数控车床粗车加工做法

数控车床粗车加工做法一、概述

数控车床粗车加工是机械加工中基础且关键的生产环节，主要用于去除毛坯多余材料，为精加工奠定基础。粗车加工需兼顾效率与精度，合理设置切削参数、刀具路径及切削策略至关重要。以下是数控车床粗车加工的主要做法及注意事项。

二、粗车加工的基本原则

（一）切削参数的选择

1.切削深度（ap）：通常取毛坯余量的50%~80%，单边切削。

-例如：毛坯直径50mm，余量2mm，可分两次粗车，每次切削深度1mm。

2.进给速度（f）：根据工件材料强度及刀具材料确定，一般取0.1~0.3mm/r。

-常用材料进给速度参考：钢件0.15mm/r，铸铁件0.2mm/r。

3.主轴转速（n）：计算公式为n=1000v/πd，其中v为切削速度（m/min），d为工件外径。

-例如：工件外径40mm，切削速度80m/min，主轴转速约2000rpm。

（二）刀具的选择与刃磨

1.刀具类型：粗车常用90°外圆车刀、45°左偏刀或右偏刀。

2.刀尖圆弧半径：根据切削力选择，一般取0.5~2mm。

3.刃磨角度：主偏角通常为90°，副偏角取10°~15°，刃口需锋利且无崩损。

三、粗车加工的操作步骤

（一）工件装夹

1.使用三爪卡盘装夹：适用于圆形工件，确保工件轴线与主轴同轴。

2.扭紧卡爪，但避免压碎工件表面，留0.05~0.1mm间隙。

（二）程序编制与校验

1.编写G代码，包含起刀点、切削路径、补偿值等。

-示例代码片段：

```

G00X100Z100(快速定位)

G01X0Z0F0.2(粗切起点)

G01X40Z-60(沿X轴进给，Z轴深车)

