第5章(1)数控车削工艺

1第五章数控车削工艺武汉纺织大学机电学院《数控加工工艺与编程》2教材与参考书1、吴晓光、何国旗《数控加工工艺与编程》华中科技大学出版社武汉，2010年2、廖效果、朱启逑《数字控制机床》华中科技大学出版社武汉，2000年3、任玉田、焦振学《机床计算机数控技术》北京理工大学出版社北京，2004年4、何雪明、吴晓光《数控技术》华中科技大学出版社武汉，2006年5、关雄飞、马一民《数控机床与编程技术》清华大学出版社北京，2006年3第一章绪论第二章数控刀具及装夹方法第三章数控加工的切削用量第四章数控编程基础第五章数控车削工艺第六章数控车削编程第七章数控铣削工艺与编程第八章加工中心工艺与编程第九章数控加工自动编程目录4第一节数控车削工艺数控车削实例2数控车削实例35本章内容2、数控车床的种类及特征3、数控车削工件的装夹4、数控车削的对刀5、数控车削的工艺分析1、数控车削的基本特征与加工范围一、数控车削工艺二、数控车编程第一节数控车削工艺6车外圆车端面钻孔车内孔切槽切断车型面车螺纹加工形式1、数控车削的基本特征与加工范围第一节数控车削工艺数控车削实例17数控车床主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，其加工范围较普通车削广，不仅可以进行车削还可以铣削。基本特征数控车削时，工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时，切除一定的工件材料从而形成相应的工件表面。其中，工件的回转运动为切削主运动，刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共同组成切削成形运动加工范围第一节数控车削工艺1、数控车削的基本特征与加工范围车型面8外圆上槽的加工端面上面的加工槽外圆上进行孔加工端面上进行孔加工车削中心动力刀具和C轴功能第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征9车削螺纹车削螺纹是数控车床的特点之一。在普通车床上一般只能加工少量的等螺距螺纹，而在数控车床上，只要通过调整螺纹加工程序，指出螺纹终点坐标值及螺纹导程，即可车削各种不同螺距的圆柱螺纹、锥螺纹或端面螺纹等。螺纹的车削可以通过单刀切削的方式进行，也可进行循环切削。第一节数控车削工艺非标丝杠带特殊螺纹的回转体零件1、数控车削的基本特征与加工范围10表面形状复杂的回转体零件凸轮轴曲轴第一节数控车削工艺1、数控车削的基本特征与加工范围11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第一节数控车削工艺1、数控车削的基本特征与加工范围12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第一节数控车削工艺1、数控车削的基本特征与加工范围13数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，适合于中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。数控车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。即可实现二轴联动，三轴联之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，还可以实现各种曲面铣削加工第一节数控车削工艺2、数控车床的种类和特征数控车削中心加工实例14通用X、Z二轴控制(卧式)单刀架第一节数控车削工艺2、数控车床的种类和特征15项目参数最大回转直径Ø470mm最大车削直径Ø95mm最大棒材加工能力32mmX轴最大行程300mmZ轴最大行程240mm主轴转速7000rpm主轴轴承直径45mm刀塔刀位数刀塔:H8(选配)快速进给(X/Z轴)300mm/min电动机功率5.5KW二轴控制技术参数第一节数控车削工艺2、数控车床的种类和特征16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。第一主轴第二主轴第一节数控车削工艺2、数控车床的种类和特征目前国际上出现的双主轴结构就是这种构思的体现。17采用四轴三联动配置，四轴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。X、Y、Z、C四轴控制车削中心单刀架第一节数控车削工艺2、数控车床的种类和特征18项目参数最大车削直径Ø420mm最大加工长度1025mm最大棒材加工能力77mmX/Z轴最大行程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-1四轴控制技术参数第一节数控车削工艺2、数控车床的种类和特征19X、Y、Z、B、C五轴控制车削中心单刀架数控车床的种类和特征第一节数控车削工艺20项目参数最大车削回转直径Ø300mm最大加工长度1048mm最大棒材加工能力51mmX/Z最大行程1045mmX/Z/B轴最大行程585mmX/Z/Y轴最大行程575mmX/Z/Y/B轴最大行程585mm第一主轴转速4500rpm第二主轴转速4500rpm铣削主轴转速4500rpm刀塔形式鼓行刀塔刀塔刀位数12快速进给(X/Z轴)30m/min电动机功率5.5KW五轴控制技术参数第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征21X、Y、Z、B四轴控制车削中心双塔刀架第一节数控车削工艺22项目参数最大车削回转直径Ø350mm最大加工长度610mm最大棒材加工能力51mmX/Z最大行程190mmX/Z/B轴最大行程645mmX1，X2，Z轴快速进给30m/minZ2轴快度进给20m/min最大主轴转速5000rpm铣削主轴转速4500rpm刀塔形式鼓行刀塔刀塔刀位数8电动机功率22KW双塔四轴控制技术参数数控车床的种类和特征第一节数控车削工艺23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。双主轴双塔四轴控制车削中心双塔刀架第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征24主轴副主轴副主轴刀塔主轴刀塔双主轴双塔四轴控制车削中心车床结构示意第一节数控车削工艺车床结构示意数控车床的种类和特征25项目参数最大车削回转直径Ø230mm主轴间距1030mm最大棒才加工能力51mmX/Z最大行程200mmY轴最大行程80mmX/Z轴快速进给30m/minY轴快度进给15m/min最大主轴转速6000rpm铣削主轴转速4500rpm刀塔形式鼓行刀塔2个刀塔刀位数12电动机功率7.5KW双主轴双塔四轴控制技术参数第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征26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。