车削加工技术及发展方向

车削加工技术及发展方向主讲人：王亮2014年5月7日2020/1/312一、车削加工简介•车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。2020/1/313车削加工简介在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。2020/1/314二、车削加工的特点•1、工艺范围广车削加工主要用来加工各种回转表面以及回转体的端面，还可进行切断、切槽、车螺纹、钻孔、扩孔等。例如：细小轴类件、机床主轴、炮管、大型发电机转子等。•2、生产效率高可选用很高的切削速度、背吃刀量和进给量。•3、加工成本低刀具结构简单，刃磨、安装方便；夹具以作为机床附件生产，可满足一般零件的装夹需要；生产准备时间短。2020/1/315车削加工的特点•4、加工精度范围广a、荒车公差等级IT18-IT15,Ra80μmb、粗车公差等级IT13-IT11,Ra30-12.5μmc、半精车公差等级IT10-IT8,Ra6.3-3.2μmd、精车公差等级IT7-IT8,Ra1.6-0.8μm•5、高速精细车是加工有色金属高精度回转表面的主要方法采用硬质合金、立方氮化硼或金刚石刀具，使用高切削速度、小背吃刀量和进给量。尺寸公差等级IT6-IT5,Ra1.0-0.1μm2020/1/316三、车床的种类•车床在金属切削机床中所占的比例最大，约占总台数的20%-35%，且种类繁多。•可分为：仪表车床、自动车床、半自动车床、转塔车床、立式车床、落地车床、卧式车床、仿形车床，曲轴及凸轮轴车床、铲齿车床等，其中卧式车床应用最广。2020/1/317按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为：卧式车床落地式车床立式车床2020/1/318按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为：转塔车床仿形车床2020/1/319四、车床附件•车床附件主要有卡盘、拨盘、顶尖、花盘、中心架、跟刀架等。•1、三爪自定心卡盘装夹工件可自动定心，不需找正，但夹持力小，传递转矩不大，只适合装夹中小型工件。2020/1/3110直头车刀弯头车刀75°强力车刀90°偏刀切断刀或切槽刀扩孔刀（通孔）扩孔刀（不通孔）螺纹车刀五、车刀2020/1/3111数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。数控车床与普通车床在结构上具有明显差异,以下以卧式车床为例。六、数控车床2020/1/3112●刀架●床身●主轴箱●滚珠丝杠●床座●尾座数控卧式车床的基本结构●高精度导轨2020/1/3113•数控车削加工是数控加工中用得最多的加工方法之一，由于数控车床具有精度高、能做直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，其工艺范围较普通机床宽得多。数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转类零件。数控车床适合车削的回转类零件2020/1/3114高精度的机床主轴高速电机主轴●精度要求高的回转体零件2020/1/3115非标丝杠●带特殊螺纹的回转体零件2020/1/3116●表面形状复杂的回转体零件凸轮轴曲轴2020/1/3117钢制联接零件高压技术阀门壳体零件石油工业采用车铣加工中心●其他形状复杂的零件2020/1/3118隔套精密加工业联接套航天工业●其他形状复杂的零件采用车铣加工中心2020/1/3119七、车削加工的分类•1.高速车削高速车削时车削速度高达73000m/min,材料切除率达到常规切削的240倍，特别适合加工高强度材料、铝合金和铸件。高速车削必须确定临界切削速度，获得切削温度—切削速度曲线关系，不同的工件材料、刀具材料和工艺系统就有不同的曲线关系。因此，高速车削必须通过理论分析和实验研究方法求出符合具体加工要求的切削温度—切削速度曲线关系。应用高速车削，还必须考虑刀具的耐用度以及切削过程中的润滑、排屑、振动、快速制动、系统温升、锁紧等。2020/1/3120车削加工的分类2.超声波振动车削是在切削过程中使刀具与工件切削区间有一个超声频率的相对运动的加工方法。由于刀具的振动，刀具与工件的接触是断续的，因而作用的切削力是脉冲状的。工件的表面粗糙度达Ra0.08—Ra0.06微米，切削力比普通切削减少1/3—1/2,刀具的耐用度提高30—60倍，生产率提高1—3倍。2020/1/3121车削加工的分类•3.激光辅助车削简称LAT，是应用激光在车削过程中将工件材料的剪切区域加热以改善其加工性能的方法。2020/1/3122车削加工的分类•4.