車削加工技術(shù)及發(fā)展方向

車削加工技術(shù)及發(fā)展方向主講人：王亮2014年5月7日一、車削加工簡介車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉(zhuǎn)對工件進(jìn)行切削加工的方法。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是最基本、最常見的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削方法加工，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等，所用刀具主要是車刀。1/18/20232

車削加工簡介

在各類金屬切削機(jī)床中，車床是應(yīng)用最廣泛的一類，約占機(jī)床總數(shù)的50%。車床既可用車刀對工件進(jìn)行車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋和滾花等操作。按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床可以分為臥式車床、落地車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等，其中大部分為臥式車床。

1/18/20233二、車削加工的特點(diǎn)1、工藝范圍廣車削加工主要用來加工各種回轉(zhuǎn)表面以及回轉(zhuǎn)體的端面，還可進(jìn)行切斷、切槽、車螺紋、鉆孔、擴(kuò)孔等。

例如：細(xì)小軸類件、機(jī)床主軸、炮管、大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等。2、生產(chǎn)效率高

可選用很高的切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量。3、加工成本低

刀具結(jié)構(gòu)簡單，刃磨、安裝方便；夾具以作為機(jī)床附件生產(chǎn)，可滿足一般零件的裝夾需要；生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短。1/18/20234車削加工的特點(diǎn)4、加工精度范圍廣a、荒車公差等級IT18-IT15,Ra>80μmb、粗車公差等級IT13-IT11,Ra30-12.5μmc、半精車公差等級IT10-IT8,Ra6.3-3.2μmd、精車公差等級IT7-IT8,Ra1.6-0.8μm5、高速精細(xì)車是加工有色金屬高精度回轉(zhuǎn)表面的主要方法

采用硬質(zhì)合金、立方氮化硼或金剛石刀具，使用高切削速度、小背吃刀量和進(jìn)給量。

尺寸公差等級IT6-IT5,Ra1.0-0.1μm1/18/20235三、車床的種類車床在金屬切削機(jī)床中所占的比例最大，約占總臺數(shù)的20%-35%，且種類繁多。

可分為：儀表車床、自動車床、半自動車床、轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、落地車床、臥式車床、仿形車床，曲軸及凸輪軸車床、鏟齒車床等，其中臥式車床應(yīng)用最廣。1/18/20236按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床

可以分為：

臥式車床落地式車床立式車床1/18/20237

按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床

可以分為：

轉(zhuǎn)塔車床

仿形車床1/18/20238四、車床附件車床附件主要有卡盤、撥盤、頂尖、花盤、中心架、跟刀架等。1、三爪自定心卡盤

裝夾工件可自動定心，不需找正，但夾持力小，傳遞轉(zhuǎn)矩不大

，只適合裝夾中小型工件。

1/18/20239直頭車刀彎頭車刀75°強(qiáng)力車刀90°偏刀切斷刀或切槽刀擴(kuò)孔刀（通孔）擴(kuò)孔刀（不通孔）螺紋車刀五、車刀1/18/202310

數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)上具有明顯差異,以下以臥式車床為例。

六、數(shù)控車床1/18/202311●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(jié)構(gòu)●高精度導(dǎo)軌1/18/202312

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(bǔ)以及在加工過程中能自動變速的特點(diǎn)，其工藝范圍較普通機(jī)床寬得多。數(shù)控車床適合于車削具有以下要求和特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)類零件。數(shù)控車床適合車削的回轉(zhuǎn)類零件1/18/202313高精度的機(jī)床主軸高速電機(jī)主軸●精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件1/18/202314非標(biāo)絲杠●帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件1/18/202315●表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件凸輪軸曲軸1/18/202316鋼制聯(lián)接零件高壓技術(shù)閥門殼體零件石油工業(yè)采用車銑加工中心●其他形狀復(fù)雜的零件1/18/202317隔套精密加工業(yè)聯(lián)接套航天工業(yè)●其他形狀復(fù)雜的零件采用車銑加工中心1/18/202318七、車削加工的分類1.高速車削

高速車削時(shí)車削速度高達(dá)73000m/min,材料切除率達(dá)到常規(guī)切削的240倍，特別適合加工高強(qiáng)度材料、鋁合金和鑄件。高速車削必須確定臨界切削速度，獲得切削溫度—切削速度曲線關(guān)系，不同的工件材料、刀具材料和工藝系統(tǒng)就有不同的曲線關(guān)系。因此，高速車削必須通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究方法求出符合具體加工要求的切削溫度—切削速度曲線關(guān)系。應(yīng)用高速車削，還必須考慮刀具的耐用度以及切削過程中的潤滑、排屑、振動、快速制動、系統(tǒng)溫升、鎖緊等。1/18/202319車削加工的分類2.

