【文章內(nèi)容簡介】 坐 標系的 Z軸與數(shù)控車床的主軸回轉中心軸線重合 。 單件的偏心工件在安裝時常常采用找正安裝 。 使用三爪自動定心卡盤裝夾較長的工件時 ， 由于工件較長 ， 工件遠離三爪自動定心卡盤夾持部分的旋轉中心與車床主軸的旋轉中心不重合 ， 此時必須進行工件的安裝找正 。 在三爪自動定心卡盤的精度不高 時， 安裝工件時也需要進行工件的裝夾找第 15 頁 共 57 頁 正 。 夾 具的選擇 數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求，一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能保證零件與機床坐標系之間的準確尺寸關系。依據(jù)零件毛料的狀態(tài)和數(shù)控機床的安裝要求， 應選取能保證加工質(zhì)量、滿足加工需要的夾具。 在 此 階梯軸零件加工過程中，選用三爪自定心卡盤，其定位準確、拆卸方便等優(yōu)越性可滿足此零件的加工需要。 數(shù)控車床夾具的定義和分類 在 數(shù)控車床上用于裝夾工件的裝置稱為車床夾具 。 車 床夾具可分為通用夾具和專用夾具兩大類 。 通用夾具是指能夠裝夾兩種或兩種以上工件的夾具 ， 例如車床上的三爪卡盤 ， 四爪卡盤 ,彈簧卡套和通用心軸等 ； 專用夾具是專門為加工某一特定工件的某一工序而設計的夾具 。 三爪卡盤 三 爪卡盤是最常用的車床也是數(shù)控車床的通用卡具 。 三爪卡盤最大的優(yōu)點是可以自動定 心 。 它的夾持范圍大 ， 但定心精度不高 ， 不適合于零件同軸度要求高時的二次裝夾 。 三爪卡盤常見的有機械式和液壓式兩種 。 液壓卡盤裝夾迅速 ， 方便 ， 但夾持范圍小 ， 尺寸變化大時需重新調(diào)整卡爪位置 。 數(shù)控車床經(jīng)常采用液壓卡盤 ， 液壓卡盤特別適用于批量加工 。 夾具作用 數(shù)控車削加工過程中 ， 夾具是用來裝夾被加工工件的 ， 因此必須保證被加工工件的定位精度 ，并盡可能做到裝卸方便 ,快捷 。 擇夾具時應優(yōu)先考慮通用夾具 。 使用通用夾具無法裝夾 ， 或者不能保證被加工工件與加工工序的定位精度時 ， 才采用專用夾具 。 專用夾具的定位精度較高 ， 成 本也較高 。 專用夾具的作用為 ： (1)保證產(chǎn)品質(zhì)量 (2)提高加工效率 (3)解決車床加工中的特殊裝夾問題 (4)擴大機床的使用范圍 使 用專用夾具可以完成非軸套 ， 非輪盤類零件的孔 、 軸 、 槽和螺紋等的加工 ， 可擴大機床的使用范圍 。 圖 53 夾具結構簡圖 第 16 頁 共 57 頁 刀具選擇 數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：①剛性（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形?。虎诨Q性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間； ⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。 在機械制造業(yè)中采用數(shù)控車削的方法加工螺紋是目前常用的方法。與普通車削相比，螺紋車削的進給速度要高出 10 倍，螺紋刀片刀尖處的作用力要高 100～ 1000 倍，切削速度較快，切削力較大和作用力聚集范圍較窄導致螺紋的加工難度高。 所以 要從刀具的幾何參數(shù)、切屑液和程序的編輯3個方面來提高數(shù)控車削螺紋的精度 常用的車刀按其用途不同，可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀和成形車刀等根據(jù)零件圖紙，此零件加工時要用到的刀具有 外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀。 加工此零件需 95176。車刀加工端面、圓柱面，切槽刀加工槽和切斷；選擇螺紋車刀車螺紋，麻花鉆用來鉆孔。 圖 54 此零件所需 93176。 外圓刀 螺紋刀 60176。 內(nèi)螺紋刀 鏜孔 刀 切斷刀 第 17 頁 共 57 頁 中心鉆 麻花鉆 數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。 CAD/CAM 技術的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用 CAD 的設計數(shù)據(jù)成為可能，特別是 DNC 系統(tǒng)微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。 目前，許多 CAD/CAM 軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關問題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設定等，編程人員只要設置了有 關的參數(shù)，就可以自動生成 NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。 因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點，能夠正確選擇刀刃具及切削用量 加工方案的確定 加工順序的安排分析 加工順序按先車端面，然后遵循由粗到精，由進到遠，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理的原則確定。 切削用量的選擇 數(shù)控編程時，必須確定每道 工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中，切削用量包括主軸轉速、進給速度及背吃刀量等。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具壽命，充分發(fā)揮機床的性能，最大限度的提高生產(chǎn)率，降低成本。 1）主軸轉速的確定 （ 1）車外圓時主軸轉速 主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為 n=1000v/πd 第 18 頁 共 57 頁 其中 v — 切削速度（ m/min），由刀具壽命決定； n — 主軸轉速（ r/min）； d — 工件直徑或刀具直徑（ mm）。 （ 2）車螺紋時主軸的轉速 在車削螺紋時，車床的主軸轉速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋┐笮　Ⅱ?qū)動電機的升降頻特性，以及螺紋插補運算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床推薦車螺紋時的主軸轉速 n(r/min)為： n≤ （ 1200/P）－ k 式中 P—— 被加工螺紋螺距，㎜； k—— 保險系數(shù)，一般取為 80。 主軸轉速 n最后要根據(jù)上述計算值、機床說明書而定，選取機床有的或較接近計算值的轉速。 2）進給速度的確定 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù) 零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。 