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1、第三章 数 控车削加工工艺第一节 可转位刀片及数控车削用刀具系统第二节 数控车削的孔加工刀具第三节 数控车削切削用量的确定第四节 典型轮廓的数控车削工艺第五节 典型零件的数控车削工艺分析1第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统一、机夹可转位刀片及代码图3-1、表3-12第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统二、机夹可转位车刀刀片的夹紧方式1上压式（1）结构特点结构简单，夹紧可靠，切削力与夹紧力方向一致，多采用不带固定孔的刀片。a)爪形压板b)桥形压板c)蘑菇形压板3第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统（2）适用场合前角可为正或负，刃倾角多数为0，少数为负刃倾角。适用于精车，也可用于中型、重型
2、及间断车削。a)爪形压板b)桥形压板c)蘑菇形压板4第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统2钩销式（1）结构特点结构简单，夹紧可靠，定位精度高，排屑通畅。1-钩销 2-刀片 3-刀垫 4-刀杆 5-螺钉5第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统（2）适用场合适用于有正前角和负刃倾角时的车削。在立装刀片的车刀上常采用钩销式装夹结构，可用于轻型和中型车削。1-钩销 2-刀片 3-刀垫 4-刀杆 5-螺钉6第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统3杠杆式（1）结构特点定位精度高，夹紧可靠，能迅速使刀片转位或更换，排屑方便。但结构较复杂，制造杠杆比制造钩销困难。a）压紧螺钉中部的斜面使杠杆摆动b）压紧螺钉
3、下端面使杠杆摆动1-刀杆 2-杠杆 3-弹簧套 4-刀垫 5-刀片 6-压紧螺钉 7-弹簧 8-调节螺钉7第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统（2）适用场合刀片后角常为0，刀具有正前角和负刃倾角，适用于轻型和中型负荷的车削。a）压紧螺钉中部的斜面使杠杆摆动b）压紧螺钉下端面使杠杆摆动1-刀杆 2-杠杆 3-弹簧套 4-刀垫 5-刀片 6-压紧螺钉 7-弹簧 8-调节螺钉8第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统4杠销式（1）结构特点结构较简单，夹紧力稳定，定位精度较高。定位面为底面与侧面。a）用螺钉头部顶压 b）用螺钉锥面施力 c）用螺钉和滑d）用螺钉钢块施力球施力9第一节可 转位刀片及数控车
4、削用刀具系统（2）适用场合适用于小型和中型机床车削。a）用螺钉头部顶压 b）用螺钉锥面施力 c）用螺钉和滑d）用螺钉钢块施力球施力10第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统5偏心销式（1）结构特点偏心销式装夹零件少，结构紧凑，刀片转位和更换迅速、方便。定位面为底面与侧面。a）光圆标偏心销结构b）带螺纹的偏心销结构11第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统（2）适用场合它适用于小型和中型机床车削。a）光圆标偏心销结构b）带螺纹的偏心销结构12第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统6压孔式（1）结构特点压孔式装夹零件少，结构简单，夹紧可靠，排屑通畅。定位面为底面与锥孔。l-刀杆2-刀片 3-螺钉1
5、3第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统（2）适用场合刀片的前角、刃倾角通常为0，有后角，广泛用于铜、铝及塑料等材料的车削。l-刀杆2-刀片 3-螺钉14第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统7楔销式用楔块将刀片压向定位销，将刀片压紧。楔销式装夹结构简单，使用方便，夹紧力大，夹紧可靠，但中心销容易变形，精度低。a）用双头倒顺螺钉b）用单头螺钉1-刀杆 2-刀垫 3-刀片 4-定位销 5-楔块 6-双头螺钉 7-垫片 8-单头螺钉15第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统8复合式（1）结构特点采用两种夹紧方式夹紧刀片，夹紧可靠，能承受较大的切削力和冲击。a）楔压复合式c）偏心楔块复合式b）拉压复
