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1、第一章 数控车车床基础础知识11车削原原理概述述111 车削加加工原理理金属切削削加工，从从其本质质上来说说，就是是使用各各种类型型的金属属切削刀刀具，把把各种金金属原材材料（称称为工件件毛坯）上上多余的的金属材材料（称称为加工工余量）从从工件毛毛坯上剥剥离，得得到图纸纸所要求求的零件件。金属属切削加加工的工工艺过程程大致可可以分为为三类：工件件毛坯进进行回转转运动，切切削刀具具进行平平动。主主要为车车削和镗镗削等。切削刀具进行回转运动，工件毛坯进行平动。主要为铣削、磨削、钻削等。切削刀具和工件毛坯做相对运动（平动或转动）。主要为拉削、刨削等。图1-1 车床的加工要素在车床（这这里指的的是普通
2、通车床和和一般的的数控车车床）上上，可以以进行工工件的外外表面、端端面、内内表面（内内孔）以以及内外外螺纹的的加工。对对于高等等级的数数控车床床（称为为车削中中心），除除了上述述各种加加工以外外，还可可以进行行铣削、钻钻削等加加工。从从以上介介绍的对对加工工工艺过程程的分析析中，我我们可以以知道：在切削削过程中中，刀具具和工件件之间必必须有相相对运动动，这种种相对运运动就称称为切削削运动。根根据切削削运动在在切削加加工中的的作用不不同分为为主运动动和进给给运动。主运动 主运动动是指机机床提供供的主要要运动。主主运动使使刀具和和工件之之间产生生相对运运动，从从而使刀刀具的前前刀面接接近工件件并对
3、加加工余量量进行剥剥离。在在车床上上，主运运动是机机床主轴轴的回转转运动，即即车削加加工时工工件的旋旋转运动动。这一一点，对对于普通通车床和和数控车车床都是是一样的的。进给运动动 进进给运动动是指由由机床所所提供的的使刀具具与工件件之间产产生附加加的相对对运动。进进给运动动与主运运动相配配合，就就可以形形成完整整的切削削加工。在在普通车车床上，进进给运动动是机床床刀架（溜溜板）的的直线移移动。它它可以是是纵向的的移动（沿沿机床主主轴方向向），也也可以是是横向的的移动（与与机床主主轴方向向相垂直直），但但只能是是一个方方向的移移动。比比如车削削外圆时时，车刀刀沿平行行于工件件轴线（也也就是主主轴
4、轴线线的方向向）做纵纵向运动动；而车车削端面面时，车车刀就要要沿垂直直与机床床主轴的的方向做做横向移移动。在在数控车车床上，虽虽然进给给运动的的形式可可能有所所不同，但但基本原原理是一一致的。与与普通车车床不同同的是：数控车车床可以以同时进进行两个个方向的的进给，从从而加工工出各种种具有复复杂母线线的回转转体工件件。 表1-1 各种机机床的主主运动和和进给运运动机床床类型主运动动进给给运动（数数控）车车床主主轴（工工件）刀架（数数控）铣铣床主主轴（刀刀具）工作台台（数控控）磨床床主轴轴（砂轮轮）工工作台（或或砂轮轴轴，视磨磨床种类类而定）（数控）镗床主轴（刀具）工作台从以上的的分析中中，我们们
5、可以知知道：在在车削加加工中，主主运动要要消耗比比较大的的能量，才才能完成成切削。与与之相比比，进给给运动所所要消耗耗的能量量要小一一些。在在普通车车床中，主主运动和和进给运运动的动动力都来来源于同同一台电电机。通通过一系系列的机机械传动动，把能能量分配配给主运运动和进进给运动动，进而而实现车车削加工工。在数数控车床床中，主主运动和和进给运运动是分分别由不不同的电电机来驱驱动的，分分别称为为主轴电电机和坐坐标轴伺伺服电机机。它们们由机床床的控制制系统进进行控制制，完成成加工任任务。图1-2 车车削原理理图二、切削削用量切削用量量是说明明机床在在进行切切削加工工时的状状态参数数。不同同类型的的机
6、床对对切削用用量参数数的表述述也略有有不同，但但其基本本的含义义都是一一致的。1切切削速度度（Vcc） 切削刃刃上的切切削点相相对于工工件主运运动的瞬瞬时速度度称为切切削速度度。切削削速度的的单位为为米/分分（m/minn）。在在各种金金属切削削机床中中，大多多数切削削加工的的主运动动都是机机床主轴轴的运动动形成的的，即都都是回转转运动。这这样就需需要在切切削速度度与机床床主轴转转速之间间进行转转换，两两者的关关系为：Vc = 式中： VVc 切切削速度度（m/minn） dd 工件件直径（mmm） n 主主轴转速速（rppm）2进进给量（ff） 对于不不同种类类的机床床，进给给量的单单位是不
