数控车削工艺

车削加工的走刀路径与刀片的选择

普通车削也叫单点切削，其基本定义是用单点刀具生成圆柱形状，并且在大多数情况下，刀具是固定的，而工件是旋转的。在许多方面，车削是定义相对简单且最直接的金属切削方法。车削是高度优化的工艺，需要在应用中彻底评估各种因数。

尽管为单刃加工，车削工艺也总是多种多样的，这是由于工件形状和材料、工序类型、工况要求及现代加工经济成本等决定了许多刀具选择与数控编程编排。除ISO 标准车刀，有许多基本的车削加工类型要求使用特定的非标准刀具以便

能够以最有效的方法来执行这些工序。

应用单点切削的许多原理，也适用于其他切削刀具加工效率与刀具寿命的平衡。例如：镗削和多点的旋转切削的铣削。车削是两种运动的组合：工件的旋转和刀具的进给移动，在一些应用中，也可以是工件进给移动，而刀具绕其旋转，已进行切削，但其基本原理是相同的。刀具进给沿着工件的轴向进行移动这意味着可把零件的直径车削为更小的尺寸，此外，刀具还可在零件的末端朝中心方向进给，这意味着零件的长度将变短；有时，进给是这两种方向的组合，其结果是形成曲线表面，而CNC 车床的数控单元可以对这样的运动进行编程和处理。

车削工序刀路安排的一般确定原则

被车削的零件加工轮廓是影响走刀路线编程和刀片形状选择的重要因数。我们将数控车削工序分为几个基本切削类型，以评价哪一种刀柄类型的选择与应用。这几个基本切削类型是：1、纵向车削；2、端面车削；3、仿型车削（球面形状的车削可以被看作是仿型车削）；4、插车。

刀柄类型由主偏角Kr 和刀尖角所决定，同时，这两个角度决定了车刀的副偏角Kr ′的大小，对于机夹车刀的使用，通常保持Kr ′不小于3º~5º。当刀片有后角设计时为3º；当刀片为正反两面可用的、无后角设计时，Kr ′最小为5º（通常为了形成加工需要的、正的主后角，安装该类刀片的刀柄平面是一负的角度，故当刀片装上后，一方面形成了正的主后角，另一方面也形成了负的副后角，增大了副后刀面与已加工表面擦挤的可能，故要求适当加大副偏角）

由上图可知当车刀进行仿形车削时，主偏角的大小随着刀具走向的改变，也可看到无论何时++ Kr ′=180º。在确保工件轮廓及断屑等前提下，选择最小主偏角刀具，这样可以使刀尖角β和副偏角Kr ′最大，有利于刀尖的强度和刀具的斜向进给范围。

刀杆尺寸的选择是依机床可能夹持的最大刀柄尺寸h 所决定的。这为了降低刀具悬伸率以及为切削刃提供更加刚性的基础。刀片的大小由实际所需的有效切削刃的长度所影响。

Kr Kr Kr ′

Kr ′

Kr ′

Kr

β

单纯外圆车削的走刀路线与刀片形状的选择

几乎所有形状的刀片与车刀杆所组成的车刀都可以进行单纯的外圆车削或端面车削，只要零件没有台肩需要车削，刀具的主偏角就没有限制要求，那么刀片的形状就是刀具选择的唯一因素。

图一

当加工工艺系统刚性足够，不易发生振动时，应当选择尽量可能大的刀尖角，以便提供足够的刀片强度和稳定性，但一定要注意，此时，需要有足够大的机床功率。随着刀尖角的增大，刀片更坚固，切削深度可以较大，振动趋势加大。小的刀尖角刀片，则强度降低、相应切削深度要小，这会使刀具对切削热的影响更为敏感。每种刀片形状都有一个最大的有效切削长度，这也会对切削深度的确定造成影响。

在外圆车削中常使用80º刀尖角的菱形（C 形）或凸三角形（W 形）刀片，这是因为它是一个刀尖强度与切削力大小的有效折衷，并且可适合于除了单纯外圆车削外的其他简单的仿形车削加工。

刀片的形状确定以后，加工的最大切削深度决定了刀片的尺寸（切削深度影响了金属去除率、切削次数、断屑、要求的机床功率）。刀片形状、刀杆主偏角Kr 和切削深度决定了刀片的有效切削刃长度la 。在苛刻的加工条件下，为获得足够的可靠性，应考虑使用较大、较厚的刀片。在实际应用中，还要考虑到刀片如果设计有断屑槽做预断屑槽。那么断屑槽的长度也会对刀片的最大切深产生限制影响。

刀尖强度

振动倾向

细长件车削 切削力

通常情况下我们讨论切削深度时，只限于简单的水平直线车削，若车刀切削至台肩时，切削深度会急剧增加。应对该状态的措施：一是增加刀片强度；再是增加一个车端面的工序，以使危及刀片安全的风险降至最小。

MR-用于粗加工的刀片槽型，加工不锈钢时具有高金属去除率，用于不锈钢零件的车削，车端面和简单仿形车削。

上图所示为不同形状的刀片，按照刃口长度所推荐的最大切深。不考虑刀片的断屑槽设计。 下图的资料反映了刀片的断屑槽是如何进一步限制刀片的最大切深的。

台肩类零件车削的走刀路线与刀片形状的选择

对于不同的台肩尺寸及形式采取的走刀路线也不相同，

当水平车削的工件台肩高度不超过切削刃口长度时，可以采用下面的走刀方式。

由上图可以看出，当刀片车到台肩图示4所在的位置，切深ap 会比位置1水平车削大了很多，所以台肩余量的车削采用5所示的由外向内插入的方法。

当工件的台肩高度超过切削刃口的长度时，应采用下面的走刀方式

外圆端面车削的走刀路线与刀片形状选择

在上图例中所示的台肩零件车削中，选择了80º刀尖角的刀片。该刀具在水平车削与端面车削两个方向上的主偏角都是95º。这样，我们可获得通用性和切削刃长度的组合。

从左图可以看出，具有80º刀尖角的W 、C 型刀片安装在95º主偏角的刀杆上，那么刀杆在沿外圆走刀与沿端面走刀两方向时的主偏角都

为95º，此时断屑槽的工作最为理想，所以，这样的刀具

最适合外圆-端面车削。

55º刀尖角的刀片设计有断屑槽，因为刀杆的主偏角为93º，所以此种槽型必须在近乎93º主偏角进给时才起到良好的断屑作用。图中所示，刀片在端面车削时，很容易不断屑。

（同一种槽型，在外圆、端面加工时，尽量使主偏角大小接近，有利于断屑）

右图所示为一个铸铁环形零件的车削。图示的程序示例表示了刀杆如何进行零件的外圆端面与倒角的加工，我们首先注意到外圆与端面的车削使用了同一刀片的两个不同的刀尖，而倒角的进给方式特别适合铸铁类等易产生边角崩碎的工件材料。

仿形车削的走刀路线与刀片形状选择

对于轧辊类零件多为大圆弧外形的轴类零件