数控车削加工工艺.ppt

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1、,数控工艺 与编程技术,第2章 数控加工工艺 5节 数控车削工艺,数控车削加工工艺,数控车削加工工艺,学习内容与知识点：,一、数控加工工艺概述,数控加工工艺设计的主要内容,选择并确定进行数控加工的内容,数控加工的工艺分析,零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定,制定数控加工工艺 方案,确定工步和进给路线,选择数控机床的类型,选择和设计刀具、夹具与量具,确定切削参数,编写、校验和修改加工程序,首件试加工与现场问题处理,数控加工工艺技术文件的定型与归档,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,机床的合理选用,1、多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。 2、轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零

2、件。 3、用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。 4、需要多次改型的零件。 5、价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。 6、需要最短生产周期的急需零件。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,数控加工零件的工艺性分析,1、零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则。 零件图上尺寸标注方法应该适应数控加工编程的特点 。 构成零件轮廓几何元素的条件要充分 。 2、零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 。 零件的内腔和外型最好采用统一的几何类型和尺寸。 应该采用统一的定位基准。,加工方法的选择与加工方案的确定,确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的

3、要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,工序的划分,1、以零件的装夹定位方式划分工序 2、按粗、精工序划分加工 3、按所用刀具划分工序,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,工步的划分,主要从加工精度和生产效率两方面来考虑 ： 1、同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次 完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行。 2、对于既有铣削平面又有镗孔加工表面的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工。 3、按使用刀具来划分工步。,数控加工

4、工艺分析的一般步骤与方法,零件的安装,1、设计基准、工艺基准和编程计算基准统 一。 2、尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 3、避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,夹具的选择,1、当零件加工批量不大时，应该尽量采用组合夹具、可调式夹具或其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。 2、 在成批生产时才考虑使用专用夹具。 3、 零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。 4、 夹具上各零部件应该以不妨碍机床对零件各表面的加工。夹具要敞开，其定位夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。,数

5、控加工工艺分析的一般步骤与方法,刀具的选择,数控刀具不仅要求精度高、刚度好、装夹调整方便，而且要求切削性能强、耐用度高。因此，数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,切削用量的确定,粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑加工成本。半精加工和精加工时，一般应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和经济性和加工成本。具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,对刀点的确定,“对刀点”是数

6、控加工中刀具相对于工件运动的起点，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”或“程序原点”。 选择对刀点的原则是： （1）选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制； （2）对刀点在机床上容易校准； （3）加工过程中便于检查； （4）引起的加工误差小。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,对刀点的确定,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,对刀操作,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,工艺加工路线的确定,工艺加工路线是指数控加工过程中刀位点相对于被加工零件的运动轨迹。编程时，确定工艺加工路线的原则是： （1）保证零件的加工精度和表面粗糙度； （2）方便数值计算，减少编程工作量； （3）缩短加工运行路线，减少

7、空运行行程。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,工艺加工路线的确定,（1）Z向位移与车床主轴旋转保持严格的速比关系； （2）引入距离1和超越举例2； （3）螺纹切削应该多刀进行加工。,数控加工圆柱螺纹的工艺路线,数控车床的主要加工对象,配轮廓数控装置主要车削有锥度、圆弧的轴类零件。,数控车床主要用于加工轴类、套类和盘类等回转体零件的加工；,配点位、直线数控装置主要车削没有锥度、圆弧的轴类零件；,数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。,数控车床结构及分类,数控车床与普通车床在结构上具有明显差异。,数控车床与普通车床结构差别,右图是同一品牌的数控车床与普通车

