任务2圆锥类零件的数控车削加工

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典型零件的数控车削加工
①选择刀片材质 常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金，
陶瓷、立方氮化硼和金钢石等，其中应用最多的是硬质合 金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质主要依据被加工工 件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷 的大小以及切削过程有无冲击和振动等。
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典型零件的数控车削加工
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典型零件的数控车削加工
典型零件的数控车削加工
2.2.1 进给路线的确定
1.阶梯切削路线
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，可由相似三角 形得：
D-d
D-d - ap
2 L
＝
2 S
L（ D-d - ap）
S＝
2
D-d
2
此种加工路线，粗车时， 刀具背吃刀量相同，但精车时， 背吃刀量不同；同时刀具切削 运动的路线最短。
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典型零件的数控车削加工
2. 进给速度量纲控制指令G98、G99 在数控车削中有两种切削进给模式设置方法，即进给率(每转进给模式)和进给 速度(每分钟进给模式)。 （1）进给率，单位为mm/r， 其指令为：G99； 进给率转换指令 G01 X__ Z__ F__； F的单位为mm/r （2）进给速度，单位为mm/min， 其指令为：G98； 进给速度转换指令 G01 X__ Z__ F__； F的单位为mm/min G98和G99都是模态指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式为止。 车削CNC系统缺省的进给模式是进给率，即每转进给模式，只有在用动力刀 具铣削时才采用每分钟进给模式。
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③刀具前角的选择
前角的影响 正前角大，切削刃锋利 前角每增加1°，切削功率减少1％ 正前角大，刀刃强度下降；负前角过大，切削力增加
大负前角用于 切削硬材料 需切削刃强度大，以适应断续切削、 切削含黑皮表面层的加工条件
大正前角用于 切削软质材料 易切削材料 被加工材料及机床刚性差时
② 刀片形状的选择
刀片形状主要依据加工轮廓、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等 因素选择。一般外圆车削常用80°凸三角形、四方形和80 °菱形刀片；仿 形加工常用55 °、35 °菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件 下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。
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可 转 位 车 削 刀 片 型 号 表 示 方 法
普通车床和数控车床
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典型零件的数控车削加工 可转位车刀的结构形式
❖①杠杆式： ❖②楔块式： ❖③上压式：
由杠杆、螺钉、刀垫、刀垫销、 刀片所组成
由紧定螺钉、刀垫、 销、楔块、刀片所组
成 由压紧螺钉、刀垫、
销、刀片所组成
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典型零件的数控车削加工
依靠螺钉旋紧压靠杠杆，由杠杆的力压紧刀片达到夹固的目的。
按图c的斜线加工路线，只需确 定每次背吃刀量ap，而不需计算终刀 距，编程方便。但在每次切削中背吃 刀量是变化的，且刀具切削运动的路 线较长。
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典型零件的数控车削加工
2.2.2数控车床的装夹与定位
1.数控车床工件的基准
设计基准
定位基准 测量基准
径向：回转体轴线 轴向：工件的某一端面或几何中心处 被加工工件的外圆表面、内圆表面或端面中心孔 被加工工件各项精度测量和检测时的基准
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程序清单
O0001
主程序名
G50 S2000；
限定主轴最高转速2000 r/min
G96 G99 G21 G40 T01;
程序初始化
G00 X200. Z200.;
快速定位至换刀参考点（人工设定）
T0101;
换1号刀，选择1号刀补
S100 M03;
主轴正转，线速度100M/min
G01 X6. Z-10.392 F0.1；
精加工60度顶尖表面
X20.;
G97 S800；
G40 G00 X100. Z100. M09;
程序结束部分
M30;
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典型零件的数控车削加工 2.2 相关知识
2.2.1 进给路线的确定 在车床上车削外圆锥时大体上有如图所示的三种进给路线。
圆锥的加工路线
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典型零件的数控车削加工
④刀具后角的选择
后角的影响 后角大，后刀面磨损小 后角大，刀尖强度下降 小后角用于 切削硬材料 需切削刃强度高时
大后角用于 切削软材料 切削易加工硬化的材料
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⑤刀具主偏角的选择
主偏角的影响 进给量相同时，主偏角小，刀片与切屑接触的长度增加，切削厚度变薄，使
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典型零件的数控车削加工
2.2.1 进给路线的确定 2.相似三角形切削路线
按图b的相似斜线切削路 线，也需计算粗车时终刀距S， 可由相似三角形得：
D-d ＝ ap
