数控车削工艺

车削加工的走刀路径与刀片的选择 普通车削也叫单点切削，其基本定义是用单点刀具生成圆柱形状，并且在大多数情况下，刀具是固定的，而工件是旋转的。在许多方面，车削是定义相对简单且最直接的金属切削方法。车削是高度优化的工艺，需要在应用中彻底评估各种因数。 尽管为单刃加工，车削工艺也总是多种多样的，这是由于工件形状和材料、工序类型、工况要求及现代加工经济成本等决定了许多刀具选择与数控编程编排。除ISO 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 车刀，有许多基本的车削加工类型要求使用特定的非标准刀具以便能够以最有效的方法来执行这些工序。 应用单点切削的许多原理，也适用于其他切削刀具加工效率与刀具寿命的平衡。例如：镗削和多点的旋转切削的铣削。车削是两种运动的组合：工件的旋转和刀具的进给移动，在一些应用中，也可以是工件进给移动，而刀具绕其旋转，已进行切削，但其基本原理是相同的。刀具进给沿着工件的轴向进行移动这意味着可把零件的直径车削为更小的 尺寸 手机海报尺寸公章尺寸朋友圈海报尺寸停车场尺寸印章尺寸 ，此外，刀具还可在零件的末端朝中心方向进给，这意味着零件的长度将变短；有时，进给是这两种方向的组合，其结果是形成曲线 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，而CNC车床的数控单元可以对这样的运动进行编程和处理。 车削工序刀路安排的一般确定原则 被车削的零件加工轮廓是影响走刀路线编程和刀片形状选择的重要因数。我们将数控车削工序分为几个基本切削类型，以评价哪一种刀柄类型的选择与应用。这几个基本切削类型是：1、纵向车削；2、端面车削；3、仿型车削（球面形状的车削可以被看作是仿型车削）；4、插车。 刀柄类型由主偏角Kr和刀尖角所决定，同时，这两个角度决定了车刀的副偏角Kr′的大小，对于机夹车刀的使用，通常保持Kr′不小于3o~5o。当刀片有后角 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时为3o；当刀片为正反两面可用的、无后角设计时，Kr′最小为5o（通常为了形成加工需要的、正的主后角，安装该类刀片的刀柄平面是一负的角度，故当刀片装上后，一方面形成了正的主后角，另一方面也形成了负的副后角，增大了副后刀面与已加工表面擦挤的可能，故要求适当加大副偏角） 由上图可知当车刀进行仿形车削时，主偏角的大小随着刀具走向的改变，也可看到无论何时++ Kr′=180o。在确保工件轮廓及断屑等前提下，选择最小主偏角刀具，这样可以使刀尖角β和副偏角Kr′最大，有利于刀尖的强度和刀具的斜向进给范围。 刀杆尺寸的选择是依机床可能夹持的最大刀柄尺寸h所决定的。这为了降低刀具悬伸率以及为切削刃提供更加刚性的基础。刀片的大小由实际所需的有效切削刃的长度所影响。 单纯外圆车削的走刀路线与刀片形状的选择 几乎所有形状的刀片与车刀杆所组成的车刀都可以进行单纯的外圆车削或端面车削，只要零件没有台肩需要车削，刀具的主偏角就没有限制要求，那么刀片的形状就是刀具选择的唯一因素。 图一 当加工工艺系统刚性足够，不易发生振动时，应当选择尽量可能大的刀尖角，以便提供足够的刀片强度和稳定性，但一定要注意，此时，需要有足够大的机床功率。随着刀尖角的增大，刀片更坚固，切削深度可以较大，振动趋势加大。小的刀尖角刀片，则强度降低、相应切削深度要小，这会使刀具对切削热的影响更为敏感。每种刀片形状都有一个最大的有效切削长度，这也会对切削深度的确定造成影响。 