《数控加工工艺》教学参考-教案讲义第8章.ppt

第第8章章 数控车床典型零件数控车床典型零件加工工艺的制订加工工艺的制订教学重点、难点教学重点、难点v教学重点教学重点 了解数控车床的分类、结构、加工特点，掌握数控车床的工艺路线制订的方法，掌握典型零件的车削加工工艺的制订。v教学难点教学难点 典型零件的车削加工工艺的制订。8.1 数控车床概述数控车床概述8.1.1 数控车床的组成及布局数控车床的组成及布局1.数控车床的组成数控车床的组成 由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组成。2.数控车床的布局数控车床的布局 1）床身和导轨的布局 2）刀架的布局图8-1 数控车床的布局形式8.1.2 数控车床的分类数控车床的分类1.按数控系统的功能分按数控系统的功能分 1)全功能型数控车床 2)经济型数控车床2.按主轴的布置形式分按主轴的布置形式分 1)卧式数控车床 2)立式数控车床3.按数控系统控制的轴数分按数控系统控制的轴数分 1)两轴控制的数控车床 2)四轴控制的数控车床8.1.3 数控车削的主要加工对象数控车削的主要加工对象 数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。结合数控车削的特点，与普通车床相比，数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转体零件。1.精度要求高的回转体零件 2.表面粗糙度要求好的回转体零件 3.表面形状复杂的回转体零件 4.带特殊螺纹的回转体零件 5.超精密、超低表面粗糙度值的零件8.2 数控车削加工工件的装夹及对刀数控车削加工工件的装夹及对刀8.2.1 数控车削加工工件的装夹数控车削加工工件的装夹1.工件采用通用夹具装夹工件采用通用夹具装夹 1）工件定位要求 2）定位基准(指精基准)选择的原则 (1)基准重合原则。(2)基准统一原则。(3)便于装夹原则。(4)便于对刀原则。3）常用装夹方式 (1)用三爪自定心卡盘装夹。(2)用两顶尖装夹。(3)用卡盘和顶尖装夹。(4)用双三爪自定心卡盘装夹。2.工件采用找正方式装夹工件采用找正方式装夹 1）找正要求 2）找正方法 3）装夹方式 3.其他类型的数控车床夹具其他类型的数控车床夹具 1）用于轴类工件的夹具 2）用于盘类工件的夹具8.2.2 数控车削加工中的对刀数控车削加工中的对刀1.数控加工中与对刀有关的概念数控加工中与对刀有关的概念 1）刀位点 刀位点是指刀具的定位基准点，一般是刀具上的一点。对刀时应使对刀点与刀位点重合。2）起刀点 起刀点是刀具相对零件运动的起点，即零件加工程序开始时刀位点的起始位置，而且往往还是程序运行的终点。有时也指一段循环程序的起点。3）对刀点与对刀 对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。4）对刀基准 对刀时为确定对刀点的位置所依据的基准，该基准可以是点、线或面，它可设在工件上（如定位基准或测量基准）或夹具上（如夹具定位元件的起始基准）或机床上。5）对刀参考点 是用来代表刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内的位置的参考点，即CRT上显示的机床坐标系下的坐标值表示的点，也称刀架中心或刀具参考点B点。6）换刀点 数控程序中指定用于换刀的位置点。换刀点的位置应避免与工件、夹具和机床干涉。2.确定对刀点的一般原则确定对刀点的一般原则 (1)对刀点的位置容易确定。(2)能够方便换刀，以便与换刀点重合。(3)采用G54G59建立工件坐标系时，对刀点应与工件坐标系原点重合。(4)批量加工时，将编程原点与定位基准重合，以便直接按定位基准对刀或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上，以方便对刀。3.对刀方法对刀方法 1）试切对刀 (1)采用G92XaZb指令建立工件坐标系对刀。具体对刀步骤如下：机床回参考点。试切测量。计算坐标增量。对刀。建立工件坐标系。(2)采用G54G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀 。(3)改变参考点位置，通过回参考点直接对刀。(4)多刀加工时的对刀利用刀具长度补偿功能对刀。(5)车刀刀尖有圆弧半径时的对刀。2）机外对刀仪对刀 3）ATC对刀 4）自动对刀 8.3 数控车削加工工艺的制定数控车削加工工艺的制定8.3.1 确定数控加工的内容确定数控加工的内容 1.普通车床无法加工的内容普通车床无法加工的内容 普通车床无法加工的内容应作为首先选择的内容。例如：（1）由轮廓曲线构成的回转表面。（2）具有微小尺寸要求的结构表面。（3）同一表面采用多种设计要求的结构。（4）表面间有严格几何关系要求的表面。2.普通车床难加工的内容普通车床难加工的内容 普通车床难加工、质量难以保证的内容应作为重点选择内容。例如：（1）表面间有严格位置精度要求但在普通机床上无法一次安装加工的表面。（2）表面粗糙度要求很严的锥面、曲面、端面等，对于这类表面只能采用恒线速切削才能达到要求。3.其他加工内容其他加工内容 普通车床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控车床尚存在富余能力的基础上采用数控加工。许多现代化生产企业，特别是生产量大的企业，其产品零件几乎100采用数控设备生产制造，零件的所有表面都采用数控车床加工，这样就不存在加工表面的选择问题了。8.3.2分析零件的结构工艺分析零件的结构工艺1.结构工艺性分析结构工艺性分析 1）零件结构工艺性 2）零件结构工艺性分析的主要内容 （1）审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。（2）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。（3）审查与分析在数控车床上加工时零件结构的合理性。2.精度及技术要求分析精度及技术要求分析 （1）分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。（2）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，需采取其他措施(如磨削)弥补的话，注意给后续工序留有余量。