7、不同的。对对于普通通车床，进进给量为为工件（主主轴）每每转过一一转，刀刀具沿进进给方向向与工件件的相对对移动量量，单位位为mmm/r；对于数数控车床床，由于于其控制制原理与与普通车车床不同同，进给给量也可可以定义义为刀具具在单位位时间内内沿着进进给方向向上相对对于工件件的位移移量（mmm/mmin）。其其他类型型的机床床则根据据其结构构不同，进进给量的的单位分分别为刀刀具或工工件每转转的位移移量（mmm/mmin，车车床等大大部分机机床；或或mm/r，使使用多齿齿刀具的的机床）或或每行程程的位移移量（mmm/一一个行程程，刨床床等机床床）。33切切深（aap） 已加加工表面面和待加加工表面面之
8、间的的垂直距距离。对对于车床床而言，切切深（aap）的的计算公公式为：ap = 式中中： ap 切深深（mmm） dww 待加加工表面面直径（mmm） ddm 已已加工表表面直径径（mmm）图1-3 车削加加工切削削用量的的示意图图 在在切削加加工中，切切削速度度（Vcc）、进进给量（ff）和切切深（aap）这这三个参参数是相相互关联联的。在在粗加工工中，为为了提高高效率，一一般采用用较大的的切深（aap）。此此时切削削速度（VVc）和和进给量量（f）相相对较小小；而在在半精加加工和精精加工阶阶段，一一般采用用较大的的切削速速度（VVc）、较较小的进进给量（ff）和切切深（aap），以以获得较
9、较好的加加工质量量（包括括表面粗粗糙度、尺尺寸精度度和形状状精度）。三、切削削刀具（车车刀）切削加工工离不开开刀具。刀刀具是整整个机械械加工工工艺系统统中的一一个重要要环节。在在各种刀刀具中，车车刀的结结构相对对比较简简单，具具有代表表性，下下面以车车刀为例例予以介介绍。图图1-44为普通通外圆车车刀的示示意图。车车刀由夹夹持部分分和切削削部分组组成。夹夹持部分分称为刀刀柄，用用来把刀刀具装夹夹在车床床的刀架架上，一一般采用用普通钢钢材料锻锻造而得得；切削削部分俗俗称为刀刀头，在在车刀上上一般为为单个刀刀片。刀刀片材料料一般有有高速钢钢（俗称称白钢刀刀条）和和硬质合合金两种种，用于于剥离金金属
10、材料料。根据据刀具切切削部分分与夹持持部分（即即刀片与与刀柄）连连接方式式的不同同，车刀刀可以分分为焊接接刀具和和机夹刀刀具两大大类。图1-4 车车刀示意意图车刀刀切削部部分的主主要构成成为： 1前前刀面（AA） 切削削加工而而得的切切屑经过过的刀片片表面 2，主主后刀面面（A） 刀具具片上与与过渡表表面相对对的表面面 3副后刀刀面（AA） 刀具具片上与与已加工工表面相相对的表表面 44主切切削刃（SS） 前刀刀面与主主后刀面面相交而而得到的的切削刃刃。用于于切出工工件上的的过渡表表面，完完成主要要的金属属切除。主主切削刃刃是主要要的加工工刃 55副切切削刃（SS） 前刀刀面与副副后刀面面相交
11、而而得到的的切削刃刃。它的的主要作作用是配配合主切切削刃，完完成金属属材料的的剥离工工作，形形成工件件已加工工表面 6刀刀尖 指主主切削刃刃与副切切削刃的的连接处处。根据据刀具所所使用的的场合不不同，刀刀尖有倒倒角刀尖尖和倒圆圆刀尖两两种。从以上的的分析中中，我们们可以了了解到：车刀的的各个组组成部分分之间都都有着密密切的联联系。实实际上，在在十几至至几十平平方毫米米的区域域内，若若干个部部分形成成了一些些角度。这这些角度度对加工工质量和和刀具的的使用寿寿命有极极大的影影响。对对刀具进进行角度度的分析析，是刀刀具设计计者和使使用者的的重要工工作内容容。四、刀具具切削部部分（刀刀片）的的几何角角
12、度图1-5 刀刀具角度度坐标系系对刀具具几何参参数进行行确定，需需要以一一定的参参考坐标标系和参参考坐标标平面为为基准。我我们依然然以车刀刀为例。我我们引入入一个坐坐标系，作作为刀具具几何参参数的测测量基准准。这个个坐标系系就是如如图1-5所示示的刀具具角度坐坐标系。在在这个坐坐标系中中，有三三个相互互垂直坐坐标轴。坐坐标轴所所在的平平面也是是相互垂垂直的。（1）基面（PPr）：这个平平面是指指通过切切削刃上上的一个个选定点点而垂直直于主运运动方向向的平面面。对于于车刀，这这个选定定点就是是刀尖，而而基面就就是过刀刀尖而与与刀柄安安装平面面平行的的平面。（2）切削平面（Ps）：这个平面是指通过
