数控加工工艺及刀具

绪论数控加工是现代机械制造的重要组成部分。数控加工技术是将普通金属切削加工、计算机数控、计算机辅助制造、计算机通信等技术综合的一门先进加工技术。随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加;同时随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高;此外，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的下-页绪论高效、高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控(NC)加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。努力发展数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造方向推进，是当前机械制造业发展的方向。数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、稳定和提高加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化。上-页

下-页绪论加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，节省人力、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，并提高企业对市场的适应能力及提高企业综合经济效益。数控加工技术的应用，使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)的一体化成为现实，从而使机械加工的柔性自动化水平不断提高

上-页

下-页绪论二、本课程的性质、任务和内容《数控加工工艺及刀具》是高职高专院校机械类、机电类、近机类，特别是数控技术及应用专业的一门重要的专业课程，是进行《数控加工编程与操作》课程教学前期必须掌握的学习内容。只有对所加工零件进行合理、正确的加工工艺方案设计，才能编制出正确的数控加工程序。本课程的任务是以机械加工工艺基本理论为基础，结合数控加工特点并综合运用多方面的知识来解决数控加工中的工艺问题，实现能规范、正确地对中等复杂程度零件的数控加工工艺设计，编制出数控加工工艺规程。

上-页

下-页绪论《数控加工工艺及刀具》内容包括:数控加工工艺概述、数控加工刀具、数控车削加工工艺、数控铣削和加工中心的加工工艺、数控电加工工艺、特种加工工艺简介。三、学习本课程的目的和要求通过本课程的学习，使学生掌握数控加工工艺的基本理论和方法，以及先进制造技术的有关知识、为熟练先进制造技术手段的应用、具备突出的工程实践能力奠定良好的基础。

上-页

下-页绪论本课程的学习要求主要有以下几方面:1.了解数控加工工艺过程的基本概念;2.掌握数控刀具的种类、特点及应用;3.了解常用的数控夹具、掌握工件的定位和夹紧原则;4.熟练掌握数控加工工艺规程的设计;基本掌握中等复杂程度的车、铣类及电加工类零件的数控加工工艺编制方法。上-页第一章数控加工工艺概述1.1数控加工工艺概述1.2数控加工工艺设计1.1数控加工工艺概述1数控加工(如图1一1所示)就是将零件图形和工艺参数、加工内容等以数字信息的形式，编成程序代码输人到数控机床的控制系统中，再由其进行运算处理后转换成驱动伺服机构的指令信号，从而控制数控机床各执行部件协调动作，自动地加工零件1.1.1数控加工的特点1.数控机床加工的特点（1)适应性强。数控机床的一个运动方向定义为一个坐标轴，数控机床能实现多个坐标轴的联动，所以数控机床能完成复杂型面的零件加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表不的形状复杂的零件加工。下-页

返回1，1数控加工工艺概述(2)加工质量稳定。对于同一批零件，由于使用同一类数控机床和刀具及同一个加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动地进行加工的，可以避免人为的误差，因此这就保证了零件加工的一致性且质量稳定。(3)生产效率高。数控机床跟普通机床相比较，由于其刚度高、功率大、主轴转速和进给速度范围大且为无级变速，所以每道工序都可选择较大而合理的切削用量，大大减少了机动时间。(4）加工精度高。数控系统每输出一个脉冲时，机床移动部件的移动量就称为脉冲当量。数控机床的脉冲当量一般为0.001mm高精度的数控机床的脉冲当量可达0.0001mm，其运动分辨率远高于普通机床。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述另外，数控机床可具有位置检测装置，可将移动部件的实际位移量或滚珠丝杆、伺服电机的转角反馈到数控系统中，并由数控系统自动进行补偿。因此数控加工可获得比机床本身精度还高的加工精度，所以零件加工尺寸的精度高。(5)工序集中一机多用。数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省加工车间的占地面积，从而带来较高的经济效益。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述(6)减轻劳动强度。在输人数控程序并启动机床后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。只要对操作人员进行了专门的培训，操作人员就可以且只是观察机床的运行，就使工人的劳动强度大大降低。(7)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控，便于现代化管理。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，易于建立与计算机间的通信联络一台计算机可以控制多台数控机床，即群控，便于现代化管理。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述2.数控加工零件的特点在数控机床上加工的零件，可以是普通零件，但更多的零件是普通机床加工起来具有一定的难度或对操作人员的技术水平有相当高的要求一般在数控机床上加工的零件有如下的特点:(1)多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件、短期急需的零件。(2)轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。(3)用普通机床加工较困难或无法加工(需品贵的工艺装备)的零件。(4)价值品贵，加工中不允许报废的关键零件。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述3.数控加工工艺的特点由于数控加工是利用程序进行加工，因此，数控加工工艺就必须有利于数控程序的编写并体现数控加工的特点一般数控加工工艺具有如下的特点:(1)数控加工工艺要充分考虑编程的要求。(2)数控加工工艺中工序相对集中，因此，工件各部位的数控加工顺序可能与普通机床上的加工顺序有很大区别。数控工艺规程中的工序内容要求特别详细。如加工部位、加工顺序、刀具配置与使用顺序，刀具加工时的对刀点、换刀点及走刀路线、夹具及工件的定位与安装、切削参数等，都要上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述清晰明确，数控加工工艺中的工序内容比普通机床加工工艺中的工序内容详细得多。1.1.2常用的数控加工方法1.平面孔系零件常用点位、直线控制数控机床(如数控钻床)加工，选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，即:用什么加工方法能保证零件的加工精度，用什么加工方法能提高零件的加工效率。2.旋转体类零件常用数控车床或数控磨床加工选择加工方法时，主要考虑加工效率和刀尖强度两个原则。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述(1)考虑加工效率。在车床上加工时，通常加工余量大，必须合理安排粗加工路线，以提高加工效率。实际编程时一般不官’采用循环指令(否则，以工进速度的空刀行程太大)。比较好的方法是用粗车尽快去除材料，再精车。(2)考虑刀尖强度。数控车床上经常用到低强度刀具加工细小凹槽，在确定加工方法时必须考虑选用刀具的刀尖强度。3.平面轮廓零件常用数控铣床加工。选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，在确定加工方法时应注意:上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述2(1)刀具的切入与切出方向的控制。在图1一2中，铣削平面轮廓，刀具沿切削边的延长线方向切入、沿切削边的延长线方向切出，工件表面轮廓光滑。如果刀具不是沿切削边的延长线方向切入、切出，则在工件表面轮廓上会留下刀具切削的痕迹。(2)一次逼近方法的选择。用微小直线段或圆弧段逼近非圆曲线轮廓的方法称为一次逼近。在只具有直线和圆弧插补功能的数控铣床上加工非圆曲线轮廓时，微小直线段或圆弧段与被加工轮廓之间的误差称为一次逼近误差，选择一次逼近方法时，应该使工件的轮廓误差在合格范围内，同时程序段的数量以少为佳。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述54.立体轮廓零件常用多坐标轴联动数控机床(加工中心)加工。选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，在确定加工方法时应考虑:①工件强度及表面质量。立体轮廓零件上的强度薄弱部位，常‘常难以承受粗加工时的切削量，同时对表面质量要求高的部位要采取相应的工艺措施。②机床的插补功能。如图1一1和图1一5所示。1.1.3数控机床的合理使用数控机床是高精度、高效率的加工母机。合理使用数控机床，有利于最大限度地发挥数控机床的功效。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述61.数控机床的应用范围不同类型的机床有不同的用途，在选用数控机床前，应对其性能、规格、特点及应用范围作详细的了解。一般来说:数控车床适用于加工旋转体特征的轴类、盘类零件;数控铣床、立式加工中心适用于加工板类、箱体类、具有平面复杂轮廓的零件;卧式加工中心适用于加工复杂的箱体、泵体、阀体类零件，见图1一6。2.数控机床的正常使用条件数控机床的正常使用条件要求主要包括:机床位置的环境要求、电源要求、温度条件的要求;此外，还要按说明书的规定使用数控机床。上-页