6、合式d）杠销楔块复合式16第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统（2）适用场合它适用于重负荷车削。a）楔压复合式c）偏心楔块复合式b）拉压复合式d）杠销楔块复合式17第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统常见夹紧方式最合适的加工范围夹紧方式杠杆式上压式螺钉式加工范围可靠夹紧/紧固333仿形加工/易接近性233重复性323仿形加工/轻负荷加工233断续加工工序323外圆加工3l3内圆加工33318第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统三、可转位刀片的选择1刀片材料选择车刀刀片的材料主要有：高速钢硬质合金（应用最多）涂层硬质合金陶瓷立方氮化硼金刚石等选择刀片材料，主要依据被加工工件的材料、被加工表
7、面的精度要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。19第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统2刀片尺寸选择有效切削刃长度L与背吃刀量ap、主偏角Kr的关系20第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统3刀片形状选择刀尖角度与加工性能的关系21第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统4刀片的刀尖半径选择国家标准规定刀尖圆弧半径的尺寸系列为：0.2 mm0.4mm0.8 mm1.2 mm1.6mm2.0 mm2.4mm3.2 mm刀尖圆弧半径一般适宜选取进给量的23倍。22第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统四、数控车削刀具系统的形式1刀具系统的常用形式图3-12、图3-132刀具系统连接结
8、构模块式车削工具系统典型连接结构23第一节可 转位刀片及数控车削用刀具系统一、机夹可转位刀片及代码二、机夹可转位车刀刀片的夹紧方式三、可转位刀片的选择四、数控车削刀具系统的形式24第二节 数 控车削的孔加工刀具一、孔加工刀具分类钻头孔加工刀具对已有孔进行再加工刀具麻花钻可转位浅孔钻深孔钻扁钻中心钻扩孔钻铰刀镗刀25第二节 数 控车削的孔加工刀具二、钻孔刀具1麻花钻在数控车床上钻孔主要采用普通麻花钻。（1）麻花钻的组成a）锥柄b）直柄26第二节 数 控车削的孔加工刀具（2）麻花钻的分类按照材质分类：高速钢麻花钻 、硬质合金麻花钻。根据柄部不同：莫氏锥柄、圆柱柄（直柄）。锥柄加长麻花钻内冷却锥柄麻
9、花钻镶硬质合金直柄麻花钻直柄麻花钻27第二节 数 控车削的孔加工刀具（3）麻花钻切削部分麻花钻切削部分的几何形状和切削角度28第二节 数 控车削的孔加工刀具2可转位浅孔钻可转位浅孔钻如图所示。它用于数控机床上钻浅孔，如钻箱体零件的孔。可转位浅孔钻29第二节 数 控车削的孔加工刀具3深孔钻如图所示为在数控车床上用于深孔加工的喷吸钻。a）实物图b）喷吸钻工作原理喷吸钻30第二节 数 控车削的孔加工刀具4扁钻扁钻切削部分磨成一个扁平体，主切削刃磨出顶角、后角，并形成横刃，副切削刃磨出后角与副偏角并控制钻孔的直径。a）实物图b）装配式扁钻结构图31第二节 数 控车削的孔加工刀具5中心钻中心钻常用于在零
10、件两端钻中心孔。常用中心钻如图所示。a）不带护锥中心钻(A型)b）带护锥中心钻(B型)32第二节 数 控车削的孔加工刀具三、扩孔、铰孔刀具1扩孔钻标准扩孔钻一般有34条主切削刃、切削部分的材料为高速钢或硬质合金。b）套式高速钢扩孔钻d）可转位扩孔钻a）锥柄式高速钢扩孔钻c） 套式硬质合金扩孔钻33第二节 数 控车削的孔加工刀具2铰孔刀具（1）通用标准铰刀通用标准铰刀有直柄、锥柄和套式三种。a）直柄机用铰刀c）套式机用铰刀b）锥柄机用铰刀d）切削校准部分角度34第二节 数 控车削的孔加工刀具（2）硬质合金单刃铰刀硬质合金单刃铰刀的结构如图所示。硬质合金单刃铰刀1、7螺钉 2导向块 3刀片 4楔套