金刚石刀具超精密车削简称SPDT，属于精密与超精密加工的范围，目前在工业发达国家，一般工厂能稳定掌握的加工精度是1微米，与此相应，精密加工的精度要达到0.1—1微米，表面粗糙度在Ra0.02—Ra0.1微米之间精密与超精密加工的主要特点：以精密元件(兰宝石轴承)等为加工对象，零件既要有足够的强度和刚度，还要质地均匀，性能高度一致；严格的加工环境，净化程度达100级，温度恒定在20+0.006℃，还要具备精密测量等必要条件。2020/1/3123九、车削加工的发展趋势•当今制造业的发展要求交货期短、加工成本低，传统的生产方式已难以适应，因此，CNC复合车削中心类的集约型机床备受关注。车削加工也在寻求新的发展，正在进行能使加工集约化、生产快速化、生产设备简单化、加工周期短期化以及成本低廉化所要求技术的开发。CNC复合切削是一种发展趋势，它要求可采用车削刀具和回转刀具，且可加工多种形状的产品。2020/1/3124随着数控技术的发展，数控车床的工艺和工序将更加复合化和集中化。即把各种工序（如车、铣、钻等）都集中在一台数控车床上来完成。目前国际上出现的双主轴结构就是这种构思的体现。第一主轴第二主轴车削加工的发展趋势2020/1/3125X、Y、Z、C四轴控制车削中心采用四轴三联动配置，线性轴X/Y/Z及旋转C轴，C轴绕主轴旋转。机床除具备一般的车削功能外，还具备在零件的端面和外圆面上进行铣加工的功能。单刀架车削加工的发展趋势2020/1/3126项目参数最大车削直径Ø420mm最大加工长度1025mm最大棒才加工能力77mmX/Z最大行程260/1030mmY轴最大行程150mm主轴转速4000rpm铣削主轴转速4000rpm刀塔形式鼓型刀塔刀塔刀位数12快速进给(X/Y/Z/C轴)X：24m/minY：2m/minZ：24m/minC：300min-1X、Y、Z、C四轴控制车削中心技术参数单刀架车削加工的发展趋势2020/1/3127双刀塔复合加工4轴控制CNC车床2020/1/3128双主轴、双刀塔CNC车床双主轴，双刀塔车床，仅仅使用夹具一次装夹就可以进行全部加工。2020/1/3129双主轴、3刀塔的复合加工CNC车床可以同时连续对零部件进行车削、铣削加工，只需进行一次装夹就可以完成对零部件的全加工。2020/1/3130车铣加工中心对复杂零件进行高精度的六面完整加工。可以自动进行从第1主轴到第2主轴的工件交接，自动进行第2工序的工件背面加工。具有高性能的直线电机、以及高精度的车-铣主轴。对于以前需要通过多台机床分工序加工的复杂形状工件，可一次装夹进行全工序的加工。特别适用航天航空工业、汽车工业和液压气动产业以及在高精度要求的机床和刀具制造业中应用。2020/1/3131车削加工的发展趋势2020/1/3132车削加工的发展趋势2l世纪的切削加工技术必将面临未来自动化制造环境的一系列新的挑战，它必然要与计算机、自动化、系统论、控制论及人工智能、计算机辅助设汁与制造(CAD／CAM)、计算机集成制造系统(CIMS)等高新技术及理论相融合。向着精密化、柔性化、智能化方向发展，并由此推动其他各新兴学科在切削理论和技术中的应用。2020/1/3133就如何应对车削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新动向作一介绍用于车削加工的刀片一直以涂层硬质合金为主，要求刀片寿命长、可靠性高、能适应高速切削等特性。由于工件毛坯净成形技术的发展，加工余量逐渐减小，使切削更稳定，因此刀具寿命就成了选择刀具的关键。提高刀具使用寿命的方法并不像立铣刀那样改进切削刃形状，而是针对刀具材质制定对策，以提高硬质合金涂层的耐磨性来延长刀具寿命。另外，几年前就已出现了在不降低切削表面光洁度的情况下提高进给量的特殊刀尖形状（具有铣刀修光刃效果的形状）的可转位刀片。2020/1/3134就如何应对车削加工的最新需求以及高附加值加工工具的最新动向作一介绍•目前国际市场对现代加工技术的要求越来越高，既要有更高的灵活性、更高的生产力，又要求更持久精密度加工及更短的制造周期，并且利用整件加工工件来接小批订单的趋势越来越大。为满足这些要求，未来金属加工冷加工必将向智能化多轴化复合高速加工的趋势发展。2020/1/3135结语•切削加工进入了一个多样化的时代，CNC复合车削中心的出现使切削加工的生产方式迎来了一个巨大的转折期。车削工具与加工中心的共有化和多功能化等新构想正不断涌现，在品种和产量多变的生产中，CNC复合切削技术以其集约性、工期短、成本低的优越性而备受关注。为了完成复杂的加工工序和合理的切削加工需要很多切削工具，刀库的容纳能力有限，所以人们期待开发以最少数量的切削工具、刀片形状及高寿命的工具材质应对多种形状、尺寸及精度的加工。切削工具制造商，刀柄、工具系统制造商，CNC机床制造商以及用户应该携起手来，共同推进车削加工技术的进步。谢谢！联系电话：邮箱：