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国家职业资格培训教材技能型人才培训用书国家职业资格培训教材编审委员会编数控车工(高级）沈建峰虞俊主编国家职业资格培训教材技能型人才培训用书依据劳动和社会保障部制定的《国家职业标准》要求编写第二章数控车床的加工工艺培训学习目标第二章数控车床的加工工艺掌握数控车床加工工艺路线的拟定方法；了解数控车床的刀具系统；了解数控车床的夹具系统；掌握数控车床工艺文件的编写方法。第二章数控车床的加工工艺第二章数控车床的加工工艺目录第三节数控车床用夹具系统一、数控机床夹具的基本知识二、数控车床常用夹具简介三、数控车床常用定位方法及定位误差分析第四节数控加工工艺文件一、数控加工编程任务书二、数控加工工序卡片三、数控刀具调整单四、机床调整单五、数控加工程序单复习思考题第一节数控车床加工工艺路线的拟定一、数控加工概述二、加工阶段的划分三、加工顺序的安排四、加工路线的确定第二节数控车床用刀具系统一、数控车削刀具的特点二、数控车削刀具的分类三、数控车削刀具的材料四、机械夹固式车刀简介五、常用数控车刀的刀具参数六、数控车刀在数控机床刀架上的安装要求七、切削用量的选用第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定一、数控加工概述1.数控加工的定义数控加工的实质是：数控机床按照事先编制好的加工程序并通过数字控制过程，自动地对零件进行加工。（1）分析图样，确定加工方案（2）工件的定位与装夹2.数控加工的内容图2-1数控加工流程图第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定(3)刀具的选择与安装(4)编制数控加工程序(5)试切削、试运行并校验数控加工程序试切削一方面用来对加工程序进行最后的校验，另一方面用来校验工件的加工精度(6)数控加工(7)工件的验收与质量误差分析第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定二、加工阶段的划分零件的加工过程可划分为4个阶段（1）粗加工阶段（2）半精加工阶段（3）精加工阶段并非所有零件的加工都要经过4个加工阶段。因此，加工阶段的划分不应绝对化，应根据零件的要求、结构特点、毛坯情况和生产纲领灵活掌握。（4）精密加工阶段1.加工阶段的性质第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定（1）保证加工质量（2）合理使用设备（3）便于及时发现毛坯缺陷（4）便于组织生产划分加工阶段即可提高生产率，又可延长精密设备的使用寿命2.划分加工阶段的目的第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定1.加工顺序安排原则三、加工顺序的安排加工顺序（又称工序）通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。（1）基准面先行原则图2-2轴类零件加工路线分析第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定（2）先粗后精原则（3）先主后次原则（4）先近后远图2-3套类零件加工路线分析第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定2.工序的划分（1）工序划分的原则1)工序集中原则采用工序集中原则有利于保证加工精度（特别是位置精度）、提高生产效率、缩短生产周期和减少机床数量，但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。2)工序分散原则采用工序分散原则有利于调整和维修加工设备和工艺装备，选择合理的切削用量且转产容易；但工艺路线较长，所需设备及工人数量多，占地面积大。第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定（2）工序划分的方法1)按所用刀具划分2)按安装次数划分3)按粗、精加工划分4)按加工部位划分3.工步的划分方法通常情况下，可分别按粗、精加工分开，由近及远的加工方法和切削刀具来划分工步。再划分工步时，要根据零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定四、加工路线的确定1.加工路线的确定原则在数控加工中，刀具刀位点相现对于零件运动的轨迹称为加工路线。加工路线的确定与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。2)使数值计算简便，以减少编程工作量。3)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。4）加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定2.圆弧车削加工路线（1）车锥法（图2-4a）（2）移圆法(图2-4b)（3）车圆法（图2-4c）图2-4圆弧车削方法第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定3.圆锥车削加工路线(1)平行车削法（图2-5a）(2)终点车削法（图2-5b）图2-5圆锥车削方法应根据具体工件的情况来确定车圆和车锥的加工路线第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定4.深孔的加工方法深孔加工的关键技术是深孔钻的几何形状和冷却、排屑问题常见的深孔加工有以下三种形式：（1）枪孔钻和外排屑枪孔钻用高速钢或硬质合金刀头与无缝钢管的刀柄焊接制成图2-6枪孔钻钻深孔第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定（2）喷吸钻和内排屑图2-7喷吸钻图1—切削刃2—小孔3—喇叭形孔是切削液的出口处。图2-8喷吸钻的工作过程1—钻头2—内套管3—外套管4—弹簧夹头5—刀杆6—月牙孔7—小孔第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定5.梯形螺纹的加工与测量（1）梯形螺纹的加工方法图2-9高压内排削钻的工作过程1-深孔钻2-封油头3-排屑外套管1）直进法。采用此种方法加工梯形螺纹时，螺纹车刀的三面都参加切削，导致加工排屑困难，切削力和切削热增加，刀尖磨损严重。第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定图2-10梯形螺纹的几种切削方法a)直进法b)斜进法c)交错切削法d)切槽刀粗切槽法2）斜进法3）交错切削法4）切槽刀粗切槽法第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定梯形螺纹的测量分综合测量、三针测量和单针测量三种M=d2+4.864dD-1.866P式中M——三针测量时的理论值(mm)；dD——测量用量针的直径（mm）；P——导程/螺距（mm）。