13、切削刃上的一个选定点而垂直于基面的平面。对于一般切削刃为直线的车刀，这个平面就是包含切削刃而与刀柄安装平面垂直平面。（3）正交平面（Po）：正交平面是指通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。也就是经过刀尖并垂直于切削刃在基面上投影的平面。刀具的角角度有一一些是空空间角，根根据立体体几何知知识，空空间角应应以其在在坐标系系内某一一个平面面内的投投影来进进行度量量。因此此，刀具具所有的的几何参参数都可可以在这这个坐标标系内的的某一个个平面内内进行测测量。图1-6 车刀的的角度下下面介绍绍一些车车刀的几几何角度度：在正交平平面（PPo）内内测量的的角度：（1）前角（0）：前刀面面与基面面
14、的夹角角。当前前刀面与与切削平平面夹角角小于990时时，前角角为正值值；大于于90时，前前角为负负值。前前角对于于刀具的的切削性性能有很很大的影影响。（22）后后角（0）：后刀面面与切削削平面的的夹角。当当后刀面面与基面面夹角小小于900时，后后角为正正值；大大于900时，后后角为负负值。由由于后角角的存在在，后刀刀面与加加工过渡渡表面之之间的摩摩擦可以以大大减减小。（33）楔楔角（0）：前刀面面与后刀刀面之间间的夹角角。00 = 90- （0 +0）在基面（PPr）内内测量的的角度：（1）主偏角角（）：主主切削平平面与假假定进给给运动方方向之间间的夹角角。主偏偏角总是是为正值值。（22）副副
15、偏角（）：副切削削平面与与假定进进给运动动反方向向之间的的夹角。 （3）刀尖角角（）：主主切削平平面与副副切削平平面之间间的夹角角。 = 1180- （ + ）在切削平平面（PPs）内内测量的的角度：（1） 刃倾角角（ss）：指指的是主主切削刃刃与基面面间的夹夹角。刃刃倾角的的正负值值是这样样设定的的：当刀刀尖比车车刀刀柄柄的安装装面高时时，刃倾倾角为正正值；当当刀尖低低时，刃刃倾角为为负值。当当切削刃刃平行于于刀柄安安装面时时，刃倾倾角为00。这这时，切切削刃位位于基面面内。以上是是对主切切削刃的的分析。采采用同样样的方法法，也可可以定义义副切削削刃的参参考坐标标系和参参考坐标标平面，即即定
16、义由由副基面面（Prr）、副副切削平平面（PPs）和和副正交交平面（PPo）构构成的参参考坐标标系，进进而对副副切削刃刃的各种种角度进进行分析析。 表表1-22 车车刀上的的几种重重要角度度刀具角角度符符号说说明前角角00前刀刀面与基基面的夹夹角后角角00后刀刀面与切切削平面面的夹角角主偏角角主切切削平面面与假定定进给运运动方向向之间的的夹角副副偏角,副切切削平面面与假定定进给运运动反方方向之间间的夹角角刃倾角角ss主切切削刃与与基面间间的夹角角表1-33 刀刀具主要要角度对对加工的的影响刀刀具角度度角度度的作用用选用用原则前前角前前角主要要影响切切屑变形形和切削削力的大大小以及及刀具耐耐用度
17、和和加工表表面质量量的高低低。前角角增大，可可以使切切削变形形和摩擦擦减小，故故切削力力小、切切削热少少，加工工表面质质量高。但但前角过过大，刀刀具强度度降低，耐耐用度下下降。前前角减小小，刀具具强度提提高，切切屑变形形增大，易易断屑。但但前角过过小，会会使切削削力和切切削热增增加，刀刀具耐用用度也随随之降低低。11工工件材料料：塑性性材料选选用较大大的前角角；脆性性材料选选用较小小的前角角2刀具材材料：高高速钢选选用较大大的前角角；硬质质合金选选用较小小的前角角3加工过过程：精精加工选选用较大大的前角角；粗加加工选用用较小的的前角44数数控机床床为了保保证刀具具稳定，一一般使用用的刀具具前角