```

2.使用仿真软件校验路径，避免碰撞或超程。

（三）切削过程控制

1.分段粗车：按余量分层切削，每层深度均匀。

-例如：毛坯余量2mm，分4段粗车，每段0.5mm。

2.监控切削声音与温度，异常停机检查。

3.定期清理切屑，防止积屑瘤。

（四）精加工准备

1.粗车后留0.1~0.2mm精加工余量。

2.更换精加工刀具或调整参数，确保表面质量。

四、注意事项

（一）安全防护

1.操作前检查机床润滑与紧固情况。

2.必须佩戴防护眼镜，远离旋转部件。

（二）参数优化

1.切削深度过大易导致振动，建议分批切削。

2.进给速度过高会加速刀具磨损，需平衡效率与寿命。

（三）表面质量检查

1.每段粗车后用卡尺测量尺寸，确保未过盈。

2.检查表面粗糙度，避免黑皮或崩口。

（接上文）

三、粗车加工的操作步骤（续）

(一)工件装夹（续）

3.使用四爪卡盘装夹：适用于不规则或形状复杂的工件，可通过调整卡爪位置实现更灵活的装夹。操作步骤如下：

(1)初步调整：将四个卡爪大致均匀张开，放入工件，初步固定。

(2)精密对中：使用百分表或划针，旋转主轴，检查工件外圆在卡盘轴线上的跳动。通过旋转卡爪螺母，分别调整卡爪位置，直至工件径向跳动小于0.02mm。

(3)润滑与紧固：在卡爪与工件接触面涂抹少量润滑剂，避免卡死。紧固卡爪时，采用对角线顺序逐渐加力，确保工件被均匀夹紧。

4.使用中心架或跟刀架：对于长径比较大的工件（如长轴），为增加刚性、减少振动，可在粗车过程中使用中心架或跟刀架支撑。安装步骤：

(1)中心架：在工件悬空较长处设置中心架，确保顶尖孔清洁，润滑后安装。

(2)跟刀架：安装在刀架后方，支撑工件已加工表面，随刀架一起移动。调整支撑块的间隙，使工件在受切削力时能轻微变形而不会被压溃。

(二)程序编制与校验（续）

3.常用G代码指令说明：

(1)G00：快速定位。用于刀具快速移动到起刀点或换刀点，F值无效。

(2)G01：线性插补。用于直线切削，需指定进给速度F。

(3)G90：绝对坐标编程。程序中指定的X、Z坐标值是绝对位置。

(4)G91：相对坐标编程。程序中指定的X、Z坐标值是相对当前位置的增量。

(5)G94：每分钟进给量（mm/min）。F值表示每分钟移动多少毫米。

(6)G95：每转进给量（mm/r）。F值表示主轴每转一圈，刀具移动多少毫米。

(7)G20/G21：英寸/毫米单位选择。粗车通常使用G21（毫米）。

(8)G40/G41/G42：刀具半径补偿取消/左补偿/右补偿。粗车轮廓时需配合使用，精车前取消补偿（G40）。

4.刀具半径补偿应用：

(1)编程时只需按实际轮廓编写，无需考虑刀具半径。

(2)启动补偿：G41/G42，G00/G01指令后，指定补偿方向（如G41X...Z...F...）。

(3)刀具半径补偿值：通过H代码或直接输入数值（如H01）指定刀具半径。

(4)取消补偿：在完成轮廓切削后，使用G40指令（如G40G01X...Z...）。

5.程序校验方法：

(1)图形仿真：使用数控系统自带的或第三方仿真软件，加载程序，模拟切削过程，检查是否存在碰撞、过切或欠切。

(2)单段运行：将程序分成若干段，逐段执行，观察刀具路径是否符合预期，特别是转角、换刀点等关键位置。

(3)手动空运行：关闭切削液，使用G00指令手动运行程序，确认刀具移动轨迹安全。

(三)切削过程控制（续）

1.分层切削策略（续）：

(1)均匀分层：适用于余量分布均匀的工件，每层深度相等。

(2)不均匀分层：适用于台阶类或锥度类工件，台阶处可适当增加切削深度，锥度处保持一致或微调。

(3)退刀与分屑：每层切削完成后，通常沿工件轴线退刀一段距离（如5~10mm），防止切屑缠绕，必要时可配合分屑槽刀具。

2.切削力监控与调整：

(1)听声音：正常的切削声音应为持续、均匀的金属摩擦声。若出现尖啸、闷响，可能存在振动、刀具磨损或对刀不准。

(2)感温度：用手背（注意安全，短暂接触）或红外测温仪感受主轴端或切屑区域温度。温度过高可能意味着切削深度过大、进给过快或冷却不足。

(3)观切屑：切屑形态应均匀、呈断屑状。若切屑连续不断或呈团状，需降低进给速度或调整切削深度。若切屑细小易断，可适当提高进给。

3.冷却液的使用：

(1)启用条件：加工钢、铸铁等材料时，建议全程开启冷却液。铝合金等易加工材料可选择性使用。

(2)喷嘴位置：调整冷却液喷嘴，使其能直接冲击切削区域和工件表面，达到最佳冷却和润滑效果。

(3)流量与压力：根据工件尺寸和材料选择合适的流量和压力。大尺寸、高硬度材料需大流量、高压力。