8、床。结构上具有明显差异,数控系统；,床身稳固 装有防护门；,保留主轴箱、尾座； 取消挂轮箱、进给箱、溜板箱、光杆、丝杆等；,配备自动刀架对刀仪自动排屑等辅助设备。,伺服系统；,数控车床结构及分类,数控车床结构及分类,按数控系统 功能分,按主轴的 配置形式分,按数控系统控制的轴数分,全功能型,数控型,卧式,立式,两轴控制,四轴控制,数控车床坐标系,经济型数控车床只有X、Z两轴,Z,X,主轴中心线方向,工件径向水平方向,坐标轴方向,机床某一部件的运动增大刀具与工件之间距离定为该轴的正方向。,数控车通用夹具的装夹,两顶尖之间装夹,卡盘和顶尖装夹,双三爪定心卡盘装夹,常用装夹方式,数控车削加工的对刀,

9、对刀点的选择原则,便于用数字处理和简化程序编制,在机床上找正容易，加工中便于检查,引起的加工误差小,对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基础有一定的尺寸关系。,数控车削加工的对刀,试切对刀,机外对刀仪对刀,ATC对刀,自动对刀,对刀方法,二、数控车削加工工艺分析,选择并确定进行数控加工的内容,通用机床无法加工的内容应该作为首选内容:,由轮廓曲线构成的回转表面,具有微小尺寸要求的结构表面,表面有严格几何关系要求的表面,选择并确定进行数控加工的内容,通用机床难加工质量难保证内容作为重点选择内容,1、表面有严格位置精度要求但普通机床无法一次加工完成。,2、

10、表面粗糙度要求严格的锥面、曲面、端面等。,例如：,选择并确定进行数控加工的内容,通用机床加工效率低，可选择数控机床,1、需较长时间占机调整加工的加工内容,2、能一次装夹加工完成的其它零星部位,不宜采用数控加工的内容：,结构工艺性分析,零件结构工艺性使设计的零件结构要便于加工成型而且成本低、效率高。,要充分反映数控加工的特色,两种结构的定位销,结构工艺性分析,零件结构工艺性使设计的零件结构要便于加工成型而且成本低、效率高。,审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否符合数控加工的特点,对于数控加工来说，最好是在零件图纸上以同一基准引注尺寸和直接给出坐标尺寸。,结构工艺性分析,零件结构工艺性使设计的零

11、件结构要便于加工成型而且成本低、效率高。,审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确。,图纸中圆弧与斜线的几何关系为相切，但是经过计算，数据显示为相交。,图纸中给定的数据自相矛盾，零件分段长度之和不等于总长。,结构工艺性分析,零件结构工艺性使设计的零件结构要便于加工成型而且成本低、效率高。,审查与分析在数控车床上进行加工时零件结构的合理性。,在数控加工中需要使用三把不同的切槽刀具或使用一把切槽刀具多次进行切削。在无特殊需要时，显然是不合理的。如若改为图b所示结构，一把切槽刀具就可完成加工。减少了刀具的数量和节省了加工中的运行和换刀时间。,精度与技术要求分析,分析的主要内容：,精

12、度要求与各项技术要求是否齐全、合理,本工序车削精度是否达到图纸要求，注意给其它工序留有余量,较高位置精度的表面应在一次装夹中完成,表面粗糙度较高表面应确定恒线速切削,零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定,编程原点的选择：,选在设计基准上,容易找正对刀,编程方便,位置能够容易准确的确定,零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定,编程原点的选择： 例：,选取零件的球心作为编程原点（图中O点），这样可以使得零件轨迹中各节点的编程尺寸计算较为方便。,零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定,编程尺寸确定的步骤：,基本尺寸换算成平均尺寸,保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸,计算未知结点坐标尺寸,

13、编程尺寸的最后形成,数控加工的数值计算是程序编制中一个关键的环节。,零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定,该零件中的 、 、 、 四个直径尺寸都是最大尺寸，如果按此基本尺寸进行编程，考虑到车削加工外圆尺寸时的刀具磨损和加工中的让刀运动，零件外圆的实际加工尺寸将偏大，难以满足零件的加工要求。所以，必须按照平均尺寸确定编程尺寸。这些尺寸的修改，就不能保证圆弧和球面以及圆弧与圆弧相切的几何关系，因此需要对有关尺寸进行修正，才能最终确定编程尺寸值。,数控车削加工工艺过程的拟订,零件表面数控加工方案的选择,数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方案的选择, 加工精度为IT7IT8级、表面粗糙度Ra1.