18、比比较小后后角后后角的主主要功用用是减小小主后刀刀面与过过渡表面面层之间间的摩擦擦，减轻轻刀具磨磨损。后后角减小小，可以以使主后后刀面与与工件表表面间的的摩擦加加剧，刀刀具磨损损加大，工工件冷硬硬程度增增加，加加工表面面质量差差。 后后角增大大，则摩摩擦减小小，也减减小了刃刃口钝圆圆半径，对对切削厚厚度较小小的情况况有利，但但使刀刃刃强度和和散热情情况变差差。11工工件材料料：工件件硬度、强强度较高高以及脆脆性材料料选用较较小的后后角2加工工过程：精加工工选用较较大的后后角；粗粗加工选选用较小小的后角角主偏角角主偏偏角可影影响刀具具耐用度度、已加加工表面面粗糙度度及切削削力的大大小。主主偏角较
19、较小，则则刀片的的强度高高，散热热条件好好。参加加切削的的主切削削刃长度度长，作作用主切切削刃上上的平均均切削负负荷减小小。但切切削厚度度小，断断屑效果果差。1工件材材料：加加工淬火火钢等硬硬质材料料时，主主偏角较较大2使用用硬质合合金刀具具进行精精加工时时，应选选用较大大的主偏偏角3用于于单件小小批生产产的车刀刀，主偏偏角应选选为为445o或或90oo，提供供刀具的的通用性性4需要从从工件中中间切入入的车刀刀，例如如加工阶阶梯轴的的工件，应应根据工工件形状状选择主主偏角。副偏角副偏角的功能在于减小副切削刃与已加工表面的摩擦。减小副偏角可以提高刀具强度，改善散热条件。但可能增加副后刀面与以加工
20、表面的摩擦，引起震动。1在不引起震动的情况下，刀具应选用较小的副偏角2精加工刀具的副偏角应更小一些刃倾角刃倾角主要影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角为正值，切削开始时刀尖与工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面，对半精加工、精加工有利。刃倾角为负值，切削开始时刀尖后接触工件，切屑流向已加工表面，容易将已加工表面划伤；在粗加工开始，尤其是在断续切削时，可避免刀尖受冲击，起到保护刀尖的作用1粗加工刀具应选用刃倾角0o，使切屑流向待加工表面，提高加工质量3断续切削（如车床的荒加工）应选用刃倾角0o，以提高刀具强度4工艺系统的整体刚性较差时，应选用数值较大的负刃倾角，以减小震动五、刀具
21、具材料与刀具的的组成一一样，刀刀具材料料也分为为刀柄材材料和刀刀片材料料。刀柄柄一般采采用455#钢锻锻造，经经过铣削削加工而而得。随随着数控控机床的的日益普普及，对对机床刀刀具的要要求也越越来越高高，越来来越广，对对于刀具具的刀柄柄的要求求也日益益提高。现现在对车车刀刀柄柄的公差差要求也也提高了了很多。我我们现在在谈论的的刀具材材料主要要是指刀刀具切削削部分（即即刀片）的的材料。刀刀具切削削性能的的优劣，主主要取决决于刀片片的材料料，其次次取决于于刀具几几何参数数和刀具具结构的的设计，再再次取决决于刀具具切削用用量的选选用和刀刀具的安安装情况况。刀片在切切削加工工时，要要承受很很大的切切削力
22、，还还要承受受切屑变变形时产产生的高高温。要要是刀具具能在这这样的条条件下工工作而不不致很快快地变钝钝或损坏坏，保持持其切削削能力，刀刀片必须须具备各各种特殊殊的性质质。表1-44 刀刀具材料料的性能能一览表表硬度刀具材材料的硬硬度必须须更高于于被加工工材料的的硬度，以以便在高高温状态态下依然然可以保保持其锋锋利。通通常刀具具材料的的硬度都都在600HRCC以上。耐磨性在通常情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料组织中碳化物越多、颗粒越细、分布越均匀，其耐磨性也越高。强度和韧性在工艺上，一般采用刀具材料的抗弯强度表示刀片的强度大小；用冲击韧度表示刀片韧性的大小。刀片韧性的大小反映出刀
23、具材料抗脆性断裂和抗崩刃的能力。高温下的红热性红热性表示刀片在高温状态下保持其切削性能的能力。红热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。另外，刀片材料的导热性也是表示刀具使用性能的一个方面。导热性越好，切削热越容易释放，刀具抗磨损、抗变形的能力也越强。加工工艺性刀片的加工工艺性主要反映在其成型和刃磨的能力上。经济性价格便宜，易于加工和运输。目前，经经常使用用的刀具具材料有有高速钢钢和硬质质合金两两大类。随随着加工工技术的的不断发发展，一一些特种种材料，如如陶瓷材材料和超超硬刀具具材料（金金刚石和和立方氮氮化硼）也也得到一一定的应应用。后后者具有有硬度高高、抗磨磨性能好好
