軸類零件的數(shù)控車削工藝與編程

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1、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)題目 軸類零件的數(shù)控車削工藝與編程 系別 機(jī) 電 系 專業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 班級(jí) 模具 0501 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 日期 年月 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)I設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)題目：軸類零件的數(shù)控加工工藝及編程設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：第一熟悉數(shù)控車床結(jié)構(gòu)及的加工性能第二零件圖的分析及編程設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：題目確定。第二周：查閱資料。第三周：查閱資料、定設(shè)計(jì)方案。第四周：進(jìn)行資料的編輯設(shè)計(jì)。 第五周：進(jìn)行零件的分析與編程設(shè)計(jì)。第六周：修改。 第七周：審核、定稿。 第八周：答辯。 指導(dǎo)教師（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）： 濟(jì)源

2、職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)II摘要大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是制訂加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機(jī)床加工前的準(zhǔn)備工作。工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法，具有指導(dǎo)性的工藝文件。數(shù)控機(jī)床加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件。數(shù)控機(jī)床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程。因此，要求編程人員對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能、特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。工藝規(guī)程定得合理與否，對(duì)程序編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。因

3、此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)認(rèn)真而詳細(xì)地制訂數(shù)控加工工藝。本設(shè)計(jì)結(jié)合一具體零件進(jìn)行了零件圖分析，加工設(shè)備、刀具、工裝的選擇，切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量等參數(shù)的選擇，制訂了零件的數(shù)控加工工藝；根據(jù)所選擇機(jī)床的指令系統(tǒng)編寫了零件的加工程序。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床,加工工藝,數(shù)控編程濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)I目錄摘要 .II1 數(shù)控車床的簡(jiǎn)介 .11.1 數(shù)控的前景.11.2 數(shù)控車床的分類.11.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理.22 數(shù)控車床的常見結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向 .32.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀.32.2 數(shù)控車床發(fā)展趨勢(shì).83 數(shù)控車削的加工工藝與工裝 .103.1 零件圖分析.103.2 數(shù)控加工

4、工藝設(shè)計(jì).113.3 數(shù)控加工的注意事項(xiàng).113.4 刀具的選擇與方法.133.5 對(duì)刀的方法.163.6 夾具的選擇.183.7 螺紋車削.234 數(shù)控車床坐標(biāo)系的確定 .284.1 規(guī)定原則.284.2 坐標(biāo)軸確定的方法及步驟.294.3 數(shù)控機(jī)床的兩種坐標(biāo)系.295 典型零件編程與加工實(shí)例.32總結(jié) .42致謝 .43參考文獻(xiàn) .44濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11 數(shù)控車床的簡(jiǎn)介1.11.1 數(shù)控的前景數(shù)控的前景數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控（Numerical Control） 。 利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)

5、控(NC)機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動(dòng)器及進(jìn)給裝置等部分.數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件(即正常說的數(shù)控加工程序)存放在信息載體上(如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等)，然后由機(jī)床上的數(shù)控系統(tǒng)讀入(或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸入，或通過通信方式輸入)，通過對(duì)其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的

6、技術(shù)基礎(chǔ)。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動(dòng)向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的水平. 它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工操作的數(shù)控機(jī)床。在加工中心上加工零件的特點(diǎn)是：被加工零件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具；自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡

7、及其它輔助功能，連續(xù)地對(duì)工件各加工面自動(dòng)地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動(dòng)地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間及工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。1.21.2 數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的分類隨著數(shù)控車床制造技術(shù)的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多、規(guī)格不一的局面。對(duì)數(shù)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2控車床的分類可以采用不同的方法。1.2.11.2.1 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類全功能型數(shù)控車床。如配有 FAN

8、UC-6T 系統(tǒng)、FANUC-OTE 系統(tǒng)的數(shù)控車床都是全功能型的。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是在普通車床基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的，一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)，其控制部分通常采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。1.2.21.2.2 按主軸的配置形式分類按主軸的配置形式分類臥式數(shù)控車床。主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。立式數(shù)控車床。主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。還有具有兩根主軸的車床，稱為雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床。1.2.31.2.3 按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類兩軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上只有一個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸控制。四軸控制的數(shù)控車床。機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的回轉(zhuǎn)刀架，

9、可實(shí)現(xiàn)四軸控制。對(duì)于車削中心或柔性制造單元，還要增加其它的附加坐標(biāo)軸來滿足機(jī)床的功能。目前，我國(guó)使用較多的是中小規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。1.31.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床的工作原理，首先根據(jù)被加工零件的形狀、尺寸及工藝要求等，采用手工或計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件加工的程序編制，把加工零件所需機(jī)床的各種動(dòng)作及工藝參數(shù)變成數(shù)控裝置所能接收的程序代碼，并將這些程序代碼儲(chǔ)存在控制介質(zhì)（穿孔帶、磁帶、光盤等）上，然后經(jīng)輸入裝置讀出信息并送入數(shù)控裝置。當(dāng)控制介質(zhì)為穿孔帶時(shí)，用光電讀帶機(jī)輸入；若控制介質(zhì)為磁帶或光盤時(shí)，可用驅(qū)動(dòng)器輸入，或用計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的接口直接進(jìn)行通信。進(jìn)入數(shù)控裝置的

10、信息經(jīng)一系列的處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)，有的脈沖信號(hào)被傳送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，經(jīng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)床有關(guān)的運(yùn)動(dòng)部件；有的脈沖信號(hào)則被傳送到可編程控制器中，按順序控制機(jī)床的其它輔助動(dòng)作，如工件夾緊、松開，冷卻液的開閉，刀具的自動(dòng)更換等。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)32 數(shù)控車床的常見結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向2.12.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀數(shù)控車床的現(xiàn)狀2.1.12.1.1 床身床身 機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支承件，是機(jī)床的主體，一般用來放置導(dǎo)軌、主軸箱等重要部件。床身的結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的布局有很大的影響。按照床身導(dǎo)軌面與水平面的相對(duì)位置，床身有圖 1 所示的 5 種布局形式。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜床身和平床身

