零件的數(shù)控車削

零件的數(shù)控車削加工加工案例任務與要求工作任務：在數(shù)控車床上完成如圖零件的加工能力要求：能知道數(shù)控加工的根本過程能正確選擇刀具及其切削用量能正確編寫數(shù)控加工程序能完成數(shù)控車床加工的驗證能根據(jù)圖紙完成零件的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工過程

分析工件圖樣確定加工工藝過程數(shù)值計算編寫零件加工程序單校對加工程序首件試加工程序編制方法有手工編程與計算機輔助自動編程兩種1.1認識數(shù)控加工根本過程1.2輪廓的數(shù)控加工表1-1端蓋零件加工工序表工序號工序內(nèi)容設備1下料，尺寸為φ45/φ24×322粗、精車右端面R15、φ40、倒角及φ28內(nèi)孔數(shù)控車床3車左端面保證總長，粗、精車內(nèi)外輪廓數(shù)控車床4車內(nèi)槽數(shù)控車床5車螺紋數(shù)控車床6噴塑1.2輪廓的數(shù)控加工1.2.1車刀的選擇1.2.1.1刀具材料的選擇1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇1.2.1.3刀具型號的選擇1.2.1.4切削用量的選擇1.2.2輪廓車削的程序編制1.2.2.1常用的數(shù)控車床編程標準編制輪廓加工程序刀具材料的性能耐熱性和傳熱性

強度與韌性

工藝性和經(jīng)濟性

硬度和耐磨性

刀具材料應具備的性能1.2.1.1刀具材料的選擇常用的有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料五大類。刀具材料碳素工具鋼工藝性能良好，經(jīng)適當熱處理，硬度可達60HRC～64HRC，有較高的耐磨性，價格低廉。最大缺點是熱硬性差。合金工具鋼刀具材料的韌性、耐磨性和耐熱性較好。用于制造細長的或截面積大、刃形復雜的刀具，如鉸刀、絲錐和板牙等。1.2.1.1刀具材料的選擇刀具材料的分類高速鋼突出的性能特點是熱硬性很高，同時，高速鋼還具有較高的耐磨性、強度和韌性等良好的綜合力學性能。硬質(zhì)合金具有高硬度、高熔點和化學穩(wěn)定性好等特點。因此，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性均超過高速鋼，其缺點是抗彎強度低，沖擊韌性差，可加工性差。有很高的硬度和耐磨性；有很好的耐熱性，最大的缺點是強度低、韌性差，導熱系數(shù)低。硬質(zhì)合金陶瓷材料刀具材料高速鋼

刀具材料的分類1.2.1.1刀具材料的選擇1.2.1.1刀具材料的選擇高速鋼HSS它是一種參加較多鎢W、鉬Mo、鉻Cr、釩V等合金元素的高合金鋼。熱處理后硬度可達62～66HRC,抗彎強度約3.3GPa，有較高的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐熱性。切削溫度在500～650°C時仍能進行切削。由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適合于制造結構和刃型復雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。1.2.1.1刀具材料的選擇按用途可分為：通用型高速鋼和高生產(chǎn)率〔高性能〕高速鋼。按制造工藝可分為:熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和外表涂層高速鋼。按根本化學成份可分為:鎢系和鎢鉬系。

1.高速鋼的分類

1.2.1.1刀具材料的選擇2.常用高速鋼的牌號與性能〔1〕通用型高速鋼W18Cr4V(18-4-1)鎢系高速鋼，由于鎢價高，熱塑性差，碳化物分布不均勻等原因，目前國內(nèi)外已很少采用。W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)、W9Mo3Cr4V(9-3-4-1)鎢鉬系高速鋼，一份Mo可代替兩份W，有良好的工藝性和切削性能。〔2〕高性能高速鋼高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素，使其常溫硬度可達67～70HRC，耐磨性與熱穩(wěn)定性進一步提高。可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強度鋼等難加工材料。典型牌號有W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al。1.2.1.1刀具材料的選擇