在外圆车削中常使用80o刀尖角的菱形（C形）或凸三角形（W形）刀片，这是因为它是一个刀尖强度与切削力大小的有效折衷，并且可适合于除了单纯外圆车削外的其他简单的仿形车削加工。 刀片的形状确定以后，加工的最大切削深度决定了刀片的尺寸（切削深度影响了金属去除率、切削次数、断屑、要求的机床功率）。刀片形状、刀杆主偏角Kr和切削深度决定了刀片的有效切削刃长度la。在苛刻的加工条件下，为获得足够的可靠性，应考虑使用较大、较厚的刀片。在实际应用中，还要考虑到刀片如果设计有断屑槽做预断屑槽。那么断屑槽的长度也会对刀片的最大切深产生限制影响。 上图所示为不同形状的刀片，按照刃口长度所推荐的最大切深。不考虑刀片的断屑槽设计。 下图的资料反映了刀片的断屑槽是如何进一步限制刀片的最大切深的。 MR-用于粗加工的刀片槽型，加工不锈钢时具有高金属去除率，用于不锈钢零件的车削，车端面和简单仿形车削。 通常情况下我们讨论切削深度时，只限于简单的水平直线车削，若车刀切削至台肩时，切削深度会急剧增加。应对该状态的措施：一是增加刀片强度；再是增加一个车端面的工序，以使危及刀片安全的风险降至最小。 由上图可以看出，当刀片车到台肩图示4所在的位置，切深ap会比位置1水平车削大了很多，所以台肩余量的车削采用5所示的由外向内插入的方法。 台肩类零件车削的走刀路线与刀片形状的选择 对于不同的台肩尺寸及形式采取的走刀路线也不相同， 当水平车削的工件台肩高度不超过切削刃口长度时，可以采用下面的走刀方式。 当工件的台肩高度超过切削刃口的长度时，应采用下面的走刀方式 外圆端面车削的走刀路线与刀片形状选择 在上图例中所示的台肩零件车削中，选择了80o刀尖角的刀片。该刀具在水平车削与端面车削两个方向上的主偏角都是95o。这样，我们可获得通用性和切削刃长度的组合。 从左图可以看出，具有80o刀尖角的W、C型刀片安装在95o主偏角的刀杆上，那么刀杆在沿外圆走刀与沿端面走刀两方向时的主偏角都为95o，此时断屑槽的工作最为理想，所以，这样的刀具最适合外圆-端面车削。 55o刀尖角的刀片设计有断屑槽，因为刀杆的主偏角为93o，所以此种槽型必须在近乎93o主偏角进给时才起到良好的断屑作用。图中所示，刀片在端面车削时，很容易不断屑。 （同一种槽型，在外圆、端面加工时，尽量使主偏角大小接近，有利于断屑） 右图所示为一个铸铁环形零件的车削。图示的程序示例表示了刀杆如何进行零件的外圆端面与倒角的加工，我们首先注意到外圆与端面的车削使用了同一刀片的两个不同的刀尖，而倒角的进给方式特别适合铸铁类等易产生边角崩碎的工件材料。 仿形车削的走刀路线与刀片形状选择 对于轧辊类零件多为大圆弧外形的轴类零件 在进行仿形车削的精车加工工序时，经常采用圆刀片进行车削，上图所示为一个轧辊的精车加工，单边加工余量为0.15mm。我们可以看到在零件不同的车削部位进行切削加工的分别为刀片上1、2、3点之间来回移动，对于数控编程来讲如果不采用CAM，而是用G代码编程，我们推荐编辑图中虚线所示的刀片圆心轨迹。 对于折线与曲线组合的轴类零件 首先介绍两个车削概念：向外仿形和向内仿形 向外仿形（out-copying）:指刀具在斜线或圆弧面上由小径向大径方向做进给运动。 向内仿形（in-copying）:指刀具在斜线或圆弧面上由大径向小径方向做进给运动。 图示刀具的设计主偏角Kr=93o，刀片的刀尖角为55o，那么当车刀进行外圆车削时，车刀的副偏角Kr′=180o-93o-55o=32o。