11、斜滑板的居多，只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采用平床身，立床身采用的較少。平床身工藝性好，易于加工制造。由于刀架水平放置，對(duì)提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度有好處，但床身下部空間小，排屑困難；刀架橫滑板較長(zhǎng)，加大了機(jī)床的寬度尺寸，影響外觀。平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，再配置上傾斜的導(dǎo)軌防護(hù)罩，這樣既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點(diǎn)，床身寬度也不會(huì)太大。斜床身和平床身斜滑板結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代數(shù)控車床中被廣泛應(yīng)用，是因?yàn)檫@種布局形式具有以下特點(diǎn)： 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化； 機(jī)床外形整齊、美觀，占地面積?。?容易設(shè)置封閉式防護(hù)裝置； 容易排屑和安裝自動(dòng)排屑器； 從工件上切下的熾熱切屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度； 宜人性好，便于操作

12、； 便于安裝機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化。 例如，寶雞機(jī)床廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 CJK6140H 系列簡(jiǎn)式數(shù)控車床采用的是平床身平滑板結(jié)構(gòu)；CK75 系列全功能數(shù)控車床采用的是后斜床身斜滑板結(jié)構(gòu)。而我們剛剛研制開發(fā)完成的 CK535D 全功能數(shù)控倒置立式車床，采用的是直立床身直立滑板結(jié)構(gòu)。該機(jī)床采用大功率內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，主軸可沿 X 和 Z 軸移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料功能。該機(jī)床配置有自動(dòng)回轉(zhuǎn)料庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，同時(shí)該機(jī)床也很容易被加入生產(chǎn)線。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4 a)后斜床身-斜滑板 b)直立床身-直立滑板 c)平床身-平滑板 d)前斜床身-平滑板 e)平床身-斜滑板 圖 2.1 床身布局

13、2.1.22.1.2 導(dǎo)軌導(dǎo)軌 車床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5導(dǎo)軌剛度的大小、制造是否簡(jiǎn)單、能否調(diào)整、摩擦損耗是否最小以及能否保持導(dǎo)軌的初始精度，在很大程度上取決于導(dǎo)軌的橫截面形狀。車床滑動(dòng)導(dǎo)軌的橫截面形狀常采用山形截面和矩形截面。山形截面導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，導(dǎo)軌磨損后靠自重下沉自動(dòng)補(bǔ)償。下導(dǎo)軌用凸形

14、有利于排污物，但不易保存油液。矩形截面導(dǎo)軌制造維修方便，承載能力大，新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需用鑲條調(diào)節(jié)，影響導(dǎo)向精度。 寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 CJK6140H 系列簡(jiǎn)式數(shù)控車床床身采用的是山形貼塑導(dǎo)軌，CK75 系列全功能數(shù)控車床采用的是矩形貼塑導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤(rùn)滑。數(shù)控車床導(dǎo)軌的行程一般較長(zhǎng)，因此滾動(dòng)體必須循環(huán)。根據(jù)滾動(dòng)體的不同，滾動(dòng)導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌。后者的承載能力和剛度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 CK75C 系列全功能數(shù)控車床采用的是滾珠直線導(dǎo)軌，CK535D 全功能

15、數(shù)控倒置立式車床 X 向?qū)к壊捎玫氖菨L柱直線導(dǎo)軌。 2.1.32.1.3 主軸變速系統(tǒng)主軸變速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無級(jí)變速。目前，無級(jí)變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)，通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪(以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無級(jí)調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。主軸電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)可輸出全部功率和最大轉(zhuǎn)矩。 2.1.42.1.4 刀架系統(tǒng)刀架系統(tǒng)數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削

16、用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展，刀具結(jié)構(gòu)形式也在不斷翻新。 刀架是直接完成切削加工的執(zhí)行部件，所以，刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工時(shí)的切削抗力。由于切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，所以要求數(shù)控車床選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證有較高濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6的重復(fù)定位精度。此外，刀架的設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足換刀時(shí)間短、結(jié)構(gòu)緊湊和安全可靠等要求。 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置等多種形式。 (1)排式刀架 排

17、式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主。它的結(jié)構(gòu)形式為，夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機(jī)床的 X 坐標(biāo)軸方向排列在橫向滑板上。刀具的典型布置方式如圖 2.2 所示。這種刀架在刀具布置和機(jī)床調(diào)整等方面都較為方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具，一把刀具完成車削任務(wù)后，橫向滑板只要按程序沿 X 軸移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的距離后，第二把刀就到達(dá)加工位置，這樣就完成了機(jī)床的換刀動(dòng)作。這種換刀方式迅速省時(shí)，有利于提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 CK7620P 全功能數(shù)控車床配置的就是排式刀架。 圖 2.2 排式刀架(2)回轉(zhuǎn)刀架 回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典

18、型換刀刀架，通過刀架的旋轉(zhuǎn)分度定位來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀動(dòng)作，根據(jù)加工要求可設(shè)計(jì)成四方、六方刀架或圓盤式刀架，并相應(yīng)地安裝 4 把、6 把或更多的刀架?；剞D(zhuǎn)刀架的換刀動(dòng)作可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位和刀架鎖緊等幾個(gè)步驟。它的動(dòng)作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令完成的。回轉(zhuǎn)刀架根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對(duì)位置，分為立式刀架和臥式刀架兩種。寶雞機(jī)床廠生產(chǎn)的 CJK6140H 系列簡(jiǎn)式數(shù)控車床配置的是四工位立式刀架或六工位臥式刀架，CK75 系列全功能數(shù)控車床配置的是 8 工位或 12 工位臥式刀架，如圖 2.3 所示。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7圖 2.3 臥式回轉(zhuǎn)刀架 (3) 帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置 上述排刀式刀