11、 5刀体 6销子35第二节 数 控车削的孔加工刀具四、内孔车刀1通孔车刀切削部分的几何形状基本上与外圆车刀相似（图a），主偏角r一般在6075之间，副偏角r一般为1530。a）通孔车刀c）内孔车刀的两个后角36第二节 数 控车削的孔加工刀具2不通孔车刀不通孔车刀用来车削不通孔或台阶孔，切削部分的几何形状基本上与偏刀相似。a）整体式通孔车刀b）通孔车刀c）通孔车刀d）实物图内孔车刀的结构37第二节 数 控车削的孔加工刀具一、孔加工刀具分类二、钻孔刀具1麻花钻2可转位浅孔钻3深孔钻4扁钻5中心钻三、扩孔、铰孔刀具1扩孔钻2铰孔刀具四、内孔车刀1通孔车刀2盲孔车刀38第三节 数 控车削切削用量的确定
12、一、数控车削切削用量的确定1背吃刀量ap的确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来确定。2主轴转速n的确定车削加工主轴转速n应根据允许的切削速度v和工件直径d来选择，按式v=dn/1000计算。3进给速度vf的确定进给速度vf主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。参考表3-5、表3-6。39第三节 数 控车削切削用量的确定确定进给速度的原则：（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min 范围内选取。（
13、3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离 “回参考点”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。40第三节 数 控车削切削用量的确定二、螺纹车削切削用量的确定1主轴转速大多数经济型数控车床的数控系统，推荐切削螺纹时的主轴转速为：41第三节 数 控车削切削用量的确定2螺纹牙型高度（螺纹总切深）螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上，牙顶到牙底之间垂直于螺纹轴线的距离。螺纹实际牙型高度可按下式计算：h=0.6495P螺纹牙型高度示意图42第三节 数 控车削切削用量的确定3径向起点和终点的确定对于外螺纹加工中，径向起点(
14、编程大径)的确定决定于螺纹大径；径向终点(编程小径)的确定决定于螺纹小径。对于普通螺纹可用粗略算法来编制程序。通常螺纹大径D比公称尺寸减小0.12P螺纹小径的确定根据下式来确定。d1=M-2h43第三节 数 控车削切削用量的确定4分段切削背吃刀量如果牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。螺纹分段切削示意图常用螺纹切削进给次数与背吃刀量可参考表3-7表3-944第三节 数 控车削切削用量的确定一、数控车削切削用量的确定1背吃刀量ap的确定2主轴转速n的确定3进给速度vf的确定二、螺纹车削切削用量的确定1主轴转速2螺纹牙型高度(螺纹总切
15、深)3径向起点和终点的确定4分段切削背吃刀量45第四节 典 型轮廓的数控车削工艺一、车外圆面1外圆车刀及其安装（1）外圆车刀1）90车刀，90车刀又称偏刀，主偏角（r）为90 。a)右偏刀b)左偏刀c)右偏刀外形46第四节 典 型轮廓的数控车削工艺偏刀的使用右偏刀是车刀从车床尾架向主轴箱方向进给的车刀，一般用来车削工件的外圆、端面和右向台阶。左偏刀是车刀从车床主轴箱向尾座方向进给的车刀，一般用来车削左向阶台和工件的外圆。a）右偏刀的使用b）车台阶轴c）车端面47第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2）75车刀。75车刀的主偏角为(r )75，刀尖角(r)大于90。75车刀车外圆48第四节 典 型轮
16、廓的数控车削工艺（2）车刀的安装1）车刀安装在刀架上，伸出部分不宜过长，一般为刀杆高度的11.5倍。2）车刀垫铁要平稳，数量要少，垫铁应与刀架对齐。3）车刀刀尖一般应与工件轴线等高。a）正确b）太高c）太低装刀高低对前后角的影响49m 第四节 典 型轮廓的数控车削工艺4）车刀刀杆中心线应与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化，如图所示。a）r增大b）装夹正确c） r减小50第四节 典 型轮廓的数控车削工艺二、车端面和台阶1车刀的选择一般车削端面和台阶常用的车刀为45车刀和90的左偏刀和右偏刀，也可用75左车刀。2车外圆的进给路线a）进给路线(一)b）进给路线(二)51第四节 典