双主轴三塔四轴控制复合车削中心第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征塔二塔一塔三加工活塞27项目参数最大车削旋径Ø200mm主轴间距11485mm最大棒才加工能力51mmX/Z最大行程200mmY轴最大行程80mmX1/X2轴快速进给50m/minY1/Y2轴快度进给25m/minZ1/Z2轴快速进给50m/min最大主轴转速5000rpm刀塔形式鼓行刀塔3个刀塔刀位数12电动机功率22KW双主轴三塔四轴控制技术参数第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征28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。车铣复合车削中心第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征数控车削中心加工实例应用：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。29项目参数加工能力:最大加工直径X最大加工长度Ø660mmX1016mm行程:上位刀塔(X/Y/Z)580/160/1045mmB/C轴225°/360°下位刀塔(X2/Z2)150/990mm第1、2主轴回转速度5000min-1铣削主轴:回转速度铣削加工能力：平铣立铣钻攻丝12000min–1Φ100mmΦ32mmΦ30mmM27车铣加工中心技术参数第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征30项目参数快进速度X，X2，Z，Z2轴38m/minY轴26m/minC轴400min-1自动刀具交换装置(ATC)刀库容量20换刀时间1.3s车铣加工中心技术参数第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征31装载了ATC(自动刀具交换装置)装置的CNC立式车床,可以对工件尺寸最大为φ1000X1000mm的大型零部件立式数控车床第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征32项目参数最大加工直径Ø1350mm工作台直径Ø1250mm最大加工长度1150mm工作台最大承重7000kg最大主轴转速350rpm最大铣削转速1500rpm刀库容量30换刀时间1.3s立式数控车床技术参数第一节数控车削工艺数控车床的种类和特征33三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通用夹具装夹3、数控车削工件的装夹第一节数控车削工艺第六次课34找正法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐标系Z轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重合装夹方法3、数控车削工件的装夹第一节数控车削工艺薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。薄壁零件的装夹也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。轴向受力35对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程：一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀点)来实现直接用刀具试切对刀自动对刀机外对刀仪对刀常用对刀方式对刀实例第一节数控车削工艺4、数控车削的对刀自动对刀36寻边器对刀对刀方式偏心式寻边器光电式寻边器视频第一节数控车削工艺37分析零件的几何要素：首先从零件图中分析,了解工件的外形、结构,工件上须加工的部位,及其形状、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技术要求。从中找出工件经加工后，必须达到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。分析了解工件的工艺基准：包括其外形尺寸、在工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配使用要求，找准工件的工艺基准。了解工件的加工数量：不同的加工数量所采用的工艺方案也不同。分析零件图样第一节数控车削工艺5、数控车削的工艺分析38研究制定工艺方案的前提是：熟悉本厂机床设备条件，把加工任务指定给最适宜的工种，尽可能发挥机床的加工特长与使用效率。并按照分析上述零件图所了解的加工要求，合理安排加工顺序。一、安排加工顺序的一般方法（1）安排工件上基准部位的辅助加工及其他准备工序。（2）安排工件工艺基准面的加工工序。二、根据工件的加工批量大小，确定加工工序的集中与分散。三、充分估计加工中会出现的问题，有针对性地予以解决。例如：对于薄壁工件要解决装夹变形和车削震动的问题。对有角度位置的工件要解决角度定位问题。对于偏心工件要解决偏心夹具或装夹问题.研究制定工艺方案第一节数控车削工艺5、数控车削的工艺分析39一、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。二、根据工艺方案中工步内容及顺序的要求，逐项创建刀具路径并生成程序。三、程序校验。编制加工程序第一节数控车削工艺5、数控车削的工艺分析40确定走刀路线的一般原则是：保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间；方便数值计算，减少编程工作量；尽量减少程序段数走刀路线的确定第一节数控车削工艺5、数控车削的工艺分析41车圆锥的加工路线分析数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为D，小径为d，锥长为L，车圆锥的加工路线如图所示。按图a中的阶梯切削路线，二刀粗车，最后一刀精车；二刀粗车的终刀距S要作精确的计算，可有相似三角形得：D-d2L＝D-d2S─ap