现代数控加工工艺与装备第5章

【例】车刀可转位刀片：S N G M 16 06 12 E R—A3 型号表示含义。
S—35°菱形刀片；N—法后角为0°；G—刀尖位置尺寸允 差（±0.025mm），刀片厚度允差（±0.13 mm），内接圆公 称直径允差（±0.025mm）；M—一面有断屑槽，有中心定位 孔；16—切削刃长；06—刀片厚度；12—刀尖圆角半径1.2 mm； E—倒圆刀刃；R—右手刀；A3—A型断屑槽，断屑槽宽3.2～ 3.5 mm。
5.3 典型零件数控车削加工工艺分析实例
5.1 数控车削加工工艺概述 5.1.1 数控车床的类型
1．按数控系统的功能和机械结构的档次分
（1）经济型数控车床:一般采用步进电动机驱动的开环控制 系统，结构简单，价格低廉, 一般只能 进行两个平动坐标(刀 架的移动)的控制和联动。 （2）全功能型数控车床:采用闭环或半闭环控制的伺服系统， 可以进行多个坐标轴的控制。具有高刚度、高精度和高效率 等特点。
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
几何要素缺陷示例一
几何要素缺陷示例二
结构工艺性示例
5.2.2 工序的划分
在批量生产中，常用下列两种方法进行工序的划分： 1 ．按零件加工表面次安装下完成，以免
多次安装所产生的安装误差影响位置精度。适用于加工内容不 多的零件。 2．按粗、精加工划分工序 以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工
主轴轴线处于垂直位置的数控车床。（双轴立式数控车床 ）
3．按数控系统控制的轴数分类：
（1）两轴控制的数控车床： 机床上只有一个回转刀架或两个排刀架，多采用水平 导轨，可实现 两坐标轴控制。 （2）四轴控制的数控车床： 机床上有两个独立的回转刀架，多采用斜置导轨，可 实现四坐标轴控制。
5.1.2 数控车床的结构与主要性能参数
第 5 章 数控车削加工工艺
学习目的：
1、了解数控车床的结构以及种类
2、正确分析数控机床加工零件的工艺性
3、掌握数控车床加工工艺的制订
4、掌握中等复杂典型零件的数控车削加工 工艺分析,并制订其工艺规程
第 5 章 数控车削加工工艺
本章主要内容如下：
5.1 数控车削加工工艺概述
5.2 数控车削加工工艺的制订
1
薄壁工件 加工分析
防止和减少 薄壁工件变形, 采用以下装夹 方法及其夹具: (1)增加装夹接触面 (2)应采用轴向夹紧夹具 (3)增加工艺肋
5.2.6 数控刀具的选择
1.常用车刀种类和用途
（1）尖形车刀 以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类 车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构 成. （2）圆弧形车刀 构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮廓误差很 小的圆弧，该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖。因此， 刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。 （3）成型车刀 成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由 车刀刀刃的形状和尺寸决定。
三爪卡盘示意图
加工软爪
1-卡爪 2-螺杆 3-木板
a) 四爪单动卡盘
b) 四爪单动卡盘装夹工件
a) 普通顶尖
b) 活顶尖
两顶尖装夹工件
两顶尖车偏心轴
【实例】 在角铁、花盘上装夹工件
1-连杆 2-圆形压板 3-压板
4-V形架 5-花盘
1-平衡铁 2-轴承座 3-角铁 4-划针盘 5-压板
【实例】 薄壁工件装夹和夹具选择
工序2
（见下图），用φ12㎜外圆和φ20㎜端面装夹，工序 内容有：车削包络SR7㎜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形。
5.2.3 加工顺序的安排
1．先粗后精 对于粗精加工在一道工序内进行的，先对各表面进行粗加 工，全部粗加工结束后在进行半精加工和精加工，逐步提高加 工精度。 2．先近后远 在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的 部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。 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。 4．基面先行 用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面 越精确，装夹误差就越小。
常用车刀的种类、形状和用途 1-切断刀 2-90°左偏刀 3-90°右偏刀 4-弯头车刀 5-直头车刀 6-成型车刀 7-宽刃精车刀 8-外螺纹车刀 9-端面车刀 10-内螺纹车刀 11-内槽车刀 12-通孔 车刀 13-盲孔车刀
2．可转位刀片的标记
1 2 3 4 5 6 7 8 — 9 10 式中每一位字符串代表刀片某种参数的意义： 1——刀片的几何形状及其夹角。 2——刀片主切削刃后角（法后角）。 3——公差 表示刀片内接圆d与厚度s的精度级别。 4——刀片形状、固定方式或断屑槽。 5——刀片边长、切削刃长。 6——刀片厚度。 7——修光刀 刀尖圆角半径r或主偏角κr或修光刃后角αn。 8——切削刃状态 尖角切削刃或倒棱切削刃。 9——进刀方向或倒刃宽度。 10——各刀具公司的补充符号或倒刃角度。
