数控车削加工技术第三章第一、二节

第三章数控车削加工技术

第一节数控车床简介

一、概述

1、数控车床的用途

车削轴类或盘类等回转体零件——内、外圆柱面，圆锥面、圆弧面和直、锥螺纹等工序的切削加工。

切槽、钻、扩和铰孔。

2、数控车床的组成和布局

（1）数控车床的组成和特点

由主机、数控装置、伺服驱动系统、辅助装置组成。

（2）数控车床的布局

床身和导轨的布局

①水平床身：床身的导轨与水平面平行，这种床身的工艺性好，容易加工制造，刀架相应地水平放置，有利于保证刀具的运动精度。但床身下部空间小，排屑困难。另外，刀架的横向滑板较长，加大了机床的宽度尺寸，影响外观。一般用于大型数控车床。

②斜床身：床身为倾斜形式，这样能使床身成为封闭截面的整体结构，进一步提高床身刚性。斜滑板与斜床身导轨的倾斜角度有45º、60º和75º，较小的倾斜角人性化程度低，排屑不方便。而较大的倾斜角使导轨的导向性差，受力情况也不好。导轨倾斜角的大小还直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例，综合考虑以上因素，对中小规格的数控车床，其床身的倾斜角度以60º为宜。

③平床身斜滑板：床身工艺性好，床身宽度不大，排屑方便，适用于中、小型数控车床。

④立床身：导轨倾斜角度为90º。

●刀架的布局

①排式刀架

②回转式刀架

●卧式回转刀架：回转轴平行于主轴，用于加工轴类和盘类零件。

●立式回转刀架：刀架回转轴线与主轴轴线垂直，用于加工盘类

零件。

3、数控车床的分类：

（1）按数控系统的分类：经济型、全功能型、车削中心、FMC车床（2）按加工零件的基本类型分类

●卡盘式：无尾座，适合车削盘类零件

●顶尖式：适合车削较长的轴类零件

（3）按主轴的配置形式分类

卧式数控车床：主轴处于水平位置

立式数控车床：主轴处于垂直位置，圆形工作台

（4）其他分类

●按运动轨迹分为：直线控制数控车床，轮廓控制数控车床；

●按特殊或专门的工艺性能可分为：螺纹数控车床、活塞数控车床、

曲轴数控车床等；

●按刀架数量可分为：单刀架数控车床和双刀架数控车床。

二、数控车床的典型结构

1、主传动系统

数控车床主运动要求速度在一定范围内可调，有足够的驱动功率，主轴回转轴心线的位置准确稳定，并有足够的刚性与抗振性。

全功能型数控车床的主轴变速是按照加工指令自动进行的，为保证机床主传动的精度，降低噪声，减少振动，主传动链要尽可能地缩短；为保证满足不同的加工工艺要求并能获得最低切削速度，主传动系统应能无级地大范围变速；为提高端面加工的生产率和加工质量，还能实现恒切削速度控制。此外，主轴应能配合其他构件实现工件自动装夹。

2、进给传动系统

X向进给

Z向进给

3、自动回转刀架

（1）立式回转刀架：多用于经济型数控车床。

四方刀架和六方刀架

（2）卧式回转刀架

常用工位有8、10、12、14四种。

4、机床尾架

第二节数控车削的加工工艺与工装

一、数控车削加工的工艺分析

1、加工工序的划分

（1）保持精度原则：工序集中，先粗后精

（2）提高生产效率的原则

最短的走刀路线，减少换刀次数

2、加工路线的确定

（1）车圆锥的加工路线分析

(b)

如图（a）所示，设圆锥大径为D，小径为ｄ，锥长为L，切削深度为a p，求终刀距为S，则由相似三角形得：

（D－ｄ）/2L= a p/S

S=2L a p/（D－ｄ）

可得A点的坐标为（D，S）

（2）、车圆弧的加工路线分析

BD=CD=OB－OD=0.414R

AB=BC=0.585R 当R不大时，取AB=BC=0.5R （3）车螺纹时轴向进给距离的分析

升速进刀段：L1=2—5毫米

降速退刀段：L2=1—2毫米

螺纹实际加工长度为：L+L1+L2

二、数控车削加工及工装

1、夹具的选择、工件装夹的确定

（1）夹具的选择

（2）夹具的类型

（3）零件的安装

2、切削用量的确定

（1）主轴转速（ｎ）的确定

ｎ=1000ｖ/пｄ

（2）进给速度（ｆ）的确定主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。

确定原则：

①当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100∽200ｍｍ/ｍｉｎ范围内选取。

②在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选取较低的进给速度，一般在20∽50ｍｍ/ｍｉｎ范围内选取。

③当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20∽50ｍｍ/ｍｉｎ范围内选取。

④刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。

（3）切削深度——背吃刀量（a p）的确定

是根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的情况下，尽可能是切削深度等于工件的加工余量，这样可减少走刀次数，并提高

生产效率。为保证加工表面质量，可留0.2∽0.5ｍｍ的精加工余量。

车削用量总的选择原则：

切削用量的确定顺序：切削深度a p，进给速度ｆ，主轴转速ｎ。

粗加工时，选择较大的切削深度和进给速度，再确定一个合适的切削速度。精加工时，选择较小的的切削深度和进给量，选择一个较大的切削速度。

3、刀具的选择及对刀点、换刀点的确定

（1）刀具的选择

（2）对刀点、换刀点的选择