數(shù)控加工工藝設(shè)計

1、第三章　數(shù)控加工工藝設(shè)計,目　　錄,3.1　數(shù)控車削加工工藝設(shè)計　　一、數(shù)控車床的加工對象　　二、數(shù)控車削加工工藝性分析　　三、數(shù)控車削刀具的選用　　四、加工工藝路線的確定　　五、加工工藝參數(shù)的確定3.2　數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計　　一、數(shù)控銑床及加工中心的加工對象　　二、數(shù)控銑削加工工藝性分析　　三、數(shù)控銑床及加工中心刀具系統(tǒng)　　四、加工工藝路線的確定　　五、加工工藝參數(shù)的確定,概述,數(shù)控機床的加工工藝與普通機床加

2、工工藝要復(fù)雜得多。在數(shù)控加工前，要將機床的運動過程、零件的工藝特點、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都要編入程序。,數(shù)控加工工藝設(shè)計的主要內(nèi)容：,1、根據(jù)零件的特征，選擇數(shù)控加工機床。2、分析零件加工工藝，確定零件的裝夾方式。3、選擇加工刀具。4、確定走刀路線。5、確定數(shù)控加工工藝參數(shù)。6、編寫數(shù)控加工工藝卡。,3.1　數(shù)控車削加工工藝設(shè)計,一、數(shù)控車床的加工對象,數(shù)控車床典型加工類別,車外圓,車端面,鉆孔/鉸孔/攻螺紋,切槽

3、,切斷,車內(nèi)孔/鏜孔,車型面,車螺紋,車錐面,一、數(shù)控車床的主要加工對象,1、精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件,高精度的機床主軸,高速電機主軸,加工尺寸精度高達0.001mm或更小，特種精密數(shù)控車床可加工出幾何輪廓精度高達0.0001mm、表面粗糙度Ra達0.02μm的零件。,2、表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件,3.帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件,滾珠絲杠,車削變（增/減）螺距螺紋、要求等螺距與變螺距之間平滑過渡的螺紋，以及高精度的模數(shù)螺旋零件（如圓柱、圓弧蝸

4、桿）和端面（盤形）螺旋零件等。,主要內(nèi)容,按工藝方法分,,,（２）有自動裝卸機械手的六軸數(shù)控車床,4.以特殊方式加工的零件,(1)雙主軸雙刀架六軸數(shù)控車床,二、數(shù)控車削加工工藝性分析,制定工藝方案之前必須要先分析零件圖樣，它直接影響零件加工程序的編制及加工結(jié)果。工藝分析主要有:,1、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 　　零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件對加工方法的適應(yīng)性，即所設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成型，如工件的裝夾、對刀、測量等等。結(jié)構(gòu)工藝性不好會使加

5、工困難，浪費材料和工時，有時甚至無法加工。所以應(yīng)該對零件的結(jié)構(gòu)進行工藝性審查。如圖3.5 所示，圖 b所示結(jié)構(gòu)工藝性較好。,（a）不合理　　　　　?。╞）合理圖3.5　結(jié)構(gòu)工藝性示例,2、零件輪廓幾何要素分析,手工編程時要計算基點(圖紙中，基本線型的交點)坐標(biāo)，自動編程中要對零件輪廓進行CAD造型。 因此，在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。由于設(shè)計等多方面的原因，可能會在圖樣上出現(xiàn)加工輪廓的條件不充分，或尺寸缺

6、陷，將增加了編程的難度，有的甚至無法編程。,（a）　　　　　　　　 （b） 圖3.6　幾何要素的缺陷,,如圖3.6a所示的圓弧R10與斜線的關(guān)系要求為相切，但經(jīng)計算后卻為相交關(guān)系。又如圖3.6b所示，圖樣上給定幾何條件自相矛盾，圖上標(biāo)出的各段長度之和不等于其總長。,3、精度及技術(shù)要求分析,（1）分析精度及各項技術(shù)要求是否齊全、是否合理。 　?。?）若本工序的數(shù)控車削加工精度達不到要求（可采取磨削），則應(yīng)給后續(xù)工序留有加工余量；

7、 （3）數(shù)控編程時，常取零件尺寸的“中值”，如圖3.7所示。,（a）　　　　　　　　　　　　　　?。╞）圖3.7　零件精度分析,,（4）分析圖樣上的形狀和位置公差要求?！　。?）分析表面粗糙度要求。 　?。?）分析零件材料與熱處理要求。以上分析的目的是：劃分加工階段和選擇加工方法(如:粗車\半精車\精車或磨削等)以及選擇夾具與刀具等。,,4、定位和裝夾,（1）定位基準(zhǔn)的選擇 　　1）粗基準(zhǔn)的選擇原則是：　?、偃鐖D3.9，同

8、時有加工表面和不加工表面時，為保證工件的壁厚均勻，應(yīng)選擇不加工表面外圓為粗基準(zhǔn)；有多個不加工表面，應(yīng)選擇其中與加工表面相互位置要求高的表面為粗基準(zhǔn)。　?、谌鐖D3.10，幾處毛面均要加工時，應(yīng)以余量小的表面為粗基準(zhǔn)，圖3.10選? 55；若要保證某重要表面余量均勻，則以該表面為粗基準(zhǔn) ?！　、圩鳛榇只鶞?zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整，不應(yīng)有飛翅、澆口、冒口及其他缺陷，這樣可減少定位誤差，并使零件夾緊可靠?！　、艹谝坏拦ば虿捎么只鶞?zhǔn)外（同一尺寸方