常见可转位车刀刀片
【实例】淬火钢曲线轮廓车刀例
工件材料及加工要求如图所示。工件材料是 一种耐热挤压新钢种，硬度为43～48 HRC，=1.4 5～1.6 GPa，材料导热性差，表面粗糙度值为 =0.8μm。选择刀具、刀具几何参数及切削用量。
• 解：刀具材料及几何形状：粗加工采用AG2金属 陶瓷，刀刃形状经多次试验，宜采用圆弧刃，选 用12 mm圆弧刃刀片刃磨而成，增强了刀刃强度， 有效地防止了崩刃。精加工采用YT726硬质合金， 它的强度和抗冲击能力比陶瓷刀具好，允许刃口 磨得锋利些以便于精加工。 • 此刀用四川工具厂生产的螺纹车刀L32修磨而 成，刀片用M608加工螺纹刀片改磨成圆弧刀刃， 以适应曲面加工的要求，刀具几何参数及切削用 量见表。机床：数控车床，以适应曲面加工要求。
车床加工的典型表面
5.1.2 数控车床的主要加工对象
1．精度要求高的回转体零件
2．表面粗糙度要求高的回转体零件
3．表面形状复杂的回转体零件 4．带特殊螺纹的回转体零件
轴承内圈示意图
成型内腔零件示例
5．2 数控车削加工工艺的制订
1．零件图样分析 （1）尺寸标注方法分析 由于数控加工精度及重复定位精度都很高， 不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的尺寸分散标 注法改为以集中引注或坐标式的尺寸标注法。
(1) 圆弧车削加工路线
① 车锥法（ (a) ）② 移圆法 ( (b) ) ③ 车圆法
(2)
圆锥车削加工路线
在车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况
车正锥的两种加工路线
车倒锥的两种加工路线
巧用起刀点
a)将起刀点与对刀点重合在一起： 第一刀为A→B→C→D→A； 第二刀为A→E→F→G→A； 第三刀为A→H→I→J→A。
（3）车削中心:车削中心是一种复合加工机床，工件在一次 装夹后，它不但能完成对回转型面的加工，还能完成回转零 件上个各表面加工，如圆柱面或端面上铣槽或平面等。 (4) FMC车床: 由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。
经济型数控车床
全功能型数控车床
车削中心主轴的C轴功能
FCM车床
2．按主轴的配置形式分类： （1）卧式数控车床 ： 主轴轴线处于水平位置的数控车床。（双轴卧式数控车床） （2）立式数控车床 ：
中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这法适用于零件加工
后易变形或精度要求较高的零件。
轴承内圈精车加工方案
实 例 分 析
【例】
加工如下图所示手柄零件，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。试进行工
序的划分及确定装夹方式。
工序1
（如图所示将一批工件全部车出，包括切断），夹棒 料外圆柱面，工序内容有：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。
（4）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
（5）顺工件轮廓双向进给的路线
两种不同的进给方法
嵌刀现象
合理的进给方案
5.2.5 数控车削夹具类型和选择
1．圆周定位夹具
（1）三爪自定心卡盘：能自动定心，夹持范围大，一般不需找 正，装夹速度较快。但夹紧力小，卡盘磨损后会降低定心精度。 （2）软爪：软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的，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。 （3）弹簧夹套：弹簧夹套定心精度高，装夹工件快捷方便，常 用于精加工的外圆表面定位.。弹簧夹套夹持工件的内孔是标准 系列，并非任意直径。 （4）四爪单动卡盘：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。但四爪单动卡盘找正比较费时，只能 用于单件小批生产。
5.2.1 数控车削加工零件的工艺性分析
（2）零件轮廓的几何要素分析 是否充分、正确。 （3）精度及技术要求分析
要分析几何元素的给定条件
①分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。对采用数 控加工的表面，其精度要求应尽量一致，以便最后能一刀连续加 工。 ②分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达 不到，需采用其他措施（如磨削）弥补的话，注意给后续工序留 有余量。 ③找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一 次安装下完成。
2．中心孔定位夹具
（1）两顶尖拨盘：两顶尖（活顶尖、死顶尖）装夹工件方便， 不需找正，装夹精度高。
（2）拨动顶尖：拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面顶尖两种。
3．复杂、异形、精密工件的装夹
（1）花盘 ：加工表面的回转轴线与基准面垂直、外形复杂的 零件可以装夹在花盘上加工。 （2）角铁：加工表面的回转轴线与基准面平行、外形复杂的 零件可以装夹在角铁上加工。