若进行仿形角α为20o零件的加工，当车刀向外仿形加工时Kroc′=Kr′+α=32o+20o=52o；当车刀向内仿形加工时Kroc′=Kr′-α=32o-20o=12o； 我们之前曾经提出关于车削时副偏角Kr′的应用常识，即刀片有后角时：K′最小为3o；当刀片没有后角即双面使用的刀片K′最小为5o。从而我们不难理解取自刀具供应商车削样本里面的刀具应用说明 下面一个零件模型说明了折线与曲线组合的典型轴类零件的加工部位划分 1、 外圆车削、大直径、左手刀 2、 端面车削 3、 车削退刀槽（砂轮越程槽） 4、 方便于仿形加工采用夹持稳固的右手车刀 5、 插车（侧面为圆弧连接的槽） 6、 圆弧仿形车削 7、 外圆车削小直径右手刀数控刀塔B轴分度定位，刀片为螺钉夹紧的有后角的锋利刀片 8、 内仿形车削 9、 外仿形车削 退刀槽或越程槽的车削方法 对于尺寸要求不严格的退刀槽采用下面的加工方法： 车削尺寸与形状要求严格的砂轮越程槽时，要使用专门的刀具，图示为三特维克可乐满的砂轮越程槽专用车刀 陶瓷刀片车削的走刀路线安排 陶瓷刀片越来越多地应用在现代数控车削加工淬硬钢，铸铁、耐热钢等材料，但是，陶瓷刀片在切削力波动时容易崩碎，所以在加工中要注意编程技巧，尽量要让刀具在切入切出时不产生过大的切削力变化。 陶瓷刀片分为纯氧化铝基的陶瓷刀片；氮化硅基的陶瓷刀片；钛基混合陶瓷刀片；晶须加强型陶瓷刀片。每一种刀材质的抗冲击性与耐磨性都不同，适合的工件材料和加工稳定性的适应性也不同，在编程进行加工前，应选择适合的刀片材质。 陶瓷刀片本身易崩碎的特点，决定了相同尺寸与形状的陶瓷刀片要比硬质合金刀片厚。而且通常刀片不推荐采用孔销夹紧的方式。 陶瓷刀片通常没有断屑槽设计，甚至机械的断屑机构也少见，刃口通常都做倒钝或倒楞来加强刃口的强度，而且通常选用较大的刀尖圆弧半径，在耐热合金的粗加工中常常采用圆形的陶瓷刀片来抵抗材料的过高的切削应力。 工件端面的倒角常常用45o主偏角的四方刀片斜进刀倒出，倒角大于刀片后面的切削深度ap，这样会减小刀片进行水平走刀时切入工件一瞬的冲击力。 “圆弧爬进式”进刀切入工件（Roll over action）的编程方式也可以避免陶瓷刀具切入工件时的冲击力，而且可以避免上面的预到角工序，这种编程方式也适用于硬质合金刀片车削表面不均或有硬皮的工件。 采用坡走走刀方式（Rauping）或贬切深切削可以延长刀片抵抗沟槽磨损的能力，从而延长刀片的使用寿命。 对于RCMX/RPMX等不可转位的陶瓷刀片，因为定位稳固，可以双向走刀，这样使可用的刃口数量增加。 对于C型等非圆形的陶瓷刀片，如图所示，刀具在切入工件和靠近台肩的部位，要将走刀量减慢到正常值的一半，用这种方法来降低切削力对刃口的冲击。 案例分析—航天发动机涡轮盘面槽与冠齿顶槽根部车削路线安排分析，民用航天发动机的涡轮盘加工，最重要的要求是刀具刃口的安全性。零件的材料成本从几万到几十万不等，所以从刀片材料选择、刀片夹持方式和走刀路线安排以及参数选择都从保证刀片刃口安全性及最大发挥刀片寿命出发。 A B C 图中所示各点的分析，工件材料为由优质镍基耐热合金1nconel718，硬度HRC38。 A点：刀片采用如图的走刀路线，刀片切入和切出工件都采用圆弧插补渐入渐出，从而避免了切削力的冲击，左右走刀的方式使刀片刃口摩擦均匀，提高刀片使用寿命。 B点：从图中可以看出，使用了有别于a点的刀具，看似增加了刀具投入，但提高了加工效率，保证了工件质量的稳定性。其中，先加工2a后加工2b是为了保持加工部位的强度，使其不易产生振动。 C点：使用了不同于a、b点的刀具，在实际加工中我们发现专用刀具的优点之一就是可以最大限度使用刀具最佳的切削参数。