下-页

返回1.1数控加工工艺概述(1)机床位置环境要求。机床的位置应远离振源和避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。(2)电源要求。一般数控机床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网电压波动大。因此，安装数控机床的位置，需要对电源电压有严格控制。(3)温度条件。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温差变化很小。(4)按说明书的规定使用数控机床。用户在使用数控机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数这些参数的设定直接关系到数控机床各部件的动态特征。上-页

返回1.2数控加工工艺设计1.2.1数控加工工艺的主要内容数控加工工艺有以下九方面的内容:(1)选择并确定进行数控加工的零件及内容;(2)对零件图纸进行数控加工的工艺分析;(3)数控加工的工艺设计;(4)对零件图纸的数学处理;(5)编写加工程序单;(6)按程序单制作控制介质;(7)程序的校验与修改;下-页

返回1.2数控加工工艺设计(8)首件试加工与现场问题处理;(9)数控加工工艺文件的定型与归档1.2.2数控加工工艺设计的具体内容1.数控加工内容的选择一般可按下列原则选择数控加工内容:(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容;(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容;(3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工:(1)需要用较长时间占机调整的加工内容。(2)加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3)不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。2.数控加工零件的工艺性分析对数控加工零件的工艺性分析，主要包括产品的零件图样分析和零件的结构工艺性分析两部分。上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计3.数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计工序有以下三步:(1)工序的划分;(2)加工顺序的安排;(3)数控加工工序与普通工序的衔接。这里所说的普通工序是指常规的加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。数控加工工序前后一般都穿插其他普通工序，若衔接不好就容易产生矛盾。较好的解决办法是建立工序间的相互状态联系，在工艺文件中做到互审会签。例如是否预留加工余量，留多少、定位基准的要求、零件的热处理等，这些问题都需要前后衔接，统筹兼顾。上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计4.数控加工工序的设计数控加工工序的设计概括如下:(1)确定走刀路线和工步顺序;(2)工件的定位与夹紧方案的确定;(3)夹具的选择。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求:一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。(4)刀具的选择。刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。(5)切削用量的确定。上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计b1b2b4b5b6数控车削切削条件见表1一1。铣刀刀具材料与许用最高切削速度可见表1-2。6.数控加工工艺文件的填写(1)数控加工工序卡(见表1一4)(2)数控加工刀具卡(见表1一5)(3)数控加工刀具明细(见表1一6)(4)数控加工路线图主要反映刀具的运动轨迹(5)数控加工程序单。1.2.3数控机床的坐标系上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计81.坐标系统为了保证数控机床的正确运动，避免工作的不一致性，简化程序的编制方法，并使所编程序有互换性，ISO和我国国家标准都统一规定了数控机床坐标轴及其运动方向，这给数控系统和机床的设计、使用带来了方便。(1)机床坐标系与运动方向。为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，该坐标系就叫机床坐标系，也叫标准坐标系。数控机床上的坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系，如图1一8所示上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计(2)工件坐标系。工件坐标系是由编程人员根据零件图样及加工工艺，以零件上某一固定点为原点建立的坐标系。又称为编程坐标系或工作坐标系。工件坐标系一般供编程使用，确定工件坐标系时不必考虑工件在机床上的实际装夹位置。(3)附加坐标系。为了编程和加工的方便，如果还有平行于X,Y,Z坐标轴的坐标，有时还需设置附加坐标系，可以采用的附加坐标系有:第二组U,V,W坐标，第三组P,Q,R坐标。2.几个重要术语(1)机床原点。机床原点又称为机械原点，是机床坐标系的原点。该点是机床上一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的.上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计10(2)机床参考点。机床参考点是机床上的一个固定点，用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定和控制。其位置由机械挡块或行程开关来确定。机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。一般数控车床、数控铣床的机床原点和机床参考点位置如图1一10所示(3)工件原点工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点工件原点在工件上的位置虽可任意选择以利于编程，但一般应遵循的原则有:上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计①工件原点选在工件图样的设计基准或工艺基准上，②工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。③工件原点最好选在工件的对称中心上。①要便于测量和检验。(4)绝对坐标与相对坐标。绝对坐标是指所有点的坐标值都是相对于坐标原点计量的;相对坐标又叫增量坐标，是指运动终点的坐标值是以前一个点的坐标作为起点来计量的。在数控程序中绝对坐标与相对坐标可单独使用，也可在不同程序段上交又使用，数控车床上还可以在同一程序段中混合使用，使用原则主要是看哪种方式编程更方便。上-页

下-页

返回1.2数控加工工艺设计(5)对刀与对刀点在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置。每把刀具的半径与长度尺寸都是不同的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀具的基本位置，即常说的对刀问题上-页

