数控工艺指导.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控车床及,车削加工工艺,第6章,6.3,数控车削加工工艺的制订,6.3.1,零件图工艺分析,1,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。例如需要三把不同宽度的切槽刀切槽，如无特殊需要，显然是不合理的，将槽改成同一尺寸，只需一把刀即可。,6.3,数控车削加工工艺的制订,2,构成零件轮廓的几何条件,在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：,（,1,）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；,（,2,）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；,（,3,）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。,（,4,）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。,3,尺寸精度要求,分析零件图样尺寸精度的要求，以判断,能否利用车削工艺达到,，并确定控制尺寸精度的工艺方法。,在该项分析过程中，同时进行一些,尺寸的换算,，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。,(P166),在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的,平均值,作为编程的尺寸依据,。,4,形状和位置精度的要求,零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制零件的形状和位置精度。,图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。,5,表面粗糙度要求,表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、,刀具及确定切削用量,的依据。表面粗糙度要求高的表面，应确定用恒线速切削。,6,材料与热处理要求,零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。,6.3.2,工序和装夹方法的确定,1,工序的划分,（,1,）按安装次数划分工序,以每一次装夹完成的那一部分工艺过程作为一道工序。此种划分工序可将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。,6.3.2,工序和装夹方法的确定,（,2,）,按所用刀具划分工序,采用这种方式可提高车削加工的,生产效率,。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但为了,减少换刀次数,。压缩空程时间，可按刀具集中工序的方法加工工件，在一次安装中尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位。然后再换一把刀加工其它部位。即以同一把刀具加工的内容划分工序。,车削加工的零件,（,3,）,按粗、精加工划分工序,采用这种方式可保持数控车削加工的精度。如下所示的零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。,2,确定零件装夹方法和夹具选择,数控车床夹具选择,：,数控车床多采用,三爪自定心卡盘,或弹簧卡头夹持工件；轴类工件还可采用,尾座顶尖,支持工件。,为便于工件夹紧，多采用,液压高速动力卡盘。,为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用,液压自动定心中心架。,三爪卡盘,弹簧卡头,数控车床,工件安装,根据工件尺寸选择液压卡盘,尾座,2,尾架驱动,.WMV3 QTN,伺服尾架,.WMV,数控车床,选择安装顶尖,三爪自定心,卡盘装夹,两顶尖之间装夹,双三爪定心卡盘装夹,卡盘和顶尖装夹,常,用,装,夹,方,式,数控车削工件的装夹,通用夹具装夹,数控车床,主轴转速,（,rpm,）,卡盘压力,（,kg/cm,）,50-2000,16-24,2000-2500,18-24,2500-3000,20-24,3000-4000,24-,调整卡盘卡爪夹持直径、行程和夹紧力,数控车床,调整尾座位置、套筒行程和夹紧力,尾座压力一般为,5kg/cm,左右，不可太高。,数控车床,4,数控车床工件安装.wmv,6.3.3,加工顺序和进给路线的确定,1,加工顺序的确定,针对数控车削的特点对以下原则进行叙述：,（,1,）,先粗后精,A,、粗加工：为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在,较短的时间内,，将精加工前大量的加工余量,(,如图,5-3,中的虚线内所示部分,),去掉，同时尽量满足,精加工的余量均匀性,要求。