19、架和回轉(zhuǎn)刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個(gè)刀架，對(duì)刀具的數(shù)目也有一定限制。當(dāng)由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時(shí)，應(yīng)采用帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置由刀庫(kù)和刀具交換機(jī)構(gòu)組成。 (4) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)。這也是數(shù)控車床區(qū)別于普通車床的一個(gè)特殊部分。 數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。檢測(cè)元件與反饋電路組成檢測(cè)系統(tǒng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方式通常是具有位置反饋的

20、伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測(cè)裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分為半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測(cè)裝置裝在絲杠端頭和裝在電機(jī)軸端兩種類型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機(jī)械傳動(dòng)部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上，機(jī)械傳動(dòng)部件整個(gè)被包括在位置環(huán)之內(nèi)。 開環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉。由于影響定位精度的機(jī)械傳動(dòng)裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開環(huán)系統(tǒng)的精度和快速性較差。 全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性能好，但由于機(jī)械傳動(dòng)部件在控制環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機(jī)械傳動(dòng)部件的剛度、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢

21、業(yè)設(shè)計(jì)8阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對(duì)機(jī)電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能滿足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測(cè)裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)之分。交流伺服電機(jī)由于具有可靠性高、基本上不需要維護(hù)和造價(jià)低等特點(diǎn)而被廣泛采用。 2.22.2 數(shù)控車床發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控車床發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)

22、民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。 2.2.12.2.1 高速、高精密化高速、高精密化 高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)

23、床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。 數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到 10000r/min 以上。 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。用直線電機(jī)作伺服驅(qū)動(dòng)，省去了滾珠絲杠這一中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了傳動(dòng)間隙(包括反向間隙)，運(yùn)動(dòng)慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動(dòng)摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計(jì)，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定

24、位精度和重復(fù)定位精度。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9通過直線電機(jī)和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的應(yīng)用，可使機(jī)床的快速移動(dòng)速度由目前的1020m/mim 提高到 6080m/min，甚至高達(dá) 120m/min。 2.2.22.2.2 高可靠性高可靠性數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。 2.2.32.2.3 數(shù)控車床設(shè)計(jì)數(shù)控車床設(shè)計(jì) CADCAD 化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，CAD 技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD 不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行

25、設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用 CAD，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 通過對(duì)機(jī)床部件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，不僅能減少重復(fù)性勞動(dòng)，而且可以快速響應(yīng)市場(chǎng)，縮短產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)周期。 2.2.42.2.4 功能復(fù)合化功能復(fù)合化 功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車床既可以實(shí)現(xiàn)車

26、削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工；或在以銑為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的 CX25Y 數(shù)控車銑復(fù)合中心，該機(jī)床同時(shí)具有 X、Z 軸以及 C 軸和 Y 軸。通過 C 軸和 Y 軸，可以實(shí)現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)103 數(shù)控車削的加工工藝與工裝3.13.1 零件圖分析零件圖分析 數(shù)控加工的工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定的合理與否、對(duì)程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都

27、有重要影響。 加工零件及加工內(nèi)容確定后，應(yīng)對(duì)零件的數(shù)控車床加工工藝性進(jìn)行全面分析。主要內(nèi)容包括產(chǎn)品的零件圖樣分析，零件結(jié)構(gòu)工藝性分析與零件毛坯的工藝性分析等內(nèi)容。3.1.13.1.1 零件圖分析零件圖分析熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，清楚各項(xiàng)技術(shù)要求對(duì)零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的關(guān)鍵的技術(shù)要求、然后對(duì)圖樣進(jìn)行分析。1. 尺寸標(biāo)住方法分析。零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適合數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法即便于編程、又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。2. 輪廓幾何要素分析。在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在自

28、動(dòng)編程時(shí)，要對(duì)構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義、因此在分析零件圖時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。3. 精度及技術(shù)要求分析對(duì)被加工零件的精度及技術(shù)要求進(jìn)行分析 ，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。精度及技術(shù)要求分析的主要內(nèi)容如下：（1）析精度及各項(xiàng)技術(shù)是否齊全，是否合理。（2）析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖樣要求，如達(dá)不到，需采取其他措施（如磨削）彌補(bǔ)的話，則應(yīng)給后續(xù)工序留有余量。（3）找出圖樣上有位置精度要求的表面，這些表面應(yīng)在一次安裝下完成。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11（4）對(duì)表面精度

29、要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速切削。3.1.23.1.2 結(jié)構(gòu)工藝分析結(jié)構(gòu)工藝分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性實(shí)質(zhì)零件對(duì)加工方法的適應(yīng)性，即此零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成型。在數(shù)控車上加工零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車的特點(diǎn)認(rèn)真審視零件結(jié)構(gòu)的合理性。3.23.2 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)是機(jī)械加工的基礎(chǔ)。他包括機(jī)械產(chǎn)品從零件的加工到產(chǎn)品的裝配和生產(chǎn)規(guī)劃的全過程。 零件工藝設(shè)計(jì)包含從毛坯選擇到通過機(jī)械加工的手段使零件達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的加工設(shè)備、刀具、量具、夾具及輔具的選擇，以及安排整個(gè)零件加工工藝路線的全過程。在數(shù)控加工中，零件的工藝規(guī)程是編制其加工程序的依據(jù)和基礎(chǔ)，與常規(guī)加工工藝設(shè)計(jì)不同，它要求：（1） 工藝

30、詳細(xì)具體到每一個(gè)步驟。（2） 工藝準(zhǔn)確計(jì)算每一個(gè)坐標(biāo)尺寸。（3） 工藝完整選擇每一種刀具、輔具、安排其前后次序，設(shè)計(jì)每一把刀具的切削用量。 在審查零件的設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行零件的工藝性分析、制定出零件的加工方案之后，就可以進(jìn)行零件的工藝設(shè)計(jì)。3.33.3 數(shù)控加工的注意事項(xiàng)數(shù)控加工的注意事項(xiàng)數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。 3.3.1.3.3.1. 合理選擇切削用量合理選擇切削用量 對(duì)于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方

