中职《数控车削加工编程与操作》（北邮社.2017）同步教案：三 数控车削加工工艺.doc

数控车削加工编程与操作日期年月日课题名称数控车削加工工艺课题号授课班级授课日期目的与要求熟悉常见回转体零件的数控车削加工工艺分析方法懂得加工顺序走刀路径的安排和工量夹具的选择掌握切削用量的选择原则能编制合理的加工工艺规程课时安排学时检测手段课堂检查安全及注意事项遵守实训场地安全文明生产制度遵守数控车床的安全操作规程课后分析教学过程数控车削加工工艺一数控车床加工工艺分析的主要内容工艺分析是数控车削加工的前期准备工作工艺制定的合理与否对程序编制加工效率加工精度等都有重要影响因此应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点认真而详细的制定好零件的数控车削加工工艺数控车削加工工艺包括以下主要内容分析被加工零件的工艺性拟定加工工艺路线包括划分工序选择定位基准安排加工顺序和组合工序等设计加工工序包括选择工装夹具与刀具确定走刀路径确定切削用量等编制工艺文件二数控车床加工零件的工艺性分析适合数控车床加工的零件或工序内容选定后首要工作是分析零件结构工艺性轮廓几何要素和技术要求一结构工艺性分析零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性即所设计的零件结构应便于加工成型且成本低效率高在数控车床上加工零件时应根据数控车削的特点认真审视零件结构的合理性在结构分析时若发现问题一般应通过设计人员或有关部门请示并提出修改意见数控车床车削零件时刀具仅作平面运动其成型运动形式比较简单刀具轨迹不会太复杂结构工艺性分析过程中对于像小深孔薄壁件窄深槽等允许刀具运动的空间狭小结构刚性差的零件安排工序时要特殊考虑刀具路径刀具类型刀具角度切削用量装夹方式等因素以降低刀具损耗提高加工精度表面质量和劳动生产率二轮廓几何要素分析在分析零件图形的轮廓几何要素时主要工作是运用机械制图的基本知识分清零件图中给定的几何元素的定形尺寸定位尺寸确定几何元素直线圆弧曲线等之间的相对位置关系防止相交误作相切关系相切却被当作相交来对待作为工艺分析的重要环节轮廓几何要素分析时还应该计算出图样中未直接给出而编程时又必须知道的节点坐标一方面以校核图样标注的正确性另一方面为后续的编程工作做好铺垫三精度技术要求分析对被加工零件的精度及技术要求进行分析可以帮助我们选择合理的加工方法装夹方法进给路线切削用量刀具类型和角度等工艺内容精度及技术要求的分析主要包括分析精度及各项技术要求是否齐全合理分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求若达不到需要采取其他措施如磨削弥补的话则应给后续工序留有余量找出图样上有位置精度要求的表面这些表面应尽可能在一次装夹下完成加工对表面粗糙度要求较高的表面应确定采用机床提供的恒线速度功能加工三数控车床加工工艺路线的拟定一工序的划分机械加工的工序划分通常采用工序集中原则和工序分散原则所谓工序集中原则就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序的加工内容较多所谓工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行每道工序的加工内容很少在数控车床上加工零件通常按工序集中原则划分工序在一次安装下尽可能完成比较多的表面的加工不仅可以保证各个加工表面之间的相互位置精度还可以减少工序间的工件运输量和装夹工件的辅助时间常见的数控加工工序划分的方法有以下几种按安装次数划分工序以每一次装夹作为一道工序此种划分工序的方法适用于加工内容不多的零件专用数控机床和加工中心常用此方法按加工部位划分工序按零件的结构特点分成几个加工部分每一部分作为一道工序按所用刀具划分工序这种方法用于工件在切削过程中基本不变形退刀空间足够大的情况此时可以着重考虑加工效率减少换刀时间和尽可能缩短走刀路线刀具集中分序法是按所用刀具划分工序即用同一把刀具或同一类刀具加工完成零件上所有需要加工的部位以达到节省时间提高效率的目的按粗精加工划分工序对易变形或精度要求较高的零件厂采用此种划分工序的方法这样划分工序一般不允许一次装夹就完成加工而要粗加工时留出一定的加工余量重新装夹后再完成精加工二加工顺序的安排机械加工顺序的安排一般应遵循以下原则上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧以相同的安装方式或使用同一把刀具加工的工序最好连续进行以减少重新定位或换刀所引起的误差在同一次安装中应先进行对工件刚性影响比较小的工序确保工件在足够刚性条件下逐步加工完毕这些原则不仅适用于数控加工也适用于普通机加工对于数控加工表列出了一些根据数控加工工艺特点而应注意的其它原则在确定加工工序的时候也要引起重视表数控加工工序的确定原则加工路线的确定原则保证被加工工件的精度和表面粗糙度原则加工路线最短减少空行程原则尽量简化数值计算工作量原则充分使用指令功能简化加工程序原则工件安装方式的确定原则基准统一原则装夹次数最少原则占机时间最少原则数控刀具的确定原则刀具刚性耐用度高缩短对换刀时间原则刀具尺寸稳定安装调整简便原则切削用量的确定原则粗加工生产效率高兼顾经济性原则精加工质量先行兼顾生产效率原则消除过切欠切原则为下道工序留足余量原则对刀点的确定原则便于数学处理和加工程序简化原则便于检测原则由对刀引起的加工误差最小原