返回图1-1数控机床加工过程返回图1-2刀具的切入与切出返回图1-5立体轮廓零件三坐标联动加工返回图1-6卧式加工中心返回图1-8右手笛卡尔坐标系返回图1-10数控机床的机床原点与机床参考点返回表1-6数控加工刀具明细表返回表1-5数控加工刀具卡返回表1-4数控加工工序卡返回表1-2铣刀刀具材料与许用最高切削度返回表1-1数控车削切削条件参考表返回第二章数控加工刀具2.1概述2.2数控机床刀具的选择2.3数控加工中心的工具系统2.4数控加工刀具选择实例2.1概述2.1.1数控机床刀具的特点数控机床加工具有广泛的适应性和较高的灵活性，加工精度高、质量稳定、加工生产率高，能加工复杂型面等优点，使得数控机床刀具与普通机床上所使用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点:1.高效率性2.高精度性3.高可靠性4.专用化2.1.2数控机床刀具的材料下-页

返回2.1概述1.高速钢(Highspeedsteel)高速钢的抗弯强度、韧性较高，具有良好的工艺性，刃磨后切削刃锋利，所以又称锋钢。高速钢的耐腐蚀性好，所以又将高速钢刀条俗称白钢，如图2-1。常用高速钢的牌号与用途见表2-1。2.硬质合金(Cemen示edCarbide)硬质合金是硬度很高的金属碳化物(WC‘、示iC、示aC等)与金属钻结剂(Co)用粉末冶金的方法制成的。它的常温硬度为89~93HRA，耐热温度为800~1000C，硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢高5~10倍，可达100~300m/min，其将在刀具材料中占主导地位。它可以加工包括淬硬钢在内的多种材料。上-页

下-页

返回2.1概述按照国际标准ISO，以硬质合金的硬度、抗弯强度等指标为依据，将硬质合金刀片材料分为K,P,M三大类，目前，我国常用的硬质合金可分为两大类，一类是碳化钨基硬质合金;另一类是碳化软基硬质合金。碳化钨基硬质合金。碳化钨基硬质合金又主要包括以下几种钨钴类硬质合金(WC+Co)，代号YG(属于K类)钨软钻类硬质合金(WC+示iC十Co)，代号Y示(属于P类)。钨软(铌)类硬质合金(WC+示iC+示aC(NoC)+CLo，代号YW(属于M类)，常用硬质合金牌号及用途见表2-2上-页

下-页

返回2.1概述3.超硬刀具材料(1)陶瓷(Ceramics)(2)聚晶金刚石(PCD)(3)立方氮化硼(CBN)2.1.3刀具涂层技术刀具涂层技术目前可划分为两大类，即化学气相沉积技术和物理气相沉积(PVD)技术目前，刀具材料发展呈现以下特点:(1)整体硬质合金刀具逐渐代替高速钢刀具。如用超细颗粒硬质合金材料制造立铣刀、麻花钻、丝锥等刀具。上-页

下-页

返回2.1概述(2)涂层刀具的应用越来越普遍，其中PVI涂层刀具增幅最大。(3)聚晶金刚石、立方氮化硼和单晶金刚石涂层刀具增长迅速。数控刀具正是利用这些材料的特点，满足高速(超高速)、硬质(含耐热、难加工)、干式、精细(超精细)切削及高效率数控加工切削的技术要求。对于金属切削刀具材料一般有硬度、强度、红硬性、导热性等指标要求，其中硬度和强度是一对极其重要的指标，理想的刀具材料应当硬度、强度兼备，这是刀具界发展的目标，上-页

返回2.2数控机床刀具的选择2.2.1数控机床刀具的分类1.按刀具的结构分数控机床刀具按刀具的结构可分为:①整体式;②镶嵌式，包括焊接式、机夹式;③特殊形式，包括复合式、内冷式2.按制造刀具的材料分数控机床刀具按制造刀具的材料可分为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③超硬材料刀具，如立方氮化硼、陶瓷、金刚石3.按工艺内容分数控机床刀具按工艺的内容可分为:①车削刀具，如外圆刀、内孔刀、切断刀、螺纹刀等;②钻削刀具，如钻头、铰刀、丝锥等;③铣削刀具，下-页