9、向上），其余工序都應(yīng)使用精基準(zhǔn)，如圖3.11，只能用φ30(毛面)定位一次 。,,,,圖3.9　　　　　　　圖3.10　　　　　　　　　　　圖3.11,,數(shù)銑工藝設(shè)計,2）精基準(zhǔn)的選擇　 主要從保證工件的位置精度和裝夾方便這兩方面來考慮。其選擇原則是：,①基準(zhǔn)重合原則：可避免基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差?！　、诨鶞?zhǔn)統(tǒng)一原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一可避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而帶來的加工誤差，有利于保證工件各加工表面的位置精度，并可以簡化夾具的設(shè)計和

10、制造?！　、圩詾榛鶞?zhǔn)原則：有時精加工或光整加工工序要求余量小且均勻，則應(yīng)以加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。如拉孔、鉸孔、研磨、無心磨等?！　、芑榛鶞?zhǔn)原則：當(dāng)被加工工件上有兩個相互位置精度要求很高的表面時，采用這兩個表面互相作為定位基準(zhǔn)，反復(fù)加工另一表面，稱為互為基準(zhǔn)。互為基準(zhǔn)可使兩加工表面間獲得較高的相互位置精度，且加工余量小而均勻。如加工精密齒輪的磨齒工序，先以齒面為定位基準(zhǔn)磨內(nèi)孔；然后以孔為定位基準(zhǔn)磨齒面，這樣不僅

11、使加工余量均勻，并能保證齒面與孔之間較高的相互位置精度?！　、菥鶞?zhǔn)選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確、裝夾方便。,,,,（2）夾具的選用,數(shù)控車床夾具有二大類：軸類工件的夾具和盤類工件的夾具。 數(shù)控車床上常用的夾具：通用三爪自定心卡盤，四爪單動卡盤，液壓、電動及氣動等自動控制夾具； 　　1）用于軸類工件的夾具：自動夾緊撥動卡盤(圖3.12 )、撥齒頂尖(圖3.13 ) 、三爪撥動卡盤和快速可調(diào)萬能卡盤等。,,,,,圖3.12　自動夾緊撥動

12、卡盤　　　　　圖3.13　撥齒頂尖結(jié)構(gòu)圖,2）用于盤類工件的夾具　這類夾具適用于無尾座卡盤式數(shù)控車床，主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤。,,,,,圖3.14　可調(diào)卡爪式卡盤　　　　圖3.15　快速可調(diào)卡盤,,三、數(shù)控車削刀具的選用,數(shù)控加工對刀具的要求,,1）剛度好、強度高，以適應(yīng)粗加工時的大切深和快速進給要求2）高精度，以適應(yīng)數(shù)控加工的精度和自動換刀要求3）較高的可靠性和耐用度，保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率4）具有好的斷屑和排屑性

13、能,保證機床正常運轉(zhuǎn)5）安裝調(diào)整方便,1、數(shù)控加工對刀具的要求,數(shù)控加工刀具的基本特征,,數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點。 一般包括：通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此數(shù)控刀具已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。,,2、數(shù)控刀具的分類,按照刀具結(jié)構(gòu)分：,,,整體式：鉆頭、立銑刀等,鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機夾式,特殊形式：復(fù)合式、減振式等,,機夾式又分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位二

14、種，可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛應(yīng)用，數(shù)量上已達到整個數(shù)控刀具的30%－40%，金屬切除率占總數(shù)的80%－90%。,數(shù)控刀具的分類,按照刀具材料分：,,,高速鋼刀具,硬質(zhì)合金刀具,金剛石刀具,其他：立方氮化硼、陶瓷刀具等,,數(shù)控刀具的分類,按照切削工藝分：,,,車削刀具：外圓、內(nèi)孔、螺紋、成形車刀等,銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等,鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等,鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等,車削刀具圖片,鉆削刀具圖片,鏜削刀具圖片,,,,,銑

15、削刀具圖片,,3、刀具材料選擇,切削刀具材料的硬度和韌性,1923年發(fā)明的硬質(zhì)合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年開發(fā)了CVD技術(shù)，使涂層硬質(zhì)合金快速普及。自1974年起，開發(fā)了 TiC-TiN系金屬陶瓷,對于金屬切削用刀具材料，一般有硬度、強度、紅硬性、導(dǎo)熱性等指標(biāo)要求。其中硬度和強度是二項極其重要的指標(biāo)，理想的刀具材料當(dāng)然是硬度、強度兼?zhèn)?。因此，?shù)控加工中,刀具材料應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合

16、金刀具。,,刀具材料選擇,,1）高速鋼刀具紅硬溫度：6000C硬度：63-70HRC,高速鋼(HSS，鋼中含較多的鎢、鉻、鉑、鋇釩等合金元素)刀具過去曾經(jīng)是切削工具的主流，隨著數(shù)控機床等現(xiàn)代制造設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大力開發(fā)了各種涂層和不涂層的高性能、高效率的高速鋼刀具，高速鋼在強度、韌性、熱硬性及工藝性等方面有著優(yōu)良的綜合性能。高速鋼刀具在形狀復(fù)雜的刀具制造中，特別是切齒刀具、拉刀制造中仍有較大的比重。 高速鋼刀具因其切削效率低

