數(shù)控車床加工工藝.ppt

目錄,數(shù)控車床的種類及特征,數(shù)控車床的結構,數(shù)控車床的主要加工對象,數(shù)控車削工件的裝夾,數(shù)控車削的對刀,數(shù)控車削的工藝分析,數(shù)控車削的基本特征與加工范圍,車外圓,車端面,鉆孔,車內(nèi)孔,切槽,切斷,車錐面,車型面,車螺紋,加工范圍,數(shù)控車削的基本特征與加工范圍,數(shù)控車削的基本特征與加工范圍,數(shù)控車床主要用于軸類和盤類回轉體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點，其加工范圍較普通車削廣，不僅可以進行車削還可以銑削，具體見后,基本特征,數(shù)控車削時，工件做回轉運動，刀具做直線或曲線運動，刀尖相對工件運動的同時，切除一定的工件材料從而形成相應的工件表面。其中，工件的回轉運動為切削主運動，刀具的直線或曲線運動為進給運動。兩者共同組成切削成形運動,加工范圍,數(shù)控車床即裝備了數(shù)控系統(tǒng)的車床。由數(shù)控系統(tǒng)通過伺服驅動系統(tǒng)去控制各運動部件的動作，主要用于軸類和盤類回轉體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點，適合中小批量形狀復雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。 數(shù)控車床按車削中心是在普通數(shù)控車床基礎上發(fā)展起來的一種復合加工機床。除具有一般二軸聯(lián)動數(shù)控車床的各種車削功能外，車削中心的轉塔刀架上有能使刀具旋轉的動力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)（不等速回轉）運動和進行連續(xù)精確分度的C軸功能，并能與X軸或Z軸聯(lián)動，控制軸除X、Z、C軸之外，還可具有Y軸?？蛇M行端面和圓周上任意部位的鉆削、銑削和攻螺紋等加工，在具有插補功能的條件下，還可以實現(xiàn)各種曲面銑削加工,數(shù)控車床的種類和特征,數(shù)控車床的種類和特征,通用X、Z二軸控制(臥式),單刀架,數(shù)控車床的種類和特征,X、Z二軸控制 技術參數(shù),單刀架,數(shù)控車床的種類和特征,隨著數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控車床的工藝和工序將更加復合化和集中化。即把各種工序（如車、銑、鉆等）都集中在一臺數(shù)控車床上來完成。目前國際上出現(xiàn)的雙主軸結構就是這種構思的體現(xiàn)。,加工實例,第一主軸,第二主軸,X、Y、Z、C 四軸控制車削中心,采用四軸三聯(lián)動配置，線性軸X/Y/Z及旋轉C軸，C軸繞主軸旋轉。機床除具備一般的車削功能外，還具備在零件的端面和外圓面上進行銑加工的功能。,單刀架,數(shù)控車床的種類和特征,X、Y、Z、C 四軸控制車削中心 技術參數(shù),單刀架,數(shù)控車床的種類和特征,數(shù)控車床的種類和特征,外圓上槽的加工,端面上面的加工,外圓上進行孔加工,端面上進行孔加工,車削中心動力刀具和C軸功能,X、Y、Z、B、C軸 控制車削中心,單刀架,數(shù)控車床的種類和特征,X、Y、Z、B、C軸控制 車削中心技術參數(shù),單刀架,數(shù)控車床的種類和特征,雙刀塔復合加工4軸控制 CNC車床,數(shù)控車床的種類和特征,雙刀塔復合加工4軸控制 CNC車床 技術參數(shù),數(shù)控車床的種類和特征,雙主軸、雙刀塔 CNC車床,雙主軸，雙刀塔車床，僅僅使用夾具一次裝夾就可以進行全部加工。,數(shù)控車床的種類和特征,數(shù)控車床的種類和特征,雙主軸、雙刀塔 CNC車床結構示意,這類機床可以在一道工序中加工同一工件的兩個端面。,加工完一個端面后，工件從主軸上轉移到副主軸上。,1) 加工前半部分,2) 副主軸伸出,3) 副主軸縮回,4) 加工另一部分,雙主軸、雙刀塔 CNC車床參數(shù),數(shù)控車床的種類和特征,雙主軸、3刀塔的 復合加工CNC車床,可以同時連續(xù)對零部件進行車削、銑削加工，只需進行一次裝夾就可以完成對零部件的全加工。