,先粗后精示例,B,、半精加工,当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后,所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。,C,、精加工,在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工,刀具的进退刀位置,要考虑妥当，尽量不要在,连续的轮廓,中安排切入和切出或换刀及停顿,，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。,（,2,）,先近后远加工，减少空行程时间,远与近概念：按加工部位相对于,对刀点,的距离大小而言的。,在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排,离对刀点近,的部位,先,加工，,离对刀点远,的部位,后,加工，以便缩短刀具移动距离，减少,空行程时间,。,对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的,刚性,，改善其切削条件。,例如，当加工如,图,所示零件时，如果按,383634,的次序安排车削，不仅会增加刀具返回对刀点所需的,空行程时间,，而且还可能使台阶的外直角处产生,毛刺,(,飞边,),。,对这类直径相差不大的台阶轴，当第一刀的切削深度,(,图中最大切削深度可为,3,左右,),未超限时，宜按,343638,的次序先近后远地安排车削。,先近后远示例,（,3,）,内外交叉,对既有内表面（内型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应,先,进行,内外,表面,粗,加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工其他表面（内表面或外表面）。,（,4,）,基面先行原则,用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。,例如轴类零件加工时，总是,先加工中心孔,，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。,2,加工进给路线的确定,概念,：,进给路线,是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。,加工路线的确定,首先,必须保持被加工零件的,尺寸精度和表面质量,，,其次,考虑数值,计算,简单、,走刀路线,尽量短、,效率,较高等。,因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定,粗加工及空行程,的进给路线。,（,1,）确定最短的空行程路线,实践中的部分设计方法或思路,巧用对刀点,图,5-9(a),将起刀点与其对刀点重合在一起，按三刀粗车的走刀路线安排如下：,第一刀为,ABCDA,第二刀为,AEFGA,第三刀为,AHIJA,图,5-9(b),则是巧将起刀点与对刀点分离，并设于图示,B,点位置，仍按相同的切削用量进行三刀粗车，其走刀路线安排如下：起刀点与对刀点分离的空行程为,AB,第一刀为,BCDEB,第二刀为,BFGHB,第三刀为,BIJKB,显然，图,5-9(b),所示的走刀路线短。,(b),起刀点对刀点分离,(a),起刀点对刀点重合,巧设换刀点,为了考虑换（转）刀的方便和安全，有时将换（转）刀点也设置在离坯件较远的位置处（如图中,A,点），那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；,如果将第二把刀的,换刀点,也设置在图,(,b),中的,B,点位置上,，则可缩短空行程距离。,合理安排“回零”路线,在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者（特别是,初学者,）有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。,因此，,在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短,，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。,图,(,a),表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线；,图,(b,),为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；,图,(c,),为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。,对以上三种切削进给路线，经分析和判断后可知,矩形循环,进给路线的,走刀长度总和为最短,。