17、，所以在其他類型的刀具中已被硬質(zhì)合金刀具所替代。,刀具材料選擇,2）硬質(zhì)合金刀具紅硬溫度：10000C硬度：78~82HRC或1300~1800HV,,1)普通硬質(zhì)合金,2)新型硬質(zhì)合金,,超細晶粒硬質(zhì)合金,涂層硬質(zhì)合金,金屬陶瓷,,,,粒徑在1μm以下，這種材料具有硬度高、韌性好、切削可靠性高等優(yōu)異性能,保持了普通硬質(zhì)合金機體的強度和韌性，又使表面有很高的硬度和耐磨性,TiC(N)基硬質(zhì)合金，其性能介于陶

18、瓷和硬質(zhì)合金之間,,由碳化物組成（WC、TiC、TaC、NbC等）,硬質(zhì)合金的分類和標(biāo)志,硬質(zhì)合金的分類和標(biāo)志,,,P類,,,,藍色（包括P01~P50)系高合金化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金主要用于加工長切屑的黑色金屬(硬度高，韌性差),黃色（包括M10~M40）系中合金化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金為通用型，適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬及有色金屬(中硬),按國際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類，三大類，分別用P、M、K表示 ，有顏色標(biāo)志。,,M類,K類,

19、紅色（包括K10~K40）系單純WC的硬質(zhì)合金牌號。主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料(韌性好，硬度差),,我國部分硬質(zhì)合金牌號與ISO硬質(zhì)合金牌號對照表,,刀具材料選擇,3）陶瓷刀具紅硬溫度：14500C硬度:78HRC,,不僅能對高硬度材料進行粗、精加工，也可進行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料；刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加

20、工中的換刀次數(shù)；可進行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍。,有：氧化鋁Al2O3、氮化硅si2N4等,刀具材料選擇,4）超硬刀具,,是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：單晶金剛石、聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石(是低壓下人造的)等。超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石復(fù)合片(PCD)刀具及立方氮化硼復(fù)合片(PCBN)刀具占主導(dǎo)地位。許多切削加工

21、概念，如綠色加工、以車代磨、以銑代磨、硬態(tài)加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應(yīng)用而興起，故超硬刀具已成為切削加工中不可缺少的重要工具。,1)立方氮化硼：紅硬溫度15000C ， 硬度:7300~9000HV2)人造金剛石: 紅硬溫度8000C ， 硬度:5000HV3)天然金剛石: 紅硬溫度8000C ，

22、 硬度:10000HV,特別提醒：金剛石中的C與鐵的親和力強，不能加工黑色金屬,4.數(shù)控車削刀具的選用,按用途分,,數(shù)控車削刀具類型,右偏外圓車刀：刀具從右到左車削工件外圓。左偏外圓車刀：刀具從左到右車削工件外圓。,,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,刀片的夾緊方式,各種夾緊方式是為適用于不同的應(yīng)用范圍設(shè)計的。為了幫助您選擇具體工序的最佳刀具，按照適合性對它們分類，適合性有1-3個等級，3為最佳選擇。,山特車刀的夾緊方式

23、選擇,,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,刀片形狀的選擇,正型（前角）刀片：對于內(nèi)輪廓加工，小型機床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負型（前角）刀片：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時應(yīng)優(yōu)先選擇負型刀片。,,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,刀片形狀的選擇,根據(jù)加工輪廓選擇刀片形狀,一般外圓車削常用刀尖角為80°凸三角形、四方形和80 °菱形刀片；仿形加工常用55 °、3

24、5 °菱形和圓形刀片；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。,,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,思考題,刀具的主要角度有哪些？對切削加工有何影響？,前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角,,,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,前角對切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影響都很大,刀具前角的作用,車刀主要角度的選擇,前角的合理選擇,在刀具強度允許下，應(yīng)盡可能取較大的

25、前角。對成型刀具應(yīng)采用較小的前角或零前角，以減少刀具刃磨后產(chǎn)生的誤差。具體選擇原則如下： （1）工件材料加工塑性材料時，為減小切削變形，降低切削力和切削溫度，應(yīng)選較大的前角；而加工脆性材料時，為增加刃口強度，應(yīng)取較小的前角。工件的強度低、硬度低，應(yīng)選較大的前角；反之，應(yīng)取較小的前角一。用硬質(zhì)合金刀具切削特硬材料或高強度鋼時，應(yīng)取負前角。 （2）刀具材料刀具材料的抗彎強度和沖擊韌度較高時，應(yīng)取較大的前角。如高速鋼刀具的前角

