2）合理使用设备（3）便于及时发现毛坯缺陷（4）便于组织生产划分加工阶段即可提高生产率，又可延长精密设备的使用寿命2.划分加工阶段的目的第一节数控车床加工工艺路线的拟定1.加工顺序安排原则三、加工顺序的安排

加工顺序（又称工序）通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。（1）基准面先行原则图2-2轴类零件加工路线分析第一节数控车床加工工艺路线的拟定（2）先粗后精原则（3）先主后次原则（4）先近后远图2-3套类零件加工路线分析第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定2.工序的的划分分（1）工序序划分分的原原则1)工序集集中原原则采用工工序集集中原原则有有利于于保证证加工工精度度（特特别是是位置置精度度）、、提高高生产产效率率、缩缩短生生产周周期和和减少少机床床数量量，但但专用用设备备和工工艺装装备投投资大大、调调整维维修比比较麻麻烦、、生产产准备备周期期较长长，不不利于于转产产。2)工序分分散原原则采用工工序分分散原原则有有利于于调整整和维维修加加工设设备和和工艺艺装备备，选选择合合理的的切削削用量量且转转产容容易；；但工工艺路路线较较长，，所需需设备备及工工人数数量多多，占占地面面积大大。第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定（2）工序序划分分的方方法1)按所用用刀具具划分分2)按安装装次数数划分分3)按粗、、精加加工划划分4)按加工工部位位划分分3.工步的的划分分方法法通常情情况下下，可可分别别按粗粗、精精加工工分开开，由由近及及远的的加工工方法法和切切削刀刀具来来划分分工步步。再划分分工步步时，，要根根据零零件的的结构构特点点、技技术要要求等等情况况综合合考虑虑第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定四、加加工路路线的的确定定1.加工路路线的的确定定原则则在数控控加工工中，，刀具具刀位位点相相现对对于零零件运运动的的轨迹迹称为为加工工路线线。加加工路路线的的确定定与工工件的的加工工精度度和表表面粗粗糙度度直接接相关关1)加工路路线应应保证证被加加工零零件的的精度度和表表面粗粗糙度度，且且效率率较高高。2)使数值值计算算简便便，以以减少少编程程工作作量。。3)应使加加工路路线最最短，，这样样既可可减少少程序序段，，又可可减少少空刀刀时间间。4）加工工路线线还应应根据据工件件的加加工余余量和和机床床、刀刀具的的刚度度等具具体情情况确确定。。第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定2.圆弧车车削加加工路路线（1）车锥锥法（（图2-4a）（2）移圆圆法(图2-4b)（3）车圆圆法（（图2-4c）图2-4圆弧车车削方方法第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定3.圆锥车车削加加工路路线(1)平行车车削法法（图图2-5a）(2)终点车车削法法（图图2-5b）图2-5圆锥车车削方方法应根据据具体体工件件的情情况来来确定定车圆圆和车车锥的的加工工路线线第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定4.深孔的的加工工方法法深孔加加工的的关键键技术术是深深孔钻钻的几几何形形状和和冷却却、排排屑问问题常见的的深孔孔加工工有以以下三三种形形式：：（1）枪孔孔钻和和外排排屑枪孔钻钻用高高速钢钢或硬硬质合合金刀刀头与与无缝缝钢管管的刀刀柄焊焊接制制成图2-6枪孔钻钻钻深深孔第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定（2）喷吸吸钻和和内排排屑图2-7喷吸钻钻图1—切削刃刃2—小孔3—喇叭形形孔是是切削削液的的出口口处。。