第三章数控车削加工工艺.

第三章数控车削加工工艺第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统第二节数控车削的孔加工刀具第三节数控车削切削用量的确定第四节典型轮廓的数控车削工艺第五节典型零件的数控车削工艺分析第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统一、机夹可转位刀片及代码图3-1、表3-1第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统二、机夹可转位车刀刀片的夹紧方式1．上压式（1）结构特点结构简单，夹紧可靠，切削力与夹紧力方向一致，多采用不带固定孔的刀片。a)爪形压板b)桥形压板c)蘑菇形压板（2）适用场合前角可为正或负，刃倾角多数为0°，少数为负刃倾角。适用于精车，也可用于中型、重型及间断车削。第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统a)爪形压板b)桥形压板c)蘑菇形压板第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统2．钩销式（1）结构特点结构简单，夹紧可靠，定位精度高，排屑通畅。1-钩销2-刀片3-刀垫4-刀杆5-螺钉（2）适用场合适用于有正前角和负刃倾角时的车削。在立装刀片的车刀上常采用钩销式装夹结构，可用于轻型和中型车削。1-钩销2-刀片3-刀垫4-刀杆5-螺钉第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统3．杠杆式（1）结构特点定位精度高，夹紧可靠，能迅速使刀片转位或更换，排屑方便。但结构较复杂，制造杠杆比制造钩销困难。第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统a）压紧螺钉中部的斜面使杠杆摆动b）压紧螺钉下端面使杠杆摆动1-刀杆2-杠杆3-弹簧套4-刀垫5-刀片6-压紧螺钉7-弹簧8-调节螺钉（2）适用场合刀片后角常为0°，刀具有正前角和负刃倾角，适用于轻型和中型负荷的车削。a）压紧螺钉中部的斜面使杠杆摆动b）压紧螺钉下端面使杠杆摆动第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统1-刀杆2-杠杆3-弹簧套4-刀垫5-刀片6-压紧螺钉7-弹簧8-调节螺钉第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统4．杠销式（1）结构特点结构较简单，夹紧力稳定，定位精度较高。定位面为底面与侧面。a）用螺钉头部顶压b）用螺钉锥面施力c）用螺钉和滑块施力d）用螺钉钢球施力（2）适用场合适用于小型和中型机床车削。第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统a）用螺钉头部顶压b）用螺钉锥面施力c）用螺钉和滑块施力d）用螺钉钢球施力第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统5．偏心销式（1）结构特点偏心销式装夹零件少，结构紧凑，刀片转位和更换迅速、方便。定位面为底面与侧面。a）光圆标偏心销结构b）带螺纹的偏心销结构（2）适用场合它适用于小型和中型机床车削。a）光圆标偏心销结构b）带螺纹的偏心销结构第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统6．压孔式（1）结构特点压孔式装夹零件少，结构简单，夹紧可靠，排屑通畅。定位面为底面与锥孔。l-刀杆2-刀片3-螺钉（2）适用场合刀片的前角、刃倾角通常为0°，有后角，广泛用于铜、铝及塑料等材料的车削。l-刀杆2-刀片3-螺钉第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统7．楔销式用楔块将刀片压向定位销，将刀片压紧。楔销式装夹结构简单，使用方便，夹紧力大，夹紧可靠，但中心销容易变形，精度低。a）用双头倒顺螺钉b）用单头螺钉1-刀杆2-刀垫3-刀片4-定位销5-楔块6-双头螺钉7-垫片8-单头螺钉d）杠销楔块复合式a）楔压复合式b）拉压复合式c）偏心楔块复合式第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统8．复合式（1）结构特点采用两种夹紧方式夹紧刀片，夹紧可靠，能承受较大的切削力和冲击。（2）适用场合它适用于重负荷车削。