第二章 第一节 数控车床加工工艺概述

第二章
数控车床加工工艺设计
2.1.3对零件图进行数控加工工艺分析 1.结构工艺性分析
1）审查与分析零件图样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加工时零件结构的合理性
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数控车床加工工艺设计
2.1.3对零件图进行数控加工工艺分析
数控车床切削用量
综上所述，制定数控加工工艺包括选择加工内容、从工艺结构 和精度、技术要求两方面分析零件图，对零件图进行数学处理、 确定编程尺寸、计算编程坐标、划分工序和工步、确定加工路 线、确定加工余量、确定切削用量等内容。确定了加工工艺后， 就可以编写加工程序，然后进行首件试切加工，以检验加工工 艺和加工程序是否能满足零件技术要求。如果实际加工工件的 尺寸不能达到图样要求，则要根据实测结果和机床性能状况对 所编工艺和加工程序进行修正，直到加工出来的工件能满足图 样要求为止。
第二章 数控车床加工工艺设计 2.1.2数控车床加工工艺的主要内容
在数控车床上加工零件，工序必须集中，在一次装夹中尽可能 完成所有工序，因此要划分好工序。一般情况下采用“先外后内、 先粗后精、刀具集中”的原则，为了减少换刀次数，缩短空行程， 减少不必要的定位误差，采用按“刀具集中”的工序办法，即将零 件上用同一把刀加工的部位全部加工完成后，再换另一把刀来加工。 要选用最合理、最经济、最完善的加工方案，即走刀路线最短，走 刀次数和换刀次数要尽可能少、加工安全等，数控车床加工路线的 确定至关重要，因为它关系到工件的加工精度和表面粗糙度。尽量 避免在连接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。
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数控车床加工工艺设计
（四）工序顺序的安排 1）先加工定位面
2）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。
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（五）工步顺序和进给路线的确定 工序顺序安排好后，对一道工序内的加工工步 应按照先粗后精、先远后近、内外交叉和保证 工件加工刚度的原则来确定。再确定加工进给 路线。进给路线是指数控车床加工过程中刀具 相对零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。
5、强调刀具选择的重要性
复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式， 自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心 运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的 数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编 程序只能推倒重来。
6、数控加工工艺的特殊要求
由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也 较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普 通机床大，加工效率也较高。 数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控 加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工序数 目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安 排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机 床加工的工序内容复杂。 由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹 方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的 干涉问题。
7、数控加工程序的编写、校验与修改是数控 加工工艺的一项特殊内容
普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控 加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控 加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键 在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。 复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既 是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数 控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。
n —主轴转速，单位为r/min。
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数控车床加工工艺设计
进给速度的确定 进给速度是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的距 离（单位为mm/min）。确定进给速度的原则 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（2000mm/min以下）的进给速度。切 断、车削深孔或精车时，选择较低的进给速度。刀具空行程，特别是远距 离回零时，可以设定尽可能高的进给速度。进给速度应与主轴转速和背吃 刀量相适应。 进给速度的计算 式计算：v=nf 进给速度包括纵向进给速度和横向进给速度，其值按下
式中 v — 进给速度，单位为mm/min； f — 进给量，单位为mm/r； n — 工件或刀具的转速，单位为r/min。 式中的进给量，粗车时一般取为0.3～0.8mm/r，精车时取为0.1～0.3mm/r， 切断时取为0.05～0.2mm/r。
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数控车床加工工艺设计
可参照表2-1所示选取
数控车床加工工艺 与编程操作
第一节数控车床加工工艺概述
主讲人：张远1第二章数控车床加工工艺设计2.1数控车床加工工艺概述 数控车床加工工艺过程是利用车刀在数控
车床上直接改变零件的形状、尺寸、表面位
置、表面状态等，使其成为成品或半成品的
过程。
第二章 数控车床加工工艺设计
2.1数控车床加工工艺概述
END
3）零件要求特殊，不能用数控车削加工完成全部加 工要求，则必须安排其他非数控车削加工工序，如 喷丸、滚压加工、抛光等。
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数控车床加工工艺设计