图2-8喷吸钻钻的工工作过过程1—钻头2—内套管管3—外套管管4—弹簧夹夹头5—刀杆6—月牙孔孔7—小孔第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定5.梯形螺螺纹的的加工工与测测量（1）梯形形螺纹纹的加加工方方法图2-9高压内内排削削钻的的工作作过程程1-深孔钻钻2-封油头头3-排屑外外套管管1）直进进法。。采用用此种种方法法加工工梯形形螺纹纹时，，螺纹纹车刀刀的三三面都都参加加切削削，导导致加加工排排屑困困难，，切削削力和和切削削热增增加，，刀尖尖磨损损严重重。第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定图2-10梯形螺螺纹的的几种种切削削方法法a)直进法法b)斜进法法c)交错切切削法法d)切槽刀刀粗切切槽法法2）斜进进法3）交错错切削削法4）切槽槽刀粗粗切槽槽法第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定梯形螺螺纹的的测量量分综综合测测量、、三针针测量量和单单针测测量三三种M=d2+4.864dD-1.866P式中M——三针测测量时时的理理论值值(mm)；dD——测量用用量针针的直直径（（mm）；P——导程/螺距（（mm）。A=（M+d0）/2式中A——单针测测量时时的理理论值值(mm)；d0——工件被被测实实际外外径（（mm）。（2）梯形形螺纹纹测量量第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定图2-11梯形螺螺纹中中径的的测量量置值在在梯形形螺纹纹的实实际加加工中中，由由于刀刀尖宽宽度并并不等等于槽槽底宽宽，因因此通通过一一次螺螺纹复复合循循环切切削无无法正正确控控制螺螺纹中中径等等各项项尺寸寸。为为此可可采用用刀具具Z向偏置置后再再次进进行螺螺纹复复合循循环加加工来来解决决以上上问题题。（3）计算算Z向刀具具偏第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定6.大余量量毛坯坯切削削循环环加工工路线线大余量量毛坯坯切削削循环环加工工路线线主要要有“矩形”复合循循环进进给路路线和和“型车”复合循循环进进给路路线两两种形形式。。“矩形”复合循循环轨轨迹加加工路路线较较短，，加工工效率率较高高，通通常通通过数数控车车系统统的轮轮廓粗粗车循循环指指令来来实现现。“型车”复合循循环进进给路路线这种轨轨迹主主要适适用于于铸造造成形形、锻锻造成成形或或已粗粗车成成形工工件的的粗加加工和和半精精加工工，通通常通通过数数控车车系统统的轮轮廓型型车复复合循循环指指令来来实现现。第一节节数数控车车床加加工工工艺路路线的的拟定定图2-13“矩形”复合循环进进给路路线图2-14“型车”复合循环进进给路路线7.车削非非圆曲曲面的的加工工路线线往往采采用短短直线线或圆圆弧去去近似似替代代非圆圆曲线线，这这种处处理方方式称称为拟拟合处处理。。非圆曲曲线拟拟合的的方法法：直直线法法和圆圆弧法法。直直线法法包括括等步步距法法、等等误差差法、、等弦弦长法法；圆圆弧法法包括括单圆圆弧、、双圆圆弧和和三圆圆弧法法。步步距法法、等等误差差法应应用较较广泛泛。非圆曲曲线的的拟合合实质质是将将曲线线离散散后用用短直直线或或圆弧弧来替替代。。第二节节数数控车车床用用刀具具系统统一、数数控车车削刀刀具的的特点点二、数数控车车削刀刀具的的分类类1.