A=（M+d0）/2式中A——单针测量时的理论值(mm)；d0——工件被测实际外径（mm）。（2）梯形螺纹测量第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定图2-11梯形螺纹中径的测量置值在梯形螺纹的实际加工中，由于刀尖宽度并不等于槽底宽，因此通过一次螺纹复合循环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此可采用刀具Z向偏置后再次进行螺纹复合循环加工来解决以上问题。（3）计算Z向刀具偏第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定6.大余量毛坯切削循环加工路线大余量毛坯切削循环加工路线主要有“矩形”复合循环进给路线和“型车”复合循环进给路线两种形式。“矩形”复合循环轨迹加工路线较短，加工效率较高，通常通过数控车系统的轮廓粗车循环指令来实现。“型车”复合循环进给路线这种轨迹主要适用于铸造成形、锻造成形或已粗车成形工件的粗加工和半精加工，通常通过数控车系统的轮廓型车复合循环指令来实现。第二章数控车床的加工工艺第一节数控车床加工工艺路线的拟定图2-13“矩形”复合循环进给路线图2-14“型车”复合循环进给路线7.车削非圆曲面的加工路线往往采用短直线或圆弧去近似替代非圆曲线，这种处理方式称为拟合处理。非圆曲线拟合的方法：直线法和圆弧法。直线法包括等步距法、等误差法、等弦长法；圆弧法包括单圆弧、双圆弧和三圆弧法。步距法、等误差法应用较广泛。非圆曲线的拟合实质是将曲线离散后用短直线或圆弧来替代。第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统一、数控车削刀具的特点二、数控车削刀具的分类1.根据加工用途分类数控车床用刀具可分为外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀、切槽刀等种类。2.根据刀尖形状分类尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统图2-16按刀尖形状分类的数控车刀(1)尖形车刀(2)圆弧形车刀(3)成形车刀在数控车床上，除进行螺纹加工外，应尽量不用或少用成形车刀第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统3.根据车刀结构分类根据车刀的结构，数控车刀又可分为整体式车刀、焊接式车刀和机械夹固式车刀三类（1）整体式车刀（2）焊接式车刀（3）机械夹固式车刀图2-17按刀具结构分类的数控车刀a)整体式车刀b)焊接式车刀c)机械夹固式车刀第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统三、数控车削刀具的材料高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。其中，高速钢、硬质合金和涂层硬质合金在数控车削刀具中应用较广。高速钢车刀具有较高的强度和韧性，主要用于复杂刀具和精加工刀具，但刀具耐热性差。该刀具材料的适用性较广，能适用各种金属的加工。由于其耐热性差，因此高速钢刀具并不适用于高速切削第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统硬质合金具有高硬度、高耐磨性、高耐热性的特点，但其抗弯强度和冲击韧度较差，因此该材料适用于精加工或加工钢及韧性较大的塑性金属。陶瓷刀片是加工淬硬（达65HRC左右）钢及其他难加工材料的首选刀具。图2-18不同刀具材料的硬度与韧性对比第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统四、机械夹固式车刀简介1.机械夹固式车刀机械夹固式可重磨车刀和机械夹固式不重磨车刀其最大优点是车刀几何角度完全由刀片保证，切削性能稳定，刀杆和刀片已标准化，加工质量好。在数控车床的加工过程中，为了便于实现加工自动化，应尽量选用机夹可转位刀片，目前，70%~80%的自动化加工刀具已使用了可转位刀片第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统2.机夹可转位刀片（1）刀片形状注意，有些刀片，虽然其形状和刀尖角度相等，但由于同时参加切削的切削刃数不同，则其型号也不相同（2）机夹可转位刀片的代码共用10个号位的内容来表示品种规格、尺寸系列、制造公差以及测量方法等主要参数的特征第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统图2-20常用机夹可转位刀片形状a)T型b)V型c)W型d)S型e)P型f)D型g)C型h)R型第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统（3）刀片与刀杆的固定方式通常有压板式压紧、复合式压紧、杠杆式压紧和螺钉式压紧等几种。图2-22刀片与刀杆的固定方式a)压板式压紧b)复合式压紧c)螺钉式压紧第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统五、常用数控车刀的刀具参数图2-23数控车刀的刀具参数在确定角度参数值的过程中，应考虑工件材料、硬度、切削性能、具体轮廓形状和刀具材料等诸多因素。第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统六、数控车刀在数控机床刀架上的安装要求1)车刀安装在刀架上，伸出部分不宜太长，伸出量一般为刀杆高度的1～1.5倍。2)车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流拧紧。3)车刀刀尖应与工件轴线等高，否则会因基面和切削平面的位置发生变化，而改变车刀工作时的前角和后角的数值。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注意图2-24装刀高低对前后角的影响第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统图2-26车刀装偏对主副偏角的影响图2-25车刀刀尖不对准工件中心的后果第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统七、切削用量的选用所谓切削用量是指切削速度、进给速度（进给量）和背吃刀量三者的总称。1.切削用量的选用原则粗加工时，应根据刀具的切削性能和机床性能选择切削用量；精加工时，应根据零件的加工精度和表面质量来选择切削用量。2.切削用量的选取方法（1）背吃刀量的选择（2）进给速度(进给量)的确定在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。（3）切削速度的确定切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=1000vc/πD来确定主轴转速n（r/min）。第二章数控车床的加工工艺第二节数控车床用刀具系统3.硬质合金刀具切削用量选择推荐表第二