车削加工路径、切削参数选择

铸铁 HBS<200
精加工 切断（宽度<5mm）
（3）选择切削用量时应注意的几个问题 ①主轴转速 应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀 具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除 了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定，需要注意的是交流 变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。根据 切削速度可以计算出主轴转速。 ②车螺纹时的主轴转速 数控车床加工螺纹时，因其传动链的 改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴 （多为Z轴）方向位移一个螺距即可。 在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程） 大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素
在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在 一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。根据结构形
状不同，通常选择外圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基
准、工艺基准和编程原点的统一。在批量生产中，常用下列方法 划分工序。
（1）按零件加工表面划分工序 即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工 表面多而复杂的零件，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平 面等）划分成多道工序。 将位置精度要求较高的表面在一次装夹下完成，以免多次定位 夹紧产生的误差影响位置精度。 如图4-19所示工件，按照零件的 工艺特点，将外轮廓和内轮廓的 粗、精加工各放在一道工序内完 成，减少了装夹次数，有利于保
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。 大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n（r/min）为： n≤（1200/P）－k
式中P——被加工螺纹螺距，mm； k——保险系数，一般取为80。
数控车床车螺纹时，会受到以下几方面的影响： ●螺纹加工程序段中指令的螺距值，相当于以进给量f（mm／
圆柱面及圆锥面（粗车掉R42mm圆弧的部分余量），换刀后按总长
要求留下加工余量，然后切断。 第二道工序（见图4-20（c）），用Φ 12mm外圆及Φ 20mm端面
装夹，工序内容有：先车削包络SR7mm球面的30º圆锥面，然后对全
部圆弧表面半精车（留少量精车余量），最后换精车刀将全部圆弧 表面一刀精车成形。
图4-24为车圆弧的阶梯走刀路线。
图4-25（a）为车圆弧的同心圆弧走刀路线。
图4-24 阶梯走刀路线车圆弧
图4-25
同心圆弧走刀路线车圆弧
图4-27为车圆弧的车锥法切削路线
即先车一个圆锥，再车圆弧。
图4-27 车锥法走刀路线车圆弧
（2）车圆锥的走刀路线分析
图4-26 车圆锥走刀路线
（3）车螺纹时轴向进给距离的分析
例如毛坯为铸件、焊接件或锻件的零件。 （3）按所用的刀具种类划分工序
以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适
于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间较长，加工程序的编制 和检查难度较大的情况。
如图4-19所示工件， 工序一：钻头钻孔，去除加工余量； 工序二：采用外圆车刀粗、精加工外形轮廓； 工序三：内孔车刀粗、精车内孔。
r）表示的进给速度vf。如果将机床的主轴转速选择过高，其换算
后的进给速度vf （mm／min）则必定大大超过正常值。 ●刀具在其位移过程的始终，都将受到伺服驱动系统升降
频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升降频率特性满足不
了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和 “滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求。 ●车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺 纹需要有主轴脉冲发生器（编码器），当其主轴转速选择过高，
图4-28 切削螺纹时引入、引出距离
（4）切槽的走刀路线分析 车削精度不高且宽度较窄的矩形沟槽时，可用刀宽等于槽宽 的车槽刀，采用直进法一次进给车出。精度要求较高的沟槽，一
般采用二次进给车成，即第一次进给车槽时，槽壁两侧留精车余量， 第二次进给时用等宽刀修整。 车较宽的沟槽，可以采用多次直进法切割，并在槽壁及底面留 精加工余量，最后一刀精车至尺寸。如图4-29所示。
表1-1 硬质合金刀具切削用量推荐表
粗 加 工 刀具 材料 工件材料 切削速度 （m／min） 220 180 120 80 80 40 120 100 1600 进给量 （mm／r） 0.2 背吃刀量 mm 3 切削速度 （m／min） 260 精 加 工 进给量 （mm／r） 0.l 背吃刀量 mm 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5
（4）按安装次数划分工序 以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适
用于工件的加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。
如图4-21所示工件，工序一：以毛坯的粗基准定位加工左端轮廓； 工序二：以加工好的外圆表面定位加工右端轮廓。
图4-21 轴类零件分析
3、加工顺序的确定
在对零件图进行认真和仔细的分析后，制定加工方案应遵循以 下基本原则——先粗后精，先近后远，内外交叉，程序段最少，走
刀具材料
粗加工 碳素钢 σb>600MPa
粗加工
精加工 钻中心孔
2-3
2-6
80～120
120～150 500～800r· min-1
0.2～0.4
0.1～0.2
YT类
碳素钢 σb>600MPa
W18Cr4V 钻孔 切断（宽度<5mm） 粗加工 25～30 70～110 50～70 70～100 50～70 0.1～0.2 0.1～0.2 0.2～0.4 0.1～0.2 0.1～0.2 YG类 YT类
通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基
准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定 时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“乱扣”）。
二、 数控车削加工工艺的制定
1、 零件图工艺分析
（1）零件结构工艺性分析 （2）轮廓几何要素分析 （3）精度及技术要求分析
2、工序划分的方法
刀路线最短。
（1）先粗后精 指按照粗车一半精车一精车的顺序，逐步提高加工精度。为了 提高生产效率并保证零件的精加工质量， 在切削加工时，应先安排粗加工工序， 在较短的时间内，将精加工前的大部分 加工余量去掉，同时尽量保证精加工的 余量均匀。如图所示。