根据据加加工工用用途途分分类类数控控车车床床用用刀刀具具可可分分为为外外圆圆车车刀刀、、内内孔孔车车刀刀、、螺螺纹纹车车刀刀、、切切槽槽刀刀等等种种类类。。2.根根据据刀刀尖尖形形状状分分类类尖形形车车刀刀、、圆圆弧弧形形车车刀刀和和成成形形车车刀刀第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统图2-16按刀刀尖尖形形状状分分类类的的数数控控车车刀刀(1)尖形形车车刀刀(2)圆弧弧形形车车刀刀(3)成形形车车刀刀在数数控控车车床床上上，，除除进进行行螺螺纹纹加加工工外外，，应应尽尽量量不不用用或或少少用用成成形形车车刀刀第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统3.根据据车车刀刀结结构构分分类类根据据车车刀刀的的结结构构，，数数控控车车刀刀又又可可分分为为整整体体式式车车刀刀、、焊焊接接式式车车刀刀和和机机械械夹夹固固式式车车刀刀三三类类（1）整整体体式式车车刀刀（2）焊焊接接式式车车刀刀（3）机机械械夹夹固固式式车车刀刀图2-17按刀刀具具结结构构分分类类的的数数控控车车刀刀a)整体体式式车车刀刀b)焊接接式式车车刀刀c)机械械夹夹固固式式车车刀刀第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统三、、数数控控车车削削刀刀具具的的材材料料高速速钢钢、、硬硬质质合合金金、、涂涂层层硬硬质质合合金金、、陶陶瓷瓷、、立立方方氮氮化化硼硼、、金金刚刚石石等等。。其其中中，，高高速速钢钢、、硬硬质质合合金金和和涂涂层层硬硬质质合合金金在在数数控控车车削削刀刀具具中中应应用用较较广广。。高速速钢钢车车刀刀具具有有较较高高的的强强度度和和韧韧性性，，主主要要用用于于复复杂杂刀刀具具和和精精加加工工刀刀具具，，但但刀刀具具耐耐热热性性差差。。该该刀刀具具材材料料的的适适用用性性较较广广，，能能适适用用各各种种金金属属的的加加工工。。由于于其其耐耐热热性性差差，，因因此此高高速速钢钢刀刀具具并并不不适适用用于于高高速速切切削削第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统硬质质合合金金具具有有高高硬硬度度、、高高耐耐磨磨性性、、高高耐耐热热性性的的特特点点，，但但其其抗抗弯弯强强度度和和冲冲击击韧韧度度较较差差，，因因此此该该材材料料适适用用于于精精加加工工或或加加工工钢钢及及韧韧性性较较大大的的塑塑性性金金属属。。陶瓷瓷刀刀片片是是加加工工淬淬硬硬（（达达65HRC左右右））钢钢及及其其他他难难加加工工材材料料的的首首选选刀刀具具。。图2-18不同同刀刀具具材材料料的的硬硬度度与与韧韧性性对对比比第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统四、、机机械械夹夹固固式式车车刀刀简简介介1.机械械夹夹固固式式车车刀刀机械械夹夹固固式式可可重重磨磨车车刀刀和和机机械械夹夹固固式式不不重重磨磨车车刀刀其最最大大优优点点是是车车刀刀几几何何角角度度完完全全由由刀刀片片保保证证，，切切削削性性能能稳稳定定，，刀刀杆杆和和刀刀片片已已标标准准化化，，加加工工质质量量好好。。在数数控控车车床床的的加加工工过过程程中中，，为为了了便便于于实实现现加加工工自自动动化化，，应应尽尽量量选选用用机机夹夹可可转转位位刀刀片片，，目目前前，，70%~80%的自自动动化化加加工工刀刀具具已已使使用用了了可可转转位位刀刀片片第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统2.