14、63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 加工精度为IT5IT6级、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案进行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案进行加工； 对淬火钢等难加工材料，在淬火前可以采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。,数控车削加工工艺过程的拟订,零件表面数控加工方案的选择,数控车削加工内圆回转体零件加工方案的确定, 加工精度为IT8IT9级、表面

15、粗糙度Ra1.63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 加工精度为IT6IT7级、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案进行加工； 加工精度为IT5、表面粗糙度Ra0.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案进行加工； 对淬火钢等难加工材料，在淬火前可以采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。,工序的划分,数控车削加工工序的划分：,以一次安装进行的加工作为一道工序,以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序,以工

16、件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序,以粗、精加工划分工序,数控车削加工工艺过程的拟订,工序的划分,数控车削加工工艺过程的拟订,手柄零件,手柄零件粗车,手柄零件半精车,数控加工工艺的制定,工序的划分,数控车削加工工艺过程的拟订,数控加工工艺的制定,回转类零件非数控车削加工工序的安排：,有不适合数控车削加工的表面，安排相应的非数控类加工工序,硬度及精度较高，热处理安排在数控车削加工之后,零件要求特殊，不能用数控车削加工完成的则安排其他加工工序,根据工厂条件采用非数控加工更合理，则安排非数控加工工序,数控车削加工工艺过程的拟订,数控车削加工工序与普通工序的衔接 ：,数控车削加工工序前后不少都

17、穿插有普通的加工工序，如果衔接的不好，就会在加工中产生冲突和矛盾，此时应该建立相互状态要求，例如：需要留多少加工余量、定位面的尺寸精度要求与形位公差、对校形工序的技术要求、对零件毛坯的热处理状态要求等等。其目的就是使数控车削加工工序和普通加工工序都能够达到相互满足各自加工的需要，而且质量目标与技术要求明确。,数控车削加工工艺过程的拟订,工序顺序的安排,先加工定位面,先加工平面后加工孔，先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状。,对于零件精度要求高，粗、精加工需要分开的零件，先进行粗加工后进行精加工。,以相同定位、夹紧方式安装的工序，应该连接进行，以便减少重复定位次数和夹紧次数。,数控车削加工

18、工艺过程的拟订,加工中间穿插有通用机床加工工序的零件加工，要综合考虑合理安排加工顺序。,工步顺序的安排,先粗后精,先近后远,内外交叉,保证工件加工刚度,同一把刀连续加工,一般原则,工步顺序的安排,先粗后精,对于粗、精加工安排在一道工序内进行的，先对各表面进行粗加工，全部粗加工结束后，再进行半精加工和精加工逐步提高加工精度。 数控车削加工中工步顺序安排的一般原则是：粗车在较短的时间内先将零件件各表面上的大部分加工余量切除，既要提高金属切除率，又要满足精车余量的均匀性。如果粗车后所留余量的均匀性满足不了精车时的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。此原则实质是在一个工序内分阶段进行加工，这样才能

19、保证零件的加工精度，适用于精度要求高的零件加工，但在加工中会增加换刀的次数和加工路线的长度。,工步顺序的安排,所谓远和近，是指加工部位相对于对刀点（起刀点）的距离远近而言的。在一般情况下，先加工距对刀点距离近的部位，后加工距对刀点距离远的部位，以便缩短刀具的移动时间，提高工作效率。 例如加工图示零件，如果按照零件直径尺寸先大后小的顺序安排进行车削，一定会增加刀具返回对刀点的空运行时间，还会使得各端面处产生毛刺。对于这类直径相差不大的台阶轴，以第一刀的进给深度在数控车床允许的范围内，零件直径尺寸以先小后大，对刀点（起刀点）相对于零件的起始加工部位以先近后远的顺序加工为好。,先近后远,工步顺序的安