第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统d）杠销楔块复合式a）楔压复合式b）拉压复合式c）偏心楔块复合式第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统常见夹紧方式最合适的加工范围夹紧方式加工范围杠杆式上压式螺钉式可靠夹紧/紧固333仿形加工/易接近性233重复性323仿形加工/轻负荷加工233断续加工工序323外圆加工3l3内圆加工333第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统三、可转位刀片的选择1．刀片材料选择车刀刀片的材料主要有：高速钢硬质合金（应用最多）涂层硬质合金陶瓷立方氮化硼金刚石等选择刀片材料，主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。2．刀片尺寸选择有效切削刃长度L与背吃刀量ap、主偏角Kr的关系第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统3．刀片形状选择刀尖角度与加工性能的关系第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统4．刀片的刀尖半径选择第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统国家标准规定刀尖圆弧半径的尺寸系列为：•0.2mm•0.4mm•0.8mm•1.2mm•1.6mm•2.0mm•2.4mm•3.2mm刀尖圆弧半径一般适宜选取进给量的2～3倍。第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统四、数控车削刀具系统的形式1．刀具系统的常用形式图3-12、图3-132．刀具系统连接结构模块式车削工具系统典型连接结构第一节可转位刀片及数控车削用刀具系统一、机夹可转位刀片及代码二、机夹可转位车刀刀片的夹紧方式三、可转位刀片的选择四、数控车削刀具系统的形式第二节数控车削的孔加工刀具一、孔加工刀具分类麻花钻可转位浅孔钻深孔钻扁钻中心钻钻头对已有孔进行再加工刀具扩孔钻铰刀镗刀孔加工刀具二、钻孔刀具1．麻花钻在数控车床上钻孔主要采用普通麻花钻。（1）麻花钻的组成a）锥柄b）直柄第二节数控车削的孔加工刀具第二节数控车削的孔加工刀具（2）麻花钻的分类按照材质分类：高速钢麻花钻、硬质合金麻花钻。根据柄部不同：莫氏锥柄、圆柱柄（直柄）。锥柄加长麻花钻内冷却锥柄麻花钻镶硬质合金直柄麻花钻直柄麻花钻第二节数控车削的孔加工刀具（3）麻花钻切削部分麻花钻切削部分的几何形状和切削角度第二节数控车削的孔加工刀具2．可转位浅孔钻可转位浅孔钻如图所示。它用于数控机床上钻浅孔，如钻箱体零件的孔。可转位浅孔钻第二节数控车削的孔加工刀具3．深孔钻如图所示为在数控车床上用于深孔加工的喷吸钻。喷吸钻a）实物图b）喷吸钻工作原理第二节数控车削的孔加工刀具4．扁钻扁钻切削部分磨成一个扁平体，主切削刃磨出顶角、后角，并形成横刃，副切削刃磨出后角与副偏角并控制钻孔的直径。a）实物图b）装配式扁钻结构图5．中心钻中心钻常用于在零件两端钻中心孔。常用中心钻如图所示。第二节数控车削的孔加工刀具a）不带护锥中心钻(A型)b）带护锥中心钻(B型)三、扩孔、铰孔刀具1．扩孔钻标准扩孔钻一般有3～4条主切削刃、切削部分的材料为高速钢或硬质合金。a）锥柄式高速钢扩孔钻第二节数控车削的孔加工刀具d）可转位扩孔钻c）套式硬质合金扩孔钻b）套式高速钢扩孔钻第二节数控车削的孔加工刀具2．铰孔刀具（1）通用标准铰刀通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。a）直柄机用铰刀c）套式机用铰刀b）锥柄机用铰刀d）切削校准部分角度第二节数控车削的孔加工刀具（2）硬质合金单刃铰刀硬质合金单刃铰刀的结构如图所示。硬质合金单刃铰刀1、7—螺钉2—导向块3—刀片4—楔套5—刀体6—销子第二节数控车削的孔加工刀具a）通孔车刀c）内孔车刀的两个后角四、内孔车刀1．通孔车刀切削部分的几何形状基本上与外圆车刀相似（图a），主偏角κr一般在60°～75°之间，副偏角κ'r一般为15°～30°。第二节数控车削的孔加工刀具2．不通孔车刀不通孔车刀用来车削不通孔或台阶孔，切削部分的几何形状基本上与偏刀相似。通孔车刀b）通孔车刀c）通孔车刀内孔车刀的结构d）实物图a）整体式第二节数控车削的孔加工刀具一、孔加工刀具分类二、钻孔刀具1．麻花钻2．可转位浅孔钻3．深孔钻4．扁钻5．中心钻三、扩孔、铰孔刀具1．扩孔钻2．