第四章数控车削加工工艺及数控车床使用PPT格式课件下载.ppt

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另外，数控车床上都设有封闭的防护装置，有些还安装了自动排屑装置。

第一节概述,

（1）床身和导轨的布局数控车床床身导轨与水平面的相对位置如图41所示，它有4种布局形式：

图41a为平床身，图41b为斜床身，图41c为平床身斜滑板，图41d为立床身。

第一节概述,水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，工艺性好，便于导轨面的加工，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。

但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。

从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。

水平床身配上倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩，这种布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。

第一节概述,由于水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局这两种布局形式具有排屑容易，从工件上切下的炽热铁屑不会堆积在导轨上，便于安装自动排屑器；

操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；

机床外形简洁、美观，占地面积小，容易实现封闭式防护等特点，所以中、小型数控车床普遍采用这两种形式。

第一节概述,斜床身导轨倾斜的角度分别为30、45、60、75，当角度为90时称为立式床身。

倾斜角度小，排屑不便；

倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。

导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。

综合考虑上面的诸因素，中小规格的数控车床，其床身的倾斜度以60为宜。

第一节概述,

（2）刀架的布局刀架作为数控车床的重要部件之一，它对机床整体布局及工作性能影响很大。

两坐标联动数控车床多采用12工位的回转刀架，也有采用6工位、8工位、10工位回转刀架。

回转刀架在机床上的布局有两种形式。

一种是适用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴与主轴平行；

另一种是适用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴与主轴垂直。

第一节概述,四坐标控制的数控车床，床身上安装有两个独立的滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。

由于分别控制每个刀架的切削进给量，因此两刀架可以同时切削同一工件的不同部位，不仅扩大了加工范围，还提高了加工效率。

四坐标数控车床需要配置专门的数控系统来控制两个独立刀架，而且机械结构复杂。

这种机床主要适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。

第一节概述,二、数控车床的分类随着数控车床制造技术的不断发展，为了满足不同的加工需要，数控车床的品种和数量越来越多，形成了产品繁多、规格不一的局面。

对数控车床的分类可以采用不同的方法。

第一节概述,1按数控系统的功能分

（1）全功能型数控车床如配有日本FANUCOTE、德国SIEMENS810T系统的数控车床都是全功能型的。

（2）经济型数控车床经济型数控车床是在普通车床基础上改造而来的，一般采用步进电动机驱动的开环控制系统，其控制部分通常采用单片机来实现。

第一节概述,2按主轴的配置形式分类

（1）卧式数控车床主轴轴线处于水平位置的数控车床。

（2）立式数控车床主轴轴线处于垂直位置的数控车床。

还有具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。

第一节概述,3按数控系统控制的轴数分类

（1）两轴控制的数控车床机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。

（2）四轴控制的数控车床机床上有两个独立的回转刀架，可实现四轴控制。

对于车削中心或柔性制造单元，还要增加其他的附加坐标轴来满足机床的功能要求.目前，我国使用较多的是中小规格的两坐标联动控制的数控车床。

第一节概述,三、数控车削的主要加工对象数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。

结合数控车削的特点，与普通车床相比，数控车床适合于车削具有以下要求和特点的回转体零件。

第一节概述,1精度要求高的回转体零件由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自偿，所以能加工尺寸精度要求较高的零件，在有些场合可以以车代磨。

此外，数控车削的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，所以能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。

另外工件一次装夹可完成多道工序的加工，提高了加工工件的位置精度。

第一节概述,2表面粗糙度要求好的回转体零件数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。

因为在材质精车余量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。

切削速度变化，致使车削后的表面粗糙度不一致，使用数控车床的恒线速切削功能，就可选用最佳线速度来切削锥面、球面和端面等，使车削后的表面粗糙度值既小又一致。

第一节概述,3表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，可以车削由任意直线和曲线组成的形状复杂的回转体零件。

如图42所示的壳体零件封闭内腔的成形面，在普通车床上是无法加工的，而在数控车床上则很容易加工出来。

第一节概述,4带特殊螺纹的回转体零件数控车床具有加工各类螺纹的功能，包括任何等导程的直、锥和端面螺纹，增导程、减导程以及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。

通常在主轴箱内安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步带1：

1地传到脉冲编码器。

采用伺服电动机驱动主轴旋转，当主轴旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动工件一个导程的运动关系。