机机夹夹可可转转位位刀刀片片（1）刀刀片片形形状状注意意，，有有些些刀刀片片，，虽虽然然其其形形状状和和刀刀尖尖角角度度相相等等，，但但由由于于同同时时参参加加切切削削的的切切削削刃刃数数不不同同，，则则其其型型号号也也不不相相同同（2）机机夹夹可可转转位位刀刀片片的的代代码码共用用10个号号位位的的内内容容来来表表示示品品种种规规格格、、尺尺寸寸系系列列、、制制造造公公差差以以及及测测量量方方法法等等主主要要参参数数的的特特征征第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统图2-20常用用机机夹夹可可转转位位刀刀片片形形状状a)T型b)V型c)W型d)S型e)P型f)D型g)C型h)R型第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统（3）刀刀片片与与刀刀杆杆的的固固定定方方式式通常常有有压压板板式式压压紧紧、、复复合合式式压压紧紧、、杠杠杆杆式式压压紧紧和和螺螺钉钉式式压压紧紧等等几几种种。。图2-22刀片片与与刀刀杆杆的的固固定定方方式式a)压板板式式压压紧紧b)复合合式式压压紧紧c)螺钉钉式式压压紧紧第二二节节数数控控车车床床用用刀刀具具系系统统五、常用数数控车刀的的刀具参数数图2-23数控车刀的的刀具参数数在确定角度度参数值的的过程中，，应考虑工工件材料、、硬度、切切削性能、、具体轮廓廓形状和刀刀具材料等等诸多因素素。第二节数数控车床用用刀具系统统六、数控车车刀在数控控机床刀架架上的安装装要求1)车刀安装在在刀架上，，伸出部分分不宜太长长，伸出量量一般为刀刀杆高度的的1～1.5倍。2)车刀至少要要用两个螺螺钉压紧在在刀架上，，并逐个轮轮流拧紧。。3)车刀刀尖应应与工件轴轴线等高，，否则会因因基面和切切削平面的的位置发生生变化，而而改变车刀刀工作时的的前角和后后角的数值值。4）车刀刀杆杆中心线应应与进给方方向垂直，，否则会使使主偏角和和副偏角的的数值发生生变化注意图2-24装刀高低对对前后角的的影响第二节数数控车床用用刀具系统统图2-26车刀装偏对对主副偏角角的影响图2-25车刀刀尖不不对准工件件中心的后后果第二节数数控车床用用刀具系统统七、切削用用量的选用用所谓切削用用量是指切切削速度、、进给速度度（进给量量）和背吃吃刀量三者者的总称。。1.切削用用量的选用用原则粗加工时，应应根据刀具的的切削性能和和机床性能选选择切削用量量；精加工时时，应根据零零件的加工精精度和表面质质量来选择切切削用量。2.切削用量量的选取方法法（1）背吃刀量的的选择（2）进给速度(进给量)的确定在中等功率机机床上，粗加加工的背吃刀刀量可达8～10mm；半精加工的的背吃刀量取取0.5～5mm；精加工的背背吃刀量取0.2～1.5mm。（3）切削速度的的确定切削速度vc确定后，可根根据刀具或工工件直径（D）按公式n=1000vc/πD来确定主轴转转速n（r/min）。第二节数控控车床用刀具具系统3.硬质合金金刀具切削用用量选择推荐荐表第三节数控控车床用夹具具系统一、数控机床床夹具的基本本知识机床夹具是指指安装在机床床上，用以装装夹工件或引引导刀具，使使工件和刀具具具有正确的的相互位置关关系的装置。。1.数控机床床夹具的组成成数控机床夹具具由定位元件件、夹紧元件件、安装连接接元件和夹具具体等几个部部分组成。2.数控机床床夹具的基本本要求（1）精度和刚度度要求（2）定位要求（3）敞开性要求求（4）快速装夹要要求第三节数控控车床用夹具具系统3.机床夹具具的分类选择数控车床床夹具时，要要根据零件精精度等级、零零件结构特点点、产品批量量及机床精度度等情况综合合考虑。