26、比硬質(zhì)合金的前角約大5°～10°陶瓷刀具的韌性差，其前角應(yīng)更小〔多在－15° ～ －4°范圍)；立方氮化硼由于脆性更大，都采用負前角高速切削。,前角的合理選擇,（3）加工性質(zhì)　粗加工，特別是斷續(xù)切削時，為提高切削刃的強度，應(yīng)選擇較小的前角。精加工時，為使刀具鋒利，提高表面加工質(zhì)量，應(yīng)選擇較大的前角。 （4）機床功率和工藝系統(tǒng)剛度　當(dāng)機床功率不足或工藝系統(tǒng)的剛度較差時。應(yīng)取較大的前角，以減小

27、切削力和切削功率，減輕振動。 （5）成型刀具和在數(shù)控機床、自動線上不宜頻繁更換的刀具為保證工作的穩(wěn)定性（如不發(fā)生崩刃等）和刀具耐用度，應(yīng)選較小的前角或零度前角。 另外，前角的選擇還與刀面形狀及其他幾何參數(shù)有關(guān)，尤其是和刃傾角有密切關(guān)系。帶負倒棱的刀具允許采用較大前角；大前角刀具常與負刃傾角匹配來保證切削刃強度和抗沖擊能力。,硬質(zhì)合金車刀合理前角的參考數(shù)值,,,車刀主要角度的選擇,刀具后角的作用,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,后角的合

28、理選擇,實驗證明，合理的后角主要取決于切削厚度。具體選擇原則如下： （1）工件材料　工件的強度、硬度較高時，為增加切削刃的強度，應(yīng)選擇較小的后角。工件材料的塑性、韌性較大時，為減小刀具后刀面的摩擦，可取較大的后角。加工脆性材料時，切削力集中在刃口附近，應(yīng)取較小的后角。 （2）加工性質(zhì)　粗加工或斷續(xù)切削時，為了強化切削刃，應(yīng)選擇較小的后角（4°～6°）；精加工或連續(xù)切削時，刀具的磨損主要發(fā)生在刀具后刀面

29、，應(yīng)選擇較大的后角（ 8°～12° ）。,后角的合理選擇,(3)工藝系統(tǒng)剛性　當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差，易出現(xiàn)振動時，應(yīng)適當(dāng)減小后角，以增強刀具對振動的阻尼作用；對于尺寸精度要求較高的精加工刀具，應(yīng)選較小的后角，以減小刀具重磨后尺寸的變化。通常，為了提高刀具耐用度，可加大后角，但為了降低重磨費用，對重磨刀具可適興減小后角。,副后角的選擇原則 副后角可減少副后面與己加工表面間的摩擦。為了使制造、刃磨方便，一般車刀、刨

30、刀等的副后角等于主后角。對特殊刀具，為了保證其強度，只能取較小的副后角。例如切斷刀、鋸片刀等，副后角通常取（ 8°～12° ）,硬質(zhì)合金車刀合理后角的參考數(shù)值,,,主偏角的作用,余偏角等于90°減主偏角，其作用是緩和沖擊力，對進給力，背向力，切削厚度都有影響,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,車刀主要角度的選擇,主偏角及副偏角的功用,（1）減小主偏角和副偏角，可降低殘留面積高度，減小已加工表面的粗糙度值。

31、 （2）減小主偏角和副偏角，可提高刀尖強度.改善散熱條件.提高刀具耐用度。 （3）減小主偏角和副偏角，均使徑向力增大，容易引起工藝系統(tǒng)的振動，加大工件的加工誤差和表面粗糙度值，,主偏角合理選擇,在一般情況下，只要工藝系統(tǒng)剛度允許，主偏角應(yīng)盡量選取較小的值?！　。?）粗加工和半精加工時，硬質(zhì)合金車刀應(yīng)選擇較大的主偏角，有利于減小振動，提高刀具的耐用度，易于斷屑，例如效果顯著的強力切削車刀的主偏角取75°?！　。?

32、）當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度較好時，主偏角可取小值（30°～45°）；當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度較差或強力切削時，一般?。?0°～75°）例如，車削細長軸、薄壁套簡時，為減小背向力，取90°≤Kr≤93°，以降低工藝系統(tǒng)的彈性變形和振動。,主偏角合理選擇,（3）在加工高強度、高硬度的工件，例如淬硬鋼和冷硬鑄鐵時，主偏角應(yīng)取10°～30°，以增加刀頭的強度、減少單位長度切削刃上的

33、切削力和提高刀具的耐用度。 （4）選擇主偏角還要視工件形狀及加工條件而定。例如，車削階梯軸時，可選主偏角為90°的車刀；單件小批生產(chǎn)時，希望用一把車刀車削外圓、端面和倒角等所有表面，可選通用性好的主偏角45°或90°車刀；需從工件中間切入的車刀或仿形加工的車刀，則應(yīng)適當(dāng)增加主偏角和副偏角。,,,副偏角的作用,副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5°～15°,車刀

34、主要角度的選擇,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,副偏角合理選擇,主要根據(jù)工件已加工表面粗糙度的要求和刀具強度來選擇，在不引起振動的情況下，盡量取小值?！　。?）一般刀具的副偏角，在不引起振動的情況下，可取較小的值。例如，車刀、刨刀均可?。?°～10°）。 （2）精加工時。副偏角應(yīng)取得更小些（5°～10°）；而粗加工時，取10°～15° （3）當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度較差或從工件中

