数控车削工艺.docx

数控机床及加工工艺根底国培部车削加工的走刀路径与刀片的选择一般车削也叫单点切削，其根本定义是用单点刀具生成圆柱外形， 并且在大多数状况下，刀具是固定的，而工件是旋转的。在很多方面，车削是定义相对简洁且最直接的金属切削方法。车削是高度优化的工艺，需要在应用中彻底评估各种因数。尽管为单刃加工，车削工艺也总是多种多样的，这是由于工件外形和材料、工序类型、工况要求及现代加工经济本钱等打算了很多刀具选择与数控编程编排。除ISO 标准车刀，有很多根本的车削加工类型要求使用特定的非标准刀具以便能够以最有效的方法来执行这些工序。应用单点切削的很多原理，也适用于其他切削刀具加工效率与刀具寿命的平衡。例如：镗削和多点的旋转切削的铣削。车削是两种运动的组合： 工件的旋转和刀具的进给移动，在一些应用中，也可以是工件进给移动， 而刀具绕其旋转，已进展切削，但其根本原理是一样的。刀具进给沿着工件的轴向进展移动这意味着可把零件的直径车削为更小的尺寸，此外，刀具还可在零件的末端朝中心方向进给，这意味着零件的长度将变短；有时， 进给是这两种方向的组合，其结果是形成曲线外表，而 CNC 车床的数控单元可以对这样的运动进展编程和处理。车削工序刀路安排的一般确定原则被车削的零件加工轮廓是影响走刀路线编程和刀片外形选择的重要因数。我们将数控车削工序分为几个根本切削类型，以评价哪一种刀柄类型的选择与应用。这几个根本切削类型是： 1、纵向车削；2、端面车削；3、仿型车削球面外形的车削可以被看作是仿型车削；4、插车。1刀柄类型由主偏角 Kr 和刀尖角所打算，同时，这两个角度打算了车刀的副偏角 Kr的大小，对于机夹车刀的使用，通常保持 Kr不小于 3º5º。当刀片有后角设计时为 3º；当刀片为正反两面可用的、无后角设计时，Kr最小为 5º通常为了形成加工需要的、正的主后角，安装该类刀片的刀柄平面是一负的角度，故当刀片装上后，一方面形成了正的主后角， 另一方面也形成了负的副后角，增大了副后刀面与已加工外表擦挤的可 能，故要求适当加大副偏角KrKrKrKrKrKr由上图可知当车刀进展仿形车削时，主偏角的大小随着刀具走向的转变， 也可看到无论何时+ Kr=180º。在确保工件轮廓及断屑等前提下，选择最小主偏角刀具，这样可以使刀尖角 和副偏角 Kr最大，有利于刀尖的强度和刀具的斜向进给范围。刀杆尺寸的选择是依机床可能夹持的最大刀柄尺寸 h 所打算的。这为了降低刀具悬伸率以及为切削刃供给更加刚性的根底。刀片的大小由实际所需的有效切削刃的长度所影响。单纯外圆车削的走刀路线与刀片外形的选择几乎全部外形的刀片与车刀杆所组成的车刀都可以进展单纯的外圆 车削或端面车削，只要零件没有台肩需要车削，刀具的主偏角就没有限制要求，那么刀片的外形就是刀具选择的唯一因素。刀尖强度振动倾向瘦长件车削切削力图一当加工工艺系统刚性足够，不易发生振动时，应中选择尽量可能大的刀尖角，以便供给足够的刀片强度和稳定性，但确定要留意，此时，需要有足够大的机床功率。随着刀尖角的增大，刀片更结实，切削深度可以较大，振动趋势加大。小的刀尖角刀片，则强度降低、相应切削深度要小， 这会使刀具对切削热的影响更为敏感。每种刀片外形都有一个最大的有效切削长度，这也会对切削深度确实定造成影响。在外圆车削中常使用 80º刀尖角的菱形C 形或凸三角形W 形刀片，这是由于它是一个刀尖强度与切削力大小的有效折衷，并且可适合于除了单纯外圆车削外的其他简洁的仿形车削加工。刀片的外形确定以后，加工的最大切削深度打算了刀片的尺寸切削深度影响了金属去除率、切削次数、断屑、要求的机床功率。