常用高速鋼牌號及其應用范圍類別牌號主要用途1.普通高速鋼W18Cr4V廣泛用于制造鉆頭、鉸刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等W14Cr4VmnRe用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等2.高性能高速鋼高碳95W18Cr4V用于制造對韌性要求不高，但對耐磨性要求較高的刀具高礬W12Cr4V4Mo用于制造形狀簡單，對耐磨性要求較高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造復雜刀具和難加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高強度耐熱鋼的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形狀簡單的刀具，如加工鐵基高溫合金的鉆頭W12Cr4V3Mo3Co5Si耐磨性、耐熱性好，用于制造加工高強度鋼的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作難加工材料的刀具，因其磨削性好可作復雜刀具，價格昂貴1.2.1.1刀具材料的選擇〔3〕粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼是用高壓氬氣或純氮氣霧化熔融的高速鋼鋼水而得到細小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋成形，再經(jīng)燒結而成。優(yōu)點：1〕結晶組織細小均勻，沒有碳化物偏析的缺陷，提高了鋼的硬度和強度，69.5-70HRC；2〕物理力學各向同性，減少熱處理變形與應力；3〕改善了磨削加工性；4〕提高了材料利用率。適用于制造精密刀具、大尺寸(滾刀、插齒刀)刀具、復雜成形刀具、拉刀等。〔4〕涂層高速鋼采用物理氣相沉積〔PVD〕方法，在陽極刀具外表涂覆TiN等硬膜，一般為2～8μm，硬度可高達2200HV，它把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。1.2.1.1刀具材料的選擇硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點的金屬碳化物(碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC等，稱硬質(zhì)相)和金屬粘結劑(Co、Mo、Ni等，稱粘結相)用粉末冶金工藝制成。硬質(zhì)合金力學性能主要由組成硬質(zhì)合金碳化物的種類、數(shù)量、粉末顆粒的粗細和粘結劑的含量決定。硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為89～93HRA，化學穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達800～1000°C。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高3～10倍。抗彎強度只有高速鋼的1/3～1/2，沖擊韌性只有高速鋼的1/4～1/35。硬質(zhì)合金1.2.1.1刀具材料的選擇1.常用硬質(zhì)合金的牌號及其性能〔1〕鎢鈷類硬質(zhì)合金代號為YG，屬K類，紅色。合金中含鈷量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用于精加工。YG(K)類硬質(zhì)合金，有較好的韌性、磨削性、導熱性，適合于加工鑄鐵等脆性金屬材料和非鐵材料、非金屬材料。〔2〕鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金代號為YT，屬P類，藍色。它以WC為基體,添加TiC，用Co作粘結劑燒結而成。合金中TiC含量提高，其硬度、耐磨性和耐熱性進一步提高，但抗彎強度、導熱性、特別是沖擊韌性明顯下降，適合于加工以鋼為代表的塑性材料。1.2.1.1刀具材料的選擇〔3〕鎢鈦鉭〔鈮〕類硬質(zhì)合金代號為YW，屬M類，黃色。它在YT(P)類硬質(zhì)合金中參加TaC或NbC，這樣可提高抗彎強度、疲勞強度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料，常用于加工不銹鋼。〔4〕碳化鈦基類硬質(zhì)合金代號為YN，屬P類，藍色。它以TiC為主要成分，Ni、Mo作粘結金屬。硬度非常高，達90～93HRA〔俗稱金屬陶瓷〕，在1000～1300℃高溫下仍能進行切削。適合高速精加工合金鋼、淬硬鋼等。1.2.1.1刀具材料的選擇表1-2硬質(zhì)合金的用途分類與性能趨向使用范圍分類用途分類分類被加工材料識別顔色代號被加工材料適應的加工條件P長切屑的黑色金屬藍色P01鋼、鑄鋼精車、精鏜、高速切削、小切屑截面、尺寸精確和精度高、無振動工序P10鋼、鑄鋼車削、仿形切削、車螺紋和銑削、高切削速度、小或中切屑截面P20鋼、鑄鋼、長切屑的可鍛鑄鐵車削、仿形切削、銑削、中切削速度和切屑截面、小切屑截面刨P30鋼、鑄鋼、長切屑的可鍛鑄鐵車削、銑削、刨削、中或低切削速度、中或大切屑截面，在不利條件下加工P40鋼、有砂夾雜和孔隙的鑄鋼件車削、刨削、插削、低切削速度、大切屑截面，可以用不利條件下加工的大切削角和在自動機床上使用P50鋼、有砂夾雜和孔隙的中或低抗拉強度的鑄鋼件適于要求韌性很高的硬質(zhì)合金的工序；車削、刨削、插削、低切削速度、大切屑截面，可以在不利條件下以大切削角加工和在自動機床上使用1.2.1.1刀具材料的選擇使用范圍分類用途分類分類被加工材料識別顔色代號被加工材料適應的加工條件M長或短切屑的黑色金屬、有色金屬黃色M10鋼、鑄鋼、錳鋼、灰鑄鐵、合金鑄鐵車削、中或高切削速度、小或中切屑截面M20鋼、鑄鋼、奧氏體鋼或錳鋼、灰口鑄鐵車削、銑削、中切削速度和切屑截面M30鋼、鑄鋼、奧氏體鋼、灰口鑄鐵、高溫合金車削、銑削、刨削、中切削速度中或大切屑截面M40高速切削軟鋼、低抗拉強度鋼、有色金屬和輕合金車削、切斷、特別于自動機床1.2.1.1刀具材料的選擇使用范圍分類用途分類合金分類被加工材料識別顔色代號被加工材料適應的加工條件K短切屑的黑色金屬；有色金屬；非金屬材料紅色K01特硬的灰鑄鐵，硬度85HS以上的冷硬鑄件、高硅鉛合金、淬火鋼、高耐磨塑料、硬紙板、陶瓷車削、精車、鏜削、銑削、刮削K10硬度220HB以上的灰鑄鐵、短切屑的可鍛鑄鐵、淬火鋼、硅鋁合金、銅合金、塑料玻璃、硬橡膠、硬紙板、瓷器石頭車削、鉆孔、鏜削、拉削、銑削、刮削K20硬度＜220HB的灰鑄鐵、有色金屬，紫銅、黃銅、鋁要求高韌性硬質(zhì)合金的車削、鐵削、刨削、鏜孔、拉削K30低硬度灰鑄鐵、低抗拉強度鋼、壓縮木材車削、銑削、刨削、插削，適于不利條件下加工，可以用大切削角K40軟木或硬木、有色金屬車削、銑削、刨削、插削、適于不利條件下中工，可以用大切削角1.2.1.1刀具材料的選擇以氧化鋁〔Al2O3〕或氮化硅〔Si3N4〕為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結而成的一種刀具材料。其優(yōu)點是硬度高〔91～95HRA〕，耐磨性、耐高溫性能好〔1100～1300°C〕，有良好的化學穩(wěn)定性和抗氧化性，與金屬的親合力小、抗粘結和抗擴散能力強；其缺點是脆性大、抗彎強度低〔只有硬質(zhì)合金的1/2〕，沖擊韌性差，熱導率低〔僅為硬質(zhì)合金的1/2～1/5〕，易崩刃，所以使用范圍受到限制；一般不加切削液。適用范圍：高速精細加工硬材料(淬硬鋼、冷硬鑄鐵等)。陶瓷刀具材料1.2.1.1刀具材料的選擇金剛石刀具材料碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉化而成，是目前人工制造出的最堅硬物質(zhì)。由于硬度極高〔10000HV〕，耐磨性好，切削刃口鋒利，刃部外表摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結或積屑瘤，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達65～70HRC的材料。也可用于加工高硬度的非金屬材料，如石材、壓縮木材、玻璃等，還可加工有色金屬，如鋁硅合金材料以及復合難加工材料的精加工或超精加工。缺點是熱穩(wěn)定性差，強度低、脆性大，對振動敏感，耐熱溫度只有700～800℃，只宜微量切削；與鐵有強烈的化學親合力，不能用于加工含碳的黑色金屬〔鋼等〕。分類：天然單晶金剛石刀具；人造聚晶金剛石刀具〔PCD〕；金剛石燒結體。1.2.1.1刀具材料的選擇立方氮化硼CBN立方氮化硼〔CBN〕是一種人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高溫、高壓下參加催化劑轉化而成。它有很高的硬度及耐磨性〔3500～4500HV，僅次于金剛石〕；熱穩(wěn)定性好，化學惰性大，1300℃時不發(fā)生氧化，與鐵系金屬不起化學反響；導熱性好，摩擦系數(shù)低。缺點：強度和韌性較差，抗彎強度僅為陶瓷刀具的1/5～1/2。因此可用于高溫合金、冷硬鑄鐵、淬硬鋼等難加工材料的加工，以車代磨。它不宜加工塑性大的鋼件和鎳基合金，也不適合加工鋁合金和銅合金，通常采用負前角的高速切削。1.2.1.1刀具材料的選擇案例應用案例中零件的材料采用LY12，這是一種高強度硬鋁，可進行熱處理強化，在退火和剛淬火狀態(tài)下塑性中等，點焊焊接性良好，用氣焊和氬弧焊時有形成晶間裂紋的傾向；合金在淬火和冷作硬化后其切削性能尚好，退火后切削性低；抗蝕性不高，常采用陽極氧化處理與涂漆方法或外表加包鋁層以提高其抗腐蝕能力。該材料主要用于各種高負載的零件和構件，如飛機零件、鉚釘?shù)攘慵８鶕?jù)該材料的性能，結合表1-2，可選刀具材料為K20。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇切削加工的根本條件刀具和工件間要有形成零件結構要素所需的相對運動。刀具材料的性能能夠滿足切削加工的需要。刀具必須具有一定的空間幾何結構。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇加工表面切削刃相對于工件的運動軌跡面進給運動主運動待加工外表過渡外表已加工外表工件上即將被切除的外表。工件上經(jīng)刀具切削后形成的新外表。工件上切削刃正在切削的外表。它是待加工外表和已加工外表之間的過渡外表。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇

