車(chē)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(chē)削加工簡(jiǎn)介車(chē)削加工是在車(chē)床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工的方法。車(chē)削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車(chē)削是最基本、最常見(jiàn)的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。車(chē)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(chē)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(chē)刀。1/18/20232

車(chē)削加工簡(jiǎn)介

在各類(lèi)金屬切削機(jī)床中，車(chē)床是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)，約占機(jī)床總數(shù)的50%。車(chē)床既可用車(chē)刀對(duì)工件進(jìn)行車(chē)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(chē)床可以分為臥式車(chē)床、落地車(chē)床、立式車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床以及仿形車(chē)床等，其中大部分為臥式車(chē)床。

1/18/20233二、車(chē)削加工的特點(diǎn)1、工藝范圍廣車(chē)削加工主要用來(lái)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(chē)螺紋、鉆孔、擴(kuò)孔等。

例如：細(xì)小軸類(lèi)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(jiǎn)單，刃磨、安裝方便；夾具以作為機(jī)床附件生產(chǎn)，可滿(mǎn)足一般零件的裝夾需要；生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短。1/18/20234車(chē)削加工的特點(diǎn)4、加工精度范圍廣a、荒車(chē)公差等級(jí)IT18-IT15,Ra>80μmb、粗車(chē)公差等級(jí)IT13-IT11,Ra30-12.5μmc、半精車(chē)公差等級(jí)IT10-IT8,Ra6.3-3.2μmd、精車(chē)公差等級(jí)IT7-IT8,Ra1.6-0.8μm5、高速精細(xì)車(chē)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(jí)IT6-IT5,Ra1.0-0.1μm1/18/20235三、車(chē)床的種類(lèi)車(chē)床在金屬切削機(jī)床中所占的比例最大，約占總臺(tái)數(shù)的20%-35%，且種類(lèi)繁多。

可分為：儀表車(chē)床、自動(dòng)車(chē)床、半自動(dòng)車(chē)床、轉(zhuǎn)塔車(chē)床、立式車(chē)床、落地車(chē)床、臥式車(chē)床、仿形車(chē)床，曲軸及凸輪軸車(chē)床、鏟齒車(chē)床等，其中臥式車(chē)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(chē)床

可以分為：

臥式車(chē)床落地式車(chē)床立式車(chē)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(chē)床

可以分為：

轉(zhuǎn)塔車(chē)床

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

裝夾工件可自動(dòng)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(chē)刀彎頭車(chē)刀75°強(qiáng)力車(chē)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(chē)刀五、車(chē)刀1/18/202310

數(shù)控車(chē)床種類(lèi)較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車(chē)床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床在結(jié)構(gòu)上具有明顯差異,以下以臥式車(chē)床為例。

六、數(shù)控車(chē)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(chē)床的基本結(jié)構(gòu)●高精度導(dǎo)軌1/18/202312

數(shù)控車(chē)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(chē)床具有精度高、能做直線和圓弧插補(bǔ)以及在加工過(guò)程中能自動(dòng)變速的特點(diǎn)，其工藝范圍較普通機(jī)床寬得多。數(shù)控車(chē)床適合于車(chē)削具有以下要求和特點(diǎn)的回轉(zhuǎn)類(lèi)零件。數(shù)控車(chē)床適合車(chē)削的回轉(zhuǎn)類(lèi)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(mén)殼體零件石油工業(yè)采用車(chē)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(chē)銑加工中心1/18/202318七、車(chē)削加工的分類(lèi)1.高速車(chē)削

高速車(chē)削時(shí)車(chē)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(chē)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(chē)削必須通過(guò)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(chē)削，還必須考慮刀具的耐用度以及切削過(guò)程中的潤(rùn)滑、排屑、振動(dòng)、快速制動(dòng)、系統(tǒng)溫升、鎖緊等。1/18/202319車(chē)削加工的分類(lèi)2.

超聲波振動(dòng)車(chē)削是在切削過(guò)程中使刀具與工件切削區(qū)間有一個(gè)超聲頻率的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的加工方法。由于刀具的振動(dòng)，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(chē)削加工的分類(lèi)3.激光輔助車(chē)削簡(jiǎn)稱(chēng)LAT，是應(yīng)用激光在車(chē)削過(guò)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(chē)削加工的分類(lèi)4.金剛石刀具超精密車(chē)削簡(jiǎn)稱(chēng)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(guó)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(duì)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(jí)，溫度恒定在20+0.006℃，還要具備精密測(cè)量等必要條件。1/18/202322九、車(chē)削加工的發(fā)展趨勢(shì)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(chē)削中心類(lèi)的集約型機(jī)床備受關(guān)注。車(chē)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(jiǎn)單化、加工周期短期化以及成本低廉化所要求技術(shù)的開(kāi)發(fā)。CNC復(fù)合切削是一種發(fā)展趨勢(shì)，它要求可采用車(chē)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(chē)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(chē)、銑、鉆等）都集中在一臺(tái)數(shù)控車(chē)床上來(lái)完成。目前國(guó)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(chē)削加工的發(fā)展趨勢(shì)1/18/202324X、Y、Z、C四軸控制車(chē)削中心

采用四軸三聯(lián)動(dòng)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(chē)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(chē)削加工的發(fā)展趨勢(shì)1/18/202325項(xiàng)目

參數(shù)最大車(chē)削直徑?420mm最大加工長(zhǎng)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(chē)削中心技術(shù)參數(shù)單刀架車(chē)削加工的發(fā)展趨勢(shì)1/18/202326雙刀塔復(fù)合加工4軸控制CNC車(chē)床1/18/202327雙主軸、雙刀塔CNC車(chē)床

雙主軸，雙刀塔車(chē)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(chē)床可以同時(shí)連續(xù)對(duì)零部件進(jìn)行車(chē)削、銑削加工，只需進(jìn)行一次裝夾就可以完成對(duì)零部件的全加工。1/18/202329車(chē)銑加工中心對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行高精度的六面完整加工。可以自動(dòng)進(jìn)行從第1主軸到第2主軸的工件交接，自動(dòng)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(chē)-銑主軸。對(duì)于以前需要通過(guò)多臺(tái)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(chē)工業(yè)和液壓氣動(dòng)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(chē)削加工的發(fā)展趨勢(shì)

1/18/202331車(chē)削加工的發(fā)展趨勢(shì)

2l世紀(jì)的切削加工技術(shù)必將面臨未來(lái)自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)車(chē)削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新動(dòng)向作一介紹

用于車(chē)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(zhǎng)、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(duì)刀具材質(zhì)制定對(duì)策，以提高硬質(zhì)合金涂層的耐磨性來(lái)延長(zhǎng)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(duì)車(chē)削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新動(dòng)向作一介紹目前國(guó)際市場(chǎng)對(duì)現(xiàn)代加工技術(shù)的要求越來(lái)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(lái)接小批訂單的趨勢(shì)越來(lái)越大。為滿(mǎn)足這些要求，未來(lái)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(shì)發(fā)展。1/18/202334結(jié)語(yǔ)切削加工進(jìn)入了一個(gè)多樣化的時(shí)代，CNC復(fù)合車(chē)削中心的出現(xiàn)使切削加工的生產(chǎn)方式迎來(lái)了一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折期。車(chē)削工具與加工中