刀片外形、刀杆主偏角 Kr 和切削深度打算了刀片的有效切削刃长度 la。在苛刻的加工条件下，为获得足够的牢靠性，应考虑使用较大、较厚的刀片。在实际应用中，还要考虑到刀片假设设计有断屑槽做预断屑槽。那么断屑槽的长度也会对刀片的最大切深产生限制影响。数控机床及加工工艺根底国培部 上图所示为不同外形的刀片，依据刃口长度所推举的最大切深。不考虑刀片的断屑槽设计。以以以下图的资料反映了刀片的断屑槽是如何进一步限制刀片的最大切深的。MR-用于粗加工的刀片槽型，加工不锈钢时具有高金属去除率，用于不锈钢零件的车削，车端面和简洁仿形车削。通常状况下我们争论切削深度时，只限于简洁的水平直线车削，假设车刀切削至台肩时，切削深度会急剧增加。应对该状态的措施：一是增加刀片强度；再是增加一个车端面的工序，以使危及刀片安全的风险降至最小。4数控机床及加工工艺根底国培部由上图可以看出，当刀片车到台肩图示 4 所在的位置，切深ap 会比位置 1 水平车削大了很多，所以台肩余量的车削承受5 所示的由外向内插入的方法。台肩类零件车削的走刀路线与刀片外形的选择对于不同的台肩尺寸及形式实行的走刀路线也不一样，当水平车削的工件台肩高度不超过切削刃口长度时，可以承受下面的走刀方式。5数控机床及加工工艺根底国培部当工件的台肩高度超过切削刃口的长度时，应承受下面的走刀方式外圆端面车削的走刀路线与刀片外形选择在上图例中所示的台肩零件车削中，选择了 80º刀尖角的刀片。该刀具在水平车削与端面车削两个方向上的主偏角都是 95º。这样，我们可获得通用性和切削刃长度的组合。6最适合外圆-端面车削。从左图可以看出，具有80º刀尖角的 W、C 型刀片安装在 95º主偏角的刀杆上，那么刀杆在沿外圆走刀与沿端面走刀两方向时的主偏角都为 95º，此时断屑槽的工作最为抱负，所以，这样的刀具数控机床及加工工艺根底国培部55º刀尖角的刀片设计有断屑槽，由于刀杆的主偏角为 93º，所以此种槽型必需在近乎 93º主偏角进给时才起到良好的断屑作用。图中所示，刀片在端面车削时，很简洁不断屑。同一种槽型，在外圆、端面加工时，尽量使主偏角大小接近，有利于断屑右图所示为一个铸铁环形零件的车削。图示的程序例如表示了刀杆如何进展零件的外圆端面与倒角的加工，我们首先留意到外圆与端面的车削使用了同一刀片的两个不同的刀尖，而倒角的进给方式特别适合铸铁类等易产生边角崩碎的工件材料。仿形车削的走刀路线与刀片外形选择对于轧辊类零件多为大圆弧外形的轴类零件8在进展仿形车削的精车加工工序时，常常承受圆刀片进展车削，上图所示为一个轧辊的精车加工，单边加工余量为 0.15mm。我们可以看到在零件不同的车削部位进展切削加工的分别为刀片上 1、2、3 点之间来回移动， 对于数控编程来讲假设不承受 CAM，而是用 G 代码编程，我们推举编辑图中虚线所示的刀片圆心轨迹。对于折线与曲线组合的轴类零件首先介绍两个车削概念：向外仿形和向内仿形向内仿形向外仿形向外仿形out-copying: 指刀具在斜线或圆弧面上由小径向大径方向做进给运动。向内仿形in-copying: 指刀具在斜线或圆弧面上由大径向小径方向做进给运动。图示刀具的设计主偏角 Kr=93º，刀片的刀尖角为 55º，那么当车刀进展外圆车削时，车刀的副偏角Kr=180º-93º-55º=32º。