漲姿勢(shì)，【圖文】數(shù)控車床簡(jiǎn)介及車削工藝實(shí)例分析
數(shù)控車床是目前使用較為廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。小編幾天圖文并茂的形式給大家介紹數(shù)控車床及車削工藝實(shí)例。數(shù)控車床它主要用于軸類零件或盤類零件的內(nèi)外圓柱面、任意錐角的內(nèi)外圓錐面、復(fù)雜回轉(zhuǎn)內(nèi)外曲面和圓柱、圓錐螺紋等切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及鏜孔等。
數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫(xiě)成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。
數(shù)控車床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、尾座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑器等部分組成。
（一）數(shù)控車床類型：
數(shù)控車床有廣泛的加工藝性能，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔?？杉庸ぶ本€圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件。數(shù)控車床的分類也很多，具體如下：
按車床主軸位置分類
(1)立式數(shù)控車床簡(jiǎn)稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，一個(gè)直徑很大的圓形工作臺(tái)，用來(lái)裝夾工件。這類機(jī)床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì)較小的大型復(fù)雜零件。
(2)臥式數(shù)控車床又分為數(shù)控水平導(dǎo)軌臥式車床和數(shù)控傾斜導(dǎo)軌臥式車床。其傾斜導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑。
按加工零件的基本類型分類
(1)卡盤式數(shù)控車床這類車床沒(méi)有尾座，適合車削盤類(含短軸類)零件。夾緊方式多為電動(dòng)或液動(dòng)控制，卡盤結(jié)構(gòu)多具有可調(diào)卡爪或不淬火卡爪(即軟卡爪)。
(2)頂尖式數(shù)控車床這類車床配有普通尾座或數(shù)控尾座，適合車削較長(zhǎng)的零件及直徑不太大的盤類零件。
按刀架數(shù)量分類
(1)單刀架數(shù)控車床數(shù)控車床一般都配置有各種形式的單刀架，如四工位臥動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架或多工位轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。
(2)雙刀架數(shù)控車床這類車床的雙刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。
按數(shù)控系統(tǒng)功能分類
(1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床
采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單片機(jī)對(duì)普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造后形成的簡(jiǎn)易型數(shù)控車床，成本較低，但自動(dòng)化程度和功能都比較差，車削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。
(2)普通數(shù)控車床根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門設(shè)計(jì)并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)，自動(dòng)化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。這種數(shù)控車床可同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)軸，即X軸和Z軸。
(3)車削加工中心
在普通數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和動(dòng)力頭，更高級(jí)的數(shù)控車床帶有刀庫(kù)，可控制X、Z和C三個(gè)坐標(biāo)軸，聯(lián)動(dòng)控制軸可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C軸和銑削動(dòng)力頭，這種數(shù)控車床的加工功能大大增強(qiáng)，除可以進(jìn)行一般車削外可以進(jìn)行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工，
其它分類方法
按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式等指標(biāo)，數(shù)控車床可以分很多種類，如直線控制數(shù)控車床，兩主軸控制數(shù)控車床等；按特殊或?qū)ｉT工藝性能可分為螺紋數(shù)控車床、活塞數(shù)控車床、曲軸數(shù)控車床等多種。
（二）數(shù)控車床加工對(duì)象
1. 精度要求高的零
由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對(duì)刀精度高，以及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償甚至自動(dòng)補(bǔ)償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。在有些場(chǎng)合可以以車代磨。此外，由于數(shù)控車削時(shí)刀具運(yùn)動(dòng)是通過(guò)高精度插補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，再加上機(jī)床的剛性好和制造精度高，所以它能加工對(duì)母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。
2. 表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件
數(shù)控車床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是由于機(jī)床的剛性好和制造精度高，還由于它具有恒線速度切削功能。在材質(zhì)、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進(jìn)給速度和切削速度。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來(lái)切削端面，這樣切出的粗糙度既小又一致。數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用減小進(jìn)給速度的方法來(lái)達(dá)到，而這在傳統(tǒng)車床上是做不到的。