(四)粗车后处理与精加工准备（续）

1.尺寸与形位公差检查：

(1)外径测量：使用游标卡尺或外径千分尺，在工件不同位置（轴向间隔10~20mm）测量外径，确保尺寸在公差范围内。

(2)长度测量：使用游标卡尺或内径千分尺（配合深度尺）测量工件长度。

(3)形状误差：使用百分表检查圆度（旋转工件测量径向跳动）和圆柱度（沿轴向多点测量径向跳动变化）。

2.表面粗糙度预判：

(1)观察切屑：粗车留下的黑皮（积碳层）厚度应均匀，无崩口或毛刺。

(2)手触感觉：轻轻触摸已加工表面，应光滑，无明显划痕或拉伤。

3.精加工工艺准备：

(1)余量分配：根据粗车结果，确定精加工余量。一般外圆留0.1~0.5mm，平面留0.2~0.5mm。余量不均处需重点调整。

(2)刀具选择：更换几何形状相似但更锋利、副偏角更小的精加工刀具。

(3)参数设置：降低主轴转速，提高进给速度，选择合适的切削液，以获得理想的表面质量。

四、注意事项（续）

(一)安全防护（续）

1.个人防护装备（PPE）：

(1)防护眼镜：必须佩戴，防止切屑、碎屑飞溅伤眼。

(2)工作服：穿着长袖、长裤，扣好袖口和纽扣，避免宽松衣物被卷入。

(3)防护手套：推荐使用防割手套，但操作旋转部件（如卡盘）时禁用。

(4)防护耳罩：在噪音较大的环境下工作时佩戴。

2.机床日常检查：

(1)润滑系统：检查切削液油位、压力是否正常，管路是否通畅。

(2)导轨与丝杠：目视检查是否清洁，润滑是否充分，有无异响。

(3)电气系统：检查急停按钮是否灵敏，指示灯是否正常。

(二)参数优化（续）

1.切削深度与进给速度的联动调整：

(1)初始设定：根据切削用量计算公式初步设定参数。

(2)实际调整：根据实际切削情况，若振动明显，优先降低进给速度；若刀具磨损过快，可适当减小切削深度或提高切削速度。

(3)效率与寿命平衡：在保证加工质量的前提下，尽量选择较大的切削深度和进给速度，以提高效率，但需监控刀具寿命。

2.刀具磨损监测：

(1)时间估算：根据切削总时长和刀具材料，估算理论寿命。

(2)状态观察：定期停机检查刀具刃口，观察有无崩刃、卷刃、磨损。

(3)粗糙度变化：精加工余量是否稳定，表面粗糙度是否持续上升，可作为刀具磨损的间接指标。

(4)强迫换刀：当刀具磨损到影响尺寸精度或表面质量时，必须更换新刀。

(三)表面质量检查（续）

1.黑皮（积碳层）检查：

(1)目视：检查已加工表面有无深浅不一、面积较大的黑皮，有无明显的烧伤痕迹。

(2)划针：用划针轻划表面，感受阻力变化，判断黑皮厚度是否均匀。

2.划伤与毛刺：

(1)放大镜观察：使用放大镜仔细检查表面，有无纵向或横向划伤。

(2)手触：感受表面是否光滑，有无细小的毛刺或凸起点。

3.尺寸复检：

(1)粗加工完成后，虽然主要目标是去除余量，但仍需对关键尺寸进行复测，确保未因切削过量而产生废品。

(2)使用量具：根据精度要求选择合适的量具，如游标卡尺、千分尺、内径量表等。

一、概述

数控车床粗车加工是机械加工中基础且关键的生产环节，主要用于去除毛坯多余材料，为精加工奠定基础。粗车加工需兼顾效率与精度，合理设置切削参数、刀具路径及切削策略至关重要。以下是数控车床粗车加工的主要做法及注意事项。

二、粗车加工的基本原则

（一）切削参数的选择

1.切削深度（ap）：通常取毛坯余量的50%~80%，单边切削。

-例如：毛坯直径50mm，余量2mm，可分两次粗车，每次切削深度1mm。

2.进给速度（f）：根据工件材料强度及刀具材料确定，一般取0.1~0.3mm/r。

-常用材料进给速度参考：钢件0.15mm/r，铸铁件0.2mm/r。

3.主轴转速（n）：计算公式为n=1000v/πd，其中v为切削速度（m/min），d为工件外径。

-例如：工件外径40mm，切削速度80m/min，主轴转速约2000rpm。

（二）刀具的选择与刃磨

1.刀具类型：粗车常用90°外圆车刀、45°左偏刀或右偏刀。

2.刀尖圆弧半径：根据切削力选择，一般取0.5~2mm。

3.刃磨角度：主偏角通常为90°，副偏角取10°~15°，刃口需锋利且无崩损。

三、粗车加工的操作步骤

（一）工件装夹

1.使用三爪卡盘装夹：适用于圆形工件，确保工件轴线与主轴同轴。

2.扭紧卡爪，但避免压碎工件表面，留0.05~0.1mm间隙。

（二）程序编制与校验

1.编写G代码，包含起刀点、切削路径、补偿值等。

-示例代码片段：

```

G00X100Z100(快速定位)

G01X0Z0F0.2(粗切起点)

G01X40Z-60(沿X轴进给，Z轴深车)