超聲波振動車削是在切削過程中使刀具與工件切削區(qū)間有一個(gè)超聲頻率的相對運(yùn)動的加工方法。由于刀具的振動，刀具與工件的接觸是斷續(xù)的，因而作用的切削力是脈沖狀

的。

工件的表面粗糙度達(dá)

Ra0.08—Ra0.06微

米，切削力比普通切

削減少1/3—1/2,刀具

的耐用度提高30—60

倍，生產(chǎn)率提高1—3

倍。1/18/202320車削加工的分類3.激光輔助車削簡稱LAT，是應(yīng)用激光在車削過程中將工件材料的剪切區(qū)域加熱以改善其加工性能的方法。1/18/202321車削加工的分類4.金剛石刀具超精密車削簡稱SPDT，屬于精密與超精密加工的范圍，目前在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，一般工廠能穩(wěn)定掌握的加工精度是1微米，與此相應(yīng)，精密加工的精度要達(dá)到0.1—1微米，表面粗糙度在Ra0.02—Ra0.1微米之間精密與超精密加工的主要特點(diǎn)：以精密元件(蘭寶石軸承)等為加工對象，零件既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，還要質(zhì)地均勻，性能高度一致；嚴(yán)格的加工環(huán)境，凈化程度達(dá)100級，溫度恒定在20+0.006℃，還要具備精密測量等必要條件。1/18/202322九、車削加工的發(fā)展趨勢當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展要求交貨期短、加工成本低，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已難以適應(yīng)，因此，CNC復(fù)合車削中心類的集約型機(jī)床備受關(guān)注。車削加工也在尋求新的發(fā)展，正在進(jìn)行能使加工集約化、生產(chǎn)快速化、生產(chǎn)設(shè)備簡單化、加工周期短期化以及成本低廉化所要求技術(shù)的開發(fā)。CNC復(fù)合切削是一種發(fā)展趨勢，它要求可采用車削刀具和回轉(zhuǎn)刀具，且可加工多種形狀的產(chǎn)品。1/18/202323

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床的工藝和工序?qū)⒏訌?fù)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(jié)構(gòu)就是這種構(gòu)思的體現(xiàn)。第一主軸第二主軸車削加工的發(fā)展趨勢1/18/202324X、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(zhuǎn)C軸，C軸繞主軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)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(jìn)行銑加工的功能。

單刀架車削加工的發(fā)展趨勢1/18/202325項(xiàng)目

參數(shù)最大車削直徑?420mm最大加工長度1025mm最大棒才加工能力77mmX/Z最大行程260/1030mmY軸最大行程150mm主軸轉(zhuǎn)速4000rpm銑削主軸轉(zhuǎn)速4000rpm刀塔形式鼓型刀塔刀塔刀位數(shù)12快速進(jìn)給(X/Y/Z/C軸)

X：24m/minY：2m/min

Z：24m/minC：300min-1X、Y、Z、C四軸控制車削中心技術(shù)參數(shù)單刀架車削加工的發(fā)展趨勢1/18/202326雙刀塔復(fù)合加工4軸控制CNC車床1/18/202327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(jìn)行全部加工。1/18/202328雙主軸、3刀塔的復(fù)合加工CNC車床可以同時(shí)連續(xù)對零部件進(jìn)行車削、銑削加工，只需進(jìn)行一次裝夾就可以完成對零部件的全加工。1/18/202329車銑加工中心對復(fù)雜零件進(jìn)行高精度的六面完整加工?？梢宰詣舆M(jìn)行從第1主軸到第2主軸的工件交接，自動進(jìn)行第2工序的工件背面加工。具有高性能的直線電機(jī)、以及高精度的車-銑主軸。對于以前需要通過多臺機(jī)床分工序加工的復(fù)雜形狀工件，可一次裝夾進(jìn)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(jī)床和刀具制造業(yè)中應(yīng)用。1/18/202330

車削加工的發(fā)展趨勢

1/18/202331車削加工的發(fā)展趨勢

2l世紀(jì)的切削加工技術(shù)必將面臨未來自動化制造環(huán)境的一系列新的挑戰(zhàn)，它必然要與計(jì)算機(jī)、自動化、系統(tǒng)論、控制論及人工智能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)汁與制造(CAD／CAM)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)等高新技術(shù)及理論相融合。向著精密化、柔性化、智能化方向發(fā)展，并由此推動其他各新興學(xué)科在切削理論和技術(shù)中的應(yīng)用。1/18/202332就如何應(yīng)對車削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新動向作一介紹

用于車削加工的刀片一直以涂層硬質(zhì)合金為主，要求刀片壽命長、可靠性高、能適應(yīng)高速切削等特性。由于工件毛坯凈成形技術(shù)的發(fā)展，加工余量逐漸減小，使切削更穩(wěn)定，因此刀具壽命就成了選擇刀具的關(guān)鍵。提高刀具使用壽命的方法并不像立銑刀那樣改進(jìn)切削刃形狀，而是針對刀具材質(zhì)制定對策，以提高硬質(zhì)合金涂層的耐磨性來延長刀具壽命。另外，幾年前就已出現(xiàn)了在不降低切削表面光潔度的情況下提高進(jìn)給量的特殊刀尖形狀（具有銑刀修光刃效果的形狀）的可轉(zhuǎn)位刀片。1/18/202333就如何應(yīng)對車削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新動向作一介紹目前國際市場對現(xiàn)代加工技術(shù)的要求越來越高，既要有更高的靈活性、更高的生產(chǎn)力，又要求更持久精密度加工及更短的制造周期，并且利用整件加工工件來接小批訂單的趨勢越來越大。為滿足這些要求，未來金屬加工冷加工必將向智能化多軸化復(fù)合高速加工的趨勢發(fā)展。1/18/202334結(jié)語切削加工進(jìn)入了一個(gè)多樣化的時(shí)代，CNC復(fù)合車削中心的出現(xiàn)使切削加工的生產(chǎn)方式迎來了一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折期。車削工具與加工中