3. 輪廓外形復(fù)雜的零件
數(shù)控車床具有圓弧插補(bǔ)功能，所以可直接使用圓弧指令來(lái)加工圓弧輪廓。數(shù)控車床也可加工由任意平面曲線所組成的輪廓回轉(zhuǎn)零件，既能加工可用方程描述的曲線，也能加工列表曲線。假如說(shuō)車削圓柱零件和圓錐零件既可選用傳統(tǒng)車床也可選用數(shù)控車床，那么車削復(fù)雜轉(zhuǎn)體零件就只能使用數(shù)控車床。
4. 帶一些特殊類型螺紋的零件
傳統(tǒng)車床所能切削的螺紋相當(dāng)有限，它只能加工等節(jié)距的直、錐面公、英制螺紋，而且一臺(tái)車床只限定加工若干種節(jié)距。數(shù)控車床不但能加工任何等節(jié)距直、錐面，公、英制和端面螺紋，而且能加工增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過(guò)渡的螺紋。數(shù)控車床加工螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)向不必像傳統(tǒng)車床那樣交替變換，它可以一刀又一刀不停頓地循環(huán)，直至完成，所以它車削螺紋的效率很高。數(shù)控車床還配有精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質(zhì)合金成型刀片，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車削出來(lái)的螺紋精度高、表面粗糙度小?？梢哉f(shuō)，包括絲杠在內(nèi)的螺紋零件很適合于在數(shù)控車床上加工。
5. 超精密、超低表面粗糙度的零件
磁盤、錄象機(jī)磁頭、激光打印機(jī)的多面反射體、復(fù)印機(jī)的回轉(zhuǎn)鼓、照相機(jī)等光學(xué)設(shè)備的透鏡及其模具，以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度值，它們適合于在高精度、高功能的數(shù)控車床上加工。以往很難加工的塑料散光用的透鏡，現(xiàn)在也可以用數(shù)控車床來(lái)加工。超精加工的輪廓精度可達(dá)到 0.1μm，表面粗糙度司達(dá)0.02μm。超精車削零件的材質(zhì)以前主要是金屬，現(xiàn)已擴(kuò)大到塑料和陶瓷。
（三） 數(shù)控車床的工藝裝備
1. 數(shù)控車床的卡盤
液壓卡盤是數(shù)控車削加工時(shí)夾緊工件的重要附件，對(duì)一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤；對(duì)零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤；用棒料直接加工零件時(shí)需要采用彈簧卡盤。
彈簧夾頭卡盤
2. 數(shù)控車床的尾座
對(duì)軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，需要采用安裝在液壓尾架上的活頂尖對(duì)零件尾端進(jìn)行支撐，才能保證對(duì)零件進(jìn)行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾座。
可編程控制液壓尾座
3. 數(shù)控車床的刀架
刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床根據(jù)其功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)目—般為8把、10把、12把或16把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。
刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架上，可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。
數(shù)控車床的刀架
數(shù)控車床可以配備兩種刀架：
1) 專用刀架
由車床生產(chǎn)廠商自己開(kāi)發(fā)，所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優(yōu)點(diǎn)是制造本錢低，但缺乏通用性。
2) 通用刀架
根據(jù)一定的通用標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)的刀架，數(shù)控車床生產(chǎn)廠商可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進(jìn)行選擇配置。
4. 數(shù)控車床的銑削動(dòng)力頭
數(shù)控車床刀架上安裝銑削動(dòng)力頭可以大大擴(kuò)展數(shù)控車床的加工能力。
（四）數(shù)控車削加工工藝：
數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生
20世紀(jì)40年代，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)零件的加工質(zhì)量要求越來(lái)越高，零件的形狀越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法已無(wú)法達(dá)到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。
(1)分析被加工零件的圖紙，明確工序加工內(nèi)容及技術(shù)要求。
(2)工序及裝夾方式的確定
(3)進(jìn)給路線的確定
(4)刀具的選擇
（五）切削用量的選擇
典型軸類零件如圖5-27所示，零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求，試對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)控車削工藝分析?！ ?/span>
（1）零件圖工藝分析
該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個(gè)直徑尺寸有較嚴(yán)的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求。
通過(guò)上述分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施。
①對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。