c点的加工特点与b点的加工特点相同。 E D D点：管齿顶槽的粗加工，采用机夹槽加工刀片，因为标准刀片的刃口宽度通常与加工的槽宽不同，为了保证刀片刃口的磨损一致、槽宽尺寸及表面质量，常采用图中所示三次进刀的形式。 E点：槽底双向侧圆弧槽，使用非标成型圆头刀片完成。圆头刀片在进行满槽宽插车时，会引起很大的振动，所以采用图中的圆弧仿形车削去除余量的方式。 切断与切槽的现代刀具 1、 现代机夹切槽、切断类刀具，一般可完成的加工类型包括：切断、外圆切槽、内圆切槽、端面切槽、外圆车削、内圆车削、退刀槽切削、仿形切削、浅槽切削。现代切槽切断刀采用机夹刀片，刀片底部都有V型定位或者轨道型结构设计，对于切断和切槽刀片获得极为安全的夹紧，刀片如果有侧向刃口设计，这种结构可以用于车削和仿形车削等产生的侧向力。 现代切槽切断刀片的定位方式 V 型定位 轨道型定位 主要走刀方向 切槽切断刀的使用注意事项 2、 大前角切槽刀，可以减小飞边和毛刺，但切削不均匀，表面质量差，刀具寿命短 3、 大切断深度加工时,在切断到靠近中心时应减小进给和切削速度，以减小毛刺和切削刃上的负荷。在切断前2~3mm时进给减小到75%。 4、 当刀具吃刀时和在整个工序中，应准确地向切削刃直接施加充足的切削液。 5、 在切断杆件或在较小直径上切槽时，中心高的设置应保持±0.1mm的公差。这对刀具寿命、切削力和毛刺大小影响很大。 6、 为了获得垂直的表面和减小振动，将刀片安装成与工件中心线成90o。 7、 拧紧夹紧螺钉时，应小心使用合适的力矩，不得拧的过紧或过松，应参照厂商推荐表 宽槽的车削方法 对于粗加工宽槽，最常用的加工方法为：多步切槽，直插式车削（plunge and turn），坡走车削。宽槽在粗车以后，通常也需要单独的侧面与槽底面的精加工。 l 如果槽宽比槽深小，则推荐执行多步切槽工序 l 如果槽宽比槽深大，则推荐直插式车削工序,每次刀片插车的深度不超过刀片的宽度。 l 如果所指的棒材或零件细长或强度低，推荐进行坡走车削。坡走车槽需要两倍的切削次数，但适合于当棒材或者零件为细长或强度低的情况。径向力较小，因而可降低振动趋势。另外，还可获得良好的切屑控制并降低刀片的沟槽磨损，特别是在较低加工稳定性下对大批量零件进行切槽加工时。 宽槽的精车加工 如右图所示的编程方法，为获得最佳精加工结果，当切削槽的各个角落时应该格外小心。当刀片切削角落的半径范围时，大部分刀具会沿着Z轴方向移动。这会在前切削刃上产生非常薄的切屑，可能会引起阻止切屑而导致摩擦并加剧震动趋势。为防止出现此类情况，应保证轴向和径向切深为0.5-1.0mm,并且首切时应轴向进入槽半径连接着平底的槽部分。 端面槽的车削方法 在零件断面上进行轴向切槽需要专用于此应用场合的刀具。必须选用端面切槽刀具已实现，刀具的夹持刀片部分的刀板必须是与面槽弧度相适应的折弯的形状。在推荐刀具时，槽的内径和外径都要考虑。 对于每一把标准的面槽车削刀具，都说明了其首切直径范围。无论要分多少步进行槽的拓宽，仅需要考虑首切直径刀具是否能够胜任，因为，随后刀具可以切削更大或更小曹径。左图说明了刀具在最小首切直径和最大首切直径位置，刀板与工件槽壁间的干涉极限。 对于端面切槽，通常可应用下述几点： l 最小化刀具悬伸以尽可能降低振动趋势 l 在首次切削期间，应该保持低的轴向进给率，以避免切屑堵塞 l 一般从槽的大径开始，并向内切削以获得最佳切屑控制 l 首切落刀，要求铁屑不断而呈弹簧状自然排出，防止断碎的铁屑在弯曲的槽内堵塞。首切之后的切削要求断屑。