返回2.2数控机床刀具的选择如圆柱立铣刀、端面铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、圆弧铣刀等;①削刀具，如固定锁刀、可调锁刀、浮动锁刀等。2.2.2数控车刀(硬质合金车刀)数控车工包括焊接式车刀和机夹可转位式车刀两大类1.焊接式车刀焊接式车刀，即将硬质合金刀片用铜焊的方法固定在刀体上而形成，如图2-5所示。其优点是结构简单、制造方便、刚性较好、应用广泛;缺点是刀片磨钝后需取下刀具重新刃磨、或刀具整体报废，影响加工效率。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择2.机夹可转位式车刀机夹可转位车刀，即把硬质合金刀片用机械夹持的方法固定在刀体上而形成。如图2-6所示，它由刀杆1、刀片2、刀垫3及夹紧兀件生组成。刀片由硬质合金模压成型，其上具有多个切削刃，当一个切削刃用钝之后，松开夹紧机构，将刀片转个位置便可以继续使用，加工效率高。机夹可转位刀片的材料主要有硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。在数控机床上应用最多的是硬质合金刀片和涂层硬质合金刀片。如图2-7所示的是EG-NC机夹可转位式车刀。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择2.2.3硬质合金可转位刀片1.硬质合金可转位刀具的主要优点(1)刀具耐用度较高(2)节省刀体材料，降低刀具费用。(3)提高劳动生产效率。(4)改善劳动环境，减少粉尘危。(5)有利于在互联网上进行技术交流、刀具产品采购、订货。(6)有利于企业面向实际的应用软件开发。2.可转位刀片型号的国家标准表示规则及其选择上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择掌握合理的刀片选择方法，包括正确选择刀片材料与几何形状的各构成部分，可以提高刀片的使用寿命、生产率和加工质量。下面就对硬质合金刀片的国家标准表示规则及其选择加以说明。硬质合金可转位刀片的国家标准采用ISO国际标准。产品型号的表示方法、品种规格、尺寸系列、制造公差等，都与ISO标准相同为适应我国的国情，我国的产品型号还在国际标准规定的9个号位之后，加一短横线，再用一个字母和一位数字分别表示刀片断屑槽形式和宽度。因此，我国可转位硬质合金刀片的型号，共用10个号位的内容来表示主要参数的特征。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择按照规定，任何一个型号刀片都必须用前7个号位，后3个号位在必要时才使用。现对10个号位的具体内容进行说明一号位:表示刀片形状，用一个英文字母代表，见表2-3二号位:表示刀片主切削刃法向后角，用一个英文字母代表，见表2-4三号位:表示刀片尺寸精度。用一个英文字母代表，见表2-5。其中M级较经济，应优先选用，A~G级精度较高。四号位:表示刀片的夹固形式及有无断削槽，用一个英文字母代表，见表2-6五号位:表示刀片主切削刃长度，用两位数字表示，见表2-7。刀片切削刃长度一般以加工时最大背吃刀量的值来选取。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择六号位:表示刀片厚度，即主切削刃到刀片定位底面的距离。刀片厚度大，承受的切削负荷也大，见表2-8七号位:表示刀尖圆角半径厂或刀尖转角形状。刀尖圆角半径厂小的用于吃刀量小的精加工、细长轴加工等工艺刚性差的情况。刀尖圆角半径厂大的用于需要刀刃强度大的黑皮加工、断续加工等粗加工。刀尖圆角半径的大小还影响加工表面粗糙度。刀尖圆角半径和刀尖转角形状见表2-9八号位:表示刀片切削刃形状用一个英文字母代表，见表2-11九号位:表示刀片切削方向用一个英文字母代表，见表2-12上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择十号位:国家标准中表示刀片断屑槽形式及槽宽，分别用一个英文字母及一个阿拉伯数字代表在ISO编码中，是留给刀片厂家备用号位，常用来标注刀片断屑型代码或代号。3.可转位刀片转换及刀杆安装时应注意的问题(1)刀片安装和转位时应注意的问题:转位和更换刀片时应清理刀片、刀垫和刀杆各接触面，应保证接触面无铁屑和杂物，表面有凸起点应修平。已用过的刃口应转向切屑流向的定位面。转位刀片时应使其稳当地靠向定位面，夹紧时用力应适当，不宜过大。夹紧时，有些结构的车刀需用手按住刀片，使刀片贴紧底面。刀片、刀垫和刀杆三者的接触面应贴合无缝隙。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择(2)刀杆安装时应注意的问题:车刀安装时其底面应清洁、无钻着物;如果内侧和外侧面也须作安装的定位面，则也应擦净。若使用垫片调整刀尖高度，垫片应平直，最多不能超过3块。刀杆伸出长度在满足加工要求下应尽可能短一般伸出长度是刀杆高度的1.5倍。确要伸出较长才能满足加工需要，也不能超过刀杆高度的3倍。4.硬质合金可转位刀片的选用(1）外圆车刀片的选择:①80°菱形刀片外圆车刀。如图2-8所示多用于粗加工或半精加工。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择②35°菱形刀片外圆车刀。如图2-9所示，多用于半精加工和精加工。③55°菱形刀片外圆车刀。(2)内孔车刀片的选择。内孔车刀的选择方法与要求和外圆车刀基本一致，也要注意刀具的副切削刃是否和被加工表面干涉，刀尖的强度是否满足要求。另外，在选用时尽量选用刀尖角大的刀具，以提高其刚性一般刀具的副偏角比工件轮廓最大切角大2°左右即可。一般刀片对应的刀柄型号是固定的，即使形状相同也不能互换;否则刀具的中心高度不能满足要求，刀片的形状选择完成后，应考虑刀片槽形的选择。

上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择5.刀具使用中应注意的问题(见表2-13)。2.2.4铣刀1.面铣刀(盘铣刀)(见图2-11)面铣刀既主要用于加工较大的平面，切削刃分布在圆周面和端面，圆周面上的切削刃为主切削刃，端面切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶丙结构，即刀丙和刀体分开的结构。硬质合金面铣刀的常用结构有:整体焊接式、机夹焊接式、可转位式。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择2.立铣刀立铣刀结构形状如图2-12所示，分为高速钢立铣刀和硬质合金立铣刀两种，立铣刀是数控加工中心用得最多的一种铣刀，主要用于加工凹槽，较小的台阶面、二维曲面(平面凸轮的轮廓)、三维中间曲面等。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们既可以同时进行切削，也可以单独进行切削，圆柱表面切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃分布在螺旋线上，硬质合金立铣采用大螺旋升角结构，这样有利于提高切削过程的平稳性，提高加工精度，端面刃主要用来加工与侧面垂直的底平面。上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择3.键槽铣刀键槽铣刀的结构形状如图2-12所示，主要用于加工封闭的槽。键槽铣刀的结构形状与立铣刀相近，圆周、端面都有切削刃，它有两个刀，端面刃延至中心，兼有钻头、立铣刀的功能加工时，先延轴向钻孔，加工到深度后，再延键槽方向铣出键槽全长。4.模具铣刀模具铣刀主要用于加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面。模具铣刀由立铣刀发展而来，通常有以下三种结构:圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀、圆锥形球头立铣刀。铣刀的工作部分用高速钢或硬质合金制造，如图2-15、图2-16上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择5.鼓形铣刀鼓形铣刀主要用于数控铣床和加工中心加工立体曲面，可以加工出由负到正的不同斜角的表面，如图2-17、图2-18。缺点是刃磨困难、切削条件差且不适合加工有底的轮廓。6，成型铣刀成型铣刀是特定的加工内容设计制造的，适用于加工平面零件的特定形状(槽面、台面、孔和角度面)，如图2-19各种铣刀的典型应用情况可如图2-202.2.5数控孔加工刀具1.硬质合金可转位浅孔钻上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择钻削直径20~60mm，孔的长度与直径比小于4，这种钻头刚性好，切削效率高，可保证钻孔的精度，适用于箱体零件的钻孔加工可转位浅孔钻的结构是:刀体上有内冷却通道及排屑槽，刀体头部装有一组硬质合金刀片(刀片可以是正多边形、四边形)，图2-21所示的是硬质合金可转位浅孔钻。2.整体式钻头(见图2-22)3.机夹式钻头(见图2-23)4.扩孔钻(见图2-24)5.铰刀上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择数控机床常用的铰刀结构形状如图2-25。用于对预制孔进行精加工一般用于孔的最后加工，也可用于精细孔的初加工6.镗刀镗刀用于对孔进行精加工，加工精度可达IT7级，表面粗糙度Ra值为0.8，特别适用于箱体孔系及大直径孔的加工数控机床上常使用的微调锁刀结构形状如图2–287.复合孔加工刀具由两把或两把以上单个孔加工刀具组合成一体的刀具成为复合(组合)孔加工刀具。当批量加工生产时，为了集中工序、减少换刀时间、提高加工精度和生产效率，可使用复合孔加工刀具，如图2-29上-页