则三定位基准的选择定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工工件定位面的选择由于车削加工的成型运动形式和加工自由度限制数控车床在加工零件的定位基准选择上比较简单没有太多的选择余地也没有过多的基准转换问题轴套类零件的定位方式通常是一端外圆或内孔固定即用三爪卡盘四爪卡盘或弹簧套轴固定工件的外圆或内孔表面但此种定位方式对于工件的悬伸长度有一定限制工件悬伸过长会导致切削过程中产生变形严重时将使切削无法进行对于切削悬伸长度过长的工件可以采用一夹一顶或两顶尖定位必要时再辅以中心架跟刀架等辅助支撑以减小工件的受力变形四走刀路线的确定数控车削的走刀路线包括刀具的运动轨迹和各种刀具的使用顺序是预先编制在加工程序中的合理的刀具运动轨迹和使用顺序对于提高加工效率保证加工质量是十分重要的数控车削的走刀路线不是十分复杂也有一定的规律可循循环切除余量数控车削加工过程一般要经过循环切除余量粗加工和精加工三道工序应根据毛坯类型和工件形状确定循环切除余量的方式以达到减少循环走刀次数提高加工效率的目的轴套类零件轴套类零件安排走刀路线的原则是轴向走刀径向进刀循环切除余量的循环终点在粗加工起点附近这样可以减少走刀次数避免不必要的空走刀节省加工时间轮盘类零件轮盘类零件安排走到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在粗加工起点附近编制轮盘类零件的加工程序时与轴套类零件相反是从大直径端开始顺序向前铸锻件铸锻件毛坯形状与加工后零件形状相似为加工留有一定的余量循环去除余量的方式是刀具轨迹按工件轮廓线运动逐渐逼近图纸尺寸确定退刀路线数控机床加工过程中为了提高加工效率刀具从起始点或换刀点运动到接近工件部位及加工后退回起始点或换刀点是以快速点定位方式运动的考虑退刀路线的原则是第一确保安全性即在退刀过程中不与工件发生碰撞第二考虑退刀路线最短缩短空行程提高生产效率根据刀具加工零件部位的不同退刀路线的确定也不同数控车床常用以下三种退刀路线斜向退刀路线斜向退刀路线如图所示行程最短适合于加工外圆表面的偏刀退刀图斜向退刀路线径轴向退刀路线径轴向退刀路线是指刀具先沿径向垂直退刀到达指定位置时再轴向退刀图所示的切槽加工即采用此类退刀路线图径轴向退刀路线轴径向退刀路线轴径向退刀路线的顺序与径轴向退刀路线刚好相反图所示的镗孔加工即采用此类退刀路线图轴径向退刀路线设置换刀点设置数控车床刀具的换刀点是编制加工程序过程中必须考虑的问题换刀点最安全的位置是换刀时刀架或刀盘上的任何刀具都不与工件或机床其它部件发生碰撞的位置一般地在单件小批量生产中我们习惯把换刀点设置为一个固定点其位置不随工件坐标系的位置改变而发生变化换刀点的轴向位置由刀架上轴向伸出最长的刀具如内孔镗刀钻头等决定换刀点的径向位置则由刀架上径向伸出最长的刀具如外圆车刀切槽刀等决定在大批量生产中为了提高生产效率减少机床空行程时间降低机床导轨面磨损有时候可以不设置固定的换刀点每把刀各有各的换刀位置这时编制和调试换刀部分的程序应该遵循两个原则第一确保换刀时刀具不与工件发生碰撞第二力求最短的换刀路线即所谓的跟随式换刀四切削用量的选择切削用量包括切削速度进给量和切削深度三要素数控加工时对同一加工过程选择不同的切削用量会产生不同的切削效果合理的切削用量应能保证工件的质量要求在工艺系统强度和刚性允许的条件下充分利用机床功率最大限度地在耐用度范围内发挥刀具的切削性能所以选择切削速度时也要参考刀具生产厂家提供的切削用量参考值明细表一般内外表面车削时的切削用量选择原则粗加工粗加工时切削用量的选择一般考虑提高生产效率为主兼顾经济性和加工成本切削用量三要素中切削速度对刀具耐用度影响最大切削深度对刀具耐用度影响最小因此考虑粗加工时的切削用量时首先应选择一个尽可能大的切削深度其次选择较大的进给量最后在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度半精加工与精加工半精加工精加工时切削用量的选择要保证加工质量兼顾生产效率和刀具使用寿命其中切削深度的选择要根据零件加工精度表面粗糙度要求和粗加工后所留余量决定由于半精加工精加工时切削深度较小产生的切削力也较小所以可在保证表面粗糙度的前提下适当加大进给量螺纹车削时的切削用量选择原则由于螺纹的螺距或导程是由图样指定的所以选择车削螺纹时的切削用量关键是确定主轴转速和切削深度主轴转速的选择根据车削螺纹时主轴转转刀具进给个导程的机理数控车床车削螺纹时的进给速度是由选定的主轴转速决定的螺纹加工程序段中指令的螺纹导程单头螺纹时即为螺距相当于以进给量表示的进给速度从式可以看出进给速度与进给量成正比关系如果将机床的主轴转速选择过高换算后的进给速度则必定大大超过机床额定进给速度所以选择车削螺纹时的主轴转速要考虑进给系统的参数设置情况和机床电气配置情况避免螺纹乱牙或起终点附近螺距不符合要求等现象的发生另外值得注意的是一旦开始进行螺纹加工其主轴转速值一般是不能进行更改的包括精加工在内的主轴转速都必须沿用第一次进刀加工时的选定值否则数控系统会因为脉冲编码器基准脉冲信号的过冲量而导致螺纹乱牙切削深度的选择由于螺纹车削加工为成型车削刀具强度较差且切削进给量较大刀具所受切削力也很大所以一般要求分数次进给加工并按递减趋势选择相对合理的切削深度表列出了常见米制螺纹切削的进给次数和切削深度参考值供读者查阅表常见米制螺纹切削的进给次数和切削深度螺牙深切削深度直径值距半径值次次次次次次次次次