17、型轮廓的数控车削工艺2车刀的安装车端面时，车刀的刀尖要对准工件的中心，否则车削后工件端面中心处留有凸头，如图a所示。使用硬质合金车刀时，如不注意这一点，车削到中心处会使刀尖崩碎，如图b所示。a）工件中心留有凸头b）刀尖崩碎52第四节 典 型轮廓的数控车削工艺3车削端面和台阶的方法（1）端面的车削1）用45车刀车削。45车刀的刀头强度和散热条件比90车刀好，常用于车削工件的端面、倒角。45车刀的使用53第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2）用右偏刀车削。用右偏刀车削端面时，若车刀由工件的外缘向中心进给，则是副切削刃切削。a）向中心进给 b）由中心向外进给 c）在副切削刃上磨前角用右偏刀车平面54第
18、四节 典 型轮廓的数控车削工艺3）用75左车刀车削。75左车刀是用主切削刃进行切削的，如图所示。其刀尖强度和散热条件好，车刀寿命长，适用于车削铸、锻件的大平面。75左车刀车平面55第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（2） 台阶的车削1）当车削相邻两个直径相差不大的台阶时，可用90偏刀。应当注意车刀安装后的主偏角必须等于90。车削直径相差不大的台阶56第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2）如果车削相邻两个直径相差较大的阶台，可先用主偏角小于90的车刀粗车，再把90偏刀的主偏角装成9395，分几次进给，进给是时应留精车外圆和端面的余量。车削高台阶57第四节 典 型轮廓的数控车削工艺台阶轴的车削进给58
19、第四节 典 型轮廓的数控车削工艺三、切断及车槽1车刀的选择（1）切断刀切断刀以横向进给为主，前端的切削刃为主切削刃，两侧的切削刃为副切削刃。高速钢切断刀硬质合金切断刀59第四节 典 型轮廓的数控车削工艺反切刀弹性切断刀60第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（2）车槽刀车一般外沟槽车刀的角度和形状与切断刀基本相同。 车较窄的外沟槽时，车槽刀的主切削刃宽度应与槽宽相等，刀头长度稍大于槽深。 车内沟槽和斜沟槽时，可用专用车刀。61第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2切断刀与车槽刀的安装（1）安装时，切断刀不宜伸出过长，同时切断刀的中心线必须装得跟工件中心线垂直，以保证两个副偏角对称。（2）切断实心工件时
20、，切断刀的主切削刃必须装得与工件中心等高，否则不能车到中心，而且易崩刃，甚至折断车刀。（3）切断刀的底平面应平整，以保证两个副后角对称。62第四节 典 型轮廓的数控车削工艺3外沟槽的车削（1）深槽的加工采用分次进刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并回退一段距离，达到断屑和退屑的目的。63第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（2）宽槽的切削在切削宽槽时常采用排刀的方式进行粗切，然后是用精切槽刀沿槽的一侧切至槽底，精加工槽底至槽的另一侧面，并对其进行精加工。64第四节 典 型轮廓的数控车削工艺四、特征面的加工1车圆锥的加工路线分析在车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况，而每一种情况
21、又有三种加工路线。a）阶梯路线b）平行锥度路线c）趋近锥度路线65第四节 典 型轮廓的数控车削工艺在普通机床上车削圆锥是怎样的加工路线？66第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2车圆弧的加工路线分析（1）车圆法（2）移圆法圆弧的切削路线67第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（3）车锥法车锥法切削路线68第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（4）阶梯法a）错误b）正确阶梯法车削路线69第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（5）双向法双向法的切削路线70第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（6）特殊法a）同向进给b）反向进给两种不同的进给方法71第四节 典 型轮廓的数控车削工艺特殊法：“扎刀”现象合理的进给方案72