下-页

返回2.2数控机床刀具的选择2.2.6选择数控刀具的一般原则选择数控刀具时应遵循以下一般原则:(1)选择刀具的种类和尺寸应与加工表面的形状和尺寸相适应(2)尽量采用硬质合金或高性能材料制成的刀具。(3)尽量采用机夹或可转位式刀具。(4)尽量采用高效刀具，如多功能车刀、铣刀、锁铣刀、钻铣刀等合金刀具。上-页

返回2.3数控加工中心的工具系统数控加工中心的工具系统有卧式加工中心(见图2-30)、链轮式自动换刀装置(见图2-31)和转盘式自动换刀系统。2.3.1刀柄加工中心使用的刀具种类繁多，而每种刀具都有特定的结构及使用方法，要想实现刀具在主轴上的固定，主轴还必须要有相应不同的结构以适应刀具的结构，这显然不合理。因此必须有中间装置，该装置必须能够装夹刀具且能在主轴上准确定位，装夹刀具的部分(直接与刀具接触的部分)叫工作头，安装工作头且直接与主轴接触的标准定位部分叫刀柄，如图2-33下-页

返回2.3数控加工中心的工具系统标准刀柄表示方法如图2-35所示。(1)一号位表示柄部形式及尺寸:J—表示采用国际标准ISO7388号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽)，其后数字为相应的ISO锥度号:如50和40分别代表大端直径69，85和44，45的7:24锥度。B—表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽)，其后数字为相应的ISO锥度号:如50和40分别代表大端直径69，85和44，45的7:24锥度。上-页

下-页

返回2.3数控加工中心的工具系统(2)二号位表示刀柄用途及主参数。XD:装三面铣刀刀柄;MW:无扁尾莫氏锥柄刀柄;XS:装三面刃铣刀刀柄;M:有扁尾莫氏锥柄刀柄;Z(J):装钻夹头刀柄(贾式锥度加工);XP:装削平柄铣刀刀柄(3)三号位表示工作长度上-页

下-页

返回2.3数控加工中心的工具系统2.3.2数控机床的工具系统1.整体式工具系统整体式工具系统把刀柄和工作头做成一体，使用时选用不同品种和规格的刀柄即可使用，优点是使用方便AJ靠;缺点是刀柄数量多，刀柄利用率较低。整体工具系统的刀柄系列如图2-37、图2-38，刀具的工作部分可与各种标准柄部相结合组成所需要的数控刀具上-页

下-页

返回2.3数控加工中心的工具系统刀柄的适应能力和利用率，属于比较先进的工具系统，但并不是在机床上全部配备模块式刀柄就是最佳，这需要从技术和经济方面进行综合考虑。如图2-39、图2-40，该系统由主柄模块、中间模块和工作模块三个基本模块组成。模块之间借助圆锥(或圆柱)配合，通过适当组合三模块和刀具，可以组装成满足特定加工要求的各种成套刀具2.模块式工具系统模块式工具系统是指刀柄与工作头分开，做成模块式，然后通过不同的组合而达到使用目的，减少了刀柄的个数，提高了上-页

下-页

返回2.3数控加工中心的工具系统2.3.3刀柄的选择1.刀柄结构的选择选择整体刀柄还是选择模块式刀柄，要根据具体情况认真分析。对长期反复使用，不需要拼装的简单刀柄，如在零件外轮廓上加工用的端面铣刀刀柄，弹簧夹头刀柄和钻夹头刀柄等以配备整体式刀柄为宜，使刀柄刚性好，价格便宜，刀具装卸方便。当加工孔径、孔深经常变化的多品种、小批量零件时，以选用模块式刀柄为宜，这样可以避免准备大量整体式刀柄;当数控机床台数较多，尤其是机床主轴部、机械手各不相同时，宜选用模块式刀柄。上-页

下-页

返回2.3数控加工中心的工具系统2.刀柄数量的确定我国已实行标准化的整体式工具系统示SC82，共有12个类，朽个品种，672个规格。对一台或几台数控机床来说，买全整个示SC工具系统是没有必要的，用户要根据自己的加工情况来选取。3.刀柄与机床、机械手相适应数控机床主轴孔一般有7：22锥度，但刀柄与机床相配的柄部除锥角以外其他部分并没有完全统一如与机床主轴相配的刀柄，有采用ISO7388标准或采用日本MAS403B示标准等。规格有20,25,50,60等型号，因此选择刀柄时一定要仔细阅读机床说明书，以确定本机床所需配置的工具系统型号。上-页

返回2.4数控加工刀具选择实例例在数控铣床上加工如图2-41所示的零件，材料H示200，毛坯尺寸为170mmX110mmX50mm，试选择加工该零件所需要的刀具，并拟定刀具卡片。分析零件各加工部位的形状、精度和表面粗糙度等方面的要求，确定加工方法。外轮廓采用立铣刀加工、上下表面采用端面铣刀(盘铣刀)加工，详见表2-16。返回图2-1高速钢刀具返回图2-5焊接式车刀返回图2-6机夹可转位车刀返回图2-7FG-NC机夹可转位式车刀返回图2-8菱形刀片外圆车刀返回图2-935°菱形刀片外圆车刀返回图2-11面铣刀返回图2-12立铣刀返回图2-15模具铣刀返回图2-16硬质合金模具铣刀返回图2-17鼓形铣刀返回图2-18鼓形铣刀加工斜角表面返回图2-19成型铣刀返回图2-20铣刀的应用返回图2-21硬质合金可转位浅孔钻返回图2-22整体式钻头返回图2-23机夹式钻头返回图2-24扩孔钻返回图2-25铰刀返回图2-28可调式撞刀返回图2-29复合刀具返回图2-30卧式加工中心返回图2-31链轮式自动换刀装置返回图2-33加工中心刀具的组成返回图2-35标准刀柄表示方法返回图2-37整体工具系统的刀柄返回图2-38整体工具系统的刀柄系列返回图2-39模块式数控工具系统的组成返回图2-40模块式工具系统返回表2-1常用高速钢的牌号与用途返回表2-2常用硬质合金牌号及用途下一页表2-2常用硬质合金牌号及用途返回上一页表2-3刀片型号及代号返回表2-4主切削刃法向后角返回表2-5刀片精度等级返回表2-6刀片有无断屑槽及夹固形式返回表2-7各种形状刀片切削刃长度的表示位置返回表2-8刀片厚度及代号返回表2-9刀尖圆角半径和刀尖转角形状返回表2-11刀片切削刃形状返回表2-12刀片切削方向返回表2-13刀具使用中应注意的问题返回表2-16数控加工刀具卡片返回第三章数控车削加工工艺3.1概述3.2数控车削加工工艺的制定3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计3.4数控车床上车削螺纹时的工艺处理3.5数控车床上车削薄壁套筒零件时的工艺处理3.1概述3.1.1数控车床的分类随着数控车床技术的不断发展，为了满足不同的加工需要，数控车床的品种及数量越来越多1.按数控系统(CNC)的功能分数控车床按数控系统的功能可以分为:全功能型数控车床和经济型数控车床2.按主轴的配置形式分数控车床按主轴的配置形式可以分为:卧式数控车床和立式数控车床下-页

