數(shù)控技術(shù)第4章

第4章典型數(shù)控機(jī)床加工工藝4.1數(shù)控車床加工工藝

4.1.1車削的定義

普通車削也叫單點(diǎn)切削，其基本定義是用單點(diǎn)刀具生成圓柱形狀，車削是刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。可分為縱向車削、端面車削和仿形車削三種。

4.1.2數(shù)控車床的加工對(duì)象

1．表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件

2．精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件

3．帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

4．淬硬工件的加工4.1.3數(shù)控車床加工工藝的制定1．零件圖工藝分析

（1）構(gòu)成零件輪廓的幾何要素分析

（2）精度、粗糙度要求

（3）尺寸標(biāo)注方法分析

2．加工工藝階段的劃分

車削加工階段基本上可分成四種類型：

表4-1車削加工階段劃分3．裝夾方法選擇（1）在三爪自定心卡盤上裝夾

其特點(diǎn)是不需找正、裝夾工件快、但夾緊力較小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。

液壓高速動(dòng)力卡盤具有高轉(zhuǎn)速、高夾緊力、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

（2）在兩頂尖之間裝夾

兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高，適于長(zhǎng)度尺寸較大或工序較多的軸類工件。

（3）用卡盤和頂尖裝夾

能承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，應(yīng)用比較廣泛。

（4）用四爪單動(dòng)卡盤裝夾

卡盤夾緊力較大，裝夾精度高，但找正比較費(fèi)時(shí)，適用于大型或形狀不規(guī)則的單件小批生產(chǎn)的工件。4．加工順序原則（1）先粗后精

用較短的時(shí)間將精加工前大量的加工余量去掉，同時(shí)盡量滿足精加工的余量均勻性要求，可提高生產(chǎn)效率。

（2）先近后遠(yuǎn)

通常安排離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。

（3）內(nèi)外交叉

應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)、外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)、外表面精加工。

（4）基面先行

定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。車削時(shí)應(yīng)先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓表面和端面。5．加工進(jìn)給路線的確定

進(jìn)給路線是刀具在工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，是編程的依據(jù)。

（1）對(duì)大余量毛坯進(jìn)行多次切削時(shí)，可以是常用的階梯車削法，也可采用依次從軸向和徑向進(jìn)刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線。

（2）當(dāng)某表面的余量較多，需分層多次走刀切削時(shí)，要注意防止走刀到終點(diǎn)時(shí)切削深度的猛增。

（3）確定最短的空行程路線

①巧用對(duì)刀點(diǎn)。將起刀點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)分離，以減少空行程路線。

②巧設(shè)換刀點(diǎn)。將第二把刀的換刀點(diǎn)設(shè)置在離工件較近的位置上，則可縮短空行程距離。

③合理安排“回零”路線。應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短，或者為零。6．切削用量的選擇

數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和進(jìn)給量f。

粗車時(shí)，首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量f，最后確定一個(gè)合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。

精車時(shí)，應(yīng)選用較小背吃刀量ap和進(jìn)給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度vc，保證產(chǎn)品精度和表面粗糙度。表1-2數(shù)控車削用量推薦表4.1.4軸類零件數(shù)控車削工藝舉例圖4-1典型軸類零件

1.零件圖工藝分析

（1）對(duì)圖樣上幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必取平均值，而全部取其基本尺寸。

（2）為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點(diǎn)畫線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選φ60mm棒料。

2.選擇設(shè)備選用TND360數(shù)控車床。

3.確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式

（1）定位基準(zhǔn)。確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。

（2）裝夾方法。左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動(dòng)頂尖支承的裝夾方式。

4.加工順序及進(jìn)給路線

按由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，即先從右到左進(jìn)行粗車（留0.25mm精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。

5.刀具選擇

6.切削用量選擇4.1.6盤類零件數(shù)控車削工藝舉例圖4-5帶孔圓盤1．零件圖工藝分析

選用圓鋼為毛坯，為保證在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)工件能可靠定位，可在數(shù)控加工前將左側(cè)端面、φ95mm外圓加工出來，同時(shí)將φ55mm內(nèi)孔鉆為φ53mm孔。

2．確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式

（1）定位基準(zhǔn)：已加工出的φ95mm外圓及左端面為工藝基準(zhǔn)。

（2）裝夾方法：采用三爪自定心卡盤自定心夾緊。

3．制定加工方案

（1）粗車外圓及端面；

（2）粗車右端內(nèi)臺(tái)階孔；

（3）精車外輪廓及端面；

（4）精車右端內(nèi)臺(tái)階孔；（5）粗、精車左端內(nèi)臺(tái)階孔。表4-8帶孔圓盤數(shù)控加工刀具卡片表4-9帶孔圓盤數(shù)控加工工藝卡片4.2數(shù)控銑床加工工藝

