1、第4章 典型數(shù)控機床加工工藝,4.1 數(shù)控車床加工工藝4.1.1車削的定義,普通車削也叫單點切削，其基本定義是用單點刀具生成圓柱形狀，車削是刀具的進(jìn)給運動和工件的旋轉(zhuǎn)運動的組合?？煞譃榭v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

2、 其特點是不需找正、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、使用壽命長等優(yōu)點。 （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）用四爪單動卡盤裝夾 卡盤夾緊力較大，裝夾精度高，但找正比較費時，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間將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求，可提高生產(chǎn)效率。（2

3、）先近后遠(yuǎn)通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。（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于工件的運動軌跡，是編程的依據(jù)。（1）對大余量毛坯進(jìn)行多次切削時，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，要注意防止走刀到終點時切削深度的猛增。 （3）確定最短的空行程路線 巧用

4、對刀點。將起刀點與對刀點分離，以減少空行程路線。 巧設(shè)換刀點。將第二把刀的換刀點設(shè)置在離工件較近的位置上，則可縮短空行程距離。 合理安排“回零”路線。應(yīng)使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量減短，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，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進(jìn)給量f，最后確定一個合適的切削速度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，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。

5、,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）對圖樣上幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，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（雙點畫線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選60mm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

6、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)控加工時工件能可靠定位，可在數(shù)控加工前將左側(cè)端面、95mm外圓加工出來，同時將55mm內(nèi)孔鉆為53mm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95mm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)臺階孔；（3）精車外輪廓及端面；（4）精車右端內(nèi)臺階孔； （5）粗、精車左端內(nèi)臺階孔。,表4

7、-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)給運動，從而使其成為切削。,4.2.2數(shù)控銑床的加工對象,數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，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,

8、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，切削時加工面與銑刀始終為點接觸，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，

9、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)給路線的確定對于數(shù)控銑床，應(yīng)考慮以下幾點： 加工精度和表面粗糙度的要求； 走刀路線最短，既簡化程序段，又減少刀具空行程時間； 數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少。,（3）銑削平面類零件時的進(jìn)給路線 銑削外表面輪廓時，采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削。銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長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刀具切入和切出時的外延,圖4-10內(nèi)輪廓刀具的切入和切出, 銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，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，

10、并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處（圖4-10）,當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時，刀具的切入、切出點應(yīng)遠(yuǎn)離拐角（圖4-11）。,圖4-11無交點內(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，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，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，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，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，應(yīng)首先選擇一個盡可能大 的ap ，其次選擇一個較大的f，最后在刀具耐用度 和機床

11、功率允許條件下選擇一個合理的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，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)長軸、鏜刀桿、機床陳舊） 時，可適當(dāng)降低，使切削力減?。?精加工時，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，取0.050.8；半精加工時，取1.03.0。,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)給運動方向的相對位移量；進(jìn)給速度vf（

12、mm/min）是指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移量。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)）計算得出f。 工件材料強度和硬度越高，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度低時，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，刀刃負(fù)荷增加，而且同時工作的齒數(shù)也增多，使切削

13、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。,表4-2 銑刀的切削速度 (m/min),主軸轉(zhuǎn)速S(r/min) 主要根據(jù)允許的切削速度c(m/min)選取。,式中： vc切削速度，由刀具的耐用度決定； D工件或刀具直徑(mm)。 主軸轉(zhuǎn)速S要根據(jù)計算值在機床說明書中選取標(biāo)準(zhǔn)值，并填入程序單中。,4.2.4 平面凸輪數(shù)控銑削工藝舉例,圖4-14 槽形凸輪零件,1零件圖工藝分析該零件凸輪輪廓由HA、BC、DE、FG和直線AB、HG以及過渡圓弧CD、EF所組成

14、。組成輪廓的各幾何元素關(guān)系清楚，條件充分，所需要基點坐標(biāo)容易求得。凸輪內(nèi)、外輪廓面對X面有垂直度要求。材料為鑄鐵，切削工藝性較好。 采取的工藝措施為：凸輪槽內(nèi)、外輪廓及35、12兩個孔的加工應(yīng)分粗、精加工兩個階段進(jìn)行，以保證表面粗糙度要求，同時，以底面X定位，提高裝夾剛度以滿足垂直度要求。,2確定定位基準(zhǔn)和裝夾方案 （1）采用“一面兩孔”定位，即用圓盤X面和兩個基準(zhǔn)孔作為定位基準(zhǔn)。 （2）根據(jù)工件特點，夾具用一塊320mm320mm40mm的墊塊，在墊塊上分別精鏜35mm及12mm兩個定位孔（配定位銷），孔距離為800.015mm，墊板平面度為0.05mm。在加工該零件前，先固定夾具的平面，利

