维修电工第五章-数控车削加工工艺课件.ppt
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- 维修 电工 第五 数控 车削 加工 工艺 课件
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1、第五章数控车削加工工艺第一节数控车削加工工艺分析一、数控车床的加工范围1.数控车床加工的工艺范围 数控车床加工的工艺范围是指适合作为数控车床车削加工的对象和加工内容等,图51所示即为数控车床所能实施的基本加工内容。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及能在加工过程中自动变速等特点,因此其工艺范围较普通车床宽得多。数控车床适合于下列几种类型零件的加工。图5-1数控车床所能实施的基本加内容a)钻中心孔b)钻孔c)镗孔d)铰孔e)车端面f)车外圆g)车成形面h)车锥面i)镗锥孔j)车螺纹k)攻螺纹l)车槽与车断一、数控车床的加工范围图5-1数控车床所能实施的基本加工内容a)钻中心孔b)钻
2、孔c)镗孔d)铰孔e)车端面f)车外圆g)车成形面h)车锥面i)镗锥孔j)车螺纹k)攻螺纹l)车槽与车断一、数控车床的加工范围(1)轮廓形状复杂或难于控制尺寸的回转体零件数控车床较适合加工普通车床难以实现的由任意直线和平面曲线(圆弧和非圆曲线类)组成的形状复杂的回转体零件。(2)精度要求高的回转体零件数控车床系统的控制分辨率一般为0.0010.01mm,在特种精密数控车床上,还可加工出几何轮廓精度达0.0001mm、表面粗糙度Ra值达0.02m的超精密零件(如复印机中的回转鼓及激光打印机上的多面反射体等)。(3)带特殊螺纹的回转体零件普通车床只能车削等导程的米制或英制螺纹,且一台车床只能限定加
3、工若干种导程的螺纹。一、数控车床的加工范围2.数控车床加工的尺寸范围数控车床加工的尺寸范围是指其加工零件的有效车削直径和有效切削长度,而不是车床铭牌上标明的车削直径和加工长度。(1)有效车削直径有效车削直径会受到溜板行程范围、刀架位置、刀盘大小和外圆车刀长短等因素的影响,且对于轴、套或轮盘等不同类型的零件,有效车削直径明显不同:轮盘类零件的有效车削直径最大,其次是套类零件,最小的是轴类零件。图5-2有效车削直径示意图a)轴类加工最大尺寸b)镗孔加工最大尺寸c)扩大加工范围一、数控车床的加工范围(2)有效切削长度有效切削长度由机床说明书中的技术参数给出。图5-3有效切削长度示意图a)外圆加工b)
4、内孔加工二、数控车削加工零件的工艺性1.零件的结构形状和几何关系首先,零件的主要结构形状应是可通过车削加工实现的回转体类;其次,零件的外形尺寸、可夹持尺寸、需加工的尺寸应在机床允许范围内。图5-4结构工艺性示例二、数控车削加工零件的工艺性图5-5几何要素缺陷示意图二、数控车削加工零件的工艺性2.精度及技术要求(1)尺寸公差要求在确定零件的加工工艺时,必须分析零件图的尺寸公差要求,才能合理安排车削工艺、正确选择刀具及确定合理的切削用量等。(2)几何公差要求零件的几何公差是零件精度的重要指标。(3)表面粗糙度要求表面粗糙度是零件表面质量的重要技术要求,也是合理安排车削工艺,选择机床、刀具及确定切削
5、用量的重要依据。3.材料要求零件的毛坯材料及其热处理要求,是选择刀具,确定加工工序、切削用量及选择机床设备的重要依据。二、数控车削加工零件的工艺性4.生产类型零件的生产类型对工件的装夹与定位、刀具的选择、工序的安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的因素。批量生产时,应在保证加工质量的前提下突出加工效率和加工过程的稳定性,其加工工艺涉及的夹具的选择、走刀路线的安排、刀具的排列位置和使用顺序等都要仔细斟酌;单件生产时,要保证一次合格率,特别对于形状复杂的高精度零件,且单件生产要避免过长的生产准备时间,尽可能采用通用夹具或简单夹具、标准机夹刀具或可刃磨焊接刀具,加工顺序、工艺方案也应灵活安排。三、切削