（3）找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。8.3.3 确定编程尺寸设定值确定编程尺寸设定值1.编程原点的选择编程原点的选择 编程原点的选择原则如下：（1）将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准。（2）容易找正对刀，对刀误差小。（3）编程方便。（4）在毛坯上的位置能够容易、准确地确定，并且各面的加工余量均匀。（5）对称零件的编程原点应选在对称中心。2.编程尺寸设定值的确定编程尺寸设定值的确定 编程尺寸设定值理论上应为该尺寸误差分散中心。编程尺寸设定值确定的步骤如下：(1)精度高的尺寸的处理，将基本尺寸换算成平均尺寸。(2)几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变。(3)精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调。(4)节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸。(5)编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误差对程序尺寸进行调整并修改程序。8.3.4 确定数控车削加工工艺过程确定数控车削加工工艺过程1.零件表面数控车削加工方案的确定零件表面数控车削加工方案的确定 1）数控车削外回转表面的加工方案的确定 2）数控车削内回转表面的加工方案的确定2.工序的划分工序的划分 1）数控车削加工工序的划分 (1)以一次安装所进行的加工作为一道工序。(2)以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序。(3)以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序，可以减少换刀次数，减少空程时间。(4)以粗、精加工划分工序。2）回转类零件非数控车削加工工序的安排 3）数控加工工序与普通工序的衔接3.工序顺序的安排工序顺序的安排 安排工序顺序要注意以下几个方面：（1）先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。（2）先加工平面后加工孔；先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状。（3）对精度要求高，粗精加工需分开进行的，先粗加工后精加工。（4）以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数和夹紧次数。（5）中间穿插有通用机床加工工序的要综合考虑合理安排其加工顺序。4.工步顺序和进给路线的确定工步顺序和进给路线的确定 1）确定进给路线的主要原则 （1）首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序。（2）所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求。（3）寻求最短加工路线(包括空行程路线和切削路线)，减少行走时间以提高加工效率。（4）要选择工件在加工时变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄壁零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排进给路线。2）粗加工进给路线的确定 一般采用最短的粗加工切削进给路线。切削进给路线最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。3）精加工进给路线的确定 （1）完工轮廓的进给路线。（2）换刀加工时的进给路线。（3）切人、切出及接刀点位置的选择。（4）各部位精度要求不一致的精加工进给路线。4）最短的空行程进给路线的确定 （1）巧用起刀点 。（2）巧设换(转)刀点。（3）合理安排“回零”路线。5）特殊的进给路线 当刀尖运动到圆弧的换象限处，吃刀抗力与传动横拖板的传动力方向相同，若螺旋副间有机械传动间隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即“扎刀”)，其嵌入量在理论上等于其机械传动间隙量。6）数控加工余量、工序尺寸及公差的确定 （1）数控车削加工余量的确定。（2）数控车削加工工序尺寸及公差的确定。7）切削用量的选择 数控车削加工的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度(用于恒线速切削)、进给速度或进给量。（1）背吃刀量的确定。（2）主轴转速的确定。光车时主轴转速。车螺纹时主轴转速。车螺纹时主轴转速为 式中，P为 螺距或导程；k为保险系数，一般取80。（3）进给速度的确定。当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产率，可选择较高（2 000 mm/min以下)的进给速度。切断、车削深孔或精车削时，宜选择较低的进给速度。刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速 度。进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应。8）首件试加工与现场问题处理 根据实测结果和现场问题处理方案对所定工艺及所编程序进行修正，直至满足零件技术要求为止。9）数控加工专用技术文件 几种常用的数控加工专用技术文件如下：（1）数控车削加工工序卡片。（2）数控加工程序说明卡。（3）数控加工走刀路线图。（4）数控车削加工刀具卡片。（5）数控车削加工刀具调整图。（6）数控加工专用技术文件的编写要求。8.4典型数控车削零件的加工工艺分析典型数控车削零件的加工工艺分析 下面以在CK6140型数控车床上加工如图8-14所示典型轴类零件为例，说明其数控车削加工工艺的设计过程。图8-14 典型轴类零件1.零件工艺性分析2.工序划分3.确定装夹方案4.刀具选用5.加工余量的确定6.确定切削用量7.加工顺序8.走刀路线9.切削液选用10.工艺文件表8-2 数控加工工艺卡