第三章 数控车削加工技术
第一节 数控车床简介
一、概述
1、数控车床的用途
车削轴类或盘类等回转体零件——内、外圆柱面，圆锥面、圆弧面和直、锥螺纹等工序的切削加工。 切槽、钻、扩和铰孔。 2、数控车床的组成和布局 （1）数控车床的组成和特点
由主机、数控装置、伺服驱动系统、辅助装置组成。 （2）数控车床的布局
? 床身和导轨的布局
①水平床身：床身的导轨与水平面平行，这种床身的工艺性好，容易加工制造，刀架相应地水平放置，有利于保证刀具的运动精
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度。但床身下部空间小，排屑困难。另外，刀架的横向滑板较长，加大了机床的宽度尺寸，阻碍外观。一般用于大型数控车床。 ②斜床身：床身为倾斜形式，如此能使床身成为封闭截面的整体结构，进一步提高床身刚性。斜滑板与斜床身导轨的倾斜角度有45o、60o和75o，较小的倾斜角人性化程度低，排屑不方便。而较大的倾斜角使导轨的导向性差，受力情况也不行。导轨倾斜角的大小还直接阻碍机床外形尺寸高度与宽度的比例，综合考虑以上因素，对中小规格的数控车床，其床身的倾斜角度以60o为宜。
③平床身斜滑板：床身工艺性好，床身宽度不大，排屑方便，适用于中、小型数控车床。
④立床身：导轨倾斜角度为90o。
? 刀架的布局 ① 排式刀架 ② 回转式刀架
? 卧式回转刀架：回转轴平行于主轴，用于加工轴类和盘类
零件。
? 立式回转刀架：刀架回转轴线与主轴轴线垂直，用于加工
盘类零件。
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3、数控车床的分类：
（1）按数控系统的分类：经济型、全功能型、车削中心、FMC车床
（2）按加工零件的差不多类型分类
? 卡盘式：无尾座，适合车削盘类零件 ? 顶尖式：适合车削较长的轴类零件
（3）按主轴的配置形式分类 卧式数控车床：主轴处于水平位置
立式数控车床：主轴处于垂直位置，圆形工作台 （4）其他分类
? 按运动轨迹分为：直线操纵数控车床，轮廓操纵数控车床； ? 按专门或专门的工艺性能可分为：螺纹数控车床、活塞数控
车床、曲轴数控车床等；
? 按刀架数量可分为：单刀架数控车床和双刀架数控车床。
二、数控车床的典型结构
1、 主传动系统
数控车床主运动要求速度在一定范围内可调，有足够的驱动功率，主轴回转轴心线的位置准确稳定，并有足够的刚性与抗振性。
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全功能型数控车床的主轴变速是按照加工指令自动进行的，为保证机床主传动的精度，降低噪声，减少振动，主传动链要尽可能地缩短；为保证满足不同的加工工艺要求并能获得最低切削速度，主传动系统应能无级地大范围变速；为提高端面加工的生产率和加工质量，还能实现恒切削速度操纵。此外，主轴应能配合其他构件实现工件自动装夹。
2、 进给传动系统
X向进给 Z向进给
3、自动回转刀架
（1） 立式回转刀架：多用于经济型数控车床。
四方刀架和六方刀架
（2） 卧式回转刀架
常用工位有8、10、12、14四种。 4、机床尾架
第二节 数控车削的加工工艺与工装
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一、数控车削加工的工艺分析 1、加工工序的划分
（1）保持精度原则：工序集中，先粗后精 （2）提高生产效率的原则 最短的走刀路线，减少换刀次数 2、加工路线的确定
（1）车圆锥的加工路线分析
D ｄ A ap S L
(a) (b)
如图（a）所示，设圆锥大径为D，小径为ｄ，锥长为L，切削深度为ap，求终刀距为S，则由相似三角形得：
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（D－ｄ）/2L= ap/S
S=2L ap/（D－ｄ） 可得A点的坐标为（D，S） （2）、车圆弧的加工路线分析
车圆法加工路线车锥法的切削路线车圆弧BD=CD=OB－OD=0.414R
AB=BC=0.585R 当R不大时，取AB=BC=0.5R （3）车螺纹时轴向进给距离的分析
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车螺纹升、降速段升速进刀段：L1=2—5毫米 降速退刀段：L2=1—2毫米 螺纹实际加工长度为：L+L1+L2 二、数控车削加工及工装 1、夹具的选择、工件装夹的确定
（1） 夹具的选择 （2） 夹具的类型 （3） 零件的安装
2、切削用量的确定
（1） 主轴转速（ｎ）的确定
ｎ=1000ｖ/пｄ
（2）进给速度（ｆ）的确定 要紧依照零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。
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? 确定原则：
①当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100∽200ｍｍ/ｍｉｎ范围内选取。 ②在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选取较低的进给速度，一般在20∽50ｍｍ/ｍｉｎ范围内选取。
③当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20∽50ｍｍ/ｍｉｎ范围内选取。
④刀具空行程时，特不是远距离“回零”时，能够选择该机床数控系统给定的最高进给速度。
（3）切削深度——背吃刀量（ap）的确定
是依照机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度同意的情况下，尽可能是切削深度等于工件的加工余量，如此可减少走刀次数，并提高生产效率。为保证加工表面质量，可留0.2∽0.5ｍｍ的精加工余量。
? 车削用量总的选择原则：
切削用量的确定顺序：切削深度ap，进给速度ｆ，主轴转速ｎ。
粗加工时，选择较大的切削深度和进给速度，再确定一个合适的切削速度。精加工时，选择较小的的切削深度和进给量，选
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择一个较大的切削速度。
3、刀具的选择及对刀点、换刀点的确定
（1） 刀具的选择
（2）对刀点、换刀点的选择
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数控车削的加工工艺与工装