4.2.1銑削的定義

銑削主要通過旋轉(zhuǎn)的多切削刃刀具，刀具的每個(gè)切削刃都可以去除一定數(shù)量的金屬，沿著工件在幾乎任何方向上執(zhí)行可編程的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而使其成為切削。4.2.2數(shù)控銑床的加工對(duì)象

數(shù)控銑床是機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機(jī)床，它可以進(jìn)行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削，還可進(jìn)行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。立式數(shù)控銑床一般適用于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑床適用于加工箱體、泵體、殼體等零件。1．平面類零件

平面類零件是指加工面平行或垂直于定位面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件。一般可用三坐標(biāo)銑床的二坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)即可加工。a）帶平面輪廓的平面零件b）帶斜平面的平面零件c）帶圓臺(tái)和斜肋的平面零件2．變斜角類零件3．曲面類零件

加工面為空間曲面的零件。這類零件的加工面不能展成平面，切削時(shí)加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸，一般使用球頭銑刀在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上加工，復(fù)雜時(shí)可用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)銑床加工。4.2.3數(shù)控銑床加工工藝的制定1．零件圖工藝分析

2．工序和裝夾方法的確定

3．加工順序和進(jìn)給路線的確定

（1）加工順序的安排

通常按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工內(nèi)腔、外形，最后加工曲面，先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。

（2）進(jìn)給路線的確定

對(duì)于數(shù)控銑床，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

①加工精度和表面粗糙度的要求；

②走刀路線最短，既簡(jiǎn)化程序段，又減少刀具空行程時(shí)間；

③數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量少。（3）銑削平面類零件時(shí)的進(jìn)給路線①銑削外表面輪廓時(shí)，采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削。銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長(zhǎng)線切入和切出零件表面，以避免接刀痕，保證零件輪廓光滑（圖4-9）。

圖4-9刀具切入和切出時(shí)的外延

圖4-10內(nèi)輪廓刀具的切入和切出

②銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時(shí)，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出；若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，并將其切入、切出點(diǎn)選在零件輪廓兩幾何元素的交點(diǎn)處（圖4-10）當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點(diǎn)時(shí)，刀具的切入、切出點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離拐角（圖4-11）。圖4-11無交點(diǎn)內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

（4）銑削直紋曲面類零件時(shí)的加工路線

可采用兩種加工路線。采用圖4-12（a）的加工方案時(shí)，每次沿直線加工，刀位點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以保證母線的直線度；當(dāng)采用圖4-12（b）所示的加工方案時(shí)，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗(yàn)，葉形的準(zhǔn)確度高，但程序代碼較多。選擇切削用量的原則在工藝系統(tǒng)剛性允許時(shí)，應(yīng)首先選擇一個(gè)盡可能大的ap

，其次選擇一個(gè)較大的f，最后在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選擇一個(gè)合理的Vc。

◆

ap的選擇：主要根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定

●粗加工時(shí)，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；

●當(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長(zhǎng)軸、鏜刀桿、機(jī)床陳舊）時(shí)，可適當(dāng)降低，使切削力減??；●精加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低的方法，逐步提高加工精度和表面質(zhì)量；●一般精加工時(shí)，取0.05—0.8㎜；半精加工時(shí)，取1.0—3.0㎜。4.切削用量的選擇(1)背吃刀量ap

（2）進(jìn)給量f與進(jìn)給速度vf的選擇

銑削加工的進(jìn)給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移量；進(jìn)給速度vf（mm/min）是指單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量。進(jìn)給速度與進(jìn)給量的關(guān)系為：vf=Sf（S為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r/min）。通過選取每齒進(jìn)給量fz，由公式f=fz*Z（z為銑刀齒數(shù)）計(jì)算得出f。

工件材料強(qiáng)度和硬度越高，fz就越??；工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時(shí)，應(yīng)取較小值。F=vf=fz*Z*S表4-1銑刀進(jìn)給量

(mm/每齒)（3）切削速度vc與主軸轉(zhuǎn)速S銑削的切削速度與刀具的耐用度、每齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。其原因是當(dāng)fz、ap、ae和Z增大時(shí)，刀刃負(fù)荷增加，而且同時(shí)工作的齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。為提高刀具耐用度，允許使用較低的切削速度，但是加大銑刀直徑則可改善散熱條件，可以提高切削速度。

銑削加工的切削速度vc可參考表4-2選取。