35、間切入時，可取30°～45°?！　。?）在加工高強度、高硬度材料或斷續(xù)加工時，應(yīng)取較小的副偏角 （4°～6°），以提高刀尖強度，改善散熱條件。 （5）切斷刀、鋸片刀和槽銑刀等刀具，為了保證刀頭強度和重磨后刀頭寬度變化較小，只能取很小的副偏角（1°～2°）。 （6）在精加工時，可在副切削刃上磨出一段副偏角為0°、長度為（1.2～1.5）f（進給量）的修

36、光刃，以減小己加工表面的粗糙度值。,硬質(zhì)合金車刀合理主、副偏角的參考數(shù)值,,,,刃傾角的作用,刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，切削開始點的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時為3°～5°；銑削時10°～15°,車刀主要角度的選擇,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,,刀尖圓弧半徑對刀尖的強度及加工表面粗糙度影響很大，一般適宜值選進給量的

37、2～3倍,刀尖圓弧半徑的選擇,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,斷屑槽的參數(shù)直接影響到切削的卷曲和折斷，目前刀片的斷屑槽形式較多，各種斷屑槽刀片的使用情況不盡相同，選用時一般參照具體的產(chǎn)品樣本,MITSUBISHI推薦的適用于加工鋼材的斷屑槽形,可轉(zhuǎn)位車刀的選用,斷屑槽型的選擇,四、加工工藝路線的確定,1、工序的劃分 數(shù)控車削加工，小批量生產(chǎn)時，一般按工序集中的原則劃分工序。大批量生產(chǎn)時，常按零件加工表面質(zhì)量

38、及粗、精加工分開法劃分工序。,（1）按加工表面質(zhì)量劃分工序　　對于位置精度要求較高的表面應(yīng)安排在一次裝夾下完成，以免多次裝夾產(chǎn)生安裝誤差?！　。?）按粗、精加工劃分工序　　對毛壞余量較大、加工精度要求較高（標(biāo)注有精度和粗糙度要求）、易變形的工件，應(yīng)將粗、精車加工分開，并劃分為兩道或更多的工序。若粗加工后余量不均勻，則要安排半精加工;若要求精度很高,則還需要安排磨削?！　。?）按內(nèi)外交叉原則劃分工序　　對于內(nèi)、外表面均需要加工的

39、零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)、外表面粗加工，后進行內(nèi)、外表面的精加工。切不可將零件上的一部分表面粗、精全部加工完畢后，再加工其他表面。,2、確定走刀路線,（1）最短的空行程走刀路線　　1）合理選擇切削加工起點，使切入、切出路線最短。　　2）合理選擇換刀點，以減少換刀時間?！　?）在不發(fā)生加工干涉的前提下，空行程走刀宜盡量采用快速移動指令（G00）?！　?）合理安排“回零”路線。（2）最短的切削走刀路線 　　如圖3.20所

40、示，經(jīng)分析和判斷后可知圖3.20c）所示的矩形循環(huán)走刀路線的進給長度總和最短。因此，在同等條件下，其切削所需時間（不含空行程）也最短，刀具的損耗也最少。,,a）沿工件輪廓走刀 b)”三角形”走刀 　　 c）”矩形”走刀圖3.20　粗車進給路線示例,（3）大余量毛坯的走刀路線 　　1）階梯切削走刀路線　采用階梯切削法應(yīng)盡可能多地去除毛坯材料。在同樣背吃刀量的條件下，圖3.21a余量不均勻,圖3.21b余量均勻,較

41、好?！　〔挥秒A梯車削法，改用雙向進刀法，依次從軸向和徑向進刀、并順著工件毛坯輪廓進行走刀（如圖3.22所示），會更好。,,圖3.21　階梯切削走刀路線　　　　　圖3.22　雙向進刀走刀路線,,2）分層切削　對于大余量的階梯軸應(yīng)分層進行粗加工。（4）最后完工時切削走刀路線 最后一刀應(yīng)連續(xù)切削，輪廓表面才不會有接刀的刀痕。（5）刀具的切入與切出走刀路線 進刀（退刀）時應(yīng)盡量使刀具沿工件的輪廓的切線方向切入（切出），避免出現(xiàn)接刀的刀

42、痕。,五、加工工藝參數(shù)的確定,數(shù)控車削加工切削用量包括：背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度V（數(shù)控車削多采用恒線速切削）、進給速度Vf或進給量f?！　『侠磉x擇切削用量的原則：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，同時應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量(精度和粗糙度)的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本?！　〈_定切削用量的方法：根據(jù)刀具材料、工件材料、加工方法（粗或精加工）及工件表面粗糙度要求，以機床說明書（機

43、床功率限制）、切削用量手冊或刀具制造商產(chǎn)品樣本的刀具切削參數(shù)推薦值為依據(jù)，用查表計算法確定；或者根據(jù)實際加工經(jīng)驗確定。1．背吃刀量ap(垂直于進給方向上的切削深度)　　在機床剛性及功率允許的條件下，粗車時盡可能選取較大的背吃刀量。 粗車時(Ra50-12.5um), ap為12~3mm; 半精車時(Ra6.3-3.2um)，ap為2~0.5mm; 精車時(Ra1.6-0.8