,因此，在同等条件下，,其切削所需时间,（不含空行程）,为最短,，,刀具的损耗小。另外，,矩形循环加工的程序段格式较简单，,所以这种进给路线的安排，在制定加工方案时应用较多,。,粗加工进给路线,(c)“,矩形”走刀,(a),沿工件轮廓走刀,(b)“,三角形”走刀,对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线,图,(a),是错误的阶梯切削路线 图,(b),是正确的阶梯切削路线,加工所剩的余量过多 切削所留余量基本相等,车削大余量毛坯的阶梯路线,轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线,根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线。,双向进刀走刀路线,分层切削时刀具的终止位置,当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图所示，设以,90,0,主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次,提前一小段距离,e,(,例如可取,e=0.05),。如果,e=0,，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于,90,0,，但仍然接近,90,0,时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，,这对延长粗加工刀具的寿命是有利的,。,分层切削时刀具的终止位置,（,3,）精加工进给路线,完工轮廓的连续切削进给路线,在安排一刀或多刀进行的精加工进给路线时，其,零件的完工轮廓应由最后一刀连续加工而成，,并且加工刀具的,切入、切出路线,要考虑妥当，尽量使刀具,沿轮廓的延长线,（或切线）方向切入、切出，,最好不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿,，以免因切削力突然变化而造成破坏工艺系统的平衡状态，致使光滑连续轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。,刀具的切入、切出,在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的,切线方向切入、切出。,尤其是车螺纹时，必须设置,升速段,1,和降速段,2,（,如图），这样可避免因车刀升降而影响,螺距的稳定,。,车螺纹时的引入距离和超越距离,各部位精度要求不一致的精加工进给路线,若各部位,精度相差,不是很大时，应以最,严格的精度,为准，连续走刀加工所有部位；若,各部位相差很大,，则,精度接近,的表面安排在同一把刀的走刀路线内加工，并,先加工精度较低的部位，最后再单独安排精度高的部位的走刀路线。,6.3.4,数控车削刀具,1,对刀具的要求,粗加工：以较大切削深度、较大进给速度地加工，要求粗车刀具,强度高、耐用度好,。,精车首先是保证加工精度，所以要求,刀具的精度高、耐用度好,。为减少换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机夹刀。,数控车床,还要求刀片耐用度的一致性好,，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是把该批刀片中,耐用度最低的刀片作为依据的。,在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。至于精度，同样要求各刀片之间精度一致性好。,2,数控车刀（,1,）车削刀具种类,1-45,弯头车刀；,2-90,外圆车刀；,3-,外螺纹车刀；,4-75,外圆车刀；,5-,成形车刀；,6-90,左外圆车刀；,7-,车槽刀；,8-,内孔车槽刀；,9-,内螺纹刀；,10-,盲孔车刀；,11-,通孔车刀,数控车刀,数控可转位刀片,数控刀片,数控刀具材料,PCVD,涂层刀片,数控车床,外圆车刀,5,外圆刀安装,.wmv,数控车床,内孔车刀,6,内圆刀安装,.wmv,数控车床,螺纹车刀,7,螺纹、切槽刀片安装,.wmv,数控车床,切断（槽）车刀,数控车床,8,机械手装入刀具,.wmv,9,装刀检查,.wmv,数控车床,刀具,刀座,刀架,将刀杆安装到刀架上，保证刀杆方向正确,数控车床,刀具干涉图,通过刀具干涉图和加工行程图检查刀具安装尺寸,数控车床,加工行程图,数控车床,可转位刀具特点,要求,特点,目的,精度高,采用,M,级或更高精度等级的,刀片,；多采用精密级的,刀杆,；,(,用带微调装置的刀杆在机外预调好,),。,保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。,可靠性高,采用,断屑,可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀；采用,结构可靠,的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其它结构。