24、、可以以保证较较好的加加工质量量和加工工效率等等优点，但但由于价价格等因因素的限限制，应应用范围围不如前前者高。1 高高速钢 高速速钢指的的是含有有较多的的钨、铬铬、钼、钒钒等合金金元素的的高合金金工具钢钢。高速速钢按使使用用途途的不同同分为通通用型高高速钢和和高性能能高速钢钢。通用型型高速钢钢 通通用型高高速钢具具有一定定的硬度度（633-666HRCC）和耐耐磨性、较较高的强强度和韧韧性。在在加工一一般钢材材料时，切切削速度度为500-600m/mmin，不不适于进进行高速速切削和和超硬材材料的加加工。主主要的牌牌号为WW18CCr4VV和W66Mo55Cr44V2。后后者在强强度、韧韧性
25、上优优于后者者，但热热稳定性性稍差。高性能高速钢 高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过增加碳、钒等元素的含量或添加钴、铝等合金元素而得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。高性能高速钢在630-650时仍可保持60HRC的硬度，其耐用度是通用型高速钢的1.53倍。适用于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。但这类钢种的综合性能不如通用型高速钢，不同的牌号只有在各自规定的切削条件下，才能达到良好的加工效果。因此其使用范围受到限制。常用牌号有：9W18Ci4V、9W6M05Cr4V2、W6MoSCr4V3、W6M05Cr4V2C08、及W6MoSCr4V2AI等。2 硬质合金
26、 硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等)，用Co、Mo、Ni等元素充当粘结剂而制成的粉末冶金制品。其常温硬度可达78-82HRC，能够在800-1000的高温下使用，允许的切削速度是高速钢的4-10倍。但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢低，因此很少做成整体式刀具。在实际使用中，一般将硬质合金刀块用焊接或机械夹固的方式固定在刀体上。 常用的硬质合金有三大类： 钨钴类硬质合金（代号为YG） 由碳化钨和钴组成。这类硬质合金韧性较好，但硬度和耐磨性较差，适用于加工脆性材料（如铸铁等）。钨钴类硬质合金中含Co越多，则韧性越好。常用的牌号有：YG8、YG6、YG3，它们制造的
27、刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。 钨钛钴类硬质合金（代号为YT） 由碳化钨、碳化钛和钴组成。这类硬质合金耐热性和耐磨性较好，但抗冲击韧性较差，适用于切屑呈带状的钢料等塑性材料。常用的牌号有YT5、YTl5、YT30等，其中的数字表示碳化钛的含量。碳化钛的含量越高，则耐磨性越好、韧性越低。这三种牌号的钨钛钴类硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工和精加工。钨钛钽（铌）类硬质合金（代号为YW） 由在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）组成。它具有上述两类硬质合金的优点，其制造的刀具既能加工钢、铸铁、有色金属，也能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。
28、常用牌号有YWl和YW2。 3 特种刀具材料涂层刀具材料 这种材料是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢基体上，采用化学气相沉积（CVD）法或物理气相沉积（PVD）法涂覆一薄层硬质和耐磨性极高的难熔金属化合物而得到的刀具材料。通过这种方法，使刀具既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。其中TiC（碳化钛）的硬度和耐磨性好；TiN（氮化钛）的抗氧化、抗粘结性好；Al2O3（氧化铝）的耐热性好。使用时可根据不同的需要选择涂层材料。陶瓷材料 其主要成分是Al2O3。陶瓷刀片的硬度可达78HRC以上，能耐1200-1450的高温，故能承受较高的切削速