44、um)，ap為0.4~0.1mm;,,2．切削速度V或主軸轉(zhuǎn)速n 　 切削速度（查表）：刀具切削加工時刀尖點的線速度，與主軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：,,式中：V―切削速度，單位m/min；n―主軸轉(zhuǎn)速，單位r/min；　　　D―工件直徑，單位mm?！　〕Ｒ?guī)車削時的切削速度　根據(jù)零件的直徑、材料和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件，查表（P101表3.1）來確定切削速度。若為恒線速切削功能則直接使用切削速度值，否則應(yīng)計算出主軸轉(zhuǎn)速。 注

45、意：交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。,3．進給速度Vf 或進給量f,進給速度是指單位時間內(nèi)，車刀沿進給方向移動的距離（單位：mm／min）； 有時也可以選用每轉(zhuǎn)進給量f （單位：mm／r）來表示進給速度（Vf＝n×f）。 　　確定進給速度應(yīng)遵循以下原則：　?。?）在保證工件加工質(zhì)量前提下，為提高生產(chǎn)率，可選擇較高的進給速度（≤2000mm／min）?！　。?）切斷、車削深孔或精車加工時，

46、宜選擇較低的進給速度?！　。?）刀具空行程，進給速度可大或使用G00指令?！　。?）進給速度應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和背吃刀量相適應(yīng)?！　∵M給量f的確定：單向進給速度（X方向進給或Z方向進給），粗車時一般取0.3～0.8mm／r，精車時常取0.1～0.3mm／r，切斷時常取0.05～0.2mm／r。 或查P102-103表3.2和表3.3，分別為硬質(zhì)合金車刀粗車外圓、端面的進給量參考值和半精車、精車的進給量參考值。,,補充:車螺紋

47、工藝知識 1.螺紋加工方法 由于螺紋加工屬于成型加工，為了保證螺紋的導(dǎo)程，加工時主軸旋轉(zhuǎn)一周，車刀的進給量必須正好等于螺紋的導(dǎo)程，因此進給量較大；另外，螺紋車刀的強度一般較差，故螺紋加工不是一次加工而成，需要多次進刀切削。 螺紋加工方法有直進法和斜進法，如下圖所示。,（a）斜進法 （b）直進法,直進法適合加工導(dǎo)程較小的螺紋，用G32、G92指令；斜進法適合加工導(dǎo)程較大的螺紋，

48、用G76指令。2.車螺紋前外圓直徑的確定 普通螺紋各基本尺寸： 大徑：d=D（小寫字母代表外螺紋--軸，大寫字母代表內(nèi)螺紋--孔） 中徑：d2=D2=d-0.6495P （P—螺紋的螺距） 小徑：d1=D1=d-1.0825P 但在車削三角形外螺紋時，大徑受車刀的擠壓會脹大，故車外螺紋前的實際外圓直徑應(yīng)小于螺紋大徑 d，一般小0.2~0.4mm(當(dāng)螺

49、距為1.5~3.5mm時)。,式中：δ1切入空刀行程量，一般取2~5mm； δ2切出空刀行程量，一般取δ1/44.車螺紋時進給次數(shù)和吃刀量的確定 查表。5.車螺紋時主軸轉(zhuǎn)速的確定(有二種轉(zhuǎn)速：低速和高速，一般選用低速車螺紋)1）經(jīng)濟型車床 n<=1200/P-k(5~1) 2）高精度車床 n=n允/P 其中:n允—車床車螺紋時的允許最高轉(zhuǎn)速

50、 P —螺紋導(dǎo)程（mm）， k―保險系數(shù)，一般取80,3.螺紋導(dǎo)入量與導(dǎo)出量的確定 在數(shù)控車床上加工螺紋時，由于機床伺服系統(tǒng)本身具有滯后特性，會在螺紋起始段和停止段發(fā)生螺距不規(guī)則現(xiàn)象，所以實際加工螺紋的長度W應(yīng)包括切入和切出的空行程量。即：,六、數(shù)控車削加工工藝設(shè)計舉例,如圖所示軸類零件，材料為45鋼，無熱處理和硬度要求，試對該零件進行數(shù)控車削加工工藝設(shè)計。,,,（1）零件圖工藝分析,該零件表

51、面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個直徑尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。該零件圖尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。通過上述分析，可采用以下幾點工藝措施?！　、賹D樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時可不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可?！　、跒楸阌谘b夾，坯件左端先用普通車床（也可在數(shù)

52、控車床上手動車削）預(yù)先車出夾持部分（雙點畫線部分）及粗車右端面并鉆好中心孔。毛坯選φ60㎜棒料,長200mm。,,,（2）選擇加工設(shè)備,根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CK6140數(shù)控車床。,（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式　　①定位基準(zhǔn)的確定 將坯料軸線和左端大端面（設(shè)計基準(zhǔn)）作為定位基準(zhǔn)?！　、谘b夾方法 左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。（4）確定加工順序及進給路線 　　零件圖上有尺

53、寸精度和表面粗糙度的要求，因此工件需要粗車和精車。加工順序按照從粗到精、由近至遠（從右到左）的原則確定，即先從右到左進行粗車（需留精車余量），然后從右到左進行精車，再車槽，車削螺紋，最后切斷。具體安排為：　　1）定位與安裝 對這種細長軸類零件，以軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤夾持φ56㎜外圓一頭的雙點劃線部分，使工件伸出卡盤175㎜，用頂尖頂持右端中心孔，一次裝夾完成粗、精加工（注：切斷時將頂尖退出）。,,2）  加

