数控编程技术（第3版）课件 第2章数控车削加工工艺

数控编程技术（第3版）第2章数控车削加工工艺2.1数控车削加工的主要对象12.2数控车床常用的工装夹具22.3加工工艺分析实例3第2章数控车削加工工艺数控车削是数控加工中常用的加工方法之一，工艺制定得是否合理，对程序编制、数控车床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响，制定数控车削加工的工艺规程是确保加工质量、效率和成本控制的关键。工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺规程的合理设计，需要了解制定工艺规程的原则、内容及步骤等相关知识，通过选用刀具、夹具等工装，设置切削速度、进给率、切削深度等参数，拟定出合理的加工工艺设计方案，精确控制切削刀路的运行轨迹，达到预期的加工效果。2.1数控车削加工的主要对象第2章数控车削加工工艺

（1）轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的回转体零件。例如，如图2-1所示的“口小肚大”的内表面零件。（2）精度要求高的回转体零件。（3）带特殊螺纹的回转体零件。第2章数控车削加工工艺2.1.1数控车削加工工艺的主要内容数控车削加工工艺主要包括如下内容：（1）选择适合数控车床上加工的零件。（2）对零件图进行数控加工的工艺性分析，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序等。（4）加工工序的设计。（5）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。（6）加工程序的编写、校验和修改。（7）首件试加工与现场问题处理。（8）数控加工工艺技术文件的定型与归档。第2章数控车削加工工艺2.1.2加工零件的工艺性分析1．零件图工艺分析2．结构工艺性分析3．零件安装方式的选择2.1.3数控车削加工工艺路线的拟定1．加工方法的选择2．加工工序划分常用的工序划分原则有以下两种：（1）保持精度原则。（2）提高生产效率的原则。第2章数控车削加工工艺3．加工进给路线的确定（1）粗车走刀路线第2章数控车削加工工艺（2）精车走刀路线（3）空行程走刀路线起刀点的设置。换刀点的设置。退刀路线的设置。刀具的切入、切出。第2章数控车削加工工艺4．车削加工顺序的安排（1）基面先行原则。（2）先粗后精。（3）先近后远。（4）先内后外，内外交叉。第2章数控车削加工工艺2.2数控车床常用的工装夹具第2章数控车削加工工艺数控车床多采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘夹持工件，当加工轴类工件比较长时，还可采用尾座顶尖支持工件，如图2-12所示。数控车床除采用这些通用夹具或其他机床附件外，往往根据加工需要设计出各种心轴或其他专用夹具。2.2.1数控车削刀具的类型和选用1．数控车削常用车刀的类型数控车削常用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀。常用车刀的种类、形状和用途如图2-14所示。第2章数控车削加工工艺2．数控车削常用车刀的选用2.2.2选择切削用量1．主轴转速的确定车削加工主轴转速应根据切削速度v的计算公式来选择。在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为切削速度v。车削加工主轴转速式中，v单位为m/min；d单位为mm；n单位为r/min。第2章数控车削加工工艺经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n（r/min）为式中，P为被加工螺纹螺距，单位为mm；k为保险系数，一般取为80。中高档型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速与螺纹导程的积小于机床主轴最高转速。2．进给速度vf（vf=nf

）进给速度vf是指切削刃上选定点相对于工件的进给方向的瞬时速度，单位为mm/min。在主运动的一个循环内，刀具在进给方向上相对于工件的位移量称为进给量，其单位为mm/r。第2章数控车削加工工艺3．背吃刀量ap的确定外圆车削时，背吃刀量ap是指已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，计算公式为式中，dw为工件待加工表面直径；dm为工件已加工表面直径，单位为mm。第2章数控车削加工工艺4．切削用量的选择原则第2章数控车削加工工艺粗、精加工时切削用量的选择应遵循以下原则：（1）粗加工时的选择原则。首先，优先选取尽可能大的背吃刀量，以尽量保证较高的金属切除率；其次，要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。（2）精加工时的选择原则。由于要保证工件的加工质量，首先，应根据粗加工后的余量选用较小的背吃刀量；其次，根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后，在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度。2.3加工工艺分析实例以图2-17零件为例，零件材料为45#钢，生产批量为中小批量，试对该零件进行数控车削工艺分析。第2章数控车削加工工艺该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等组成。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，球面SØ50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状误差的作用。零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45#钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采取以下几点工艺措施：（1）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。（2）轮廓曲线，其加工时刀具的主副切削刃都参与了切削加工，因此，在加工时应进行刀具的半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。（3）为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选Ø60mm棒料。第2章数控车削加工工艺1．零件图工艺分析（1）定位基准。确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。（2）装夹方法。左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。第2章数控车削加工工艺2．确定零件的定位基准和装夹方式加工顺序按由粗到精、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，最后车削螺纹。3．确定加工顺序及进给路线（1）选用Ø5mm中心钻钻削中心孔。（2）车端面选用45°硬质合金车刀。（3）粗车轮廓选用93°硬质合金车刀，副偏角不宜太大，选k'r<10°，刀尖圆弧半径应取r𝝴=0.4mm。（4）精车轮廓选用93°硬质合金右偏刀，副偏角应稍大，选k'r>25°，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径r𝝴，取r𝝴=0.15mm。（5）车螺纹选用60°硬质合金外螺纹车刀。如表2-1所示为轴的数控加工刀具参数，将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。第2章数控车削加工工艺4．刀具选择（1）背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选ap=3mm，精车ap=0.25mm，粗车、精车螺纹时的背吃刀量根据已知螺距查表选取。（2）主轴转速的选择直线和圆弧时，查切削用量手册选粗车切削速度v=90m/min、精车切削速度v=120m/min，然后利用公式v

=Πdn/1000计算主轴转速n（粗车直径d

=60mm，精车工件直径取平均值），粗车时的主轴转速为500r/min、精车时为1200r/min。车螺纹时，参照公式n≤(1200/P)-k，计算主轴转速n=320r/min。（3）进给速度的选择查切削用量手册选择粗车每转进给量为0.4mm/r，精车每转进给量为0.15mm/r。根据公式vf=nf计算粗车、精车轮廓时的进给速度分别为200mm/min和180mm/min。第2章数控车削加工工艺5