確定進給速度的原則是： （ 1）當工件的質(zhì)量要求能得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在 100～ 200mm/min范圍內(nèi)選取。 （ 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在 20～ 50mm/min范圍內(nèi)選取。 （ 3）當加工精度、表面粗糙度要求較高時，進給速度應選小一些，一般在 20～ 50mm/min范圍內(nèi)選取。 （ 4）當?shù)毒呖招谐?，特別是遠距離 “ 回零 ” 時，可以設定 該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。 3）背吃刀量的確定 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可以留少許加工余量，一般為 ～ 。 切削用量的選擇是否合理，對于能否充分發(fā)揮機床潛力與刀具的切削性能，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的具體選擇如下：粗車時，首先選擇一個盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進給量，最后確定一個合適的切削速度。精車時，加工精度 和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較小的背吃刀量和進給量。 如何確定加工時的切削速度，除了可參考《數(shù)控加工技術》表 52列出的數(shù)值外，主要根據(jù)實踐經(jīng)驗進行確定。 第 19 頁 共 57 頁 表 52 數(shù)控車削用量推薦表 工件材料 工件材料 切削深度 /mm 切削速度 /（ ） 進給量 /（ ） 刀具材料 碳素鋼 (δb 600Mpa） 粗加工 5～ 7 60～ 80 ～ YT類 粗加工 2～ 3 80～ 120 ～ 精加工 ～ 120～ 150 ～ 鉆中心孔 500～ 800 W18Cr4V 鉆孔 ～ 30 ～ 切斷（寬度＜ 5mm） 70～ 110 ～ YT類 此外，在安排粗、精車削用量時，應注意機床說明書給定的允許切削用量范圍，對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低轉速時扭矩降低，尤其應注意此時的切削用量選擇。 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素： ① 切削深度 t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下， t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。 ② ②切削寬度 L。一般 L與刀具直徑 d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般 L的取值范圍為： L=（ ～ ） d。 ③ ③切削速度 v。提高 v也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但 v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著 v 的增大，刀具耐 用度急劇下降，故 v 的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關系，例如用立銑刀銑削合金剛 30CrNi2MoVA時， v可采用 8m/min 左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時， v可選 200m/min以上。 ④ ④主軸轉速 n(r/min)。主軸轉速一般根據(jù)切削速度 v來選定。計算公式為： v=∏ nd/1000。數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(diào)（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數(shù)調(diào)整。 ⑤ ⑤進給速度 vF。 vF應根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高 生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時， vF可選擇得大些。在加工過程中， vF 也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關進行人工調(diào)整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。 隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應用，量化生產(chǎn)線的形成，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效第 20 頁 共 57 頁 率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平。 表 53 刀具切削用量 刀具號 刀具名 切削用量 T0101 95176。外圓車刀 S=800（粗） S=1000（精） F= F= Ap=2 Ap= T0202 4mm切槽刀 S=600 F= AP=刀厚 T0303 外螺紋車刀 S=600 F= AP= 60176。 中心鉆 S=800 F= Ap= Ф S=400 F= AP=刀直經(jīng) T0404 內(nèi)鏜孔刀 S=800（粗） S=1000（精） F= F= Ap= Ap= Ф 28麻花鉆 S=400 F=50 AP=刀直經(jīng) T0505 60176。 內(nèi)螺紋車刀 S=600 F= AP= 注： 第九章、第十章附加工工藝卡與刀具卡 下附計算公式： 1. 切削速度 Vc Vc = π d n / 1000 = d n / 318 2. 進給量 f Vf = n f 3. 背吃刀量 ap ap = dw — dm / 2 4. 主軸轉數(shù) n n = 1000 v / (π d) 5. 車螺紋主軸轉數(shù) n n ≤ 1200 / P — K 加工余量確定 加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。由毛坯轉變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量（亦稱毛坯余量）；一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加 工余量（簡稱工序余量）。工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸之差。 由于工序尺寸有公差，故實際切除的余量大小不等。 下圖表示工序余量與工序尺寸的關系。 由圖可知，工序余量的基本尺寸（簡稱基本余量或公稱余量） Z 可按下式計算 對于被包容面： Z=上工序基本尺寸 —本工序基本尺寸 對于包容面： Z=本工序基本