1、主運動在切削運動中，最主要的、最根本的、消耗動力最多的運動，它是刀具與工件之間的相對運動。通常只有一個。切削運動2、進給運動刀具與工件之間附加的相對運動,它配合主運動依次地或連續(xù)不斷地切除切屑,從而形成具有所需幾何特性的已加工外表。進給運動可由刀具完成(如車削)，也可由工件完成〔如銑削〕，可以是間歇的〔如刨削〕,也可以是連續(xù)的〔如車削〕，可能不止一個。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇刀具的構成

由工作部分和非工作部分構成。

1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇三面、兩刃、一尖：刀具上切屑流經(jīng)的外表。前刀面Aγ：后刀面Aα：刀具上同前刀面相交形成主切削刃的刀面。前刀面后刀面刀具上同前刀面相交形成副切削刃的刀面。副后刀面副后刀面A′α：1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇刀尖對車刀來說是前刀面與主后刀面的交線。承擔主要切削任務。主切削刃S：副切削刃S′：對車刀來說是前刀面與副后刀面的交線，參加局部切削工作。主切削刃刀尖：主切削刃與副切削刃的連接處相當少的一局部切削刃。為增加刀尖強度，通常磨成一小段過渡圓弧。三面、兩刃、一刀尖副后刀面前刀面副切削刃后刀面1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇刀具角度是為刀具設計、制造、刃磨和測量時所使用的幾何參數(shù)，它們是確定刀具切削局部幾何形狀〔各外表空間位置〕的重要參數(shù)。用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準坐標面稱為參考系;參考系可分為刀具靜止參考系和刀具工作參考系兩類刀具角度參考系確定刀具切削工作時角度的基準，刀具在工作參考系中確定的角度稱為刀具工作角度。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇在設計、制造、刃磨和測量時，用于定義刀具幾何參數(shù)的參考系稱為刀具靜止參考系或標注角度參考系。刀具靜止參考系在該參考系中定義的角度稱為刀具的標注角度。靜止參考系中最常用的刀具標注角度參考系是正交平面參考系,其它參考系有法平面參考系、假定工作平面參考系等。兩點假設：1）運動假設——假設刀具的進給運動速度為0；2）安裝假設——假設刀具在安裝時刀尖與工件的軸線等高，刀桿與工件的軸線垂直。

1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇

1.正交平面參考系由以下三個在空間相互垂直的參考平面構成。υc(1)基面：通過切削刃選定點的平面，它平行刀具安裝的一個平面，其方位要垂直于主運動方向。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇υc(2)切削平面：通過切削刃選定點并同時垂直于基面的平面。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇υc正交平面切削平面基面(3)正交平面：通過切削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇主剖面po：

⊥

ps

⊥pr基面pr：pr⊥vc∥刀具安裝面〔車刀〕切削平面ps:與S相切且⊥pr假定主運動方向vc正交平面參考系〔Pr-Ps-Po)主切削刃上選定點1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇1)前角γo刀具切削局部的根本角度〔正交平面參考系〕2)后角αo3)主偏角κr4)副偏角κr′5)刃傾角λs刀具角度表達刀具外表在空間方位的參數(shù)。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇前角γo基面投影線前刀面投影線