选择择顺序是：首首先考虑通用用夹具，其次次考虑组合夹夹具，最后考考虑专用夹具具、成组夹具具。（1）通用夹具（2）专用夹具（3）成组夹夹具（4）组合夹具第三节数控控车床用夹具具系统二、数控车床床常用夹具简简介1.三爪自定定心卡盘及其其装夹校正因此，当需要要二次装夹加加工同轴度要要求较高的工工件时，须对对装夹好的工工件进行同轴轴度的校正。。（1）三爪自定心心卡盘（2）装夹与校正正图2-28三爪自定心卡卡盘图2-29三爪自自定心卡盘的的校正第三节数控控车床用夹具具系统2.四爪爪单动卡卡盘及其其装夹校校正（1）四四爪单动动卡盘（2）装夹与与校正图2-30四爪爪单动卡卡盘图2-31四爪爪单动卡卡盘装夹夹实例图232四爪爪单动卡卡盘装夹夹与校正正方法第三节数数控车车床用夹夹具系统统3.软爪爪与弹簧簧夹套软爪的卡卡爪通常常在夹持持部位焊焊有铜等等软材料料，是一一种可以以切削的的卡爪，，它是为为了配合合被加工工工件而而特别制制造的。。它可以在在使用前前进行自自镗加工工（图2-33），从而而保证卡卡爪中心心与主轴轴中心同同轴，因因此，工工件的装装夹表面面也应是是精加工工表面。。另外，，在加工工过程中中最好使使软爪的的内圆直直径等于于或略小小于所要要加工工工件的外外径（图图2-34），以消消除卡盘盘的定位位间隙并并增加软软爪与工工件的接接触面积积。（1）软爪（2）弹簧夹夹套4.两顶顶尖拨盘盘和拨动动顶尖（1）两顶尖尖拨盘图2-36前顶尖图2-37后顶尖第三节数数控车车床用夹夹具系统统在数控车车床上加加工齿轮轮、套筒筒、轮盘盘等零件件时，为为了保证证外圆轴轴线和内内孔轴线线的同轴轴度要求求，常以以心轴定定位加工工外圆和和端面。。（2）拨动顶顶尖5.定位位心轴工件内孔孔为圆柱柱孔时，，常用间间隙配合合心轴（（图2-41a）、过盈盈配合心心轴（图图2-41b）定位；；而当工工件内孔孔为圆锥锥孔、螺螺纹孔和和花键孔孔时，则则采用相相应的圆圆锥心轴轴（图2-41c）、螺纹纹心轴（（图2-41d）、花键键心轴（（图2-41e）定位。。图2-38两顶尖支支承用拨拨杆图2-39端面拨动动顶尖第三节数数控车车床用夹夹具系统统图2-40内、外拨拨动顶尖尖图2-41定位心轴轴第三节数数控车车床用夹夹具系统统一些形状状复杂和和不规则则零件，，不能用用卡盘和和顶尖进进行装夹夹，这时时，可借借助花盘盘、角铁铁等辅助助夹具进进行装夹夹。6.花盘盘与角铁铁图2-42花盘角铁铁及其常常用附件件a)花盘b)角铁c)V形块d)方头螺钉钉e)压板f)平垫铁g)平衡块加工表面面的回转转轴线与与基准面面垂直、、外形复复杂的零零件可以以装夹在在花盘上上加工。。第三节数数控车车床用夹夹具系统统三、数控控车床常常用定位位方法及及定位误误差分析析1.常用用定位方方法所谓定位位误差是是指工件件在夹具具中定位位时，由由于其被被加工表表面的设设计基准准，在加加工方向向上的位位置不定定性而引引起的一一项工艺艺误差，，是被测测要素在在加工方方向上的的最大变变动量。。定位误差差有两种种，即基基准不重重合误差差和基准准位移误误差。2.定位位误差分分析第四节数数控加加工工艺艺文件一、数控控加工编编程任务务书工厂中常常用的数数控工艺艺文件包包括数控控加工编编程任务务书、数数控加工工工序卡卡片、数数控加工工刀具调调整单、、数控机机床调整整单、数数控加工工进给路路线图、、数控加加工程序序单等。。为了加强强技术文文件管理理，数控控加工工工艺文件件也应向向标准化化、规范范化方向向发展。。但目前前尚无统统一的国国家标准准，各企企业可参参照本书书并根据据本部门门特点自自行制定定有关工工艺文件件。编程人员员和工艺艺人员协协调工作作和编制制程序的的重要依依据，主主要包括括数控加加工工序序的技术术要求、、工序说说明、编编程前工