29、度。但抗弯强度低，怕冲击，易崩刃。主要用于钢、灰铸铁、淬火铸铁、球墨铸铁，耐热合金及高精度零件的精加工。金刚石 金刚石材料氛围人造金刚石和天然金刚石两种。一般采用人造金刚石作为切削刀具材料。其硬度极高，可达10000HV（一般的硬质合金仅为材料1300-1800HV）。其耐磨性是硬质合金的80-120倍。但韧性较差，对铁族材料亲和力大。因此一般不适宜加工黑色金属，主要用于有色金属以及非金属材料的高速精加工。立方氮化硼（CNB） 立方氮化硼是人工合成的一种高硬度材料，其硬度可达7300-9000HV，可耐1300-1500的高温，与铁族元素亲和力小。但其强度低，焊接性差。目前主要用于加工淬硬钢、
30、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工材料。 112 数控车车削数控车削削从加工工工艺的的角度上上与普通通车削没没有本质质的区别别，但由由于两者者所使用用的设备备不同，工工艺特点点也将有有所不同同。本节节从这个个角度对对数控车车削进行行论述。一、数控控车削加加工的原原理数控机床床是用数数字信息息进行控控制的机机床。即即把加工工信息代代码化，将将刀具移移动轨迹迹信息记记录在程程序介质质上，然然后送入入数控系系统经过过译码和和运算，控控制机床床刀具与与工件的的相对运运动，控控制加工工所要求求的各种种状态。加加工出所所需工件件的一类类机床即即为数控控机床。数控车床床是数控控金属切切削机床床中最常常用的一一种
31、机床床。数控控车床的的主运动动和进给给运动是是不同的的电机进进行驱动动的，而而且这些些电机都都可以在在机床的的控制系系统控制制下，实实现无级级调速。从从图1-7、图图1-88的对比比中，我我们可以以了解到到：普通通车床的的传动是是由一台台电机驱驱动的，它它只能在在一次调调整完毕毕后，以以固定的的速度和和方向进进行加工工；而数数控机床床则是由由多台电电机驱动动，它可可以随时时由数控控系统对对各台电电机进行行控制，随随时改变变加工的的速度和和方向，因因而可以以加工出出各种复复杂的零零件。图1-7 普通卧卧式车床床的传动动示意图图图1-8 数数控机床床基本工工作过程程示意图图二、数控控车削加加工中使
32、使用的刀刀具数控机床床是一种种高精度度、高自自动化的的通用型型金属切切削机床床。所以以它使用用的刀具具就要适适合这类类机床的的加工特特点。根根据数控控机床的的发展，数数控加工工刀具也也在不断断发展。数数控刀具具可分为为常规刀刀具和模模块化刀刀具。其其中模块块化刀具具是主要要发展方方向。3. 温温度条件件 数控控车床的的环境温温度低于于30摄摄示度，相相对温度度小于880%。一一般来说说，数控控电控箱箱内部设设有排风风扇或冷冷风机，以以保持电电子元件件，特别别是中央央处理器器工作温温度恒定定或温度度差变化化很小。过过高的温温度和湿湿度将导导致控制制系统元元件寿命命降低，并并导致故故障增多多。温度
33、度和湿度度的增高高，灰尘尘增多会会在集成成电路板板产生粘粘结，并并导致短短路。 4. 按说说明书的的规定使使用机床床 用户户在使用用机床时时，不允允许随意意改变控控制系统统内制造造厂设定定的参数数。这些些参数的的设定直直接关系系到机床床各部件件动态特特征。只只有间隙隙补偿参参数数值值可根据据实际情情况予以以调整。 用户户不能随随意更换换机床附附件，如如使用超超出说明明书规定定的液压压卡盘。制制造厂在在设置附附件时，充充分考虑虑各项环环节参数数的匹配配。盲目目更换造造成各项项环节参参数的不不匹配，甚甚至造成成估计不不到的事事故。 使用用液压卡卡盘、液液压刀架架、液压压尾座、液液压油缸缸的压力力，
34、都应应在许用用应力范范围内，不不允许任任意提高高。 数控控车削的的工艺与与工装 数控控车床加加工的工工艺与普普通车床床的加工工工艺类类似，但但由于数数控车床床是一次次装夹，连连续自动动加工完完成所有有车削工工序，因因而应注注意以下下几个方方面。 1. 合理理选择切切削用量量 对于于高效率率的金属属切削加加工来说说，被加加工材料料、切削削工具、切切削条件件是三大大要素。这这些决定定着加工工时间、刀刀具寿命命和加工工质量。经经济有效效的加工工方式必必然是合合理的选选择了切切削条件件。 切削削条件的的三要素素：切削削速度、进进给量和和切深直直接引起起刀具的的损伤。伴伴随着切切削速度度的提高高，刀尖尖