6、加工通用工艺守则车削(JB/T 9168.21998)1.车刀的装夹1)车刀刀杆伸出刀架不宜太长,一般长度不应超过刀杆高度的1.5倍(车孔、槽等除外)。2)车刀刀杆中心线应与走刀方向垂直或平行。3)刀尖高度的调整。在下列情况下,刀尖一般应与工件中心线等高:车端面、车圆锥面、车螺纹、成形车削、切断实心工件。在下列情况下,刀尖一般应比工件中心线稍高或等高:粗车一般外圆、精车孔。在下列情况下,刀尖一般应比工件中心线稍低:粗车孔、切断空心工件。4)螺纹车刀刀尖角的平分线应与工件中心线垂直。5)装夹车刀时,刀杆下面的垫片要少而平,压紧车刀的螺钉要拧紧。三、切削加工通用工艺守则车削(JB/T 9168.2
7、1998)2.工件的装夹1)用自定心卡盘装夹工件进行粗车或精车时,若工件直径小于或等于30mm,其悬伸长度应不大于直径5倍;若工件直径大于30mm,其悬伸长度应不大于直径3倍。2)用单动卡盘、花盘、角铁(弯板)等装夹不规则偏重工件时,必须加配重。3)在顶尖间加工轴类工件时,车削前要调整尾座顶尖中心,使其与车床主轴中心线重合。4)在两顶尖间加工细长轴时,应使用跟刀架或中心架。5)使用尾座时,套筒尽量伸出短些,以减小振动。6)在立车上装夹支承面小、高度大的工件时,应使用加高的卡爪,并在适当的部位加拉杆或压板压紧工件。7)车削轮类、套类铸锻件时,应按不加工的表面找正,以保证加工后工件壁厚均匀。三、切
8、削加工通用工艺守则车削(JB/T 9168.21998)3.车削加工1)车削台阶轴时,为了保证车削时的刚性,一般应先车直径较大的部分,后车直径较小的部分。2)在轴类工件上切槽时,应在精车之前进行,以防止工件变形。3)精车带螺纹的轴时,一般应在螺纹加工之后再精车无螺纹部分。4)钻孔前应将工件端面车平,必要时应先打中心孔。5)钻深孔时,一般先钻导向孔。三、切削加工通用工艺守则车削(JB/T 9168.21998)6)车削?10?20mm的孔时,刀杆的直径应为被加工孔径的0.60.7倍;加工直径大于?20mm的孔时,一般应采用装夹刀头的刀杆。7)车削多线螺纹或多头蜗杆时,调整好挂轮后要进行试切。8)
9、使用自动车床时,要按机床调整卡片进行刀具与工件相对位置的调整,调好后要进行试车削,首件合格后方可加工。9)在立车上车削时,当刀架调整好后不得随意移动横梁。10)当工件的有关表面有位置公差要求时,尽量在一次装夹中完成车削。11)车削圆柱齿轮齿坯时,孔与基准端面必须在一次装夹中加工,必要时应在该端面的齿轮分度圆附近车出标记线。第二节数控车削刀具及其选用一、数控车刀的类型1.按被加工表面的特征分类按照被加工表面的特征,数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀和成形车刀三类。(1)尖形车刀以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。(2)圆弧形车刀圆弧形车刀主切削刃的形状为一圆度或线轮廓度误差很小