22、第四节 典 型轮廓的数控车削工艺3轮廓粗车加工路线分析（1）粗车的三种切削进给路线a）沿轮廓循环进给b）三角形循环进给c）矩形循环进给73第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（2）常见零件的数控加工路线1）轴套类零件。安排轴套类零件进给路线的原则是“轴向走刀，径向进刀”，将循环切除余量的循环终点设置在粗加工起点附近。轴套类零件循环切除余量的方式74第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2）轮盘类零件。安排轮盘类零件进给路线的原则是“径向走刀，轴向进刀”，循环切除余量的循环终点也设置在粗加工起点。盘类零件循环切除余量的方式75第四节 典 型轮廓的数控车削工艺3）铸锻件。循环切除余量的方式是：刀具轨迹按工件
23、轮廓线运动，逐渐逼近零件图样尺寸。铸锻件类零件循环切除余量的方式76第四节 典 型轮廓的数控车削工艺五、孔加工在车床上钻孔、扩孔和铰孔时，应在工件一次装夹中与车外圆、端面一次完成，以保证它们的同轴度、垂直度。一次装夹加工工件77第四节 典 型轮廓的数控车削工艺1加工工艺方法的选择78第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2麻花钻的选用（1）对于精度要求不高的孔，可以用麻花钻直接钻出；对于精度要求较高的孔，钻孔后还需要再进行车削或扩孔、铰孔才能够完成。（2）在数控机床上钻孔时，要求麻花钻钻头的两切削刃必须有较高的刃磨精度，即两刃长度一致，顶角2对称于钻头中心线（或先用中心钻定中心，再用钻头钻孔）。（3
24、）在数控机床上，钻削直径在2060mm、孔的深径比小于等于3的中等浅孔时，还可选用可转位浅孔钻。（4）对深径比大于5而小于100的深孔，故应选用深孔刀具加工。（5）钻削大直径孔时，可采用刚度较好的硬质合金扁钻。（6）在零件加工精度要求较高的情况下，一般采用中心钻钻出中心孔。79第四节 典 型轮廓的数控车削工艺3扩孔钻的选用扩孔多采用扩孔钻，也有采用镗刀扩孔的。l扩孔直径较小时，可选用直柄式扩孔钻，l扩孔直径中等时，可选用锥柄式扩孔钻，l扩孔直径较大时，可选用套式扩孔钻。l扩孔直径在2060mm时，且机床刚度好、功率大，还可选用可转位扩孔钻。80第四节 典 型轮廓的数控车削工艺4铰刀的选用（1）
25、加工精度为IT8IT9级、表面粗糙度为Ra0.81.6m的孔时，多选用通用标准铰刀。（2）加工IT5IT7级、表面粗糙度为Ra0.7m的孔时，可采用机夹硬质合金刀片的单刃铰刀。铰刀直径（mm）1.53314144040一般加工精度4468齿数高加工精度468101281第四节 典 型轮廓的数控车削工艺5车孔（1）内孔车刀的安装1）刀尖应与工件中心等高或稍高。2）刀柄伸出一般比被加工孔长56 mm左右。3）刀柄基本平行于工件轴线。4）不通孔车刀装夹时，内偏刀的主刀刃应与孔底平面成35角，并且在车平面时要求横向有足够的退刀余地。不通孔车刀的安装82第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（2）工件的装夹车
26、孔时，工件一般采用三爪自定心卡盘装夹。l对于较大和较重的工件可采用四爪单动卡盘装夹。l加工直径较大、长度较短的工件（如盘类工件等），必须找正外圆和端面。l一般情况下先找正端面再找正外圆，如此反复几次，直至达到要求为止。83第四节 典 型轮廓的数控车削工艺（3）内孔车刀的刚度和排屑问题1）增加内孔车刀的刚度可采取以下措施：尽量增加刀柄的截面积。尽可能缩短刀柄的伸出长度。a）刀尖位于刀杆中心c）刀杆伸出长度b）刀尖位于刀柄上面d）车刀外形84第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2）解决排屑问题。a）前排屑通孔车刀b）后排屑不通孔车刀典型车孔刀85第四节 典 型轮廓的数控车削工艺六、车螺纹1对螺纹车刀的
27、要求（1）车刀的刀尖角一定要等于螺纹的牙型角。（2）精车时车刀的纵向前角应等于0；粗车时允许有515的纵向前角。（3）因受螺纹升角的影响，车刀两侧面的静止后角应刃磨的不相等，进给方向后面的后角较大，一般应保证两侧面均有 3 5的工作后角。（4）车刀两侧刃的直线性要好。86第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2车刀的装夹以梯形螺纹车刀的安装为例。a)用对刀板对刀b)用万能角度尺对刀梯形螺纹车刀的安装方法87第四节 典 型轮廓的数控车削工艺3螺纹的车削方法（1）管螺纹的车削1）低速车削方法a）直进式法b）左右切削法c）斜进法88第四节 典 型轮廓的数控车削工艺2）高速车削管螺纹 一般用直进法加工，而不能采用左右切削法。高速车削时，车刀两侧刃同时参加切削，切削力较大。为防止振动及扎刀现象，常采用