不锈钢数控车削加工工艺

第三节 数控车削加工工艺 目录 数控车床的种类及特征 数控车床的结构 数控车床的主要加工对象 数控车削工件的装夹 数控车削的对刀 数控车削的工艺分析 数控车削的基本特征与加工范围 第三节 数控车削加工工艺 车外圆 车端面 钻孔 车内孔 切槽 切断 车锥面 车型面 车螺纹 加工范围 数 控 车 削 的 基 本 特 征 与 加 工 范 围 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 基 本 特 征 与 加 工 范 围 数控车床主要用于轴类和盘类回转体 零件的多工序加工，具有高精度、高效率、 高柔性化等综合特点，其加工范围较普通 车削广，不仅可以进行车削还可以铣削， 具体见后。 基本特征 数控车削时，工件做回转运动，刀具 做直线或曲线运动，刀尖相对工件运动的 同时，切除一定的工件材料从而形成相应 的工件表面。其中，工件的回转运动为切 削主运动，刀具的直线或曲线运动为进给 运动。两者共同组成切削成形运动。 加工范围 第三节 数控车削加工工艺 数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动 系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的 多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中 小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。 数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种 复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外， 车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮 廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的 C轴功能， 并能与 X轴或 Z轴联动，控制轴除 X、 Z、 C轴之外，还可具有 Y轴。 可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具 有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。 数 控 车 床 的 种 类 和 特 征 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 床 的 主 要 加 工 对 象 数控车削加工是数控加工中用得 最多的加工方法之一，由于数控车床 具有精度高、能做直线和圆弧插补以 及在加工过程中能自动变速的特点， 其工艺范围较普通机床宽得多。数控 车床适合于车削具有以下要求和特点 的回转类零件。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 床 的 主 要 加 工 对 象 高精度的机床主轴 高速电机主轴 精度要求高的回转体零件 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 床 的 主 要 加 工 对 象 非标丝杠 带特殊螺纹的回转体零件 第三节 数控车削加工工艺 表面形状复杂的回转体零件 数 控 车 床 的 主 要 加 工 对 象 第三节 数控车削加工工艺 钢制联接零件高压技术 阀门壳体零件石油工业 采用车铣加工中心 数 控 车 床 的 主 要 加 工 对 象 其他形状复杂的零件 第三节 数控车削加工工艺 隔套 精密加工业 联接套 航天工业 其他形状复杂的零件 采用车铣加工中心 数 控 车 床 的 主 要 加 工 对 象 第三节 数控车削加工工艺 三爪自定心 卡盘装夹 两顶尖之 间装夹 双三爪定心 卡盘装夹 卡盘和顶 尖装夹 常 用 装 夹 方 式 数 控 车 削 工 件 的 装 夹 通用夹具装夹 第三节 数控车削加工工艺 找正 ：找正装夹时必 须将工件的加工表面回 转轴线（同时也是工件 坐标系 Z轴）找正到与车 床主轴回转中心重合。 一般为打表找正。通过 调整卡爪，使工件坐标 系 Z轴与车床主轴的回转 中心重合。 数 控 车 削 工 件 的 装 夹 采用找正的方法 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 工 件 的 装 夹 也可以改变夹紧力的作 用点，采用轴向夹紧的方式。 薄壁零件容易变形，普 通三爪卡盘受力点少，采用 开缝套筒或扇形软卡爪，可 使工件均匀受力，减小变形。 薄 壁 零 件 的 装 夹 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 对 刀 对刀 是确定工件在机床上的位置， 也即是确定工件坐标系与机床坐 标系的相互位置关系。