2L
S
S＝
2L ap D-d
按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短。
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典型零件的数控车削加工
2.2.1 进给路线的确定 3.三角形切削路线
2.数控车床定位基准的选择
定位方式一：一端固定（用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧套固定） （适于轴较短）
定位方式二：卡盘—顶尖定位或两顶尖定位（适于轴较长）
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3.数控车床装夹
常 用 装 夹 方 式
典型零件的数控车削加工
三爪自定心 卡盘装夹
两顶尖之 间装夹
卡盘和顶尖 装夹
双三爪定心 卡盘装夹
通 用 夹 具 装 夹
另一类结构是圆柱柄上铣有齿条的结构，该结构可实 现自动夹紧，换装比较快捷，刚性较刀块式差。
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典型零件的数控车削加工刀块式车刀系统源自圆柱齿条式车刀系统31
典型零件的数控车削加工
6．对刀 （1）试切对刀
试切对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀 （2） 机外对刀仪对刀 机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之
断屑槽 。 （6）数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理
功能。
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典型零件的数控车削加工
2.常用车刀种类和用途
常用车刀的种类、形状和用途 1-切断刀 2-90°左偏刀 3-90°右偏刀 4-弯头车刀 5-直头车刀 6-成型车刀 7-宽刃精车刀 8-外螺纹车刀 9-端面车刀 10-内螺纹车刀 11-内槽车刀 12-通孔车刀 13-盲孔车刀
机械零件的数字化加工
沙洲职业工学院机械动力工程系
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项目1：简单零件的数控车削加工
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任务2：圆锥类零件的数控车削加工 2.1 任务描述
如图所示工件，毛坯为Ø 20 mm×60 mm的45钢棒料，试采用单 一固定循环编程指令G90编写其加工程序。
图3-1 圆锥类零件编程实例
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2.常用车刀种类和用途
外圆车刀
螺纹车刀
内孔车刀
常用车刀
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典型零件的数控车削加工
3.数控车刀
数控车床所采用车刀分为整体式和可转位车刀两种，多采用可转位车刀.
可转位车刀按其用途可分为外圆车刀、仿形车刀、端面车刀、内圆车刀、 切槽车刀、切断车刀和螺纹车刀等
类型 外圆车刀 仿形车刀 端面车刀
杠杆式
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依靠销与楔块的压下力将刀片夹紧。
楔块式 18
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依靠夹紧螺钉的压下力将刀片夹紧。
上压式 19
4.合理选择刀具
典型零件的数控车削加工
第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状， 主要考虑机床和刀具的情况； 第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型、选择加工 条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。 综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具。
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典型零件的数控车削加工
三爪卡盘：可自动定心，夹持范围大，但定心精度不高，不适于零件同轴度 要求高时的二次装夹。有机械式和液压式（常用）。 软爪：当加工同轴度要求较高的工件或进行工件的二次装夹时用此。 卡盘加顶尖：在车削质量较大的工件时用。
安全可靠、刚性好、轴向定位准确，常用。 四爪卡盘：当加工精度要求不高，偏心距较小，长度较短的工件。 弹簧夹套：定心精度高，装夹快捷方便，常用于精加工的外圆表面定位。
G00 X100. Z100. M08;
刀具到目测安全位置，冷却液打开
G41 G00 X16. Z0;
定位至固定循环起始点，建立左刀补
G90 X6. Z-5.196 R-3. F0.15; 调用固定循环粗加工60度顶尖表面
X6. Z-9.526 R-5.5;
固定循环模态调用
G01 X0 Z0；
定位至精加工起始点
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2.2.3数控车削刀具 1.对刀具的要求
（1）为使粗车能大吃刀、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好； （2）精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。 （3）为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。 （4）多数情况下应采用涂层硬质合金刀片。 （5）数控车床对刀片的断屑槽有较高的要求。数控车削刀片常采用三维
刀尖圆弧大用于 需要刀刃强度高的黑皮切削，断续切削 大直径工件的粗加工 机床刚性好时
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5．车削工具系统
为了提高效率，减少换刀辅助时间，数控车削刀具已 经向标准化、系列化、模块化方向发展，目前数控车床 的刀具系统常用的有两类。
一类是刀块式，结构是用凸键定位、螺钉夹紧。该结 构定位可靠，夹紧牢固、刚性好，但换装刀具费时，不 能自动夹紧。