10、的圆弧。(3)成形车刀成形车刀俗称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀切削刃的形状和尺寸决定。一、数控车刀的类型2.按车刀结构分类(1)高速工具钢整体式车刀其刀头和刀体的结构形式为整体式,常用韧性好的高速工具钢制成,但硬度和耐磨性差,不适于切削硬度较高的材料和进行高速切削。(2)硬质合金焊接式车刀将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上形成的车刀,称为焊接式车刀。图5-6圆弧形车刀的使用一、数控车刀的类型图5-7焊接式车刀1车断刀2右偏刀3左偏刀4弯头车刀5直头车刀6成形车刀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不通孔车刀一、数控车刀的类型(3)机械夹固
11、式可转位车刀如图5-8所示,机械夹固式可转位车刀由刀杆、刀片、刀垫及夹紧元件组成。图5-8机械夹固式可转位车刀二、可转位车刀的标志1.标准车刀系列可转位车刀或刀夹的代号由代表给定意义的字母或数字符合按一定的规则排列所组成,共有10位符号,任何一种车刀或刀夹都应使用前9位符号,最后一位符号在必要时才使用。在10位符号之后,制造厂可以最多再加3个字母(或)3位数字表达刀杆的参数特征,但应用破折号与标准符号隔开,并不得使用第(10)位规定的字母。(1)表示刀片夹紧方式的符号按表5-1的规定第位二、可转位车刀的标志表5-1刀片夹紧方式符号对应的夹紧方式(2)表示刀片形状的符号按表5-2的规定第位二、可
12、转位车刀的标志表5-2刀片形状符号对应的刀片形状及型式(3)表示刀具头部型式的符号按表5-3的规定第位二、可转位车刀的标志表5-3刀具头部型式符号对应的刀具头部型式二、可转位车刀的标志表5-3刀具头部型式符号对应的刀具头部型式二、可转位车刀的标志表5-3刀具头部型式符号对应的刀具头部型式(4)表示刀片法后角的符号按表5-4的规定第位二、可转位车刀的标志表5-4刀片法后角符号对应的刀片法后角(5)表示刀具切削方向的符号按表5-5的规定第位表5-5刀具切削方向符号对应的切削方向二、可转位车刀的标志图5-9刀尖高度等于刀杆高度h的矩形柄车刀(6)表示刀具高度的符号规定如下第位二、可转位车刀的标志图5
13、-10刀尖高度不等于刀杆高度h的刀夹(7)表示刀具宽度的符号按以下的规定第位(8)表示刀具长度的符合见表5-6第位二、可转位车刀的标志表5-6刀具长度符号对应的刀具长度二、可转位车刀的标志表5-6刀具长度符号对应的刀具长度二、可转位车刀的标志表5-7对可转位刀片尺寸数字符号的规定(10)可选符号:特殊公差符号第位表5-8对于、和带有0.08mm公差的不同测量基准刀具符号的规定(单位:毫米)(9)表示可转位刀片尺寸的数字符号按表5-7的规定第位二、可转位车刀的标志表5-8对于、和带有0.08mm公差的不同测量基准刀具符号的规定(单位:毫米)2.刀片规格系列刀片形状多种多样,按照GB/T 2076
14、2007切削刀具用可转位刀片型号表示规则,每种刀片形状都有其对应的代号。图511a所示为16种刀片形状及其对应代码,图511b所示为几种常见可转位刀片的结构形状。国家标准中刀片是按照刀片形状、法后角、刀片尺寸精度、切削刃倒棱形式等参数项用一组字母及数字进行表示的。例如,刀片SPAN150408TR代表的含义是二、可转位车刀的标志图5-11可转位刀片形状及其代码、常见刀片结构a)刀片形状及其代码b)常见刀片结构二、可转位车刀的标志B.TIF二、可转位车刀的标志表5-9对表示可转位刀片有、无断屑槽和中心固定孔字母代号的规定二、可转位车刀的标志表5-9对表示可转位刀片有、无断屑槽和中心固定孔字母代号