20、排,对于既有内腔型面加工又有外表型面加工的回转体零件，安排其加工顺序时，应先进行零件外、内表面的粗加工，后进行零件外、内表面的精加工。先将零件的一部分表面全部加工完毕、再进行零件其它部位的加工进给路线是不可取的。,内外交叉,数控加工工艺的制定,工步顺序的安排,在一道工序中需要进行多工步加工时，应该先安排对零件刚性破坏较大的工步，以保证零件的刚度要求。因此应该先加工与装夹部位距离较远和在后续加工中受力较小的部位。零件中刚性较差且在后续加工中受力较大的部位一定要安排在后工步进行。,保证工件加工刚度,数控加工工艺的制定,工步顺序的安排,在加工中使用一把刀，就可以把零件的所有加工部位连续加工出来，以便

21、减少换刀次数，缩短刀具移动距离。特别是在精加工时，同一表面一定要连续切削加工。该原则与先粗后精原则在加工中有时有矛盾，如何选用应该以满足加工精度要求为准。,同一把刀连续加工,数控加工工艺的制定,数控车削加工进给路线的确定,进给路线也称为加工路线。它泛指刀具从对刀点开始，直至返回该点并结束加工程序所经过的所有路线，包括切削加工的路径以及刀具切入、切出等空运行路线。 它不但包括了工步的内容，也反映了工步的顺序。进给路线是编写程序的依据之一。因此在确定进给路线时，最好画一张工序简图，内容包括所有拟订进给路线（包括进、退刀路线）。,确定数控车削加工进给路线的主要原则： 首先按照拟定的工步顺序，确定零件

22、各加工表面进给路线的顺序； 确定的进给路线应该能保证工件轮廓表面加工后的精度和表面粗糙度要求； 寻求最短的进给路线（包括空行程路线和进给加工路线），以便提高加工效率； 要选择工件在加工时变形小的路线，对细长零件或薄壁零件应该采用分几次走刀加工到最后尺寸，或者用对称地去除加工余量的方法来安排进给路线。 确定进给加工路线的重点，主要在于确定粗加工切削过程与空行程的进给路线；精加工切削过程的进给路线，基本上都是沿着零件轮廓的顺序进行的。,数控车削加工进给路线的确定,粗加工进给路线的确定,“矩形”循环进给路线,沿轮廓形状等距线循环进给路线,常用的粗加工进给路线,数控车削加工进给路线的确定,粗加工进给路

23、线的确定举例,常用的粗加工进给路线,数控车削加工进给路线的确定,粗加工进给路线的确定,加工余量多且不均匀，不合理,每次切削留取的加工余量相等，合理,常用的粗加工进给路线,粗加工大余量毛坯阶梯切削路线,数控车削加工进给路线的确定,粗加工进给路线的确定,常用的粗加工进给路线,数控车削加工进给路线的确定,粗加工进给路线的确定,双向切削进给路线,常用的粗加工进给路线,数控车削加工进给路线的确定,精加工进给路线的确定,在安排进行一刀或多刀加工的精车进给路线时，零件的最终成型轮廓应该由最后一刀连续加工完成，并且要考虑到加工刀具的进刀、退刀位置；尽量不要在连续的轮廓轨迹中安排切入、切出以及换刀和停顿，以免造