对刀过程 一般是从各坐标方向分别进行， 它可理解为通过找正刀具与一个 在工件坐标系中有确定位置的点 (即对刀点 )来实现。 直接用刀具试切对刀 自动对刀 机外对刀仪对刀 常用对刀方式 对刀实例 第三节 数控车削加工工艺 分析零件图样 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 分析零件的几何要素： 首先从零件图的分析中 ,了解工件的外形、 结构 ,工件上须加工的部位 ,及其形状、尺寸精度、和表面粗糙度；了 解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技术 要求。从中找出工件经加工后，必须达到的主要加工尺寸和重要位置 尺寸精度。 分析了解工件的工艺基准： 包括其外形尺寸、在工件上的位置、 结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的 零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配使用要求， 找准工件的工艺基准。 了解工件的加工数量 ： 不同的加工数量所采用的工艺方案也不 同。 第三节 数控车削加工工艺 研究制定工艺方案 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 研究制定工艺方案的前提是：熟悉本厂机床设备条件，把加工任务指 定给最适宜的工种，尽可能发挥机床的加工特长与使用效率。并按照分析 上述零件图所了解的加工要求，合理安排加工顺序。 一、安排加工顺序的一般方法 （ 1）安排工件上基准部位的辅助加工及其他准备工序。 （ 2）安排工件工艺基准面的加工工序。 二、根据工件的加工批量大小，确定加工工序的集中与分散： 三、充分估计加工中会出现的问题，有针对性地予以解决。例如：对于薄 壁工件要解决装夹变形和车削震动的问题。对有角度位置的工件要解决角 度定位问题。对于偏心工件要解决偏心夹具或装夹问题。 第三节 数控车削加工工艺 编制加工程序 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 一、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的 确定 二、根据工艺方案中工步内容及顺序的要求， 逐项创建刀具路径并生成程序。 三、程序校验 分析实例 第三节 数控车削加工工艺 确定走刀路线的一般原则是： 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。 方便数值计算，减少编程工作量。 尽量减少程序段数。 走刀路线的确定 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 走刀路线的确定 车 圆 锥 的 加 工 路 线 分 析 数控车床上车外圆锥，假设 圆锥大径为 D，小径为 d ，锥长为 L，车圆锥的加工路线如图所示。 按图 a中的阶梯切削路线，二刀 粗车，最后一刀精车；二刀粗车 的终刀距 S要作精确的计算，可有 相似三角形得： D-d 2 L D-d 2 S - ap D-d 2 L（ D-d 2 S - ap） 此种加工路线，粗车时，刀 具背吃刀量相同，但精车时，背 吃刀量不同；同时刀具切削运动 的路线最短。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 车 圆 锥 的 加 工 路 线 分 析 走刀路线的确定 按图 b的相似斜线切削路 线，也需计算粗车时终刀距 S， 同样由相似三角形可计算得 出。按此种加工路线，刀具 切削运动的距离较短。 按图 c的斜线加工路线， 只需确定每次背吃刀量 ap， 而不需计算终刀距，编程方 便。但在每次切削中背吃刀 量是变化的，且刀具切削运 动的路线较长。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 走刀路线的确定 车 圆 弧 的 加 工 路 线 分 析 应用 G02（或 G03）指令车圆弧，若用一刀就把圆 弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。所以，实际 车圆弧时，需要多刀加工，先将大多余量切除，最后才 车得所需圆弧。 右图为车圆弧的阶梯切削路 线。即先粗车成阶梯，最后一刀精 车出圆弧。此方法在确定了每刀吃 刀量 ap后，须精确计算出粗车的终 刀距 S，即求圆弧与直线的交点。 此方法刀具切削运动距离较短，但 数值计算较繁。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 走刀路线的确定 车 圆 弧 的 加 工 路 线 分 析 右图为车圆弧的同心圆弧切 削路线。即用不同的半径圆来车 削，最后将所需圆弧加工出来。 