返回3.1概述3.按数控系统控制的轴数分数控车床按数控系统控制的轴数可以分为:两轴数控车床、两轴以上的数控车床和车削中心。图3-1所示是数控车床3.1.2数控车削加工的主要对象数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘状类等回转体零件。通过执行数控程序，可以自动完成内外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作，如图3-2所示。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补及在上-页

下-页

返回3.1概述加工过程中能自动变速等特点，因此其工艺范围要比普通车床宽得多，而数控车削中心和数控车铣中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高了加工精度和生产率，如图3-3、图3-4所示。根据数控车削的特点，数控车床最适合切削具有以下要求和特点的回转体零件1.精度要求高的回转体零件由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要求较高的零件，在有些场合可以以车带磨此外，数控车削的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，所以能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。上-页

下-页

返回3.1概述另外，工件一次装夹可完成多道工序的加工，提高了加工工件的位置精度2.表面形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，所以可以车削由任意直线和平面组成的形状复杂的回转体零件和难于控制尺寸的零件，如具有封闭内成形面的壳体零件。如图3-5所示的内成形面，“‘口小肚大”，在普通车床上是无法加工的，而在数控机床上则很容易加工出来。上-页

下-页

返回3.1概述3.表面粗糙度要求小的回转体零件数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不仅是因为机床的刚性和制造精度高，还由于其具有恒线速度切削功能，能加工出表面粗糙度Ra值小而均匀的零件。因为在材质、精车余量和刀具一定的条件下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。切削速度的变化导致切削后的表面粗糙度不一致。使用数控车床的恒线速切削功能，可选择最佳线速度来切削锥面、球面和断面等，使车削后的表面粗糙度Ra值既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件，表面粗糙度Ra值要求大的部位选用大的进给量，要求小的部位选用小的进给量。上-页

下-页

返回3.1概述4.带特殊螺纹的回转体零件普通车床所能切削的螺纹有限，它只能车等节距的直面和锥面螺纹，而且一台车床只限定加工若干种螺距。数控车床不但能车任何等节距的直面、锥面和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必像普通车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停地循环，直到完成，所以它车削螺纹的效率很高数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上采用机夹硬质合金螺纹车刀，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度较高、表面粗糙度小。上-页

下-页

返回3.1概述5.带横向加工的回转体零件带有键槽或径向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，如带法协的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等，这类零件官’选择车削加工中心加工。这类零件如果采用普通机床加工，工序分散，工序数目多。采用车削中心加工后，由于有自动换刀系统，使得一次装夹可完成普通机床的多个工序的加工，减少了装夹次数，实现了工序集中的原则，保证了加工质量的稳定性，提高了生产率，降低了生产成本。上-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定3.2.1零件图工艺分析分析零件图是制定加工工艺的首要工作，主要内容有:1.构成零件轮廓的几何条件在分析零件图时应注意:(1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成;(2)零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手;(3)零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难，如图3-6所示;

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定(4)零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，如图3-7所示。2.尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。3.形状和位置精度要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制零件的形状和位置精度。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定4.表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。5.材料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、确定切削用量和加工工艺顺序的依据。3.2.2数控车削加工工件的装夹1.定位基准选择的原则上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定(1)基准重合原则。(2)基准统一原则。(3)便于装夹原则。(4)便于对刀原则。2.常用装夹方式(1)在三爪自定心卡盘上装夹，如图3-8所示三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心一般无须找正。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，适用于装夹外形规则的中、小型工件。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定(2)在四爪卡盘上装夹如图3-9所示。四爪单动卡盘的四个卡爪是单独运动的，不能自动定心，装夹时需打表找正，夹紧力大，适用于装夹外形不规则的中、小型工件，见图3-10(3)在两顶尖之间装夹。对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高，但必须先在工件的两端钻出中心孔。该装夹方式适用于多工序加工或精加工，见图3-11(4)用卡盘和顶尖装夹(一夹一顶)。用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削质量较大工件时要一端用卡盘夹住;另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支撑，或利用上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定工件的台阶限位。这种方法比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛，见图3-12(5)用心轴装夹。对于精度要求高、变形要求小的套类零件可采用心轴装夹加工，见图3-133.2.3加工顺序的确定在分析了零件图样和确定工件的装夹方式后，要确定零件的加工顺序。由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因索的影响，在对具体零件制定加工顺序时，应该进行具体分析，区别对待和灵活处理。安排零件车削加工顺序时一般应遵循以下原则上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定1.基面先行原则2.先粗后精原则3.先近后远的原则4.内外交叉的原则3.2.4工序的划分对于数控车削加工来说以下两种原则使用较多:(1)按所用刀具划分工序方式可提高车削加工的生产效率;(2)按粗、精加工划分工序方式可保持数控车削加工的精度。如图3-16所示的零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定3.2.5加工路线的确定1.刀具的切入、切出在数控机床上进行加工时.要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。尤其是车螺纹时，必须设置升速段和降速段(如图3-17所示)，这样可避免因主轴升降速而影响螺距的稳定。2，确定最短的空行程路线（1)确定加工的起刀点。图3-18(a)所示为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况。其对刀点的设定，是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离坯件较远的位置处，同时将起刀点与其对刀点重合在一起。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定(2)确定换刀点。为了考虑换刀的方便和安全，有时将换刀点设置在离坯件较远的位置处[图3-18(a)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较长;如果将第二把刀的换刀点设置在图3-18(b)中的L点位置上(因工件已去掉一定的余量)，则可缩短空行程距离。(3)合理安排“‘0零”路线。在手工编制较为复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行回零”(即返回对刀点)指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再执行后续程序。这样会增加进给路线的距离，从而降低生产效率。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定3.确定最短的切削进给路线切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。要实现最短的进给路线，除依靠丰富的实践经验外，还应善于分析零件图样，必要时辅以一些简单计算。4，大余量毛坯的阶梯切削进给路线