31、式必然是合理的選擇了切削條件。 切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會(huì)上升，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高 20%，刀具壽命會(huì)減少 1/2。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。切深對(duì)刀具的影響雖然沒有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)影響刀具的壽命。 用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則

32、的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。 3.3.23.3.2 合理選擇刀具合理選擇刀具 (1) 粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。 (2) 精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。 (3) 為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。3.3.33.3.3 合理選擇夾具合理選擇夾具 (1) 盡量選用通用夾具裝夾工件

33、，避免采用專用夾具； (2) 零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。3.3.43.3.4 確定加工路線確定加工路線 加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。 (1) 應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求； (2) 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。 3.3.53.3.5 加工路線與加工余量的聯(lián)系加工路線與加工余量的聯(lián)系 目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)133.3.63.3.6 夾具安裝要點(diǎn)夾具安裝要點(diǎn) 目前液壓卡盤和液

34、壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。3.43.4 刀具的選擇與方法刀具的選擇與方法現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展及數(shù)控加工設(shè)備的廣泛使用，極大地推動(dòng)了切削技術(shù)的進(jìn)步。隨著生產(chǎn)加工過程數(shù)控化和自動(dòng)化的需要，對(duì)金屬切削刀具提出了高可靠度、高精度、長(zhǎng)壽命、快速轉(zhuǎn)位更換、斷屑良好等更高要求。自 80 年代以來，可轉(zhuǎn)位不重磨刀具已被各國(guó)廣泛應(yīng)用，但是可轉(zhuǎn)位不重磨刀片及刀具 CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及切削部分的形狀種類變得十分繁多，給機(jī)械加工和刀具設(shè)計(jì)人員合理選擇刀具帶來一定困

35、難。同時(shí)，刀片型號(hào)的增加也給刀片采購(gòu)和銷售帶來不便，為用戶快速、高效及正確選擇刀具增加困難。為使企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求迅速做出響應(yīng)，在切削加工中，快速高效選擇刀具成為切削加工系統(tǒng)的客觀需求。根據(jù)不同加工特征，自動(dòng)選擇所需刀具對(duì)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化切削加工或無人加工具有十分重要的意義。 3.4.13.4.1 可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)位車刀為廣泛使用的機(jī)夾式刀具。它的幾何參數(shù)完全由刀片和刀槽來保證，不受工人技術(shù)水平的影響，因此切削性能穩(wěn)定，適合現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)使用。以ISO 標(biāo)準(zhǔn)為例，可轉(zhuǎn)位車刀由,10 個(gè)特征代號(hào)組成，其號(hào)位順序見表 3.1。 1 號(hào)位表示車刀刀片的夾緊方式（P 表示杠桿偏心式夾緊）；

36、2 號(hào)位表示車刀刀片形狀（T 表示正三角形刀片）；3 號(hào)位表示車刀頭部形狀（G 表示 90偏頭外圓車刀）；4 號(hào)位表示車刀刀片法后角（N 表示其法后角為 0）；5 號(hào)位表示車刀的切削方向（R 表示右切）；6 號(hào)位表示車刀的刀尖高度（20 表示車刀刀尖高度為 20mm）；7 號(hào)位表示車刀的刀桿寬度（20 表示車刀刀桿寬度為 20mm）；8 號(hào)位表示車刀的長(zhǎng)度（K 表示車刀長(zhǎng)度為 125mm）；9 號(hào)位表示車刀刀片的邊長(zhǎng)（16 表示車刀刀片邊長(zhǎng)為 16.5mm）；10 號(hào)位表示不同測(cè)量基準(zhǔn)的精密級(jí)車刀（Q 表示以車刀的外側(cè)面和后端面為測(cè)量基準(zhǔn)的精密級(jí)車刀）。 表 3.1 車刀型號(hào)的表示方法號(hào)位 1

37、 2 3 4 5 6 7 8 9 10 型號(hào) P T G N R 20 20 K 16 Q濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)143.4.23.4.2 基于加工特征的車刀選擇原則及方法基于加工特征的車刀選擇原則及方法(1)車刀選擇原則 (2)加工特征是指零件加工過程中與該加工工序相關(guān)的加工信息集成。如外圓車削特征可包括起始直徑（加工前的零件直徑）、最小完成直徑（零件加工后允許的最小直徑）、最大完成直徑（零件加工完后允許的最大直徑）、加工長(zhǎng)度、刀尖圓弧半徑及工件剛度等特征參數(shù)，如圖 2.1 所示。 (3)從圖 3.1 可以看出，加工特征能比較準(zhǔn)確地描述工件的加工要求，而這些要求是選定機(jī)床、夾具、刀具及其工藝

38、參數(shù)的前提。由于每種加工特征都需輸入多個(gè)特征參數(shù)，為使刀具選擇變得簡(jiǎn)捷方便，這里只對(duì)各種加工特征進(jìn)行定性描述。根據(jù)起始直徑和零件加工完成直徑值將車削加工分為粗加工（半精加工）和精加工兩類，根據(jù)零件剛度將其分為剛度高和剛度低兩類。綜合上述要求，將外圓車削加工分為以下四種加工特征：車削外圓（粗切或半精切，剛度高）；車削外圓（粗切或半精切，剛度低）；車削外圓（精切或半精切，剛度高）；車削外圓（精切或半精切，剛度低）。 (4)根據(jù)上述定性描述的加工特征來選擇刀具。例如，加工特征為車削外圓（粗切或半精切，剛度高）時(shí)，因粗加工或半精加工主要是切除多余金屬，切削力較大，故應(yīng)選擇穩(wěn)固的刀片夾緊方式，刀尖角盡可