此方法在确定了每次吃刀量 aP后， 对 90 圆弧的起点、终点坐标较 易确定，数值计算简单，编程方 便，常采用。但按图 b加工时，空 行程时间较长。 右图为车圆弧的车锥法切削 路线。即先车一个圆锥，再车圆 弧。但要注意，车锥时的起点和 终点的确定，若确定不好，则可 能损坏圆锥表面，也可能将余量 留得过大。确定方法如图所示， 连接 OC交圆弧于 D，过 D点作圆弧 的切线 AB。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 切削用量的确定 进给量 切削速度 (V) 背吃刀量 ap 第三节 数控车削加工工艺 V = X D X n 100 0 (m/min) 式中： D 工件切削部分的最大直径（ mm) n 主轴每分钟转数 min-1。 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 切削速度： (例题 ) 主轴转速 2000min-1、车削直径 50，求此时的切削速度？ 答） =3.14、 D=125、 n=2000代入 公式 V=( D n) 1000=(3.14 50 2000) 1000 =314(m/min) 切削速度为 314m/min 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 进给量的确定 每转进给量 (fr)、每分进给量 (Vf) 式中： Vf： 每分钟进给量 (mm/min) n： 主轴转速 (min-1) fr： 每转进给量 (mm/r) Vf = n x fr (mm/min) (例题 ) 主轴转速 2000min-1、每分进给速度 100mm/min，求此时每转进给量？ (例题 ) 每转进给量 0.1mm/r，主轴转速 1600min-1, 求每分进给速度 ? 答） Vf=n fr=0.1 1600=160mm/min， 求出每分进给速度为 160mm/min。 （答） fr=Vf n=100 2000=0.05mm/r 求出每转进给量为 0.05mm/r 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 切削用量的确定 孔加工的计算式 vc(m/min)：切削速度 (3.14)：圆周率 D1 (mm)：钻头直径 n(min-1) ：主軸转速 用 1000去除，为将 mm换算成 m vf(mm/min)：主轴（ Z轴） 进给速度 fr(mm/rev)：每转进给量 n(min-1) ：主轴转速 (例题 ) 主轴转速 1350min-1、钻头直 径 12，求切削速度。 (答 ) 代入公式 vf=fr n=0.2 1350=270mm /min 由此得出主轴每分钟进给量 为 270mm/min。 主轴每分钟进给量 (vf) 切削速度 (vc) (例题 ) 主轴转速 1350min-1、钻头直径 12，求切削速度。 (答 ) 将 =3.14 D1=12 n=1350代入 公式 vc= D1 n 1000=3.14 12 1350=50.9m/min 据此，得出切削速度为 50.9m/min。 第三节 数控车削加工工艺 径向切入法 侧向切入法 一般的螺纹 切削； 加工螺纹螺 距 4以下。 用于工件刚性低 易振动的场合； 用于切削不锈钢 等难加工材料； 加工螺纹螺距 4 以上。 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 螺纹切削方式 第三节 数控车削加工工艺 外螺纹 右螺纹 左螺纹 右手刀柄 左手刀柄 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 螺纹 加工方法 第三节 数控车削加工工艺 内螺纹 右螺纹 左螺纹 右手刀柄 左手刀柄 螺纹 加工方法 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 螺纹加工进刀次数及进刀量的选择 应根据螺距 来选择走刀 次数及进给 量，以保证 螺纹的精度 及质量。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 一、轴类零件的数控车削工艺 典型数控车削零件的工艺分析 图示是模具芯轴的零件简图 。 零件的径向尺寸公差为 0.01mm， 角度公差为 0.1 ， 材料为 45钢 。 毛坯尺寸为 66mm 100 mm， 批量 30件 。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 一、轴类零件的数控车削工艺 典型数控车削零件的工艺分析 经过分析可制定加工方案如下： 工序 1： 用三爪卡盘夹紧工件一 端，加工 64 38柱面并调头打中 心孔。 工序 2： 用三爪卡盘夹紧工件 64一端 ， 另一端用顶尖顶住 。 加 工 64 62柱面 ， 如图所示 。 