54、工順序　?、僮杂蚁蜃蟠周囃鈭A。留0.25㎜的精車余量?！　、?自右向左精車外圓（含螺紋段右倒角）?！　、?車5㎜×φ26㎜螺紋退刀槽?！　、?車螺紋?！　、萸袛?。,,起刀點,,（5）刀具選擇 　?、龠x用φ5㎜中心鉆鉆削中心孔。②粗車及平端面選用主偏角為900硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗）副偏角不宜太小，選κr’=35 0。③精車選用主偏角為900硬質(zhì)合金右偏刀，④選擇寬度為5mm的硬

55、質(zhì)合金切斷刀, ⑤車螺紋選用60°硬質(zhì)合金外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取rε=0.15～0.2㎜。 將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中（見下表）。,數(shù)控加工刀具卡片,,（6）切削用量選擇,①背吃刀量的選擇 此零件車削余量不大，輪廓粗車時，選ap=2 ㎜，精車時，選ap=0.25㎜；螺紋車削應(yīng)查螺紋切削用量表。?、谥鬏S轉(zhuǎn)速的選擇 由45鋼（熱軋），查表3-

56、1選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=130m/min，然后利用公式n=1000vc/πD計算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車為毛坯直徑D=60 ㎜，精車直徑取平均值D=45mm）得，粗車:500r/min、精車:1000 r/min。車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速n=1200/P-k(5~1) =1200/2-80*2.5=320 r/min?！、圻M給速度的選擇 由P103表3.3或下頁表，選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進給量為：粗車為0.

57、4㎜/r，精車為0.15㎜/r，最后根據(jù)公式vf = nf計算粗車、精車進給速度分別為200 ㎜ /min和150 ㎜/min。,,數(shù)控車削用量推薦表,,綜合前面分析的各項內(nèi)容，填入數(shù)控加工工藝卡片。主要內(nèi)容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。,,,典型軸類零件數(shù)控加工工藝卡片,3.2　數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計,一、數(shù)控銑床、加工中心的主要功能及加工對象,1）直線插補①平面直線②空間直線,1、數(shù)控銑床主要功能,,2）

58、圓弧插補①平面圓?、诳臻g圓弧,3）孔加工固定循環(huán)①鉆孔②鉸孔③锪孔④鏜孔⑤攻絲,,4）刀具補償　?、俚毒甙霃窖a償——平面輪廓加工　?、诘毒唛L度補償——設(shè)置刀具長度　?、鄣毒呖臻g位置補償——曲面加工5）鏡向、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移　　加工程序的控制，簡化程序編制。6）自動加減速控制 　　自動調(diào)整進給速度，保持正常而良好的加工狀態(tài)7）數(shù)據(jù)輸入輸出及DNC功能　?、佥斎胼敵鰯?shù)據(jù)　?、趫?zhí)行大的加工程序　?、塾嬎?/p>

59、機直接數(shù)控,,8）子程序功能9）自診斷功能　　自診斷是數(shù)控系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中的自我診斷，它是數(shù)控系統(tǒng)的一項重要功能，對數(shù)控機床的維修具有重要的作用。,用子程序方式加工的零件,,2、數(shù)控銑床主要加工對象加工精密、復(fù)雜的平面類、曲面類零件,數(shù)控銑削加工的零件,箱體類零件、復(fù)雜曲面、異形件、盤、套、板類零件,二、數(shù)控銑削加工工藝性分析,1．適合數(shù)控銑削加工的對象,（1）尺寸精度要求較高或形位精度要求較高的孔或面?！　。?）

60、零件上的曲線輪廓，特別是由數(shù)學(xué)表達式描繪的非圓曲線和列表曲線等曲線輪廓?！　。?）不便于普通機床加工的復(fù)雜曲線、曲面?！　。?）零件形狀復(fù)雜、尺寸繁多，劃線與檢測困難的部位?！　。?）用普通機床加工難以控制進給的內(nèi)外凹槽?！　。?）適合加工中心集中加工的孔、面。　?。?）能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面?！　。?）采用數(shù)控銑、加工中心能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕勞動強度的一般零件加工。,2、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析,（1）零件圖樣

61、的尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點　　對稱公差問題。例如，在用同一把銑刀、同一個刀具半徑補償值在編寫零件加工程序時，由于零件輪廓各處尺寸公差帶不同，如下圖所示，加工時很難同時保證各處尺寸在尺寸公差范圍內(nèi)。這時一般采取的方法是：兼顧各處尺寸公差，在編程計算時，改變輪廓尺寸并移動公差帶，改為對稱公差。如圖中括號內(nèi)的尺寸，其公差帶均作了相應(yīng)改變，計算與編程時用括號內(nèi)尺寸來進行。即：尺寸改為中值，公差改為對稱公差進行編程。,,（2）特殊零件的工藝