```

2.使用仿真软件校验路径，避免碰撞或超程。

（三）切削过程控制

1.分段粗车：按余量分层切削，每层深度均匀。

-例如：毛坯余量2mm，分4段粗车，每段0.5mm。

2.监控切削声音与温度，异常停机检查。

3.定期清理切屑，防止积屑瘤。

（四）精加工准备

1.粗车后留0.1~0.2mm精加工余量。

2.更换精加工刀具或调整参数，确保表面质量。

四、注意事项

（一）安全防护

1.操作前检查机床润滑与紧固情况。

2.必须佩戴防护眼镜，远离旋转部件。

（二）参数优化

1.切削深度过大易导致振动，建议分批切削。

2.进给速度过高会加速刀具磨损，需平衡效率与寿命。

（三）表面质量检查

1.每段粗车后用卡尺测量尺寸，确保未过盈。

2.检查表面粗糙度，避免黑皮或崩口。

（接上文）

三、粗车加工的操作步骤（续）

(一)工件装夹（续）

3.使用四爪卡盘装夹：适用于不规则或形状复杂的工件，可通过调整卡爪位置实现更灵活的装夹。操作步骤如下：

(1)初步调整：将四个卡爪大致均匀张开，放入工件，初步固定。

(2)精密对中：使用百分表或划针，旋转主轴，检查工件外圆在卡盘轴线上的跳动。通过旋转卡爪螺母，分别调整卡爪位置，直至工件径向跳动小于0.02mm。

(3)润滑与紧固：在卡爪与工件接触面涂抹少量润滑剂，避免卡死。紧固卡爪时，采用对角线顺序逐渐加力，确保工件被均匀夹紧。

4.使用中心架或跟刀架：对于长径比较大的工件（如长轴），为增加刚性、减少振动，可在粗车过程中使用中心架或跟刀架支撑。安装步骤：

(1)中心架：在工件悬空较长处设置中心架，确保顶尖孔清洁，润滑后安装。

(2)跟刀架：安装在刀架后方，支撑工件已加工表面，随刀架一起移动。调整支撑块的间隙，使工件在受切削力时能轻微变形而不会被压溃。

(二)程序编制与校验（续）

3.常用G代码指令说明：

(1)G00：快速定位。用于刀具快速移动到起刀点或换刀点，F值无效。

(2)G01：线性插补。用于直线切削，需指定进给速度F。

(3)G90：绝对坐标编程。程序中指定的X、Z坐标值是绝对位置。

(4)G91：相对坐标编程。程序中指定的X、Z坐标值是相对当前位置的增量。

(5)G94：每分钟进给量（mm/min）。F值表示每分钟移动多少毫米。

(6)G95：每转进给量（mm/r）。F值表示主轴每转一圈，刀具移动多少毫米。

(7)G20/G21：英寸/毫米单位选择。粗车通常使用G21（毫米）。

(8)G40/G41/G42：刀具半径补偿取消/左补偿/右补偿。粗车轮廓时需配合使用，精车前取消补偿（G40）。

4.刀具半径补偿应用：

(1)编程时只需按实际轮廓编写，无需考虑刀具半径。

(2)启动补偿：G41/G42，G00/G01指令后，指定补偿方向（如G41X...Z...F...）。

(3)刀具半径补偿值：通过H代码或直接输入数值（如H01）指定刀具半径。

(4)取消补偿：在完成轮廓切削后，使用G40指令（如G40G01X...Z...）。

5.程序校验方法：

(1)图形仿真：使用数控系统自带的或第三方仿真软件，加载程序，模拟切削过程，检查是否存在碰撞、过切或欠切。

(2)单段运行：将程序分成若干段，逐段执行，观察刀具路径是否符合预期，特别是转角、换刀点等关键位置。

(3)手动空运行：关闭切削液，使用G00指令手动运行程序，确认刀具移动轨迹安全。

(三)切削过程控制（续）

1.分层切削策略（续）：

(1)均匀分层：适用于余量分布均匀的工件，每层深度相等。

(2)不均匀分层：适用于台阶类或锥度类工件，台阶处可适当增加切削深度，锥度处保持一致或微调。

(3)退刀与分屑：每层切削完成后，通常沿工件轴线退刀一段距离（如5~10mm），防止切屑缠绕，必要时可配合分屑槽刀具。

2.切削力监控与调整：

(1)听声音：正常的切削声音应为持续、均匀的金属摩擦声。若出现尖啸、闷响，可能存在振动、刀具磨损或对刀不准。

(2)感温度：用手背（注意安全，短暂接触）或红外测温仪感受主轴端或切屑区域温度。温度过高可能意味着切削深度过大、进给过快或冷却不足。

(3)观切屑：切屑形态应均匀、呈断屑状。若切屑连续不断或呈团状，需降低进给速度或调整切削深度。若切屑细小易断，可适当提高进给。

3.冷却液的使用：

(1)启用条件：加工钢、铸铁等材料时，建议全程开启冷却液。铝合金等易加工材料可选择性使用。

(2)喷嘴位置：调整冷却液喷嘴，使其能直接冲击切削区域和工件表面，达到最佳冷却和润滑效果。

(3)流量与压力：根据工件尺寸和材料选择合适的流量和压力。大尺寸、高硬度材料需大流量、高压力。

(四)粗车后处理与精加工准备（续）

1.尺寸与形位公差检查：

(1)外径测量：使用游标卡尺或外径千分尺，在工件不同位置（轴向间隔10~20mm）测量外径，确保尺寸在公差范围内。

(2)长度测量：使用游标卡尺或内径千分尺（配合深度尺）测量工件长度。

(3)形状误差：使用百分表检查圆度（旋转工件测量径向跳动）和圆柱度（沿轴向多点测量径向跳动变化）。

2.表面粗糙度预判：

(1)观察切屑：粗车留下的黑皮（积碳层）厚度应均匀，无崩口或毛刺。

(2)手触感觉：轻轻触摸已加工表面，应光滑，无明显划痕或拉伤。

3.精加工工艺准备：

(1)余量分配：根据粗车结果，确定精加工余量。一般外圆留0.1~0.5mm，平面留0.2~0.5mm。余量不均处需重点调整。

(2)刀具选择：更换几何形状相似但更锋利、副偏角更小的精加工刀具。

(3)参数设置：降低主轴转速，提高进给速度，选择合适的切削液，以获得理想的表面质量。

四、注意事项（续）

(一)安全防护（续）

1.个人防护装备（PPE）：

(1)防护眼镜：必须佩戴，防止切屑、碎屑飞溅伤眼。

(2)工作服：穿着长袖、长裤，扣好袖口和纽扣，避免宽松衣物被卷入。