在正交平面內(nèi)測量，前刀面與基面之間的夾角。1)前角γoυc1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇切削平面投影線主后刀面投影線后角αo在正交平面內(nèi)測量，后刀面與切削平面之間的夾角。2)后角αoυc1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇3)主偏角κr基面中測量的切削平面與假定進給平面間的夾角〔主切削刃在基面上的投影與進給運動速度vf方向之間的夾角〕。主偏角κr1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇4)副偏角κr′基面中測量的副切削平面與假定工作平面間的夾角〔副切削刃在基面上的投影與進給運動速度vf反方向之間的夾角〕。副偏角κr′1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇基面投影線主切削刃刃傾角λs5)刃傾角λs在切削平面中測量的主切削刃與基面的夾角。υc1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇刀具角度的正負規(guī)定前角γo：前刀面與切削平面之間的夾角為銳角，前角為正，夾角為鈍角，前角為負值，直角時為0。后角αo：后刀面與基面之間的夾角為銳角，后角為正，夾角為鈍角，后角為負值，直角時為0。刃傾角λs：刀尖是主切削刃上最高點時刃傾角為正，刀尖位于主切削刃上最低點時刃傾角為負，主切削刃與基面平行時時刃傾角為零。主偏角κr

、副偏角κr′:一般為正值。

1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇〔1〕刃形：刃形即是切削刃的形狀。從簡單的直線刃開展到折線刃、圓弧刃、月牙弧刃、波形刃、階梯刃及其他適宜的空間曲線刃。參數(shù)選擇1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇圖4-4刃口修磨形式a〕鋒刃b〕刃口修圓c〕刃口負倒棱d〕刃口平棱e〕負后角倒棱〔2〕刃口形式a、正前角鋒刃平面型

特點：刃口較鋒利，但強度差，γo不能太大，不易折屑。b、鈍圓切削刃型特點：切削刃強度和抗沖擊能力增加，具有一定的消振作用，rn≈0.025～0.15。

1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇負倒棱消振棱刃帶c、帶倒〔平〕棱的正前角平面型特點：切削刃強度及抗沖擊能力強，散熱條件好，同樣條件下可以采用較大的前角，提高了刀具壽命。bγ1=f/2，γo1=0°～-15°d、負后角倒棱〔刃帶〕特點：在切削時增加阻尼作用，起到抑制振動效果，對定尺寸刀具磨出刃帶還為制造刃磨刀具時有利于控制和保持尺寸精度〔鉆頭、鉸刀、拉刀〕，bα1=0.1～0.3，αo1=0°～-20°。刃形區(qū)別1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇1.前角γO選擇功用γO

刀刃鋒利→切削變形切削力、熱和切削功率刀刃和刀尖強度→散熱體積刀具壽命刀具角度的選擇1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇γo1Prγo21.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇選擇原則前角大小取決于：工件材料、刀具材料、加工要求及工藝系統(tǒng)。工件材料強度、硬度較低時，應取較大前角，反之應取較小的前角。加工塑性材料時，應取較大前角，加工脆性材料時，應取較小的前角。刀具材料韌性好〔高速鋼〕，取較大前角，反之〔硬質(zhì)合金〕取較小前角。粗加工、斷續(xù)切削時，取較小前角，精加工時，取較大前角；成形刀具前角應小。工藝系統(tǒng)剛度差或機床功率缺乏時應取較大前角。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇2.后角αo選擇

功用αo

后刀面與工件的摩擦后刀面的磨損率選擇原則后角大小取決于：工件材料、加工性質(zhì)及工藝系統(tǒng)剛度。工件材料越軟、塑性越大，后角越大；易產(chǎn)生硬化層材料，后角取大值；粗加工、強力切削、沖擊載荷，后角較??；精加工后角較大；工藝系統(tǒng)剛度較差時，適當減小后角，減小振動。

刀刃和刀尖強度→散熱體積刀具磨損1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇硬質(zhì)合金車刀合理前角、后角的參考值1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇3.主偏角κr

和副偏角κr′選擇

功用κr和κr′

刀刃強度外表粗糙度背向力Fp殘留面積高度，散熱條件刀具壽命，進給力Ff1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇κr1κr′κr2FpFf1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇

2、選擇原則工藝系統(tǒng)剛性較好時，主偏角取較小值；反之取較大值；車細長軸取κr=90°。加工高強度、高硬度、熱導率小和外表有硬化層的材料，宜取較小的主偏角。單件小批生產(chǎn)，希望一兩把刀具加工出工件上所有的外表〔外圓、端面、倒角〕，那么選取通用性較好的45o車刀或與直角臺階相適應的90°車刀。副偏角大小取決于外表粗糙度〔5°?15°)，粗加工時取大值，精加工取小值。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇4.刃傾角λs選擇功用選擇主要影響刀頭的強度和切屑的流動方向。負刃傾角與大前角匹配，以解決“鋒利與強固〞的矛盾。加工一般鋼料和鑄鐵，無沖擊時：粗車λs＝0°?－5°，精車λs＝0°?+5°；有沖擊時：λs＝－5°?－15°；特別大時：λs＝－30°?－45°。切削加工高強度鋼、冷硬鋼時：λs＝－30°?－45°。工藝系統(tǒng)剛度缺乏時，應盡量不用-λs。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇刃傾角控制切屑流向，影響加工質(zhì)量。λs＜0°時，切屑流向已加工表面。λs=0°時，切屑沿主切削刃垂直方向流出。λs＞0°時，切屑流向待加工表面。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇刀尖形狀的選擇a〕修圓刀尖增大rε，能明顯減小Ra，并能增加刀頭強度和改善散熱條件，降低刀具磨損，提高刀具壽命；但過大的刀尖圓弧半徑，使背向力Fp增大。rε的選擇：半精加工和精加工時，rε=〔2～3〕f；在工藝系統(tǒng)剛性足夠條件下切削難加工材料和斷續(xù)切削時，可適當加大rε值。b〕倒角刀尖倒角刀尖主要用于車刀、可轉位面銑刀和鉆頭的粗加工、半精加工和有間斷的切削中，一般取κrε=κr/2、bε=0.5～2mm。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇a)修圓刀尖b)倒角刀尖c)倒角帶修光刃c〕倒角帶修光刃在倒角刀尖與副切削刃間作出與進給方向平行的修光刃，其上κrε′=0，寬度bε′=〔1.2～1.5〕fmm，用它在切削時修光殘留面積。主要用在工藝系統(tǒng)剛性足夠的車刀、刨刀和面銑刀的較大進給量半精加工中。1.2.1.2刀具幾何參數(shù)的選擇案例應用粗加工精加工前角30°～35°35°～40°后角8°～10°10°～12°主偏角95°95°副偏角5°5°刀尖圓弧半徑0.40.2刃傾角-5°～0°0°～5°1.2.1.3刀具型號的選擇可轉位刀片的型號1.2.1.3刀具型號的選擇刀片夾緊結構

這種結構采用夾緊元件從上面將刀片夾緊，夾緊可靠、定位精確，但刀頭尺寸較大，夾緊元件可能阻礙切屑的流出。適用于無孔刀片夾緊和中、重負荷的切削。1.2.1.3刀具型號的選擇刀片夾緊結構

該結構利用杠桿原理對刀片進行夾固，擰動螺釘推動杠桿繞其支點順時針轉動一個角度，將刀片壓向兩個定位面并夾緊。其結構簡單，裝卸方便，定位精確，且排屑順暢，不會刮傷夾緊元件，故應用較廣，適于在中、小型機床上使用。

1.2.1.3刀具型號的選擇刀片夾緊結構

該結構利用斜面夾緊的原理將刀片夾緊，擰動螺釘帶動楔塊下壓，楔塊將刀片向右壓向刀片中間孔的大圓柱銷上。刀桿結構簡單，夾緊可靠，但由于利用孔的一個側面定位，刀片轉位后定位精度不易保證。此外，由于切削熱的影響，將產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，可能造成刀片碎裂和圓柱銷變形。

1.2.1.3刀具型號的選擇刀片夾緊結構

該結構利用軸上端部的偏心將刀片夾緊在刀桿上。由于螺紋能自鎖，故夾緊較為可靠。偏心式結構簡單，裝卸方便，切屑流出順利，不會刮傷夾緊元件，但往往只能使刀片靠單面加緊，難以保證兩個定位側面都貼和，定位精度稍差，在沖擊和振動下刀片易松動，故通常在中、小型機床上進行連續(xù)切削時使用。

1.2.1.3刀具型號的選擇刀片夾緊結構

為了增強夾緊力，防止刀片因振動而產(chǎn)生位移，可將上述幾種夾固結構綜合使用。如下圖是一種利用上壓及斜楔作用而形成的結構，稱壓桿式。其特點是夾緊力大，刀片定位精度高，夾緊力與切削力方向一致，使用可靠。1.2.1.3刀具型號的選擇可轉位車刀型號

1.2.1.3刀具型號的選擇可轉位刀具的選擇1〕刀片形狀選擇依據(jù)加工工序的性質(zhì)、工件的輪廓形狀、刀具壽命和刀片的轉位次數(shù)等因素進行。切削刃強度高通用性好振動傾向越大所需功率越小不同形狀的刀片有各自不同的特點1.2.1.3刀具型號的選擇2〕刀片尺寸的選擇包括刀片內(nèi)切圓〔或邊長〕、厚度、刀尖圓弧半徑等。不同形狀的刀片就有不同的有效切削刃長度1.2.1.3刀具型號的選擇刀尖圓弧半徑的影響1.刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度下降。2.刀尖圓弧半徑大，刀刃強度增加。3.刀尖圓弧半徑過大，切削力增加，易產(chǎn)生振動。4.刀尖圓弧半徑大，刀具前、后面磨損減小。5.刀尖圓弧半徑過大，切屑處理性能惡化。刀尖圓弧半徑對刀尖的強度及加工外表粗糙度影響很大，一般適宜值選進給量的2～3倍。刀尖圓弧小用于切深削的精加工。細長軸加工。機床剛性差時。刀尖圓弧大用于需要刀刃強度高的黑皮切削，斷續(xù)切削。大直徑工件的粗加工。機床剛性好時。1.2.1.3刀具型號的選擇3〕斷屑槽形的選擇

-DR

粗加工的首選切削刃堅韌耐沖擊。適用于P類材料的普通加工及粗加工。斷屑區(qū)間：ap=〔〕mmf=〔〕mm/rev-DM半精加工的首選切屑控制好，適用范圍廣。主要用于P類材料的半精加工。