,數(shù)控車床的種類和特征,雙主軸、3刀塔 加工復合加工CNC車床,數(shù)控車床的種類和特征,車銑加工中心,對復雜零件進行高精度的六面完整加工?？梢宰詣舆M行從第1主軸到第2主軸的工件交接，自動進行第2工序的工件背面加工。 具有高性能的直線電機、以及高精度的車-銑主軸。對于以前需要通過多臺機床分工序加工的復雜形狀工件，可一次裝夾進行全工序的加工。特別適用航天航空工業(yè)、汽車工業(yè)和液壓氣動產(chǎn)業(yè)以及在高精度要求的機床和刀具制造業(yè)中應用。,數(shù)控車床的種類和特征,車銑加工中心 技術參數(shù),數(shù)控車床的種類和特征,車銑加工中心 技術參數(shù),數(shù)控車床的種類和特征,立式數(shù)控車,裝載了ATC裝置的CNC立式車床,可以對工件尺寸最大為1000X1000mm的大型零部件、或使用臥軸CNC車床不可能抓住的異型巨大零部件進行高效率地加工。通常有專用于車削和可以進行銑削、研磨等復合加工性能的2種機型。,數(shù)控車床的種類和特征,立式數(shù)控車床 技術參數(shù),數(shù)控車床的種類和特征,數(shù)控車床種類較多，但主體結構都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。,數(shù)控車床與普通車床在結構上具有明顯差異,以下以臥式車床和立式車床為例進行講解。,數(shù)控車床的結構,數(shù)控車床的結構,刀架,床身,主軸箱,滾珠絲杠,床座,尾座,數(shù)控臥式車床的基本結構,數(shù)控車床的結構,高精度導軌,主軸,刀塔,軸向導軌,床身,數(shù)控立式車床的基本結構,數(shù)控車床的結構,數(shù)控車床的主要加工對象,數(shù)控車削加工是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一，由于數(shù)控車床具有精度高、能做直線和圓弧插補以及在加工過程中能自動變速的特點，其工藝范圍較普通機床寬得多。數(shù)控車床適合于車削具有以下要求和特點的回轉類零件。,數(shù)控車床的主要加工對象,高精度的機床主軸,高速電機主軸, 精度要求高的回轉體零件,數(shù)控車床的主要加工對象,非標絲杠, 帶特殊螺紋的回轉體零件, 表面形狀復雜的回轉體零件,數(shù)控車床的主要加工對象,凸輪軸,曲軸,鋼制聯(lián)接零件高壓技術,閥門殼體零件石油工業(yè),采用車銑加工中心,數(shù)控車床的主要加工對象, 其他形狀復雜的零件,隔套 精密加工業(yè),聯(lián)接套 航天工業(yè), 其他形狀復雜的零件,采用車銑加工中心,數(shù)控車床的主要加工對象,三爪自定心 卡盤裝夾,兩頂尖之間裝夾,雙三爪定心卡盤裝夾,卡盤和頂尖裝夾,常 用 裝 夾 方 式,數(shù)控車削工件的裝夾,通用夾具裝夾,找正：找正裝夾時必須將工件的加工表面回轉軸線（同時也是工件坐標系Z軸）找正到與車床主軸回轉中心重合。一般為打表找正。通過調(diào)整卡爪，使工件坐標系Z軸與車床主軸的回轉中心重合,數(shù)控車削工件的裝夾,采用找正的方法,數(shù)控車削工件的裝夾,也可以改變夾緊力的作用點，采用軸向夾緊的方式。,薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點少，采用開縫套筒或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。,薄 壁零件的裝夾,數(shù)控車削的對刀,對刀是確定工件在機床上的位置， 也即是確定工件坐標系與機床坐 標系的相互位置關系。對刀過程 一般是從各坐標方向分別進行， 它可理解為通過找正刀具與一個 在工件坐標系中有確定位置的點 (即對刀點)來實現(xiàn),直接用刀具試切對刀 自動對刀 機外對刀儀對刀,常用對刀方式,對刀實例,分析零件圖樣,數(shù)控車削的工藝分析, 分析零件的幾何要素：首先從零件圖的分析中,了解工件的外形、結構,工件上須加工的部位,及其形狀、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技術要求。從中找出工件經(jīng)加工后，必須達到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。