39、能選擇大一些，以增加刀尖強(qiáng)度。由于減小主偏角會(huì)導(dǎo)致徑向分力 Fy增大，當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度較強(qiáng)時(shí)，可適當(dāng)減小刀具主偏角。小的刀具主偏角能夠增加參與切削的切削刃長(zhǎng)度，減少單位長(zhǎng)度切削刃的負(fù)荷，從而提高刀具的使用壽命。圖 3.1 車刀的幾何參數(shù)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15(5)通過上述分析及實(shí)際生產(chǎn)調(diào)研，我們確定了 9 種車削加工特征。這 9 種車削加工特征與刀具代號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系初步確定見表 3.2。(6)刀具選擇方法 根據(jù)用戶選擇的夾緊方式確定刀具的第一號(hào)位，再根據(jù)第一號(hào)位進(jìn)行第一次選擇，將符合所選夾緊方式的刀具全部選出來，程序?qū)⒃诖舜魏Y選的基礎(chǔ)上確定第二、三、四位的代號(hào)。當(dāng)用戶選擇了加工特征后，根據(jù)

40、表中的選擇原則，對(duì)二、三、四位的相同號(hào)位進(jìn)行“或”運(yùn)算，不同號(hào)位進(jìn)行“和”運(yùn)算，從而確定刀具的前四位代號(hào)，這樣就可根據(jù)所確定的刀具代號(hào)從刀具數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇出符合加工特征要求的刀具。表 3.2 車削加工特征及與刀具代號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)車削加工特征刀片形狀代號(hào)刀具主偏角代號(hào) 刀具后角代號(hào) 1車外圓（粗切或半精切，剛度高） C，T，F(xiàn)，W F，L，G，C，A N，C，P 2車外圓（粗切或半精切，剛度低） T，F(xiàn) A，B，G，L，J N，C 3車外圓（精切或半精切，剛度低） T，S，F(xiàn) A，B，D，E，G，L，J N，C 4車外圓（精切或半精切，剛度高） T，F(xiàn) A，G，L，J N，C 5車直通端面 T，

41、S，F(xiàn) A，B，D，E，G，L，J N，C 6車臺(tái)肩端面 T，F(xiàn)，D，C A，G，J，L N，C 7車削臺(tái)肩 S，F(xiàn) S，G，C，F(xiàn)，Y N，C 8鏜內(nèi)孔 C，D，A，T，R E，A，G，N，P N，C 9仿形車削 D，A，T，C，K，S Q，X，J，L，Y N，C，P濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)163.53.5 對(duì)刀的方法對(duì)刀的方法車床分有對(duì)刀器和沒有對(duì)刀器,但是對(duì)刀原理都一樣,先說沒有對(duì)刀器的吧. 車床本身有個(gè)機(jī)械原點(diǎn),你對(duì)刀時(shí)一般要試切的啊,比如車外徑一刀后 Z 向退出,測(cè)量車件的外徑是多少,然后在 G 畫面里找到你所用刀號(hào)把光標(biāo)移到 X 輸入 X.按測(cè)量機(jī)床就知道這個(gè)刀位上的刀尖位置了,內(nèi)

42、徑一樣,Z 向就簡(jiǎn)單了,把每把刀都在 Z向碰一個(gè)地方然后測(cè)量 Z0 就可以了. 這樣所有刀都有了記錄,確定加工零點(diǎn)在工件移里面(offshift),可以任意一把刀決定工件原點(diǎn). 這樣對(duì)刀要記住對(duì)刀前要先讀刀. 有個(gè)比較方便的方法,就是用夾頭對(duì)刀,我們知道夾頭外徑,刀具去碰了輸入外徑就可以,對(duì)內(nèi)徑時(shí)可以拿一量塊用手壓在夾頭上對(duì),同樣輸入夾頭外徑就可以了. 如果有對(duì)刀器就方便多了,對(duì)刀器就相當(dāng)于一個(gè)固定的對(duì)刀試切工件,刀具碰了就記錄進(jìn)去位置了. 3.5.13.5.1 試切法對(duì)刀試切法對(duì)刀試切法對(duì)刀是實(shí)際中應(yīng)用的最多的一種對(duì)刀方法。下面以采用 MITSUBISHI 50L數(shù)控系統(tǒng)的 RFCZ12 車

43、床為例，來介紹具體操作方法。工件和刀具裝夾完畢，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)刀架至工件試切一段外圓。然后保持 X 坐標(biāo)不變移動(dòng) Z 軸刀具離開工件，測(cè)量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應(yīng)的刀具參數(shù)中的刀長(zhǎng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)用刀具當(dāng)前 X 坐標(biāo)減去試切出的那段外圓直徑，即得到工件坐標(biāo)系 X 原點(diǎn)的位置。再移動(dòng)刀具試切工件一端端面，在相應(yīng)刀具參數(shù)中的刀寬中輸入 Z0，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將此時(shí)刀具的 Z 坐標(biāo)減去剛才輸入的數(shù)值，即得工件坐標(biāo)系 Z 原點(diǎn)的位置。例如，2#刀刀架在 X 為 150.0 車出的外圓直徑為 25.0，那么使用該把刀具切削時(shí)的程序原點(diǎn) X 值為 150.0-25.0=125.0；刀架在 Z 為 18

44、0.0 時(shí)切的端面為 0，那么使用該把刀具切削時(shí)的程序原點(diǎn) Z 值為 180.0-0=180.0。分別將(125.0，180.0)存入到 2#刀具參數(shù)刀長(zhǎng)中的 X 與 Z 中，在程序中使用 T0202 就可以成功建立出工件坐標(biāo)系。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17事實(shí)上，找工件原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置并不是求該點(diǎn)的實(shí)際位置，而是找刀尖點(diǎn)到達(dá)(0，0)時(shí)刀架的位置。采用這種方法對(duì)刀一般不使用標(biāo)準(zhǔn)刀，在加工之前需要將所要用刀的刀具全部都對(duì)好。3.5.23.5.2 對(duì)刀儀自動(dòng)對(duì)刀對(duì)刀儀自動(dòng)對(duì)刀現(xiàn)在很多車床上都裝備了對(duì)刀儀，使用對(duì)刀儀對(duì)刀可免去測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，大大提高對(duì)刀精度。由于使用對(duì)刀儀可以自動(dòng)計(jì)算各