62、安排要特別留意　　特殊零件的工藝問題，要在裝夾方式、加工順序、刀具角度、熱處理等方面都要特別注意。雖然數(shù)控機床加工精度很高，但在一些特殊情況下，例如過薄的底板與肋板零件，切削加工時所產(chǎn)生的切削拉力及薄板的彈性退讓使切削面極易產(chǎn)生振動，薄板的厚度尺寸公差難以保證，表面粗糙度也將增大。實踐經(jīng)驗表明：厚度小于3mm而面積較大的薄板零件，在加工工藝上應(yīng)有特殊的措施。,（3）刀具尺寸與零件輪廓尺寸要合適,（ａ）R 較大時,（ｂ）R 較小時,圖3

63、.31 輪廓內(nèi)壁圓弧半徑R、高度H 對加工工藝的影響,（b）r 較大時,（a）r 較小時,圖3.32 內(nèi)壁與底面過渡圓弧半徑r對加工工藝的影響,圖3.31 輪廓內(nèi)壁圓弧半徑R、高度H 對加工工藝的影響,(4）定位基準(zhǔn)要統(tǒng)一　　盡量使設(shè)計、加工、檢測、使用基準(zhǔn)統(tǒng)一。必要時，增加工藝頭或工藝凸臺，在完成定位加工后再除去該部位。,圖3.33 工藝凸臺的應(yīng)用,（5）必須考慮零件加工變形的影響　　銑削加工時的變形，將影響加工質(zhì)量

64、，可采用常規(guī)加工方法（如粗、精加工分開及對稱去余量法等）、也可采用熱處理的方法（如對鋼件進行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進行退火處理等）等工藝措施預(yù)防變形。（6）毛坯的余量應(yīng)足夠且均勻，并便于裝夾。,3、定位和裝夾,（1）定位基準(zhǔn)的選擇 　復(fù)習(xí)數(shù)控車定位基準(zhǔn)的選擇,（2）夾具的選用　 數(shù)控銑床、加工中心常用的夾具類型：通用夾具、專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具和成組夾具(見后頁)?！?選擇夾具，首先要掌握機床的加工特點，同時還要考慮加工

65、零件的精度、批量、制造周期和制造成本?！　∵x擇夾具的一般原則為：單件生產(chǎn)時盡量選用虎鉗、螺釘壓板等通用夾具；批量生產(chǎn)時優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后才考慮選用專用夾具或成組夾具。并考慮采用多工位夾具和氣動、液壓夾緊方式。,,1）通用夾具：螺釘壓板、精密平口鉗、機用虎鉗、角鐵、V形塊等。這類夾具適用于單件或小批量生產(chǎn)。,用螺釘壓板裝夾零件,通用夾具(機用虎鉗),2）組合夾具,孔系組合夾具　　　　　　　　　　槽系組合夾具,,3）

66、專用夾具　　專用夾具主要針對特定的工件形狀或批量而設(shè)計，結(jié)構(gòu)較簡單，生產(chǎn)效率高。使用這類夾具安裝工件，定位方便準(zhǔn)確，夾緊迅速可靠?！　±纾庸は聢Da)所示的凸輪零件的凸輪曲面時，可采用圖b)中所示的凸輪夾具。其中，兩個定位銷3、5與定位塊4組成一面兩銷的六點定位，壓板6與夾緊螺母7實現(xiàn)夾緊。,1--凸輪零件 2--夾具體 3--圓柱定位銷 4--定位塊 5--菱形定位銷 6--壓板 7--夾緊螺母,,（3）定位與裝夾設(shè)計應(yīng)注意的

67、問題:　?、俦M可能做到設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程基準(zhǔn)統(tǒng)一?！　、诹慵ㄎ?、夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工、刀具更換及重要部位的測量?！　、郾M量將工序集中，減少裝夾次數(shù)?！　、軍A緊力應(yīng)靠近主要支承點或在支承點所組成的三角形內(nèi)，且靠近切削部位，并在剛性較好的地方?！　?⑤夾具結(jié)構(gòu)簡單。 　　 ⑥對于小型零件或工序時間不長的零件，可以考慮在工作臺上同時裝夾多件進行加工，以提高加工效率。,,如下圖中的左圖所示

68、薄壁箱體夾緊時，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上。 若無凸邊的右圖，可改為在頂面上三點夾緊，改變著力點位置，以減小夾緊變形。,三、數(shù)控銑床及加工中心刀具系統(tǒng),1、銑刀的種類,銑削刀具的類型,,面銑刀 球頭銑刀 （普通）立銑刀鍵槽（立）銑刀 成形銑刀 鼓形銑刀,2、可轉(zhuǎn)位刀具的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀的選用,,類型的選擇,可轉(zhuǎn)位面銑刀、立銑刀、槽銑刀、專用銑刀等,可轉(zhuǎn)位銑刀的角度有前角、后角、主偏角、

69、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式,刀片牌號和斷屑槽形的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸,為滿足不同用戶的需要，同一直徑的可轉(zhuǎn)位銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型,齒數(shù)的選擇,角度的選擇,直徑的選擇,合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。用于銑削的刀片槽形一般有輕型、中型和重型,,,,,,,可轉(zhuǎn)位銑刀類型的選擇,可轉(zhuǎn)位銑刀的類型,,可轉(zhuǎn)位面銑刀