假设进展仿形角 为 20 º零件的加工，当车刀向外仿形加工时 Kroc=Kr+ =32º+20º=52º；当车刀向内仿形加工时 Kroc=Kr- =32º-20º=12º；我们之前曾经提出关于车削时副偏角 Kr的应用常识，即刀片有后角时：K最小为 3º；当刀片没有后角即双面使用的刀片K最小为 5º。从而我们不难理解取自刀具供给商车削样本里面的刀具应用说明3948567下面一个零件模型说明白折线与曲线组合的典型轴类零件的加工部位划分1、外圆车削、大直径、左手刀2、端面车削3、车削退刀槽砂轮越程槽4、便利于仿形加工承受夹持稳固的右手车刀5、插车侧面为圆弧连接的槽6、圆弧仿形车削7、外圆车削小直径右手刀数控刀塔 B 轴分度定位，刀片为螺钉夹紧的有后角的锐利刀片数控机床及加工工艺根底国培部8、内仿形车削9、外仿形车削退刀槽或越程槽的车削方法对于尺寸要求不严格的退刀槽承受下面的加工方法：车削尺寸与外形要求严格的砂轮越程槽时，要使用特地的刀具，图示为三特维克可乐满的砂轮越程槽专用车刀陶瓷刀片车削的走刀路线安排陶瓷刀片越来越多地应用在现代数控车削加工淬硬钢，铸铁、耐热钢等材料，但是，陶瓷刀片在切削力波动时简洁崩碎，所以在加工中要留意编程技巧，尽量要让刀具在切入切出时不产生过大的切削力变化。陶瓷刀片分为纯氧化铝基的陶瓷刀片；氮化硅基的陶瓷刀片；钛基混合陶瓷刀片；晶须加强型陶瓷刀片。每一种刀材质的抗冲击性与耐磨性都不同，适合的工件材料和加工稳定性的适应性也不同，在编程进展加工前， 应选择适合的刀片材质。陶瓷刀片本身易崩碎的特点，打算了一样尺寸与外形的陶瓷刀片要比硬质合金刀片厚。而且通常刀片不推举承受孔销夹紧的方式。15陶瓷刀片通常没有断屑槽设计，甚至机械的断屑机构也少见，刃口通常都做倒钝或倒楞来加强刃口的强度，而且通常选用较大的刀尖圆弧半 径，在耐热合金的粗加工中常常承受圆形的陶瓷刀片来抵抗材料的过高的切削应力。工件端面的倒角常常用 45º主偏角的四方刀片斜进刀倒出，倒角大于刀片后面的切削深度ap，这样会减小刀片进展水平走刀时切入工件一瞬的冲击力。“圆弧爬进式”进刀切入工件Roll over action的编程方式也可以避开陶瓷刀具切入工件时的冲击力，而且可以避开上面的预到角工序，这种编程方式也适用于硬质合金刀片车削外表不均或有硬皮的工件。承受坡走走刀方式 Rauping或贬切深切削可以延长刀片抵抗沟槽磨损的力气，从而延长刀片的使用寿命。对于RCMX/RPMX 等不行转位的陶瓷刀片， 由于定位稳固，可以双向走刀，这样使可用的刃口数量增加。对于 C 型等非圆形的陶瓷刀片，如以以下图，刀具在切入工件和靠近台肩的部位，要将走刀量减慢到正常值的一半，用这种方法来降低切削力对刃口的冲击。案例分析航天发动机涡轮盘面槽与冠齿顶槽根部车削路线安排分 析，民用航天发动机的涡轮盘加工，最重要的要求是刀具刃口的安全性。零件的材料本钱从几万到几十万不等，所以从刀片材料选择、刀片夹持方式和走刀路线安排以及参数选择都从保证刀片刃口安全性及最大发挥刀 片寿命动身。ABC图中所示各点的分析，工件材料为由优质镍基耐热合金 1nconel718， 硬度 HRC38。A 点：刀片承受如图的走刀路线，刀片切入和切出工件都承受圆弧插补渐入渐出，从而避开了切削力的冲击，左右走刀的方式使刀片刃口摩擦均匀，提高刀片使用寿命。B 点：从图中可以看出，使用了有别于 a 点的刀具，看似增加了刀具投入，但提高了加工效率，保证了工件质量的稳定性。其中，先加工 2a 后加工 2b 是为了保持加工部位的强度，使其不易产生振动。C 点：使用了不同于a、b 点的刀具，在实际加工中我们觉察专用刀具的优点之一就是可以最大限度使用刀具最正确的切削参数。