而且车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度值小。

第一节概述,5超精密、超低表面粗糙度值的零件磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜等零件，要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度值，它们适合于在高精度、高性能的数控车床上加工。

数控车床超精加工的轮廓精度可达到0.1m，表面粗糙度达Ra0.02m，超精加工所用数控系统的最小分辨率应达到0.01m。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,一、数控车削加工工件的装夹

（一）工件采用通用夹具装夹

（二）工件采用找正方式装夹（三）其他类型的车床夹具,第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,

（一）工件采用通用夹具装夹1工件定位要求由于数控车削编程和对刀的特点，工件径向定位后要保证工件坐标系Z轴与机床主轴轴线同轴，同时要保证加工表面径向的工序基准（或设计基准）与机床主轴回转中心线的位置满足工序（或设计）要求。

如工序要求加工表面轴线与工序基准表面轴线同轴，这时工件坐标系Z轴即为工序基准表面的轴线，可采用三爪自定心卡盘以工序基准为定位基准自动定心装夹或采用两顶尖（工序基准为工件两中心孔）定位装夹；

若工序要求加工表面轴线与工序基准表面轴线有偏心，则采用偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具装夹，偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具的中心（为定位基准）到主轴回转中心线的距离要满足加工表面中心线与工序基准（与定位基准重合）的偏心距离要求，这时工件坐标系Z轴只能为加工表面的轴线。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,工件轴向定位后要保证加工表面轴向的工序基准（或设计基准）与工件坐标系X轴的位置要求。

批量加工时，若采用三爪自定心卡盘装夹，工件轴向定位基准可选工件的左端面或左侧其他台阶面；

若采用两顶尖装夹，为保证定位准确；

工件两中心孔倒角可加工成准确的圆弧形倒角，这时顶尖与中心孔圆弧形倒角接触为一条环线，轴向定位非常准确，适合数控加工精确性要求。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,2定位基准（指精基准）选择的原则

（1）基准重合原则为避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准（设计基准）作为定位基准，并使工序基准、定位基准、编程原点三者统一，这是最优先考虑的方案。

因为当加工面的工序基准与定位基准不重合，且加工面与工序基准不在一次安装中同时加工出来的情况下，会产生基准不重合误差。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,

（2）基准统一原则在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准，这对数控加工保证零件的位置精度非常重要。

（3）便于装夹原则所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单，敞开性好，操作方便，能加工尽可能多的内容。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,（4）便于对刀原则批量加工时，在工件坐标系已确定的情况下，采用不同的定位基准为对刀基准建立工件坐标系，会使对刀的方便性不同，有时甚至无法对刀，这时就要分析此种定位方案是否能满足对刀操作的要求，否则原设工件坐标系须重新设定。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,3常用装夹方式

（1）在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。

三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，所以适用于装夹外形规则的中、小型工件。

三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。

反爪用来装夹直径较大的工件。

用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件，轴类工件还可使用尾座顶尖支持工件。

数控车床主轴转速较高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘。

这种卡盘在生产厂已通过了严格平衡检验，具有高转速（极限转速可达8000rmin以上）、高夹紧力（最大推拉力为2000-8000N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。

通过调整油缸的压力，可改变卡盘的夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。

还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。

为减少细长轴加工时的受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03mm。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,2）在两顶尖之间装夹对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。

两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高，但必须先在工件的两端面钻出中心孔。

该装夹方式适用于多工序加工或精加工。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,用两顶尖装夹工件时须注意的事项：

1）前后顶尖的连线应与车床主轴轴线同轴，否则车出的工件会产生锥度误差。

2）尾座套筒在不影响车刀切削的前提下，应尽量伸出得短些，以增加刚性，减少振动。

3）中心孔应形状正确，表面粗糙度值小。

轴向精确定位时，中心孔倒角可加工成准确的圆弧形倒角，并以该圆弧形倒角与顶尖锥面的切线为轴向定位基准定位。

4）两顶尖与中心孔的配合应松紧合适。

第二节数控车削加工工件的装夹及对刀,（3）用卡盘和顶尖装夹用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。

因此，车削质量较大工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。

为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承，或利用工件的台阶面限位（见图43）。

这种方法比较安全，能承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以应用比较广泛。