45、把刀的刀長(zhǎng)與刀寬的差值，并將其存入系統(tǒng)中，在加工另外的零件的時(shí)候就只需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀，這樣就大大節(jié)約了時(shí)間。需要注意的是使用對(duì)刀儀對(duì)刀一般都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刀具，在對(duì)刀的時(shí)候先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀。下面以采用 FANUC 0T 系統(tǒng)的日本 WASINO LJ-10MC 車削中心為例介紹對(duì)刀儀工作原理及使用方法。刀尖隨刀架向已設(shè)定好位置的對(duì)刀儀位置檢測(cè)點(diǎn)移動(dòng)并與之接觸，直到內(nèi)部電路接通發(fā)出電信號(hào)(通常我們可以聽到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。在 2#刀尖接觸到 a 點(diǎn)時(shí)將刀具所在點(diǎn)的 X 坐標(biāo)存入到圖 2 所示 G02 的 X 中，將刀尖接觸到 b 點(diǎn)時(shí)刀具所在點(diǎn)的 Z 坐標(biāo)存入到 G02 的 Z 中。其他刀具的對(duì)刀按照相

46、同的方法操作。事實(shí)上，在上一步的操作中只對(duì)好了 X 的零點(diǎn)以及該刀具相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)刀在 X 方向與 Z 方向的差值，在更換工件加工時(shí)再對(duì) Z 零點(diǎn)即可。由于對(duì)刀儀在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置總是一定的，所以在更換工件后，只需要用標(biāo)準(zhǔn)刀對(duì) Z 坐標(biāo)原點(diǎn)就可以了。操作時(shí)提起 Z 軸功能測(cè)量按鈕“Z-axis shift measure”面。手動(dòng)移動(dòng)刀架的 X、Z 軸，使標(biāo)準(zhǔn)刀具接近工件 Z 向的右端面，試切工件端面，按下“POSITION RECORDER”按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄刀具切削點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中 Z 向的位置，并將其他刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀在 Z 方向的差值與這個(gè)值相加從而得到相應(yīng)刀具的Z 原點(diǎn)，其數(shù)值顯示在 W

47、ORK SHIFT 工作畫面上。Fanuc 系統(tǒng)數(shù)控車床對(duì)刀及編程指令介紹Fanuc 系統(tǒng)數(shù)控車床設(shè)置工件零點(diǎn)常用方法 一 直接用刀具試切對(duì)刀 (1)用外園車刀先試車一外園，記住當(dāng)前 X 坐標(biāo)，測(cè)量外園直徑后，用 X 坐標(biāo)減外園直徑，所的值輸入 offset 界面的幾何形狀 X 值里。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18(2)用外園車刀先試車一外園端面，記住當(dāng)前 Z 坐標(biāo)，輸入 offset 界面的幾何形狀 Z 值里。二 用 G50 設(shè)置工件零點(diǎn) (1)用外園車刀先試車一外園，測(cè)量外園直徑后，把刀沿 Z 軸正方向退點(diǎn)，切端面到中心（X 軸坐標(biāo)減去直徑值）。(2)選擇 MDI 方式，輸入 G50 X0

48、Z0，啟動(dòng) START 鍵，把當(dāng)前點(diǎn)設(shè)為零點(diǎn)。(3)選擇 MDI 方式，輸入 G0 X150 Z150 ，使刀具離開工件進(jìn)刀加工。(4)這時(shí)程序開頭：G50 X150 Z150 .。(5)注意：用 G50 X150 Z150，你起點(diǎn)和終點(diǎn)必須一致即 X150 Z150，這樣才能保證重復(fù)加工不亂刀。(6)如用第二參考點(diǎn) G30，即能保證重復(fù)加工不亂刀，這時(shí)程序開頭 G30 U0 W0 G50 X150 Z150 (7)在 FANUC 系統(tǒng)里，第二參考點(diǎn)的位置在參數(shù)里設(shè)置。三 用工件移設(shè)置工件零點(diǎn) (1)在 FANUC0-TD 系統(tǒng)的 Offset 里，有一工件移界面，可輸入零點(diǎn)偏移值。(2)用外

49、園車刀先試切工件端面，這時(shí) Z 坐標(biāo)的位置如：Z200，直接輸入到偏移值里。(3)選擇“Ref”回參考點(diǎn)方式，按 X、Z 軸回參考點(diǎn)，這時(shí)工件零點(diǎn)坐標(biāo)系即建立。(4)注意：這個(gè)零點(diǎn)一直保持，只有從新設(shè)置偏移值 Z0，才清除。四 用 G54-G59 設(shè)置工件零點(diǎn) (1)用外園車刀先試車一外園，測(cè)量外園直徑后，把刀沿 Z 軸正方向退點(diǎn)，切端面到中心。(2)把當(dāng)前的 X 和 Z 軸坐標(biāo)直接輸入到 G54-G59 里,程序直接調(diào)用如:G54X50Z50。(3)注意:可用 G53 指令清除 G54-G59 工件坐標(biāo)系。3.63.6 夾具的選擇夾具的選擇3.6.13.6.1 確定工件的加工部位和具體內(nèi)容確

50、定工件的加工部位和具體內(nèi)容確定被加工工件需在本機(jī)床上完成的工序內(nèi)容及其與前后工序的聯(lián)系。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19(1)工件在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量等。(2)前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔等。(3)本工序要加工的部位和具體內(nèi)容。 (4)為了便于編制工藝及程序，應(yīng)繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。3.6.23.6.2 確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具 根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準(zhǔn)和夾緊要求，選用或設(shè)計(jì)夾具。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件