斷屑區(qū)間：ap=〔〕mmf=〔〕mm/rev-DF精加工槽型

具有較鋒利的前角

。可獲的良好的加工外表質(zhì)量。適用于P類材料的精加工。斷屑區(qū)間：ap=〔0.1-2〕mmf=〔〕mm/rev1.2.1.3刀具型號的選擇4)刀桿的選擇根據(jù)刀架尺寸、刀片類型和尺寸選擇刀桿1.2.1.3刀具型號的選擇案例應用粗加工精加工外輪廓刀桿型號SCLCR2020K12SCLCR2020K12外輪廓刀片型號CCGX120404-LHCCGX120402-LH內(nèi)輪廓刀桿型號S20S-SCLCR09S20S-SCLCR09內(nèi)輪廓刀片型號CCGX09T304-LHCCGX09T302-LH1.2.1.4切削用量的合理選擇切削速度υc進給量?背吃刀量ɑp切削速度υc進給量?ɑp背吃刀量ɑp切削用量三要素1.2.1.4切削用量的合理選擇①切削速度切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度。外圓車削的切削速度為(單位：m/min)vc=πdwn/1000=dwn/318n——工件的轉速，r/min;dw—待加工外表直徑②進給量f刀具在進給運動方向上相對工件的位移量。

當主運動是回轉運動時，進給量指工件或刀具每回轉一周，兩者沿進給方向的相對位移量，單位為mm/r；

當主運動是直線運動時，進給量指刀具或工件每往復直線運動一次，兩者沿進給方向的相對位移量，單位為mm/str或mm/行程。1.2.1.4切削用量的合理選擇車削時進給速度vf可由下式計算vf=fn合成切削速度ve可表達為ve=vc+vf進給速度vf

切削刃上選定點相對于工件進給運動的瞬時速度，單位mm/min。切削刃上選定點相對于工件合成切削運動的瞬時速度，單位m/min。1.2.1.4切削用量的合理選擇

③背吃刀量ap(切削深度)垂直于進給運動方向測量的吃刀量〔切削層最大尺寸〕外圓車削：〔圖1-3〕ap＝(dw-dm)/2dw—待加工外表直徑dm—已加工外表直徑3、材料切除率Q單位時間內(nèi)所切除材料的體積,單位為mm3/min。

Q=1000vcfap2、切削時間tm

切削時直接改變工件尺寸、形狀等工藝過程所需的時間，單位為min，

tm=lA/vfap==li/vf=πdlA/Ql—刀具行程長度mm，A—半徑方向加工余量mm，i—走刀次數(shù)dwdm1.2.1.4切削用量的合理選擇合理選擇切削用量的原則合理切削用量是指使刀具的切削性能和機床的動力性能得到充分發(fā)揮，并在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高生產(chǎn)率和低加工本錢的切削用量。1.2.1.4切削用量的合理選擇選擇切削用量的原那么選擇順序：首先選取盡可能大的背吃刀量ap；其次根據(jù)機床動力和剛性限制條件或加工外表粗糙度的要求，選取盡可能大的進給量f；最后利用切削用量手冊選取或者用公式計算確定切削速度vc。分析了解工件材料的性能和加工要求；刀具材料性能；機床及其運動參數(shù)；工藝系統(tǒng)剛性等條件，在保證工序質(zhì)量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機床的功率、轉矩等特性，獲得高生產(chǎn)率和低加工本錢。1.2.1.4切削用量的合理選擇粗加工時(外表粗糙度Ra50～12.5μm)：在允許的條件下，盡量一次切除該工序的全部余量。如分兩次走刀，那么第一次背吃刀量盡量取大ap1=(2/3～3/4)A，第二次背吃刀量盡量取小些ap2=(1/3～1/4)A。半精加工時(外表粗糙度Ra6.3～3.2μm)：ap=A，背吃刀量一般為0.5～2㎜。精加工時(外表粗糙度Ra1.6～0.8μm)：ap=A，背吃刀量為0.1～0.4㎜。背吃刀量、進給量和切削速度的選定1、背吃刀量ap的選擇1.2.1.4切削用量的合理選擇2、進給量f的選擇生產(chǎn)實際中多采用查表法選定進給量，經(jīng)與機床實有的f修正后確定。粗加工時，進給量由機床進給機構強度、刀具強度與剛性、工件的裝夾剛度決定，一般取f=0.3～0.9mm/r。

精加工、半精加工時，進給量主要由加工精度和外表粗糙度決定，另外還要考慮工件材料、刀尖圓弧半徑、背吃刀量等，常取f=0.08～0.5mm/r。確定了背吃刀量ap、進給量f和刀具耐用度T，那么可以按下面公式計算或由表查出切削速度υT，計算和確定機床轉速n，再確定切削速度υc。3、切削速度的選擇1.2.1.4切削用量的合理選擇半精加工和精加工時，切削速度υc主要受刀具壽命和已加工外表質(zhì)量限制，在選取切削速度υc時，要盡可能避開積屑瘤的速度范圍。切削速度的選取原那么是：粗車時，應選較低的切削速度，精加工時選擇較高的切削速度；工件材料強度硬度較高時，選較低的切削速度，反之取較高切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。除了用計算方法外，生產(chǎn)中經(jīng)常按類比法或實際經(jīng)驗選取切削速度。vT→→n實→1.2.1.4切削用量的合理選擇假設選用的切削用量值過高或機床動力較小，需檢驗機床功率是否允許。要求：Pc＜PE·ηmPc—切削功率PE—機床電機功率ηm—機床傳動效率，0.75～0.9