,分析了解工件的工藝基準：包括其外形尺寸、在工件上的位置、結構及其他部位的相對關系等。對于復雜工件或較難辨工藝基準的零件圖，尚需詳細分析有關裝配圖，了解該零件的裝配使用要求，找準工件的工藝基準 。,了解工件的加工數(shù)量 ：不同的加工數(shù)量所采用的工藝方案也不同 。,研究制定工藝方案,數(shù)控車削的工藝分析,研究制定工藝方案的前提是：熟悉本廠機床設備條件，把加工任務指定給最適宜的工種，盡可能發(fā)揮機床的加工特長與使用效率。并按照分析上述零件圖所了解的加工要求，合理安排加工順序。 一、安排加工順序的一般方法 （1）安排工件上基準部位的輔助加工及其他準備工序。 （2）安排工件工藝基準面的加工工序 。 二、根據(jù)工件的加工批量大小，確定加工工序的集中與分散 。 三、充分估計加工中會出現(xiàn)的問題，有針對性地予以解決。例如：對于薄壁工件要解決裝夾變形和車削震動的問題。對有角度位置的工件要解決角度定位問題。對于偏心工件要解決偏心夾具或裝夾問題,編制加工程序,數(shù)控車削的工藝分析,一、零件圖形的數(shù)學處理及編程尺寸設定值的確定 二、根據(jù)工藝方案中工步內(nèi)容及順序的要求，逐項創(chuàng)建刀具路徑并生成程序 三、程序校驗,分析實例,確定走刀路線的一般原則是： 保證零件的加工精度和表面粗糙度要求； 縮短走刀路線，減少進退刀時間和其他輔助時間； 方便數(shù)值計算，減少編程工作量； 盡量減少程序段數(shù),走刀路線的確定,數(shù)控車削的工藝分析,數(shù)控車削的工藝分析,走刀路線的確定,車圓錐的加工路線分析,數(shù)控車床上車外圓錐，假設圓錐大徑為D，小徑為d ，錐長為L，車圓錐的加工路線如圖所示。 按圖a中的階梯切削路線，二刀粗車，最后一刀精車；二刀粗車的終刀距S要作精確的計算，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）,此種加工路線，粗車時，刀具背吃刀量相同，但精車時，背吃刀量不同；同時刀具切削運動的路線最短。,數(shù)控車削的工藝分析,車圓錐的加工路線分析,走刀路線的確定,按圖b的相似斜線切削路線，也需計算粗車時終刀距S，同樣由相似三角形可計算得出。按此種加工路線，刀具切削運動的距離較短。,按圖c的斜線加工路線，只需確定每次背吃刀量ap，而不需計算終刀距，編程方便。但在每次切削中背吃刀量是變化的，且刀具切削運動的路線較長。,數(shù)控車削的工藝分析,走刀路線的確定,車圓弧的加工路線分析,應用G02（或G03）指令車圓弧，若用一刀就把圓弧加工出來，這樣吃刀量太大，容易打刀。所以，實際車圓弧時，需要多刀加工，先將大多余量切除，最后才車得所需圓弧。,右圖為車圓弧的階梯切削路線。即先粗車成階梯，最后一刀精車出圓弧。此方法在確定了每刀吃刀量ap后，須精確計算出粗車的終刀距S，即求圓弧與直線的交點。此方法刀具切削運動距離較短，但數(shù)值計算較繁。,數(shù)控車削的工藝分析,走刀路線的確定,車圓弧的加工路線分析,右圖為車圓弧的同心圓弧切削路線。即用不同的半徑圓來車削，最后將所需圓弧加工出來。此方法在確定了每次吃刀量aP后，對90圓弧的起點、終點坐標較易確定，數(shù)值計算簡單，編程方便，常采用。但按圖b加工時，空行程時間較長。,右圖為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個圓錐，再車圓弧。但要注意，車錐時的起點和終點的確定，若確定不好，則可能損壞圓錐表面，也可能將余量留得過大。確定方法如圖所示，連接OC交圓弧于D，過D點作圓弧的切線AB。,數(shù)控車削的工藝分析,走刀路線的舉例,車圓弧的加工路線分析,螺球柱,端面加工、外輪廓粗加工,外輪廓粗、精加工,課堂討論1： 請仔細觀看下列加工視頻，試說明其走刀路線有何特點？,走刀路線的確定,數(shù)控車削的工藝分析,切削用量的確定,進給量,切削速度(V),背吃刀量ap,V,=,X D X n,1000,(m/min),式中：D 工件切削部分的最大直徑（mm) n 主軸每分鐘轉數(shù)min-1。,數(shù)控車削的工藝分析,切削速度：,(例題) 主軸轉速2000min-1、車削直徑50，求此時的切削速度？