51、。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動(dòng)力卡盤，因它在生產(chǎn)廠已通過了嚴(yán)格的平衡，具有高轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速可達(dá) 40006000rmin)、高夾緊力(最大推拉力為 20008000N)、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機(jī)配制，可獲得理想的夾持精度。通過調(diào)整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時(shí)，可采用液壓自動(dòng)定心中心架，定心精度可達(dá) 0.03mm。3.6.33.6.3 確定加工方案確定加工方案(一)確定加工方案的原則加工方案又稱工

52、藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，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。（1）先粗后精濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量，同時(shí)盡量滿足精

53、加工的余量均勻性要求。當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時(shí)，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時(shí)，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。（2）先近后遠(yuǎn)這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時(shí)，通常安排離對(duì)

54、刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。對(duì)于車削加工，先近后遠(yuǎn)有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。（3）先內(nèi)后外對(duì)既要加工內(nèi)表面(內(nèi)型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時(shí)，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。這是因?yàn)榭刂苾?nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應(yīng)較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。（4）走刀路線最短確定走刀路線的工作重點(diǎn)，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。走刀路線泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)(或機(jī)床固定原點(diǎn))開始運(yùn)動(dòng)起

55、，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整個(gè)加工過程的執(zhí)行時(shí)間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動(dòng)部件的磨損等。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析，必要時(shí)可輔以一些簡(jiǎn)單計(jì)算。上述原則并不是一成不變的，對(duì)于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴于編程者實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。(二)加工路線與加工余量的關(guān)系在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把

56、毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。（1）對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線（2）分層切削時(shí)刀具的終止位置(三)車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，因其傳動(dòng)鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具沿主進(jìn)給軸(多為 Z 軸)方向位移一個(gè)螺距即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，會(huì)受到以下幾方面的影響：（1）螺紋加工程序段中指令的螺距(導(dǎo)程)值，相當(dāng)于以進(jìn)給量（mm/r）表示的進(jìn)給速度 F，如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，其換算后的進(jìn)給速度(mm/m

57、in)則必定大大超過正常值；（2）刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升/降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運(yùn)算速度的約束，由于升/降頻特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出的“超前”和“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙的螺距不符合要求；（3）車削螺紋必須通過主軸的同步運(yùn)行功能而實(shí)現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈沖發(fā)生器(編碼器)。當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，通過編碼器發(fā)出的定位脈沖(即主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)所發(fā)出的一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號(hào))將可能因“過沖”(特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí))而導(dǎo)致工件螺紋產(chǎn)生亂扣。因此，車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：（1）在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速；（2

58、）當(dāng)螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長(zhǎng)度 1 和切出長(zhǎng)度 2 考慮比較充裕，即螺紋進(jìn)給距離超過圖樣上規(guī)定螺紋的長(zhǎng)度較大時(shí)，可選擇適當(dāng)高一些的主軸轉(zhuǎn)速；濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22（3）當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機(jī)床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)速時(shí)，則可選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速；（4）通常情況下，車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)按其機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定的計(jì)算式進(jìn)行確定，其計(jì)算式多為： n 螺n 允L(rmin) 式中 n 允-編碼器允許的最高工作轉(zhuǎn)速(rmin)；L-工件螺紋的螺距(或?qū)С?，mm)。 (四)確定切削用量與進(jìn)給量削時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，刀具無法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時(shí)間，但是刀具容易產(chǎn)生高

59、熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來有：(1)刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到 50mmin，碳化物刀具耐高溫切削速度可達(dá) 100mmin 以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達(dá) 1000mmin。(2)工件材料。工件材料硬度高低會(huì)影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時(shí)切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時(shí)，切削速度可以提高。(3)刀具壽命。刀具使用時(shí)間(壽命)要求長(zhǎng)，則應(yīng)采用較低的切削速度。反之，可采用較高的切削速度。(4)切削深度與進(jìn)刀量。切削深度與進(jìn)刀量大，切削抗力也大，切削熱會(huì)增加，故切削速度應(yīng)降低。(5)刀具的形狀。刀具的形狀、角

60、度的大小、刃口的鋒利程度都會(huì)影響切削速度的選取。(6)冷卻液使用。機(jī)床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速度。上述影響切削速度的諸因素中，刀具材質(zhì)的影響最為主要。切削深度主要受機(jī)床剛度的制約，在機(jī)床剛度允許的情況下，切削深度應(yīng)盡可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。這樣可以減少走刀次數(shù)。主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)床和刀具允許的切削速度來確定。可以用計(jì)算法或查表法來選取。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)23進(jìn)給量 f(mmr)或進(jìn)給速度 F(mmmin)要根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來選。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)及數(shù)控系統(tǒng)的限制。編程員在選取切削

61、用量時(shí)，一定要根據(jù)機(jī)床說明書的要求和刀具耐用度，選擇適合機(jī)床特點(diǎn)及刀具最佳耐用度的切削用量。當(dāng)然也可以憑經(jīng)驗(yàn)，采用類比法去確定切削用量。不管用什么方法選取切削用量，都要保證刀具的耐用度能完成一個(gè)零件的加工，或保證刀具耐用度不低于一個(gè)工作班次，最小也不能低于半個(gè)班次的時(shí)間。3.73.7 螺紋車削螺紋車削螺紋車削刀具已經(jīng)從全面改善車刀性能的涂層及材料等級(jí)方面所取得的共同進(jìn)步中獲益。此外，在螺紋車削刀片方面，人們進(jìn)行了更好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了更佳的切屑控制。事實(shí)上，通過工程設(shè)計(jì)方式可以提高螺紋加工過程的效率。第一步應(yīng)該是理解螺紋加工中一些基本的主題。 3.7.13.7.1 為什么螺紋車削要求如此之高為