4、機床功率檢驗1.2.1.4切削用量的合理選擇采用切削性能更好的新型刀具材料；改善工件材料的切削加工性；改進刀具結構和選配合理刀具幾何參數(shù)提高刀具的制造和刃磨質(zhì)量；采用新型的、性能好的切削液和高效的冷卻方法。提高切削用量的途徑1.2.1.4切削用量的合理選擇經(jīng)驗法，可以充分地考慮機床、刀具、工件特點和加工質(zhì)量等影響因素，針對不同的狀況選擇合理的切削用量。；計算法，解決了查表法數(shù)據(jù)不夠合理的狀態(tài)，可是計算法需要消耗大量的人工和時間，對于實際生產(chǎn)沒有現(xiàn)實意義。查表法，利用切削用量手冊是一種不需要經(jīng)驗的選擇方法，然而這種方法的靈活性較差，只能根據(jù)條件來選擇的切削用量，不考慮外部條件的變化。圖表法，相對來說更具有現(xiàn)實意義，它可根據(jù)機床的特點來繪制，但數(shù)據(jù)的準確性有所欠缺。人工智能選擇切削用量的方法1.2.1.4切削用量的合理選擇從相應的刀片資料中查找切削用量的推薦值切削用量的查表法1.2.1.4切削用量的合理選擇切削用量修正系數(shù)1.2.1.4切削用量的合理選擇案例應用粗加工精加工背吃刀量（mm）40.3進給量（mm/r）0.30.1切削速度（m/min）1402001.2.2.1常用的數(shù)控標準程序結構和程序段格式1.程序結構%O1001N10T0101N20G00X50.Z2.……N100M30%程序開始符程序名程序主體程序結束指令程序結束符1.2.2.1常用的數(shù)控標準2.程序段格式N10G01X200.Y100.S1000M03F200T01LF特點：1〕程序段中各信息字的排列不分順序；2〕數(shù)據(jù)符的位數(shù)可少不可多；3〕模態(tài)指令只能被同組的其他指令取代或取消，否那么繼續(xù)有效，并可以省略。1.2.2.1常用的數(shù)控標準3、主程序與子程序O0001G00X0Y0……M99O0010G40G80G49G90G21G17G54T01……M98P0001……M98P0002……M30O0002X0Y0……M98P0003……M99O0003G00X0Y0……M991.2.2.1常用的數(shù)控標準程序指令字1.順序字N1〕作用〔1〕對程序的校對和檢索修改；〔2〕可直觀地檢查程序；〔3〕條件轉向的目標。2〕使用規(guī)那么〔1〕數(shù)字局部為四位正整數(shù)。如：N1，N5，N100等。〔2〕順序號沒有順序關系?！?〕順序字可以省略。1.2.2.1常用的數(shù)控標準2.準備功能字G作用：建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種命令。3.尺寸字第一組X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R第二組A、B、C、D、E第三組I、J、K1.2.2.1常用的數(shù)控標準4.輔助功能字M功能代碼功能含義

M00程序停止

M01選擇程序停止

M02程序結束

M30程序結束并返回程序頭

M03/M04

主軸正/反轉

M05主軸停轉

M08/M09

冷卻開/關

M98

調(diào)用子程序

M99子程序返回1.2.2.1常用的數(shù)控標準5.進給功能字F每分鐘進給量〔mm/min〕每轉進給量〔mm/r〕G94G956.轉速字S恒轉速〔r/min〕恒線速〔m/min〕G97G967.刀具字T1.2.2.1常用的數(shù)控標準坐標系和運動方向命名原那么1.刀具相對于靜止工件而運動原那么；2.右手笛卡兒直角坐標原那么；3.運動的正方向——增大工件和刀具之間距離的方向，即刀具遠離工件的方向為正。1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.2.2.1常用的數(shù)控標準機床坐標軸確實定1.先確定Z軸。以平行于機床主軸的刀具運動坐標為Z軸，假設沒有主軸，那么規(guī)定垂直于工件裝夾外表的坐標軸為Z軸。Z軸正方向是使刀具遠離工件的方向。2.再確定X軸。X軸為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。正方向也是使刀具遠離工件的方向。3.Y坐標。在Z、X坐標確定后，用右手直角坐標系來確定。1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.2.2.1常用的數(shù)控標準機床坐標系與工件坐標系1.機床坐標系的原點機床坐標系是機床上固有的坐標系，并設有坐標原點。機床原點是指在機床上設置的一個固定點，即機床坐標系的原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點。2.編程坐標系〔工件坐標系〕編程坐標系〔工件坐標系〕是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系。編程原點是根據(jù)加工零件圖樣及加工工藝要求選定的編程坐標系的原點。1.2.2.1常用的數(shù)控標準3.工件坐標系和加工原點數(shù)控車床編程特點1.數(shù)控車床的坐標方式：X軸以直徑方式編程，Z軸以長度方式編程2.數(shù)控車床的編程局部：以零件的上半局部編程1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.絕對值編程(X、Z〕與相對值編程〔U、W〕絕對值編程：G01X100.Z50.相對值編程：G01U60.W-100.絕對值和相對值混合編程：G01U60.Z50.G01X100.W-100.根本指令1.2.2.1常用的數(shù)控標準2.快速點定位G00格式：G00X〔U〕Z〔W〕，0zxP1P21020304010201.2.2.1常用的數(shù)控標準說明：〔1〕G00指令刀具相對于工件從當前位置以各軸預先設定的快移進給速度移動到程序段所指定的下一個定位點；〔2〕G00指令中的快進速度由機床參數(shù)對各軸分別設定，不能用程序規(guī)定。由于各軸以各自速度移動，不能保證各軸同時到達終點，因而聯(lián)動直線軸的合成軌跡并不總是直線?！?〕快移速度可由面板上的快速修調(diào)旋鈕修正。〔4〕G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀?！?〕G00為模態(tài)功能，可由G01、G02、G03或G33功能注銷。1.2.2.1常用的數(shù)控標準3.直線插補G01格式：G01X〔U〕Z〔W〕F，P20zxP11020304010201.2.2.1常用的數(shù)控標準說明：〔1〕G01指令刀具從當前位置以聯(lián)動的方式，按程序段中F指令規(guī)定的合成進給速度，按合成的直線軌跡移動到程序段所指定的終點?！?〕實際進給速度等于指令速度F與進給速度修調(diào)倍率的乘積?！?〕G01和F都是模態(tài)代碼，如果后續(xù)的程序段不改變加工的線型和進給速度，可以不再書寫這些代碼?！?〕G01可由G00、G02、G03或G33功能注銷。1.2.2.1常用的數(shù)控標準4.圓弧插補G02/03格式：G02/03X〔U〕Z〔W〕RF，G02/03X〔U〕Z〔W〕IKF,P10zxP21020304010201.2.2.1常用的數(shù)控標準說明：(1)G02、G03時，刀具相對工件以F指令的進給速度從當前點向終點進行插補加工，G02為順時針方向圓弧插補，G03為逆時針方向圓弧插補。順時針或逆時針是從垂直于圓弧所在平面的坐標軸的正方向看到的回轉方向。(2)圓弧半徑編程時，當加工圓弧段所對的圓心角為0～180°時，R取正值，當圓心角為180～360°時，R取負值，在同一程序段中I、K、R同時指令時，R優(yōu)先，I、K無效。(3)X、Z同時省略時，表示起、終點重合，假設用I、K指令圓心，相當于指令了360°的弧，假設用R編程時，那么表示指令為0°的弧。G02(G03)I...;整圓。G02(G03)R...;不動。(4)無論用絕對還是用相對編程方式，I、K都為圓心相對于圓弧起點的坐標增量，為零時可省略。1.2.2.1常用的數(shù)控標準5.暫停指令G04格式：G04X〔P〕,說明：〔1〕G04在前一程序段的速度降到零之后才開始暫停動作?！?〕在執(zhí)行含G04指令的程序段時，先執(zhí)行暫停功能?！?〕G04為非模態(tài)指令〔4〕G04可使刀具作短暫停留，以獲得圓整而光滑的外表。該指令除用于切槽、鉆鏜孔外，還可用于拐角軌跡控制。1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.2.2.1常用的數(shù)控標準單一形狀的固定循環(huán)1.內(nèi)外直徑的切削循環(huán)(G90)直線切削循環(huán):G90X(U)___Z(W)___F___;錐體切削循環(huán):