（2）先近后远 这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小 而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点 近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动 距离，减少空行程时间。 例如，当加工图4-23所示零件时，对这类直径相差不大的台 阶轴，当第一刀背吃刀量（图4-23中最大背吃刀量可为3mm左右） 未超限度时，宜按Φ 34mm-Φ 36mm-Φ 38mm的顺序先近后远地安排 车削加工。
fLeabharlann =f×n计算，式中f表示每转进给
量，粗车时一般取0.3～0.8mm／r；精车时常取0.1～0.3mm/r；
进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产 实践经验和查表的方法来选取。
粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。 精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的 切削速度。 切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式 n=l000vc/π D 来确定主轴转速n（r/min）。 在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查 表的方式进行选取。 常用硬质合金或涂层硬质合金切削不同材料时的切削用量推 荐值见表4-3。 表4-4为常用切削用量推荐表，供参考。
车削加工路径、切削参数选择
一、切削用量的选择
数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切
削速度vc（用于恒线速度切削）、进给速度vf或进给量f。这些参数 均应在机床给定的允许范围内选取。
1、切削用量的选用原则
（1）切削用量的选用原则 粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。 选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床 动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具 耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次 数减少，增大进给量f有利于断屑。
较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～
10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～ 1.5mm。
②进给速度（进给量）的确定
粗加工时，由于对工件的
表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和 刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选 定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙 度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。 进给速度ν f可以按公式ν 切断时常取0.05～0.2mm/r。 ③切削速度的确定 切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、
精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且 较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，
并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能
太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几 何参数，以尽可能提高切削速度。 （2）切削用量的选取方法 ①背吃刀量的选择 粗加工时，除留下精加工余量外，一次走 刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般
证同轴度。
（2）按粗、精加工划分工序
即粗加工中完成的那部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的 那一部分工艺过程为一道工序。对毛坯余量较大和加工精度要求较高
的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。将粗车安
排在精度较低、功率较大的数控机床上进行，将精车安排在精度较高 的数控机床上完成。
这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，
图4-29
切宽槽的走刀路线
小结：1. 数控车削切削用量的选择原则、方法及主要问题
2. 数控车削工序划分和加工顺序安排 3. 确定走刀路线的原则
4. 数控车床常用的走刀路线
作业：
1. 数控车削切削用量的选择原则、方法及主要问题 2. 数控车床常用的走刀路线分析
程。
确定走刀路线的总原则：在保证零件加工精度和表面质量的前 提下，尽量缩短走刀路线，以提高生产率；方便坐标值计算，减少
编程工作量，便于编程。对于多次重复的走刀路线，应编写子程序，
简化编程。
数控车床上加工零件时常用的走刀路线： （1）车圆弧的走刀路线分析 实际车圆弧时，需要多刀加工，先将大部分余量切除，最后才 车出所需圆弧。下面介绍车圆弧常用的加工路线。
图4-19
套类零件分析
图4-20
手柄加工示意图
对同一方向的外圆切削，应尽量在一次换刀后完成，避免频繁
更换刀具。例如，车削图4-20（a）的手柄零件，其工序的划分及 装夹方式的选择如下。该零件加工所用坯料为Φ 32mm棒料，批量生
产，加工时用一台数控车床。
第一道工序（按图4-20（b）所示将一批工件全部车出，包括 切断），夹棒料外圆柱面，工序内容有：先车出Φ 12mm和Φ 20mm两
（3）内外交叉 对既有内表面（内型腔）又有外表面需要加工的零件，安排加 工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。
4、确定刀具的走刀路线
刀具的走刀路线：在数控加工中，刀具刀位点相对于工件的运
动轨迹和方向。即刀具从对刀点开始运动起，直至加工程序结束所 经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行
碳钢 低合金刚 高合金钢 硬质 合金 或涂 层硬 质合 金 铸铁 不锈钢 钛合金 灰铸铁 球墨铸铁 铝合金
0.2 0.2
0.2 0.2 0.2 0.2
3 3
3 3 3 2
220 220
160 140 · 140 120
0.l 0.1
0.l 0.l 0.1 0.l
0.3 0.2
0.3 0.3 0.2 0.3 0.2
1.5 1.5
2 2 2 1.5
60 60
150 150 120 120 1600
0.l 0.1
0.15 0.15 0.15 0.15 0.l
表1-1 常用切削用量推荐表
工件材料
加工内容
背吃刀量 ap／mm 5-7
切削速度 vc／m· min-1 60～80
进给量 f/mm· r-l 0.2～0.4