62、什么螺紋車削要求如此之高螺紋車削的要求要高于普通車削操作。切削力一般較高，螺紋刀片的切削端部半徑較小，比較薄弱。在螺紋加工中，進(jìn)給速度必須與螺紋的節(jié)距精確對(duì)應(yīng)。對(duì)于節(jié)距為 8 螺紋/英寸（tpi）的情況，刀具必須以 8 轉(zhuǎn)/英寸或者 0.125 英寸/轉(zhuǎn)的進(jìn)給速度前進(jìn)。與普通車削應(yīng)用（其中典型的進(jìn)給速度大約為 0.012ipr）相比，螺紋車削的進(jìn)給速度要高出 10 倍。螺紋加工刀片刀尖處的作用力可能要高 1001,000 倍。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)24承受這種作用力的端部半徑一般為 0.015 英寸，而常規(guī)車削刀片的半徑為 0.032 英寸。對(duì)于螺紋加工刀片，該半徑受許可的螺紋形狀根部半徑（

63、其大小由相關(guān)螺紋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）的嚴(yán)格限制。它還受所需要的切削動(dòng)作限制，因?yàn)椴牧蠠o法經(jīng)受普通車削中的剪切過程，否則會(huì)發(fā)生螺紋變形。切削力較高和作用力聚集范圍較窄導(dǎo)致的結(jié)果 是：螺紋加工刀片要承受比一般車刀高得多的應(yīng)力。3.7.23.7.2 部分與全輪廓刀片的比較部分與全輪廓刀片的比較部分輪廓刀片，有時(shí)候被稱作“非加頂式”刀片，它在不給螺紋加頂或裝牙頂?shù)那闆r下切削螺紋溝槽。一把刀片可以產(chǎn)生一系列螺紋，直至最粗的節(jié)距即每英寸螺紋數(shù)最少處為止-這是刀片端部半徑強(qiáng)度許可的。這種端部半徑設(shè)計(jì)得足夠小，刀片可以加工各種節(jié)距。對(duì)于小節(jié)距，端部半徑會(huì)顯得尺寸過小。這意味著刀片必須穿透得深一些。例如，用一把部分輪廓刀

64、片加工一個(gè) 8tpi 的螺紋需要螺紋深度為 0.108 英寸，而用完全輪廓刀片產(chǎn)生的相同螺紋則只需要 0.81 英寸的指定深度。因此，全輪廓刀片可以產(chǎn)生強(qiáng)度更高的螺紋。此外，全輪廓刀片加工出螺紋的操作可以少 4 道。3.7.33.7.3 多齒刀片多齒刀片多齒刀片連續(xù)地帶有系列齒，任何齒在螺紋溝槽中切削的深度都要比它前面的一個(gè)齒更深。借助這些刀片，加工一個(gè)螺紋所需要的操作道數(shù)可以減少 80%。刀具壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于單頂尖刀片，因?yàn)樽罱K的齒只加工某個(gè)給定螺紋一半或三分之一的金屬。但是，由于它們存在較高的切削力，因此不提倡將這些刀片用于薄壁零件的加工-因?yàn)榭赡軙?huì)產(chǎn)生顫振。此外，用這些刀片加工工件的結(jié)構(gòu)必

65、須具有足夠的螺紋間隙，以便所有齒退出切削。圖 3.2 多齒刀片，在一個(gè)系列中帶有多個(gè)齒，螺紋加工效率可能會(huì)提高，但切削力較高。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)253.7.43.7.4 每道進(jìn)給每道進(jìn)給每道的切削深度，或者說每道進(jìn)給，在螺紋加工中是非常關(guān)鍵的。每個(gè)相連的操作道都要嚙合刀片切削刃較大部分。如果每道進(jìn)給是恒定的（不推薦采用這種方式），則切削力和金屬去除率從上一道到下一道會(huì)劇烈增加。例如，在采用恒定的 0.010 英寸進(jìn)給/道的速度加工一個(gè) 60 度螺紋形狀時(shí)，第二道去除的材料為第一道的 3 倍。與隨后每道操作一樣，去除的金屬量連續(xù)成指數(shù)上升。為了避免這種切除量增加并維持比較現(xiàn)實(shí)的切削力，切深

66、應(yīng)該隨著各道操作而減少。3.7.53.7.5 橫切進(jìn)給法橫切進(jìn)給法盡管這可能是加工螺紋最常用的方法，但確是最不提倡采用的一種方法。由于刀具是徑向進(jìn)給的（與工件中心線垂直），因此金屬?gòu)穆菁y齒腹兩側(cè)去除，從而產(chǎn)生 V 形切屑。這種切屑很難斷裂，因此切屑流動(dòng)是一個(gè)問題。此外，由于刀片端部?jī)蓚?cè)要承受較高的熱和壓力，因此刀具壽命通常比其他橫切進(jìn)給法中要短。1) 齒腹橫切進(jìn)給在這種方法中，橫切方向與螺紋齒腹之一平行，這一般意味著刀具沿 30 度直線進(jìn)給。切屑與普通車削中產(chǎn)生的類似。（參見圖 3.4。）與徑向橫切相比，這種方法中產(chǎn)生的切屑比較容易成形，并且易于從切削刃中排出，熱擴(kuò)散性更好。但是，在這種橫切進(jìn)給法中，刀片后緣會(huì)摩擦齒腹而不會(huì)進(jìn)行切削。這樣會(huì)燒傷螺紋，導(dǎo)致表面粗糙度很差，甚至發(fā)生顫振現(xiàn)象。2) 修改的齒腹橫切進(jìn)給（推薦采用）這種方法與齒腹橫切進(jìn)給法類似，不同的是橫切角度小于螺紋角度-即小于 30度。這種方法保留了齒腹橫切法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了刀片后緣帶來的問題。291/2度的橫切角一般會(huì)產(chǎn)生最佳結(jié)果，但在現(xiàn)實(shí)操作中，25291/2 度范圍內(nèi)的橫切角都是可以接受的。圖 3.3 橫切進(jìn)給方法