,答： =3.14、D=125、n=2000代入公式V=(Dn)1000=(3.14502000)1000 =314(m/min) 切削速度為314m/min,數(shù)控車削的工藝分析,進給量的確定,每轉進給量(fr)、每分進給量(Vf),式中： Vf：每分鐘進給量(mm/min) n：主軸轉速(min-1) fr：每轉進給量 (mm/r),Vf = n x fr (mm/min),(例題) 主軸轉速2000min-1、每分進給速度100mm/min，求此時每轉進給量？,(例題) 每轉進給量0.1mm/r，主軸轉速1600min-1,求每分進給速度?,答： Vf=nfr=0.11600=160mm/min， 求出每分進給速度為160mm/min。,答： fr=Vfn=1002000=0.05mm/r 求出每轉進給量為0.05mm/r,數(shù)控車削的工藝分析,切削用量的確定,孔加工的計算式,vc(m/min)：切削速度 (3.14)：圓周率 D1 (mm)：鉆頭直徑 n(min-1) ：主軸轉速,用1000去除，為將mm換算成m,vf(mm/min)：主軸（Z軸）進給速度 fr(mm/rev)：每轉進給量 n(min-1) ：主軸轉速,主軸每分鐘進給量(vf),切削速度(vc),數(shù)控車削的工藝分析,螺紋切削方式,數(shù)控車削的工藝分析,螺紋 加工方法,螺紋 加工方法,數(shù)控車削的工藝分析,課堂討論2： 請仔細觀看下列加工視頻，試說明其加工螺紋是左旋還是右旋？一共有幾次走刀？,螺紋 加工方法,數(shù)控車削的工藝分析,螺紋加工進刀次數(shù)及進刀量的選擇,應根據(jù)螺距 來選擇走刀 次數(shù)及進給 量，以保證 螺紋的精度 及質量,數(shù)控車削的工藝分析,一、軸類零件的數(shù)控車削工藝,典型數(shù)控車削零件的工藝分析,圖示是模具芯軸的零件簡圖。零件的徑向尺寸公差為0.01mm，角度公差為0.1，材料為45鋼。毛坯尺寸為66mm100 mm，批量 30件。,數(shù)控車削的工藝分析,一、軸類零件的數(shù)控車削工藝,典型數(shù)控車削零件的工藝分析,經(jīng)過分析可制定加工方案如下： 工序1： 用三爪卡盤夾緊工件一端，加工6438柱面并調(diào)頭打中心孔。,工序2：用三爪卡盤夾緊工件64一端，另一端用頂尖頂住。加工6462柱面，如圖所示。,工序3： 鉆螺紋底孔；精車20表面，加工14錐面及背端面；攻螺紋，如圖所示。,數(shù)控車削的工藝分析,一、軸類零件的數(shù)控車削工藝,典型數(shù)控車削零件的工藝分析,工序4 加工SR19.4圓弧面、26圓柱面、角15錐面和角15倒錐面，裝夾方式如圖所示。工序4的加工過程如下： l）先用復合循環(huán)若干次一層層加工，逐漸靠近由EFCHI等基點組成的回轉面。后兩次循環(huán)的走刀路線都與BC一DEFCHIB相似。完成粗加工后，精加工的走刀路線是BCDEFGHI一B，如圖所示。 2）再加工出最后一個15的倒錐面，如圖所示。,二、軸套類零件數(shù)控車削加工工藝,數(shù)控車削的工藝分析,典型數(shù)控車削零件的工藝分析,1零件圖工藝分析 該零件為軸承套。表面由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)圓錐面、順圓弧、逆圓弧及外螺紋等表面組成，其中多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件圖尺寸標注完整，符合數(shù)控加工尺寸標注要求；輪廓描述清楚完整；零件材料為45鋼，切削加工性能較好，無熱處理和硬度要求。 通過上述分析，采取以下幾點工藝措施： （1）零件圖樣上帶公差的尺寸，因公差值較小，故編程時不必取其平均值，而取基本尺寸即可。 （2）左、右端面均為多個尺寸的設計基準，相應工序加工前，應該先將左、右端面車出來。,數(shù)控車削的工藝分析,二、軸套類零件數(shù)控車削加工工藝,典型數(shù)控車削零件的工藝分析,2確定裝夾方案： 內(nèi)孔加工時以外圓定位，用三爪自動定心卡盤夾緊。加工外輪廓時，為保證一次安裝加工出全部外輪廓，需要設一圓錐心軸裝置，用三爪卡盤夾持心軸左端，心軸右端留有中心孔并用尾座頂尖頂緊以提高工藝系統(tǒng)的剛性。,數(shù)控車削的工藝分析,二、軸套類零件數(shù)控車削加工工