,断屑,稳定，不能有紊乱和带状切屑；,适应刀架快速移动和换位,以及整个自动切削过程中夹紧不得有松动的要求。,换刀迅速,采用车削,工具系统,；,采用,快换小刀夹,。,迅速更换不同形式的切削部件，完成多种切削加工，提高,生产效率,。,刀片材料,刀片较多,采用涂层刀片,。,满足生产节拍要求，提高,加工效率,。,刀杆截形,刀杆,较多,采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用,专用刀杆,。,刀杆与刀架系统,匹配,。,可转位车刀的种类,可转位车刀按其,用途,可分为外圆车刀、仿形车刀、端面车刀、内圆车刀、切槽车刀、切断车刀和螺纹车刀等,类型,主偏角,适用机床,外圆车刀,90,0,、,50,0,、,60,0,、,75,0,、,45,0,普通车床和数控车床,仿形车刀,93,0,、,107.5,0,仿形车床和数控车床,端面车刀,90,0,、,45,0,、,75,0,普通车床和数控车床,内圆车刀,45,0,、,60,0,、,75,0,、,90,0,、,91,0,、,93,0,、,95,0,、,107.5,0,普通车床和数控车床,切断车刀,普通车床和数控车床,螺纹车刀,普通车床和数控车床,切槽车刀,普通车床和数控车床,3,合理选择刀具,数控车床刀具的选刀过程图,(1),机床影响因素,(2),选择刀杆,(3),刀片夹紧系统,(4),选择刀片形状,(5),工件影响因素,(6),选择工件材料代码,(7),确定刀片的断屑槽型,(8),选择加工条件脸谱,(9),选定刀具,4,合理选择刀具,数控车床刀具的选刀过程图,4,合理选择刀具,数控车床刀具的选刀过程图,(1),机床影响因素,机床类型：数控车床、车削中心；,刀具附件：,刀柄,的形状和直径，左切和右切刀柄；,主轴功率；,工件夹持方式。,机床影响因素,(2),选择刀杆,首先选用尺寸尽可能大的刀杆；,同时要考虑以下几个,因素,：,夹持方式,切削层截面形状，即背吃刀量和进给量,刀柄的悬伸,刀杆几何角度,5,5,刀杆类型尺寸,刀杆类型,外圆加工刀杆,内孔加工刀杆,柄部截面形状,刀杆尺寸,柄部直径,D,柄部长度,l,1,主偏角,(3),刀片夹紧系统,杠杆式夹紧系统,杠杆式夹紧系统是最常用的刀片夹紧方式。,特点,：,定位精度高,切屑流畅,操作简便,可与其它系列刀具产品通用。,螺钉夹紧系统,特点：适用于小孔径内孔以及长悬伸加工。,杠杆式夹紧系统,(4),选择刀片形状,参数选择方法,选择刀片形状,选择与加工任务相适应的车刀片,刀尖角,在工件结构形状和系统刚性允许的前提下，应选择,尽可能大的刀尖角,。通常这个角度在,35,o,到,90,o,之间。,刀片形状的选择,刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。,刀片的角度,下面介绍正三角形刀片，正方形刀片，正五边形刀片，菱形刀片和圆形刀片：,A,、,正三角形刀片,可用于,主偏角,为,60,0,或,90,0,的外圆车刀、端面车刀和内孔车刀。,特点,：刀尖角小、强度差、耐用度低、只宜用较小的切削用量。,B,、,正方形刀片,的刀尖角为,90,0,优点,：,强度和散热性能,均有所提高，通用性较好。主要用于主偏角为,45,0,、,60,0,、,75,0,等的外圆车刀、端面车刀和镗孔刀。,C,、,正五边形刀片,的刀尖角为,108,0,。,优点,：强度、耐用度高、散热面积大。,缺点,：切削时径向力大，只宜在加工系统,刚性较好,的情况下使用。,D,、,菱形刀片和圆形刀片,主要用于成形表面和圆弧表面的加工。,(5),工件影响因素,形状,刚性,材质,毛坯类型：锻件、铸件,装夹,尺寸公差要求,表面质量要求,(6),选择工件材料代码,右图,工件材料组 下表,加工材料组,代码,钢：,非合金和合金钢高合金钢不锈钢，铁素体，马氏体,P,（蓝）,不锈钢和铸钢：,奥氏体铁素体,奥氏体,M,（黄）,铸铁：,可锻铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁,K,（红）,NF,金属：,有色金属和非金属材料,N,（绿）,难切削材料：,以镍或钴为基体的热固性材料钛，钛合金及难切削加工的高合金钢,S,（棕）,硬材料：,淬硬钢，淬硬铸件和冷硬模铸件，锰钢,H,（白）,(7),确定刀片的断屑槽型,按加工的背吃刀量和合适的进给量，根据刀具选用手册来确定刀片的断屑槽型代码。,(8),选择加工条件脸谱,三类脸谱代表了不同的加工条件,:,很好、好、不足,表,6-6,选择加工条件,机床，夹具和工件,系统的稳定性,加工方式,很好,好,不足,无断续切削加工表面已经过粗加工,带铸件或锻件硬表层，不断变换切深轻微的断续切削,中等断续切屑,严重断续切削,(9),选定刀具,选定刀片材料,根据被加工工件的材料组符号标记、刀片的断屑槽型、加工条件，参考刀具手册就可选出,刀片材料,代号。,选定刀具,根据工件加工表面轮廓，从刀杆订货页码中选择刀杆。根据选择好的刀杆，从刀片订货页码中,选择刀片,。,选定刀具,