《数控加工工艺》课件-第2章数控车削基本加工工艺

第2章数控车削基本加工工艺数控车削编程很多人认为只要根据零件加工图纸编写出零件的内、外轮廓加工进给轨迹，从而形成产品即可。实际上这仅仅是停在表面的一种理解，作为一名真正的数控编程与操作工作者而言，还必须对数控车削工艺进行详细地学习和分析，让我们的加工方案最佳，加工参数最佳，这样我们加工出来的产品才能精度更高，效率最高。

【章前导读】【课前互动】1.数控机床的加工过程是怎样的？2.试针对下段程序说明程序的结构N10G01X50Y100F2003.简要说明机床坐标系与工件坐标系的区别。4.选择题：通常情况下，平行于机床主轴的坐标轴是()。A．X轴B．Z轴C．Y轴D．不确定2.1数控车床简介2.1.1数控车床的分类1．按主轴位置分类(1)立式(Vertical)数控车床(2)卧式(Horizontal)数控车床2．按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床(2)顶尖式数控车床3．按刀架数量分类(1)单刀架数控车床(2)双刀架数控车床

4．按数控车床功能分类(1)简易数控车床(2)经济型数控车床(3)多功能数控车床(4)车削中心2.1.2数控车床的主要加工对象1.轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件2．精度要求高的回转体零件3．带特殊螺纹的回转体零件4．淬硬工件的加工5．异形轴的加工(1)采用了全封闭或半封闭防护装置(2)采用自动排屑装置(3)主轴转速高，工件装夹安全可靠(4)可自动换刀(5)主、进给传动分离

2.1.3数控车床与普通车床的区别2.2数控车削加工工艺分析2.2.1数控车床加工零件的工艺性分析1.零件图样分析（1）尺寸标注方法分析如图2-2所示为将零件设计时采用的局部分散标注(图上部的轴向尺寸)换算为以编程原点为基准的坐标标注尺寸(图下部的尺寸)示例。

图2-2局部分散标注与坐标式标注如图2-3所示的圆弧与斜线的关系要求为相切，但经计算后却为相交关系，而非相切。又如图2-4所示，图样上给定几何条件自相矛盾，其给出的各段长度之和不等于其总长。

（2）零件轮廓的几何要素分析

图2-3几何要素缺陷示例一图2-4几何要素缺陷示例二（3）精度及技术要求分析①分析精度及各项技术要求是否齐全，是否合理。②分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求③找出图样上有较高位置精度要求的表面④对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。

2.零件结构工艺性分析图2-5结构工艺性示例2.2.2数控车削工艺路线的拟定2.2.2.1工序的划分在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，应在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。一般应根据零件的结构形状不同，选择外圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一的原则划分工序。1．按安装次数划分工序例如图2-6的轴承内圈，第一道工序采用图2-6(a)所示的以大端面和大外径定位装夹的方案，将滚道、小端面及内孔等安排在依次安装下车出。

图2-6轴承内圈精车加工方案第二道工序采用图2-6(b)所示的以内孔和小端面装夹方案，车削大外圆和大端面及倒角。

图2-6轴承内圈精车加工方案2．按粗、精加工划分工序如图2-6所示的轴承内圈就因其加工精度要求较高而按粗、精加工划分工序。又如图2-7(a)所示手柄零件，该零件加工所用坯料为Φ32mm，批量生产，加工时用一台数控车床。工序的划分及装夹方式如下：

图2-7手柄加工示意图工序1：如图2-7(b),车出Φ12mm和Φ20mm两圆柱面→圆锥面(粗车掉R42mm圆弧的部分余量)→转刀后按总长要求留下加工余量切断。工序2：(见图2-7(c))车削包络SR7mm球面的30°圆锥面→对全部圆弧表面半精车(留少量的精车余量)→换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成型。图2-7手柄加工示意图 2.2.2.2加工顺序的确定1．先粗后精2．先近后远

图2-8先粗后精图2-9先近后远3．内外交叉对既有内表面(内型、腔)，又有外表面需加工的回转体零件，安排加工顺序时，应先进行外、内表面粗加工，后进行外、内表面精加工。切不可将零件上一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后，再加工其他表面(内表面或外表面)。4．基面先行最短的空行程路线

2.2.2.3进给路线的确定

1．巧用起刀点（a）起点与对刀点重合(b)起点与对刀点分离图2-10巧用起刀点2．巧设换(转)刀点

为了考虑换(转)刀的方便和安全，有时将转刀点也设置在离坯件较远的位置处(如图2-10中的A点)，那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图2-10(b)中的B点位置上(因工件已去掉一定的余量)，则可缩短空行程距离，但换刀过程中一定不能发生碰撞。3．合理安排“回零”路线在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短或者为零，这样即可满足进给路线为最短的要求。另外，在选择返回对刀点指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用X、Z坐标轴双向同时“回零”指令，该指令功能的“回零”路线是最短的。1．常用的粗加工进给路线常用的粗加工进给路线见图2-11所示。

粗加工(或半精加工)进给路线图2-11常用的粗加工循环进给路线2．大余量毛坯的阶梯切削进给路线(a)错误的阶梯切削路线(b)正确的阶梯切削路线图2-12大余量毛坯的阶梯切削进给路线3．双向切削进给路线图2-13顺工件轮廓双向进给的路线1．完工轮廓的连续切削进给路线2．各部位精度要求不一致的精加工进给路线

精加工进给路线2.2.3.4特殊的进给路线图2-15嵌刀现象图2-16合理的进给方案【课前互动】1.怎样安排数控车削的加工顺序？2.数控车削的粗加工常用的加工路线是什么?3.判断对错：数控车床适宜加工轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、箱体类零件、精度要求高的回转体类零件、特殊的螺旋类零件等。()4.选择题：编制数控数控车床加工程序时，为了提高加工精度，一般采用()。A.精密专用夹具B.流水线作业法C.工序分散加工法D.一次装夹、多工序集中加工2.3.1常用车刀的刀位点

2.3数控车刀的类型及选用

2.3.2车刀的类型1．尖形车刀2．圆弧形车刀3．成型车刀2.4车削夹具的选择2.4.1圆周定位夹具1．三爪自定心卡盘图2-26三爪卡盘示意图用黄铜或软钢焊在三个卡爪上，然后根据工件形状和直径把三个软爪的夹持部分直接在车床上车出来(定心误差只有0.01～0.02mm)，即软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的(如图2-27所示)，如加工成圆弧面、圆锥面或螺纹等形式，可获得理想的夹持精度。

2．软爪3．弹簧夹套图2-27加工软爪图2-28弹簧夹头4．四爪单动卡盘

四爪单动卡盘如图2-29所示找正比较费时，只能用于单件小批量生产。四爪单动卡盘夹紧力较大，所以适用于大型或形状不规则的工件。

1-卡爪；2-螺杆；3-木板图2-29四爪单动卡盘1．两顶尖拨盘

2.4.2中心孔定位夹具图2-30顶尖

图2-31两顶尖装夹工件图2-32两顶尖车偏心轴2．拨动顶尖常用的拨动顶尖有内、外拨动项尖和端面顶尖两种。内、外拨动顶尖如图2-33所示，这种顶尖的锥面带齿，能嵌入工件，拨动工件旋转。端面拨动顶尖如图2-34所示，这种顶尖利用端面拨爪带动工件旋转，适合装夹工件的直径在Φ50mm～Φ150mm之间。

图2-33内、外拨动顶尖图2-34端面拨动项尖2.4.3复杂、异形、精密工件的装夹1．花盘