35、温度会会上升，会会产生机机械的、化化学的、热热的磨损损。切削削速度提提高200%，刀刀具寿命命会减少少1/22。 进给给条件与与刀具后后面磨损损关系在在极小的的范围内内产生。但但进给量量大，切切削温度度上升，后后面磨损损大。它它比切削削速度对对刀具的的影响小小。切深深对刀具具的影响响虽然没没有切削削速度和和进给量量大，但但在微小小切深切切削时，被被切削材材料产生生硬化层层，同样样会影响响刀具的的寿命。 用户户要根据据被加工工的材料料、硬度度、切削削状态、材材料种类类、进给给量、切切深等选选择使用用的切削削速度。如如下表：最适适合的加加工条件件的选定定是在这这些因素素的基础础上选定定的。有有规则
36、的的、稳定定的磨损损达到寿寿命才是是理想的的条件。 然而而，在实实际作业业中，刀刀具寿命命的选择择与刀具具磨损、被被加工尺尺寸变化化、表面面质量、切切削噪声声、加工工热量等等有关。在在确定加加工条件件时，需需要根据据实际情情况进行行研究。对对于不锈锈钢和耐耐热合金金等难加加工材料料来说，可可以采用用冷却剂剂或选用用刚性好好的刀刃刃。 2. 合理理选择刀刀具 1) 粗车车时，要要选强度度高、耐耐用度好好的刀具具，以便便满足粗粗车时大大背吃刀刀量、大大进给量量的要求求。 2) 精车车时，要要选精度度高、耐耐用度好好的刀具具，以保保证加工工精度的的要求。 3) 为减减少换刀刀时间和和方便对对刀，应应
37、尽量采采用机夹夹刀和机机夹刀片片。 3. 合理理选择夹夹具 1) 尽量量选用通通用夹具具装夹工工件，避避免采用用专用夹夹具； 2) 零件件定位基基准重合合，以减减少定位位误差。 4. 确定定加工路路线 加工工路线是是指数控控机床加加工过程程中，刀刀具相对对零件的的运动轨轨迹和方方向。 1) 应能能保证加加工精度度和表面面粗糙要要求； 2) 应尽尽量缩短短加工路路线，减减少刀具具空行程程时间。 5. 加工工路线与与加工余余量的联联系 目前前，在数数控车床床还未达达到普及及使用的的条件下下，一般般应把毛毛坯上过过多的余余量，特特别是含含有锻、铸铸硬皮层层的余量量安排在在普通车车床上加加工。如如必须
38、用用数控车车床加工工时，则则需注意意程序的的灵活安安排。 6. 夹具具安装要要点 目前前液压卡卡盘和液液压夹紧紧油缸的的连接是是靠拉杆杆实现的的，如图图1。液液压卡盘盘夹紧要要点如下下：首先先用搬手手卸下液液压油缸缸上的螺螺帽，卸卸下拉管管，并从从主轴后后端抽出出，再用用搬手卸卸下卡盘盘固定螺螺钉，即即可卸下下卡盘。 刀具具上的 修光刃刃 指的的是在刀刀具刀刃刃后面副副偏角方方向磨出出的一小小段与刀刀尖平行行的刀刃刃 主要要用于刀刀刃切削削后进行行一次二二次切削削 相当当于精加加工过程程 去处处毛刺等等伤痕 目的是是提高工工件的表表面粗糙糙度 多多应用于于进行精精加工的的刀具上上 -数控控车加
39、工工程序的的结构和和常用代代码数控控车程序序可以分分成程序序开始、程程序内容容和程序序结束三三部分内内容。 第一一部分 程序开开始部分分 主要要定义程程序号，调调出零件件加工坐坐标系、加加工刀具具，启动动主轴、打打开冷却却液等方方面的内内容。 主轴轴最高转转速限制制定义GG50 S20000，设设置主轴轴的最高高转速为为20000RPPM，对对于数控控车床来来说，这这是一个个非常重重要的指指令。 坐标标系定义义如不作作特殊指指明，数数控系统统默认GG54坐坐标系。 返回回参考点点指令GG28 U0，为为避免换换刀过程程中，发发生刀架架与工件件或夹具具之间的的碰撞和和/或干干涉，一一个有效效的方
40、法法是机床床先回到到X轴方方向的机机床参考考点，并并离开主主轴一段段安全距距离。 刀具具定义GG0 TT08008 MM8，自自动调88号左偏偏刀8号号刀补，开开启冷却却液。 主轴轴转速定定义G996 SS1500 M44，恒定定线速度度S功能能定义，SS功能使使数控车车床的主主轴转速速指令功功能，有有两种表表达方式式，一种种是以rr/miin或rrpm作作为计量量单位。另另一种是是以m/minn为计量量单位。数数控车床床的S代代码必须须与G996或GG97配配合使用用才能设设置主轴轴转速或或切削速速度。 G997：转转速指令令，定义义和设置置每分钟钟的转速速。 G996：恒恒线速度度指令，使
