第二部分数控车床的加工工艺

数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/131第二部分数控车床的加工工艺新航集团平原公司王喜平数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/132培训学习目标：1、掌握数控车床加工工艺路线的拟定方法2、了解数控车床的刀具系统3、了解数控车床的夹具系统数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/133第一节：数控车床加工工艺路线的拟定一、数控加工的概述1、数控加工的定义数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。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，自动的对零件进行加工。2、数控加工的内容一般来说，数控加工主要包括以下几方面内容：（1）分析图样，确定加工方案（2）工件的定位于装夹（3）刀具的选择与安装（4）编制数控加工程序数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/134（5）试切、试运行并校验加工程序（6）数控加工（7）工件的验收与质量误差分析试切削一方面是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数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/135数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/136二、加工阶段的划分为了保证零件加工质量和合理使用设备，零件的加工过程可分为4各阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和精密加工（包括光整加工）阶段。1、加工阶段的性质（1）粗加工阶段粗加工的任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，减小工件的内应力，为半精加工做好准备，因此粗加工的主要目的是提高生产率。（2）半精加工阶段半精加工的任务是使主要表面达到一定的精度并留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面（如螺纹等）的加工，热处理工序一般放在半精加工的前后。（3）精加工阶段精加工时从工件上切除较少的余量，所得精度比较高、表面粗糙度指比较小的加工过程。其任务是全面保证工件的尺寸精度和表面粗糙度等加工质量。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/137（4）精密加工阶段精密加工主要用于加工精度和表面粗糙度要求很高的零件（IT6及以上，表面粗糙度值小于0.4μm)。其主要目标是进一步提高尺寸精度，减小表面粗糙度，精密加工对位置精度影响不大。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该绝对化，应该根据零件的质量要求、结构特点、毛坯情况和生产纲领灵活掌握。2、划分加工阶段的目的（1）保证加工质量工件在粗加工阶段，切削的余量较多。因此，切削力和夹紧力比较大，切削温度也较高，零件的内部应力也将重新分布，从而产生变形。如果不进行加工阶段的划分，将无法避免有上述原因产生的误差。（2）合理使用设备粗加工可以采用功率较大、刚性好和精度低的的机床加工，车削量也可以取较大值，从而充分发挥设备的潜力，精加工则切削力较小，对机床破坏小，从而保持了设备的精度。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/138（3）便于及时发现毛坯缺陷对于毛坯的各种缺陷（如铸件、加沙和余量不足等）在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，避免造成浪费。（4）便于组织生产通过划分加工阶段，便于安排一些非切削加工工艺，从而有效组织生产。划分加工阶段既可提高生产率，又可以延长精密设备的使用寿命三、加工顺序的安排加工顺序（又称为工序）通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。这里我们主要讲的是切削加工工序。1、加工顺序安排原则（1）基准面先行原则用作精基准的表面应该优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/139（2）先粗后精原则各个表面的加工顺序按照粗加工-----半精加工-----精加工------精密加工的顺序依次进行，逐步提高表面加工精度和减小表面粗糙度值。（3）先主后次原则零件的主要工作表面、装配基准面应先加工。从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可以穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后，最终精加工之前进行。（4）先近后远通常情况下，工件装夹后，离刀架近的部位先加工，离刀架远的后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间，而且还有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善切削条件2、工序的划分工序划分的原则在数控车床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/13101）工序集中原则工序集中原则是指每道工序包括尽可能的加工内容，从而使工序的总数减少。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、生产准备周期长，不利于转产。2）工序分散原则工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序加工内容很少。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，所需设备和工人数量较多，站地面积大工序划分的方法1）按所用刀具划分。以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间较长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/13112）按安装次数划分以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件的加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态3）按粗、精加工划分即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的工件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件的工序。4）按加工部位划分即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的工件，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面等）划分成多道工序。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/13123、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在划分工步时，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数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/13131）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，这样既可以减少程序段，又可以减少空刀时间。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。2、圆弧车削加工路线（1）车锥法根据加工余量，采用圆锥分层切削的办法将加工余量去除后，再进行圆弧精加工。采用这种加工路线时，加工效率高，但是计算麻烦。（2）移圆法根据加工余量，采用相同的圆弧半径，渐进地向机床的某一坐标轴方向移动，最终将圆弧加工出来。采用这种加工路线时，编程简便，但若处理不当，会导致较多的空行程。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1314（3）车圆法在圆心不变的基础上，根据加工余量，采用大小不等的圆弧半径，最终将圆弧加工出来。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1315数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1316第二节数控车床用刀具系统一、数控车削刀具的特点数控机床刀具的特点是标准化、系列化、规格化、模块化和通用化。为了达到高效、多能、快换、经济的目的，对数控车床刀具及刀具系统有如下要求：（1）刀片或刀杆具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能；（2）刀片或刀杆高精度、高可靠性和较强的适应性；（3）刀片能够满足高切削速度和大进给量的要求；（4）刀具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜；（5）刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆装时要求重复定位精度高，安装调整方便。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1317二、数控车床刀具分类（1）按照刀具材料可分为：高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具和金刚石刀具。（2）按照刀具结构可分为：整体式，焊接式，机夹式(可转位和不转位)，内冷式和减振式。（3）按照切削工艺分为：车削刀具，孔加工刀具（如钻头，丝锥和镗刀等），铣削刀具等。（4）按照数控工具系统的发展可分为：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动生产率，提高加工效率，提高产品质量。标准化数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1318三、常用数控刀具结构1、整体式刀具结构整体式刀具是指刀具切削部分和夹持部分为一体式结构的刀具。制造工艺简单，刀具磨损后可以重新修磨。2、机夹式刀具结构机夹式刀具是指刀片在刀体上的定位形式。机夹式刀具分为机夹可转位刀具和机夹不可转位刀具。数控机床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具一般由刀片、刀垫、刀体和刀片定位夹紧元件组成。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1319四、数控车床刀具的选择1、选择刀具时应考虑的因素（1）被加工工件的材料类别（黑色金属，有色金属或合金）；（2）工件毛坯的成形方法（铸造，锻造，型材等）；（3）切削加工工艺方法（车，铣，钻，扩，铰，镗，粗加工，半精加工，精加工等）；（4）工件的结构与几何形状，精度，加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素；（5）其他因素包括生产条件和生产类型。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/13202、刀具的选择（1）尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸提高刀具的强度和刚度，减小刀具振动；（2）选择较大主偏角（大于75°，接近90°）；粗加工时选用负刃倾角刀具，精加工时选用正刃倾角刀具；（3）精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径；（4）尽可能选择标准化、系统化刀具；（5）选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1321五、切削用量的选择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。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/13221、合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高生产率和低加工成本的切削用量，不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点应该有所区别。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。数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1323（1）.切削速度ν---在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的位移。（m/min）数控技术第二章数控加工程序编制数控技术数控车床编程的基本知识2019/8/1324粗加工时，选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具使用寿命要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先根据粗加工的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取合适的进给量，最后在保证刀具使用寿命的前提下，尽可能选取较高的切削速度。2、切削用量的选取方法（1）背吃刀量的选取粗加工时，除留下