15、的规定二、可转位车刀的标志 断屑槽的说明见GB/T 12204。不等边刀片通常在号位用X表示,刀片宽度的测定(垂直于主切削刃或垂直于较长的边)以及刀片结构的特征需要予以说明。如果刀片形状没有列入号位的表示范围,则此处不能用代号X表示。表5-10刀片切削刃截面形状及其对应的字母代号三、刀具的选择1)一次能实现的连续加工表面应尽可能多。2)在切削过程中,刀具不能与工件轮廓发生干涉。3)有利于提高加工效率和表面加工质量。4)有合理的刀具强度和寿命。三、刀具的选择表5-11车削外圆、端面和成形面适用的刀杆结构形式及刀片1.车刀结构形式的选择车削外圆、端面和成形面适用的刀杆结构形式及刀片如表511所示。
16、三、刀具的选择图5-12刀杆结构形式的选择三、刀具的选择2.机夹可转位刀片的选用数控车床能作粗、精车削。粗车时要选强度高、寿命长的刀具,以满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求;精车时,要选精度高、寿命长的刀具,以保证加工精度的要求。为减少换刀时间、方便对刀、便于实现标准化,数控车削加工中广泛采用机夹可转位刀片,所以刀具的选择主要是机夹可转位刀片的选择。(1)刀片材质的选择前面的章节中已经介绍过数控刀具所用材料,机夹可转位刀片的材质有涂层硬质合金、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石等,以硬质合金刀片应用最广。图5-13刀片尺寸关系三、刀具的选择(2)刀片尺寸的选择刀片尺寸的大小取决于必要的有
17、效切削刃长度L。(3)刀片形状的选择刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具总寿命和刀片的可转位次数等因素选择。图5-14不同形状刀片刀尖强度的变化趋势(4)刀片几何角度的选择刀具几何角度对加工的影响在第一章中已经作了介绍。三、刀具的选择表5-12硬质合金车刀前角参考值表5-13硬质合金车刀后角参考值三、刀具的选择表5-13硬质合金车刀后角参考值表5-14硬质合金车刀主、副偏角参考值三、刀具的选择表5-15硬质合金车刀刃倾角参考值四、车刀的装夹1.前置式四方可转位刀架前置式刀架大多是四方可转位刀架,对安装使用的标准刀方尺寸有限制。若采用与刀架标称刀方尺寸一致的标准机夹外圆车刀,可不
18、加垫片直接用螺钉夹紧。此时刀尖将与主轴中心等高,如图515a所示。若采用的刀方尺寸比标称尺寸小,则在其底部加对应差值厚度的垫片后可保证刀尖与主轴中心等高。内孔车刀的刀杆截面一般为圆形,仅靠削平面夹紧是非常不可靠的。由于内孔车刀刀尖与刀杆圆截面中心等高,因此可像图515b那样制作一个简单的内孔车刀夹具,将装刀孔中心到刀架装刀基面的高度按标称刀方高度设计即可四、车刀的装夹图5-15四方刀架上车刀的装夹a)外圆车刀的安装b)内孔车刀的安装四、车刀的装夹图5-16数控车床的排刀架四、车刀的装夹2.后置式回转刀盘数控车削是自动按程序设计的路线完成整个加工过程的,加工过程中切削状态不需要像普通车床那样人为
19、观察、控制,所以大多数控车床采用后置式回转刀盘。同时为了实现排屑的便利,横向滑板的运动方向与地面倾斜成一定角度。图5-1712刀位回转刀盘a)正手刀回转刀盘b)反手刀回转刀盘四、车刀的装夹图5-186刀位回转刀盘a)正手刀刀盘b)反手刀刀盘五、数控车床的机内对刀仪1.光学显微镜如图519a所示,光学显微镜配合对刀试棒使用。对刀试棒前端为1/4扇形块,以便于各种刀尖接近轴心;采用光学显微镜可精确测定刀尖与轴心的接触情况。设定试切直径为0、试切长度L,即可实现以卡爪端面中心位置为坐标原点的各刀具的对刀。2.电子传感器如图519b所示,电子传感器有四个测头,分别用于左、右偏刀的Z向,外圆、内孔车刀的
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