41、使工件上上任何位位置上的的切削速速度都是是一样的的。 第二二部分 程序内内容部分分 程序序内容是是整个程程序的主主要部分分，由多多个程序序段组成成。每个个程序段段由若干干个字组组成，每每个字又又由地址址码和若若干个数数字组成成。常见见的为GG指令和和M指令令以及各各个轴的的坐标点点组成的的程序段段，并增增加了进进给量的的功能定定义。 F功功能是指指进给速速度的功功能，数数控车床床进给速速度有两两种表达达方式，一一种是每每转进给给量，即即用mmm/r单单位表示示，主要要用于车车加工的的进给。另另一种和和数控铣铣床相同同采用每每分钟进进给量，即即用mmm/miin单位位表示。主主要用于于车铣加加工
42、中心心中铣加加工的进进给。 第三三部分 程序结结尾部分分 在程程序结尾尾，需要要刀架返返回参考考点或机机床参考考点，为为下一次次换刀的的安全位位置，同同时进行行主轴停停止，关关掉冷却却液，程程序选择择停止或或结束程程序等动动作。 回参参考点指指令G228U00为回XX轴方向向机床参参考点，GG0 ZZ3000.0为为回Z轴轴方向参参考点。 停止指令令M011为选择择停止指指令，只只有当设设备的选选择停止止开关打打开时才才有效；M300为程序序结束指指令，执执行时，冷冷却液、进进给、主主轴全部部停止。数数控程序序和数控控设备复复位并回回到加工工前原始始状态，为为下一次次程序运运行和数数控加工工重
43、新开开始做准准备。数控编程程的主要要理论基基础知识识，内容容包括机机床坐标标系的定定义、正正负方向向；数控控加工工工艺以及及参数的的合理选选取；数数控刀具具及其选选用；数数控编程程实例等等。数控控编程的的基本步步骤是按按工件的的图纸要要求对工工件进行行工艺分分析，确确定加工工工艺和和工艺参参数，然然后用数数控机床床规定的的格式和和标准的的指令，把把工艺过过程、工工艺参数数及其辅辅助操作作，按动动作顺序序编成加加工程序序，输入入数控系系统，最最后通过过伺服系系统控制制刀具切切削工件件。 工工件坐标标系的原原点通常常设在工工件的设设计基准准和工艺艺基准上上, 用用统一基基准标注注的方法法设定刀刀具
44、运动动轨迹的的坐标，这这将给编编程带来来很大的的方便。 常用金金属切削削刀具材材料为高高速钢和和硬质合合金，按按国内标标准硬质质合金刀刀具材料料种类又又分为YYT、YYG、和和YW三三种，相相对应的的国际IISO标标准为PP、K、MM，分别别为加工工钢、铸铸铁和合合金钢以以及不易易加工的的材料。常常用非金金属刀具具材料有有陶瓷、聚聚晶金刚刚体和立立方氮化化硼，其其中聚晶晶金刚体体主要用用于对耐耐磨、高高硬度的的非金属属和非铁铁合金材材料进行行精加工工。立方方氮化硼硼适用于于加工淬淬火钢、硬硬铸铁、高高温合金金和硬质质合金，它它能起到到以车代代磨的作作用。为为提高刀刀具材料料的耐磨磨性和使使用寿
45、命命，刀具具材料的的表面可可用TiiN、TTiCNN、All2O33等材料料作渡层层处理。 金属切切削刀具具可分为为三大类类：车削削刀具、铣铣削刀具具和孔加加工刀具具，在数数控机床床加工中中，为提提高机床床的工作作效率和和减少机机床加工工的辅助助时间，普普遍使用用可转位位不重磨磨刀片，铣铣削刀具具发展为为模块组组合式，形形成了标标准系列列的数控控铣刀工工具系统统。 数数控机床床加工工工艺包括括确定工工艺过程程、计算算刀具轨轨迹坐标标值、编编写加工工程序、输输入程序序到数控控系统、程程序检验验五个步步骤。可可以断言言，如果果加工工工艺不合合理，即即使是高高精度的的数控机机床也不不能加工工出合格格的零件件，由此此可见加加工工艺艺在切削削加工中中是非常常重要的的。合理理选择切切削用量量的原则则是充分分利用刀刀具材料料的切削削性能和和数控机机床的工工作特点点，不但但要保证证工件加加工质量量，而且且要获得得高的生生产率和和低的加加工成本本，因此此选