G90X(U)___Z(W)___R___F___;

必須指定錐體的“R〞值。切削功能的用法與直線切削循環(huán)類似。1.2.2.1常用的數(shù)控標準2.臺階切削循環(huán)(G94)1〕格式

平臺階切削循環(huán):

G94X(U)___Z(W)___F___;

錐臺階切削循環(huán):

G94X(U)___Z(W)___R___F___;1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.2.2.1常用的數(shù)控標準多重固定循環(huán)1.外圓粗車固定循環(huán)(G71)1〕格式

G71U(△d)R(e)

G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)△d:切削深度(半徑指定)e:退刀行程ns:精加工形狀程序的第一個段號nf:精加工形狀程序的最后一個段號。

△u：X方向精加工預留量的距離及方向。

△w:Z方向精加工預留量的距離及方向1.2.2.1常用的數(shù)控標準2〕功能

如果在以下圖用程序決定A至A’至B的精加工形狀,用△d(切削深度)車掉指定的區(qū)域,留精加工預留量△u/2及△w。1.2.2.1常用的數(shù)控標準2.端面車削固定循環(huán)(G72)1〕格式

G72W〔△d〕R(e)

G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)△t,e,ns,nf,△u,△w，f,s及t的含義與G71相同

1.2.2.1常用的數(shù)控標準2〕功能

如以下圖所示，除了是平行于X軸外，本循環(huán)與G71相同。1.2.2.1常用的數(shù)控標準3.成型加工復式循環(huán)(G73)1〕格式

G73U(△i)W(△k)R(d)

G73P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)△i:X軸方向退刀距離(半徑指定)

△k:Z軸方向退刀距離(半徑指定)d:分割次數(shù)1.2.2.1常用的數(shù)控標準2〕功能

本功能用于重復切削一個逐漸變換的固定形式,用本循環(huán),可有效的切削一個用粗加工段造或鑄造等方式已經(jīng)加工成型的工件。1.2.2.1常用的數(shù)控標準4.精加工循環(huán)(G70)1)格式

G70P(ns)Q(nf)2)功能

用G71、G72或G73粗車削后，G70精車削。

1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.2.2.1常用的數(shù)控標準刀具補償功能1.刀具補償指令G41——刀具半徑左補償G42——刀具半徑右補償G40——刀具半徑補償取消格式：G41/G42/G40G00/G01D_X(U)_Z(W)_(F_)1.2.2.1常用的數(shù)控標準2.刀尖圓弧半徑對加工的影響1.2.2.1常用的數(shù)控標準1〕欠切現(xiàn)象假想刀尖實際切削刃軌跡編程軌跡1.2.2.1常用的數(shù)控標準2〕過切現(xiàn)象編程軌跡假想刀尖實際切削刃軌跡1.2.2.1常用的數(shù)控標準3.補償方向的判斷刀具運動方向工件實體按程序路徑前進方向，刀具偏在零件左側進給

為左補償；刀具偏在零件右側進給，為右補償。1.2.2.1常用的數(shù)控標準4.刀具假想位置1.2.2.1常用的數(shù)控標準5.刀具補償本卷須知1〕刀補的引入和取消要求必須在G00或G01程序段，不應在G02/G03程序段上進行。2〕當?shù)堆a數(shù)據(jù)為負值時，那么G41、G42成效互換。3〕G41、G42指令不要重復規(guī)定，否那么會產(chǎn)生一種特殊的補償。4〕G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可相互注銷。1.2.2.1常用的數(shù)控標準1.4切槽加工分析

切槽外圓外槽內(nèi)孔切槽端面切槽