铰孔刀具四、内孔车刀1．通孔车刀2．盲孔车刀第三节数控车削切削用量的确定一、数控车削切削用量的确定c）立式数控铣床d）卧式数控铣床1．背吃刀量ap的确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来确定。2．主轴转速n的确定车削加工主轴转速n应根据允许的切削速度v和工件直径d来选择，按式v=πdn/1000计算。3．进给速度vf的确定进给速度vf主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。参考表3-5、表3-6。确定进给速度的原则：（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。一般在100～200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回参考点”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。第三节数控车削切削用量的确定第三节数控车削切削用量的确定二、螺纹车削切削用量的确定1．主轴转速大多数经济型数控车床的数控系统，推荐切削螺纹时的主轴转速为：2．螺纹牙型高度（螺纹总切深）螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上，牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。螺纹实际牙型高度可按下式计算：h=0.6495P螺纹牙型高度示意图第三节数控车削切削用量的确定第三节数控车削切削用量的确定3．径向起点和终点的确定对于外螺纹加工中，径向起点(编程大径)的确定决定于螺纹大径；径向终点(编程小径)的确定决定于螺纹小径。对于普通螺纹可用粗略算法来编制程序。通常螺纹大径D比公称尺寸减小0.12P螺纹小径的确定根据下式来确定。d1=M-2h4．分段切削背吃刀量如果牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。常用螺纹切削进给次数与背吃刀量可参考表3-7～表3-9螺纹分段切削示意图第三节数控车削切削用量的确定第三节数控车削切削用量的确定一、数控车削切削用量的确定1．背吃刀量ap的确定2．主轴转速n的确定3．进给速度vf的确定二、螺纹车削切削用量的确定1．主轴转速2．螺纹牙型高度(螺纹总切深)3．径向起点和终点的确定4．分段切削背吃刀量一、车外圆面1．外圆车刀及其安装（1）外圆车刀1）90º车刀，90º车刀又称偏刀，主偏角（κr）为90º。第四节典型轮廓的数控车削工艺a)右偏刀b)左偏刀c)右偏刀外形第四节典型轮廓的数控车削工艺a）右偏刀的使用b）车台阶轴c）车端面偏刀的使用右偏刀是车刀从车床尾架向主轴箱方向进给的车刀，一般用来车削工件的外圆、端面和右向台阶。左偏刀是车刀从车床主轴箱向尾座方向进给的车刀，一般用来车削左向阶台和工件的外圆。2）75º车刀。75º车刀的主偏角为(κr)75º，刀尖角(εr)大于90º。第四节典型轮廓的数控车削工艺75º车刀车外圆（2）车刀的安装1）车刀安装在刀架上，伸出部分不宜过长，一般为刀杆高度的1~1.5倍。2）车刀垫铁要平稳，数量要少，垫铁应与刀架对齐。3）车刀刀尖一般应与工件轴线等高。a）正确b）太高c）太低装刀高低对前后角的影响第四节典型轮廓的数控车削工艺第四节典型轮廓的数控车削工艺m4）车刀刀杆中心线应与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化，如图所示。a）κr增大b）装夹正确c）κr减小1．车刀的选择一般车削端面和台阶常用的车刀为45º车刀和90º的左偏刀和右偏刀，也可用75º左车刀。2．车外圆的进给路线a）进给路线(一)b）进给路线(二)第四节典型轮廓的数控车削工艺二、车端面和台阶第四节典型轮廓的数控车削工艺2．车刀的安装车端面时，车刀的刀尖要对准工件的中心，否则车削后工件端面中心处留有凸头，如图a所示。使用硬质合金车刀时，如不注意这一点，车削到中心处会使刀尖崩碎，如图b所示。a）工件中心留有凸头b）刀尖崩碎第四节典型轮廓的数控车削工艺3．车削端面和台阶的方法（1）端面的车削1）用45º车刀车削。45º车刀的刀头强度和散热条件比90º车刀好，常用于车削工件的端面、倒角。45º车刀的使用2）用右偏刀车削。用右偏刀车削端面时，若车刀由工件的外缘向中心进给，则是副切削刃切削。用右偏刀车平面第四节典型轮廓的数控车削工艺a）向中心进给b）由中心向外进给c）在副切削刃上磨前角第四节典型轮廓的数控车削工艺3）