图3-20所示为车削大余量毛坯的两种加工路线，其中图3-20(b)的进给路线可保证每次的车削所留余量相等，而图3-20(a)所示进给路线在同样背吃刀量的条件下，所剩的余量过多。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定5.分层切削时刀具的终止位置当某表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增如图3-22所示。6.精加工切削进给路线在安排一刀或多刀进行的精加工进给路线时，其零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成，并且加工刀具的进、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入、切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成零件表面材料的弹性变形，致使光滑连续轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。

上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定刀具的切入、切出及接刀点应选在由空刀槽或表面间有拐点、转角的位置。7，特殊的进给路线在数控车削加工中一般情况下，2坐标轴方向的进给运动都是沿着负方向进给的，但有时按其常规的负方向进给并不合理，甚至可能车坏工件。3.2.6数控车削加工余量的确定数控车削加工的加工余量(工序间的ap通过查阅相关工艺人员手册来确定，下面给出15号轧制圆棒料毛坯和模锻毛坯用于加工轴类零件的余量，见表3-1和表3-2。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定3.2.7刀具与切削用量的选择1.刀具的选择(1)外圆车刀、内圆车刀。外圆车刀按主偏角可分为45°,75°,90°,93°,95°等。如图3-24、图3-25所示。(2)外切槽车刀、内切槽车刀如图3-26、图3-27所示(3)外螺纹车刀、内螺纹车刀如图3-28、图3-29所示2.切削用量的确定切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具耐用度;充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，从而降低成本。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定(1)主轴转速的确定:①车削加工时，主轴转速应根据零件上被加工部位的直径、零件和刀具的材料及加工性质等条件来确定切削速度。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。需要注意的是交流变频调速数控车床输出力矩小;因而切削速度不能太低。切削速度确定后，用下式计算主轴转速:上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定②在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距(或导程)大小、驱动电动机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因索影响。对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围如大多数普通型车床数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下:(2)进给速度f的确定。确定进给速度的原则是:①当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度，应在2000mm/min以下。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定②在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，官’选择较低的进给速度。③当零件的加工精度和表面质量要求较高时，进给速度应选小些。刀具空行程时，可选择机床设定的最高进给速度。进给速度的选择可参考表3-4(3)背吃刀量ap的确定。背吃力量根据机床、工件和刀具的刚度来确定。在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率，为保证加工表面质量，可留少许精加工余量，一船为0.2~0.5mm。上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定3.2.8对刀1.一般对刀一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见图3-302.机外对刀仪对刀机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X方向及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输人相应刀具补偿号即可以使用，如图3-31所示上-页

下-页

返回3.2数控车削加工工艺的制定3.自动对刀自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。自动对刀过程如图3-32所示。3.2.9数控车削加工工艺文件的填写下面介绍几种常用数控加工专用技术文件.供参考1.数控车削加工工序卡片2.数控加工程序说明卡3.数控车削加工刀具卡片4.数控车削加工刀具调整图上-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计3.3.1轴类零件数控车削加工工艺

图3-33所示为一典型轴类零件，零件材料为45钢，毛坯尺寸φ75X120，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削工艺分析并设计工艺方案。1.零件图工艺分析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。(2)为保证X52外圆与八基准同轴度、右端面与八基准的垂直度要求，装夹时采用“‘一夹一顶”的装夹方案。

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计(3)为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分(车止口)，右端面也应先车出(车端面，留余量0.2~0，5)并钻好中心孔2.确定装夹方案此工件不能一次装夹完成加工，必须分两次装夹，夹具:三爪卡盘、活动顶尖。确定坯件轴线和左端端面(设计基准)为定位基准。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。3，确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精、由近到远、内外交又的原则确定。上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计工序一:夹毛坯(1)端面;(2)外圆至φ72，车一段φ60止口;(3)打右端中心孔。工序二:调头夹止口外圆(1)光端面取总长115;(2)数控车φ30,R20,卯。各段外圆及倒角;工序三:调头夹φ30外圆、顶右端中心孔川数控车φ52外圆、外圆锥面、R3圆弧面、倒角等;(2)用φ25钻头打螺纹底孔;(3)用内孔车刀车内孔至φ28.05;(4)用螺纹车刀车M30X1.5内螺纹上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计4.刀具选择(1)选用如φ5mm中心钻钻中心孔。(2)粗车及平端面选用90°硬质合金右偏刀、刀尖R0.8,副偏角35°。(3)精车刀选用90°硬质合金右偏刀、刀尖R0.4。(4)X25麻花钻头(5)车内孔选用60°硬质合金内孔刀。(6)车内螺纹选用硬质合金60°内螺纹车刀。将所选定的刀具参数填人数控加工刀具卡片中(见表3-5)上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计5.切削用量的选择（1)背吃刀量的选择。轮廓粗车时选ap=3mm,精车ap=0.25mm;螺纹粗车ap=0.4.精车ap=0.1mm。(2)主轴转速的选择。车直线和圆弧时，查表选粗车切削速度vc=90m/min,精车切削速度vc=120m/min。然后利用主轴转速计算公式n:粗车n=600r/min,精车n=1000r/min，车螺纹n=320r/minx(3)进给速度的选择。根据表选择粗车、精车每转进给量分别为f1=0.4mm/r,f2=0.15mm/ro综合以上分析，将各项结果填写到工艺卡片中，作为数控加工的指导性文件，见表3-6上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计3.3.3锥孔螺母套零件数控车削加工工艺