②在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過(guò)象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線，因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。
③為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車出夾持部分（雙點(diǎn)畫(huà)線部分），右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選φ60㎜棒料。
圖5-27 典型軸類零件
（2）選擇設(shè)備
根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用TND360數(shù)控車床。
（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式
①定位基準(zhǔn) 確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)?！ ?/span>
②裝夾方法 左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動(dòng)頂尖支承的裝夾方式?！ ?/span>
（4）確定加工順序及進(jìn)給路線
加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn)行粗車（留0.25㎜精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。TND360數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進(jìn)給路線（但精車的進(jìn)給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進(jìn)給，如圖5-28所示。
圖5-28 精車輪廓進(jìn)給路線
（5）刀具選擇
①選用φ5㎜中心鉆鉆削中心孔。
②粗車及平端面選用900硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉（可用作圖法檢驗(yàn)），副偏角不宜太小，選k=35 0。
③精車選用900硬質(zhì)合金右偏刀，車螺紋選用硬質(zhì)合金600外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取rε=0.15～0.2㎜?！ ⑺x定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中（見(jiàn)表5-7），以便編程和操作管理?！ ?/span>
表5-7 數(shù)控加工刀具卡片
產(chǎn)品名稱或代號(hào) ××× 零件名稱 典型軸 零件圖號(hào) ×××
序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注
1 T01 φ5中心鉆 1 鉆φ5 mm中心孔
2 T02 硬質(zhì)合金900外圓車刀 1 車端面及粗車輪廓右偏刀
2 T03 硬質(zhì)合金900外圓車刀 1 精車輪廓 右偏刀
3 T04 硬質(zhì)合金600外螺紋車刀 1 車螺紋
編制 ××× 審核 ××× 批準(zhǔn) ××× 共 頁(yè) 第 頁(yè)
（6）切削用量選擇
①背吃刀量的選擇 輪廓粗車循環(huán)時(shí)選ap=3 ㎜，精車ap=0.25㎜；螺紋粗車時(shí)選ap= 0.4 ㎜，逐刀減少，精車ap=0.1㎜。
②主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車直線和圓弧時(shí)，查表5-6選粗車切削速度vc=90m/min、精車切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=πdn/1000計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=60 ㎜，精車工件直徑取平均值）：粗車500r/min、精車1200 r/min。車螺紋時(shí)，參照式（5-1）計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n =320 r/min.
③進(jìn)給速度的選擇 查表2-4、表2-5選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，再根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.4㎜/r，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.15㎜/r，最后根據(jù)公式vf = nf計(jì)算粗車、精車進(jìn)給速度分別為200 ㎜ /min和180 ㎜/min?！ ?/span>
綜合前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容，并將其填入表5-8所示的數(shù)控加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi)容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。
表5-8 典型軸類零件數(shù)控加工工藝卡片
|
單位名稱 |
××× |
產(chǎn)品名稱或代號(hào) |
零件名稱 |
零件圖號(hào) |
||||||||
|
××× |
典型軸 |
××× |
||||||||||
|
工序號(hào) |
程序編號(hào) |
夾具名稱 |
使用設(shè)備 |
車間 |
||||||||
|
001 |
××× |
三爪卡盤和活動(dòng)頂尖 |
TND360數(shù)控車床 |
數(shù)控中心 |
||||||||
|
工步號(hào) |
工步內(nèi)容 |
刀具號(hào) |
刀具規(guī)格 / mm |
主軸轉(zhuǎn)速 /r.min－1 |
進(jìn)給速度 /mm. min－1 |
背吃刀量 / mm |
備注 |
|||||
|
1 |
平端面 |
T02 |
25×25 |
500 |
|
|
手動(dòng) |
|||||
|
2 |
鉆中心孔 |
T01 |
φ5 |
950 |
|
|
手動(dòng) |
|||||
|
3 |
粗車輪廓 |
T02 |
25×25 |
500 |
200 |
3 |
自動(dòng) |
|||||
|
4 |
精車輪廓 |
T03 |
25×25 |
1200 |
180 |
0.25 |
自動(dòng) |
|||||
|
5 |
粗車螺紋 |
T04 |
25×25 |
320 |
960 |
0.4 |
自動(dòng) |
|||||
|
6 |
精車螺紋 |
T04 |
25×25 |
320 |
960 |
0.1 |
自動(dòng) |
|||||
|
編制 |
××× |
審核 |
××× |
批準(zhǔn) |
××× |
年 月 日 |
共 頁(yè) |
第 頁(yè) |
||||
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