（三）数控加工工序与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工 序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整 个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普 通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点， 如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度 要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯 的热处理状态等。
2、精度与技术要求分析 1）分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。对采用数 控加工的表面，其精度要求应尽量一致，以便最后能一 刀连续加工。 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 给后续工序留有加工余量。 3）找出图样上有较高位置精度要求的表面，通过加工这 些表面应在一次装夹下完成。 4）对表面粗糙度要求高的表面，应确定用恒线速度切削。
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2.1.4 零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定 1）编程原点的选择 2）编程尺寸设定值的确定
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2.1.5数控车削加工工艺过程的拟定
（一） 工序的划分原则 工序集中制与工序分散制 数控加工工序的划分可按下列方法进行： 1）以一次安装所进行的加工作为一道工序
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数控车床加工工艺设计
（六）刀具和切削用量的选择 1．刀具的选择
当数控车床进行粗加工时，要求刀具强度高，耐用度 好，以满足粗加工吃刀量大、进给速度高的要求。 当数控车床进行精加工时要选用精度高，锋利、耐用 度高的刀具，以保证加工精度。
为方便对刀和减少刀具安装时间，尽量使用机夹刀， 刀片材料最好选用涂层硬质合金刀片。特别要注意的 是在加工球面时要选择后角大的刀具，以免刀具的后 刀面与工件产生干涉
数控加工工艺
自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须 事先精心考虑，否则导致严重的后果。
例如
攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已 挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑 再继续加工。
普通机床加工可以多次“试切”来满足 零件的精度要求，而数控加工过程严格 按规定尺寸进给，要求准确无误。
3、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学 处理和编程尺寸设定值的计算
第二章 数控车床加工工艺设计 2.1.2数控车床加工工艺的主要内容
1.数控车床加工工艺的主要内容
1）选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。 2）分析加工零件的图样，明确加工内容及技术要求，确定
加工方案，制定数控加工路线
3）调整数控加工工序的程序，如对刀点、换刀点的选择、 刀具的补偿等。 4）分配数控加工中的容差，保证加工后的零件合格。 5）处理数控机床上部分工艺指令
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数控车床加工工艺设计
2）主轴转速的确定 光车时主轴转速 ：切削速度确定之后，用下式计算主轴转速： n=1000vc/π d 式中 vc－切削速度，单位为m/min；
d －切削刃选定点处所对应的工件的回转直径，单位为mm。 n －工件或刀具的转速，单位为r/min。 车螺纹时的主轴转速 在切削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距 （或导程）大小、驱动电动机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素 影响，故对于不同的数控系统推荐不同的主轴转速选择范围。如大多数卧式 车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下： n ≤ （1200/P） －k 式中 P —工件螺纹的导程，单位为mm；k — 保险系数，一般取为80；
编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现， 在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸 设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状 几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程 尺寸。
4、考虑进给速度对零件形状精度的影响 制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑 进给速度对加工零件形状精度的影响。 在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算 完成的。根据差补原理分析，在数控系统已 定的条件下，进给速度越快，则插补精度越 低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在 高精度加工时这种影响非常明显。
第2章
数控加工工艺设计
a) 后角大，不干涉 2．数控车床加工的切削用量
b）后角小，产生干涉
数控车床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 线速度切削）、进给速度或进给量。
1）背吃刀量的确定 背吃刀量是根据余量确定的。在工艺系统和机床 功率允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。一般 当毛坯直径余量小于6mm时，根据加工精度考虑是否留出半精车和精车余量， 剩下的余量可一次切除。当零件的精度要求较高时，应留出半精车、精车 余量，半精车余量一般为0.5mm左右，所留精车余量一般比普通车削时所留 余量少，常取0.1～0.5mm。
数控加工工艺
所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控 工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、 切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的 工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。