图3-35所示为一锥孔螺母套，毛坯:势75X80，材料:15号钢。试分析数控车削加工工艺并制定加工工艺方案1.零件图工艺分析采取以下几点措施:①退刀槽尺寸25的公差值较大，编程时可取平均值24.958;②左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应先将左右端面车出;③内孔及圆锥面加工完后，再掉头加工另一端内螺纹。上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计2.确定装夹方案此工件不能一次装夹完成加工，必须分三次装夹夹具为三爪卡盘、心轴、顶尖3.加工顺序和走刀路线按照“‘先内后外”、“‘先粗后精”、“‘先近后远”的原则进行。先粗、精加工内孔各面;再粗、精加工外圆各面，见图3-374.选择刀具(见表3-9)5.选择切削用量根据零件图样要求、工件材料和刀具材料及加工工艺系统，切削用量参考切削手册确定6.填写数控加工工序卡(见表3-10)上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计3.3.4复杂轴类零件工艺设计如图3-38所示为一变速器下轴零件图1.零件图样工艺分析该零件材料为20CrMnTi，毛坯为模锻件，硬度为156-207H3S，是国内某型号汽车变速器上的零件，为批量生产类型的产品。该零件为由双联丙轮、矩形花键、径向孔、内孔、外圆柱面、外圆锥面、过渡圆角、内外环槽等表面组成的轴类零件，加工表面较多，适合在数控车上加工。上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计2.工艺设计(1)定位基准及装夹方式的选择。该零件先在铣端面打中心孔机床上完成两端面及中心孔的加工，为下道工序的加工提供了定位基准。大端钻、车孔后，则以大端内孔倒角和小端中心孔为该零件的大多数工序的定位基准，采用一夹一顶或两顶的装夹方式。另有些工序(齿轮加工)的轴向定位基准为大齿轮左端面，径向定位基准为φ36.4外圆轴颈。

上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计(2)工艺方案(顺序、路线)拟订。①两端面和中心孔。端铣面、钻中心孔②外表面各部。粗车一精车③大端内孔。钻孔φ24一扩孔φ32，25~32.15、倒角1.3X30°和1.1X45°车内孔φ33~32.9①内外环槽。切槽刀切槽⑤小齿轮齿形。车削小齿轮齿顶外圆φ47.457~φ47.207一插齿⑥大齿轮齿形。车削大齿轮齿顶外圆φ6~φ5.85一滚齿一倒两端齿形角一剃齿上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计⑦矩形花键。车削矩形花键外圆轴颈φ36.40~φ36.30-铣矩形花键⑧3Xφ2.5孔。钻孔(3)加工设备选择。①端面打中心孔采用铣端面打中心孔机床加工;②外表面各部粗、精车采用数控车床;③钻孔采用立式钻床;①扩孔、车端面及倒角采用数控车床;⑤精车大端各部采用数控车床;上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计⑥寸雨齿采用数控插齿机;⑦铣矩形花键采用花键轴铣床;⑧倒两端齿形角采用齿形倒角机;⑨钻油孔采用台式钻床;⑩剃齿采用万能剃齿机。3.变速器I轴工艺过程卡(见表3-11)和工序卡(见表3-12-表3-23)工序一:见图3-39和见工序卡表3-12工序二:见图3-40和见工序卡表3-13工序三:见图3-41及见表3-14工序四:见图3-42及见表3-15上-页

下-页

返回3.3典型数控车削零件的加工工艺分析与设计工序五:见图3-43及表3-16工序六:见图3-44及表3-17工序七:见图3-45及表3-18工序八:见图3-46及表3-19工序九:见图3-47及表3-20工序十:见图3-48及表3-21工序十:见图3-49及表3-22上-页

返回3.4数控车床上车削螺纹时的工艺处理3.4.1对工件装夹方面的要求(1)工件应定位准确、牢靠.轴向尽可能以台阶定位(2)工件不应悬伸过长如不可避免，则应采用“‘一夹一顶”的方案;(3)工件夹紧力不能过小，因为高速切削时的切削力较大;如夹紧不牢，则工件会在切削力的作用下产生移动。3.4.2对刀具及安装方面的要求(1)刀尖角不应正好等于螺纹牙形角，因为高速切削时切削力较大，加工后螺纹的牙形角会增大，故在刃磨硬质合金螺纹下-页

返回3.4数控车床上车削螺纹时的工艺处理车刀时，其刀尖角应比螺纹牙形角减少30'，以确保加工后得到正确的牙形。(2)螺纹刀不要刃磨断屑槽，因高速车削螺纹时多采用硬质合金刀具，若留磨断屑槽则会降低刀头的强度，易使刀尖崩碎;且开断屑槽后，使得径向前角不为零，车出的牙形角会发生变化—牙侧不直。(3)螺纹刀在安装时刀尖不官’低于或高于工件回转中心(4）螺纹刀安装时不能左右歪斜，否则即使刀尖角刃磨得十分准确，也会使车削时产生牙形角误差，即牙形角不对称。(5)螺纹刀安装时不能悬伸过长。上-页

下-页

返回3.4数控车床上车削螺纹时的工艺处理3.4.3对切削用量、编制数控程序的要求(1)由于伺服电机的机械特性，车螺纹起刀时有一个加速过程，停刀时有一个减速过程，在此加速或减速段，螺距不可能准确(2)加工螺纹时需考虑主轴转速的合理性，主轴转速过高，则会因伺服系统的响应跟不上而使螺纹乱扣;主轴转速过低，则输出转矩下降，尤其是在车削大螺距螺纹时会出现“闷车”现象。上-页

下-页

返回3.4数控车床上车削螺纹时的工艺处理(3)背吃刀量的选择，一般每次吃刀深度不超过0，5mm，最后一次吃刀深度视表面粗糙度要求而定，一般在0.1mm左右。(4)车削螺纹前，外圆直径不能大于或等于基本直径(螺纹的公称直径)，因为高速切削时螺纹大径会产生膨胀变形，若末考虑此变形量，则加工后的螺纹大径变大，从而导致加工质量不合格。因此，加工螺纹前外圆直径应小于螺纹的基本直径，一般情况下取d实=d-0.1P,减小量在0.1~-0.15mm(多头螺纹不要错用导程计算)。3.5.1数控车床加工薄壁零件的优势在数控车床(卧式、立式)上加工薄壁类套筒零件，可以充分上-页

返回3.5数控车床上车削薄壁套筒零件时的工艺