15、用導(dǎo)向鍵，使兩定位銷孔的中心連線與機床X軸平行，夾具平面要保證與工作臺面平行（圖4-15）。,3確定加工順序及走刀路線 加工順序按照基面先行、先粗后精的原則確定。因此應(yīng)先加工用作定位基準(zhǔn)的35mm及12mm兩個定位孔、X面，再加工凸輪槽內(nèi)外輪廓表面。 走刀路線包括平面內(nèi)進(jìn)給走刀和深度進(jìn)給走刀兩部分。平面內(nèi)進(jìn)給，對外輪廓是從切線方向切入；對內(nèi)輪廓是從過渡圓弧切入。深度進(jìn)給有兩種方法：一種是在XZ（或YZ）平面內(nèi)來回銑削逐漸進(jìn)刀到既定深度；另一種是先打一個工藝孔，然后從工藝孔進(jìn)刀到既定深度。,表4-12槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片,4刀具選擇,5切削用量的選擇凸輪槽內(nèi)、外輪廓精加工前留0.2mm余量。

16、銑削用量，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，后利用公式： 計算主軸轉(zhuǎn)速S，后用公式計算進(jìn)給速度F： F= vf =fz*Z*S,表4-13槽形凸輪的數(shù)控加工工藝卡片,4.3 加工中心加工工藝4.3.1 加工中心簡介,加工中心與數(shù)控銑床的最大區(qū)別在于加工中心具有自動交換刀具的功能，通過在刀庫安裝不同用途的刀具，可在一次裝夾中通過自動換刀裝置改變主軸上的加工刀具，實現(xiàn)鉆、鏜、鉸、攻螺紋、切槽等多種加工功能。,4.3.2 主要加工對象,1既有平面又有孔系類零件（1）箱體類零件當(dāng)既有面又有孔時，應(yīng)先銑面，后加工孔。所有孔系都先完成粗加工，再進(jìn)行精加工。一般情況下，直徑大于30mm的孔都應(yīng)鑄造出毛坯孔。對于跨距

17、較大的箱體的同軸孔加工，盡量采取調(diào)頭加工的方法，以縮短刀輔具的長徑比，增加刀具剛性，提高加工質(zhì)量。（2）盤、套、板類零件端面有分布孔系、曲面的盤類零件宜選擇立式加工中心，有徑向孔的可選臥式加工中心。,圖4-19 十字盤,圖4-20 連桿鍛壓模簡圖,圖4-21 軸向壓縮機渦輪,圖4-22 支架,2結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機床難以加工的零件 復(fù)雜曲面類零件是指各種凸輪類、整體葉輪類、各種曲面成形模具類零件。 3外形不規(guī)則的異形件,4.3.3 加工中心工藝的制定,2安排加工順序的原則 定位基準(zhǔn)的選擇是決定加工順序的重要因素。 半精加工和精加工的基準(zhǔn)表面，應(yīng)提前加工好。而這些作為基準(zhǔn)的表面加工，又有其加工所

18、需的定位基準(zhǔn)，而這些定位基準(zhǔn)，又要在更前面工序中加以安排。3加工余量的確定 在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工余量。4切削用量的確定 在機床剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能使切削深度接近零件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。 對精度要求高和表面粗糙度要求低的零件，要留有足夠的精加工余量。加工中心的加工余量可較普通機床加工余量小。,4.3.5 撥桿加工中心加工工藝舉例。,某機床變速箱體中操縱機構(gòu)上的撥動桿（圖4-24），用于把轉(zhuǎn)動變?yōu)閾軇樱瑢崿F(xiàn)操縱機構(gòu)的變速功能。該零件的材料為HT200，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，試分析其數(shù)控加工工藝,圖4-24,1零件圖工藝分析（1）以尺寸16H7為主的加工表面，包括：25h8外圓、端面以及與之相距74mm0.3mm的孔10H7。其中，16H7孔中心與10H7孔中心的連線，是確定其他各表面方位的設(shè)計基準(zhǔn)，以下簡稱為兩孔中心連線。（2）表面粗糙度Ra6.3m平面M，以及平面M上的角度為130槽。（3）P、Q兩平面及相應(yīng)的2M8螺紋孔。2設(shè)備的選擇 采用立式加工中心。,3確定