c 点的加工特点与 b 点的加工特点一样。DED 点：管齿顶槽的粗加工，承受机夹槽加工刀片，由于标准刀片的刃口宽度通常与加工的槽宽不同，为了保证刀片刃口的磨损全都、槽宽尺寸及外表质量，常承受图中所示三次进刀的形式。E 点：槽底双向侧圆弧槽，使用非标成型圆头刀片完成。圆头刀片在进展满槽宽插车时，会引起很大的振动，所以承受图中的圆弧仿形车削去除余量的方式。切断与切槽的现代刀具1、 现代机夹切槽、切断类刀具，一般可完成的加工类型包括：切断、外圆切槽、内圆切槽、端面切槽、外圆车削、内圆车削、退刀槽切削、仿形切削、浅槽切削。现代切槽切断刀承受机夹刀片，刀片底部都有 V 型定位或者轨道型构造设计，对于切断和切槽刀片获得极为安全的夹紧，刀片假设有侧向刃口设计，这种构造可 以用于车削和仿形车削等产生的侧向力。主要走刀方向现代切槽切断刀片的定位方式轨道型定位V 型定位切槽切断刀的使用留意事项2、大前角切槽刀，可以减小飞边和毛刺，但切削不均匀，外表质量差，刀具寿命短3、大切断深度加工时,在切断到靠近中心时应减小进给和切削速度，以减小毛刺和切削刃上的负荷。在切断前 23mm 时进给减小到 75%。4、当刀具吃刀时和在整个工序中，应准确地向切削刃直接施加充分的切削液。5、在切断杆件或在较小直径上切槽时，中心高的设置应保持±0.1mm 的公差。这对刀具寿命、切削力和毛刺大小影响很大。6、为了获得垂直的外表和减小振动，将刀片安装成与工件中心线成 90º。7、拧紧夹紧螺钉时，应留神使用适宜的力矩， 不得拧的过紧或过松，应参照厂商推举表宽槽的车削方法对于粗加工 宽槽，最常用的加工方法为：多步切槽，直插式车削plunge and turn，坡走车削。宽槽在粗车以后，通常也需要单独的侧面与槽底面的精加工。- 假设槽宽比槽深小，则推举执行多步切槽工序-假设槽宽比槽深大，则推举直插式车削工序 ,每次刀片插车的深度不超过刀片的宽度。- 假设所指的棒材或零件瘦长或强度低， 推举进展坡走车削。坡走车槽需要两倍的切削次数，但适合于当棒材或者零件为瘦长或强度低的状况。径向力较小， 因而可降低振动趋势。另外，还可获得良好的切屑把握并降低刀片的沟槽磨损，特别是在较低加工稳定性下对大批量零件进展切槽加工时。宽槽的精车加工 如右图所示的编程方法， 为获得最正确精加工结果， 当切削槽的各个角落时应当格外留神。当刀片切削角落的半径范围时，大局部刀具会沿着Z 轴方向移动。这会在前切削刃上产生格外薄的切屑，可能会引起阻挡切屑而导致摩擦并加剧震惊趋势。为防止消灭此类状况，应保证轴向和径向切深为 0.5-1.0mm,并且首切时应轴向进入槽半径连接着平底的槽局部。端面槽的车削方法在零件断面上进展轴向切槽需要专用于此应用场合的刀具。必需选用端面切槽刀具已实现，刀具的夹持刀片局部的刀板必需是与面槽弧度相适应的折弯的外形。在推举刀具时，槽的内径和外径都要考虑。对于每一把标准的面槽车削刀具，都说明白其首切直径范 围。无论要分多少步进展槽的拓宽，仅需要考虑首切直径刀具是否能够胜任，由于，随后刀具可以切削更大或更小曹径。左图说明白刀具在最小首切直径和最大首切直径位置，刀板与工件槽壁间的干预极限。对于端面切槽，通常可应用下述几点：· 最小化刀具悬伸以尽可能降低振动趋势· 在首次切削期间，应当保持低的轴向进给率，以避开切屑堵塞· 一般从槽的大径开头，并向内切削以获得最正精准屑把握· 首切落刀，要求铁屑不断而呈弹簧状自然排出，防止断碎的铁屑在弯曲的槽内堵塞。首切之后的切削要求断屑。左手刀还是右手刀具的选择与工件旋转的方向有关