24、成工件的弹性变形、表面划伤等缺陷。,零件成型轮廓的进给路线,数控车削加工进给路线的确定,精加工进给路线的确定,主要根据工步顺序的要求来决定各把加工刀具的先后顺序以及各把加工刀具进给路线的衔接。,加工中需要换刀的进给路线,数控车削加工进给路线的确定,精加工进给路线的确定,尽量选取在有空刀槽，或零件表面间有拐点和转角的位置处，曲线要求相切或者光滑连接的部位不能作为加工刀具切入、切出以及接刀点的位置。,刀具切入、切出以及接刀点的位置选择,数控车削加工进给路线的确定,精加工进给路线的确定,如果零件各加工部位的精度要求相差不大，应以最高的精度要求为准，一次连续走刀加工完成零件的所有加工部位；如果零件各加

25、工部位的精度要求相差很大，应把精度接近的各加工表面安排在同一把车刀的走刀路线内来完成加工部位的切削，并应先加工精度要求较低的加工部位，再加工精度要求较高的加工部位。,精度接近的表面安排在同一把车刀的走刀路线内完成,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,对刀点和起刀点重合,巧用起刀点,节省时间，减少磨损,起刀点与对刀点分离，加工路线较短,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,巧用起刀点,节省时间，减少磨损,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,巧设换刀点,将换刀点设置在图b中的B点位置，可以缩短加工中空行程的距离，但是在加工过程中一定要注意不能让刀

26、具与工件发生碰撞。,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,合理安排“回零”路线,在手工编制较为复杂零件的轮廓的加工程序时，要想使其计算过程简化，不出错，又便于校核，在编制程序中，可在每把刀加工完后的刀具终点，通过执行“回零”指令使其返回对刀点位置，待检测校核后，再执行后续加工程序。这样做可保证零件加工的精度.但这样处理也会增加进给路线的距离，降低生产效率，所以只适用于单件和小批量加工。,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,特殊的进给加工路线,合理的进给路线,嵌刀现象,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,特殊的进给加工路线,从左向右进刀,从右向

27、左进刀,数控车削加工进给路线的确定,最短空行程进给路线的确定,特殊的进给加工路线,从左向右进刀 是合理的进给路线,嵌刀现象,数控车削加工余量的确定,采用查表法来确定,工序尺寸与公差的确定,不论编程原点与设计基准或定位基准或测量基准重合与否，只有在零件的设计基准与定位基准或与测量基准不重合，而且设计基准与零件被加工表面不同时加工时，才会产生基准不重合误差。,切削参数的选择,V,d,切削速度,切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径,背吃刀量,根据余量确定，其原则是尽量选择大的背吃刀量，减少进给次数。,精车时的主轴转速,S1000v/d,典型数控车削零件的加工工艺分析,工艺分析和制定过程：,零件图

28、纸工艺分析,确定装夹方案,确定工序方案,确定工步顺序,确定进给路线,确定所用刀具,确定切削参数,填写工艺文件,数控加工工艺文件,阐明工艺人员对数控加工工序的技术要求、工序说明、数控加工前应该留有的加工余量。,数控加工工艺文件,表达数控加工零件的定位方式和夹紧方法，并应标明被加工零件的零点设置位置和坐标方向，以及使用的夹具名称、编号等。,数控加工工艺文件,数控加工工序卡与普通加工工序卡相似之处是由编程员根据被加工零件，编制数控加工的工艺和作业内容；与普通加工工序卡不同的是，此卡中还应该反映使用的辅具、刀具切削参数、切削液等。它是操作人员用数控加工程序进行数控加工的主要指导性工艺资料。,数控加工工艺文件,数控加工刀具卡上要反映刀具编号、刀具结构、刀杆型号、刀片型号及材料或牌号等。它是组装数控加工刀具和调整数控加工刀具的依据。,数控加工工艺文件,数控机床调整卡是机床操作人员在数控加工前调整机床的依据。主要包括机床控制面板开关调整单和数控加工零件安装与零点设定卡两部分。,数控加工工艺文件,编程人员进行数值计算、编制程序、审查程序和修改程序的主要依据。,数控加工工艺文件,根据工艺分析情况，经过数值计算，按照数控机床规定的指令代码，根据运行轨迹图的数据处理而进行编写的。,