工序 3： 钻螺纹底孔； 精 车 20表面 ， 加工 14 锥面及背端 面； 攻螺纹 ， 如图所示 。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 一、轴类零件的数控车削工艺 典型数控车削零件的工艺分析 工序 4 加工 SR19.4圆弧面 、 26圆柱面 、 角 15 锥面和角 15 倒锥面 ， 装夹方式如图所示 。 工序 4 的加工过程如下： l） 先用复合循环若干次一层层加工 ， 逐渐靠近由 E F C H I等基点组 成的回转面 。 后两次循环的走刀路 线都与 B C一 D E F C H I B 相似 。 完成粗加工后 ， 精加工的走 刀路线是 B C D E F G H I 一 B， 如图所示 。 2） 再加工出最后一个 15 的倒锥面 ， 如图所示 。 第三节 数控车削加工工艺 二、轴套类零件数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 典型数控车削零件的工艺分析 1 零件图工艺分析 该零件为轴承套 。 表面由内外圆柱面 、 内圆 锥面 、 顺圆弧 、 逆圆弧及外螺纹等表面组成 ， 其 中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和 表面粗糙度要求 。 零件图尺寸标注完整 ， 符合数 控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件 材料为 45钢 ， 切削加工性能较好 ， 无热处理和硬 度要求 。 通过上述分析 ， 采取以下几点工艺措施 ： （ 1） 零件图样上带公差的尺寸 ， 因公差值较 小 ， 故编程时不必取其平均值 ， 而取基本尺寸即 可 。 （ 2） 左 、 右端面均为多个尺寸的设计基准 ， 相 应工序加工前 ， 应该先将左 、 右端面车出来 。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 二、轴套类零件数控车削加工工艺 典型数控车削零件的工艺分析 2确定装夹方案： 内孔加工时以外圆定位，用 三爪自动定心卡盘夹紧。加工外 轮廓时，为保证一次安装加工出 全部外轮廓，需要设一圆锥心轴 装置，用三爪卡盘夹持心轴左端， 心轴右端留有中心孔并用尾座顶 尖顶紧以提高工艺系统的刚性。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 二、轴套类零件数控车削加工工艺 典型数控车削零件的工艺分析 3确定加工顺序及走刀路线： 加工顺序的确定按由内到外、由 粗到精、由近到远的原则确定，在一 次装夹中尽可能加工出较多的工件表 面。结合本零件的结构特征，可先加 工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。 由于该零件为单件小批量生产，走刀 路线设计不必考虑最短进给路线或最 短空行程路线，外轮廓表面车削走刀 路线可沿零件轮廓顺序进行。 第三节 数控车削加工工艺 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 二、轴套类零件数控车削加工工艺 典型数控车削零件的工艺分析 4刀具选择： 将所选定的刀 具参数填入表轴承 套数控加工刀具卡 片中，以便于编程 和操作管理。 产品名称或 代号 零件名称 轴承套 零件图号 Lathe-01 序 号 刀具 号 刀具规格名称 数 量 加工表面 刀尖 半径 mm 备注 1 T01 45 硬质合金端面车刀 1 车端面 0.5 2525 2 T02 5中心钻 1 钻 5mm中心孔 3 T03 26 mm钻头 1 钻底孔 4 T04 镗刀 1 镗内孔各表面 0.4 2020 5 T05 93 右手偏刀 1 自右至左车外表面 0.2 2525 6 T06 93 左手偏刀 1 自左至右车外表面 7 T07 60 外螺纹车刀 1 车 M45螺纹 轴承套数控加工刀具卡片 第三节 数控车削加工工艺 5 切削用量选择 ： 根据被加工表面质量要求 、 刀具材料和 工件材料 ， 参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转 进给量 ， 计算结果填入表 6-8工序卡中 。 背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在 工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃 刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要 求，背吃刀量一般取 0.l0.4 mm较为合适。 6 数控加工工艺卡片拟订 ： 将前面分析的各项内容综合成 如表所示的数控加工工艺卡片 。 二、轴套类零件数控车削加工工艺 典型数控车削零件的工艺分析 数 控 车 削 的 工 艺 分 析 第三节 数控车削加工工艺