车削加工

数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。

1.合理选择切削用量:对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素:切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。

2.合理选择刀具:(1)粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。(2)精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。(3)为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。

3.合理选择夹具:(1)尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具;(2)零件定位基准重合，以减少定位误差。

4.确定加工路线:加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。(1)应能保证加工精度和表面粗糙要求;(2)应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。

5.加工路线与加工余量的联系:在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。

6.夹具安装要点:液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是*拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下:首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。

普通车床在强力车削大螺距螺纹时，有时会出现床鞍振动，轻者使加工表面产生波纹，重者断刀。而切断时，学生经常有扎刀或断刀现象。以上问题产生的原因很多，现主要通过对刀具的受力情况分析这一侧面来讨论这一现象及解决方法。

图1 图2

1 问题的产生及原因

我们知道:车削螺距较小的螺纹时，一般采用直进刀切削法(在垂直于工件轴线方向做直线进刀);车削螺距较大的螺纹时，为减小切削力，往往采用左右借刀切削法(通过移动小滑板让螺纹车刀分别用左右切削刃切削)。

车削螺纹时，床鞍的移动是由长丝杠的转动带动开合螺母的移动来实现的。长丝杠的轴承处有轴向间隙，长丝杠与开合螺母之间也同样有轴向间隙。当采用左右借刀切削法强力车削右旋蜗杆用右主刀刃切削时，刀具承受了工件给它的力P,(忽略切屑与前刀面的摩擦力，如图1)，把力P分解成轴向分力Px和径向分力巧，其中轴向分力Px与刀具的进给方向相同，刀具把这个轴向分力Px传给了床鞍，从而推动了床鞍向有间隙一侧做快速猛烈的来回窜动，其结果是使刀具来回窜动，并使加工表面产生波纹，甚至断刀。但用左主刀刃切削时就没有这种现象，当用左主刀刃切削时，刀具所承受的轴向分力Px与进给方向相反，往消除间隙的方向运动，这时床鞍做匀速运动。

切断时，中滑板的移动是由中滑板丝杠的旋转带动螺母的移动来实现的，丝杠轴承处有轴向间隙，丝杠与螺母之间也有轴向间隙。在车床上切断时，刀具前刀面(带有前角的)承受了工件给它的力P，(忽略切屑与前刀面的摩擦力，如图2)，把力P分解成力Pz和径向分力巧，其中径向分力巧与切断车刀的进给方向相同，指向工件，将刀具朝工件里推，从而会拉动中滑板向有间隙方向窜动，使切断刀突然扎人工件，造成扎(断)刀或工件弯曲。

2 解决方法

当车削螺距较大采用左右借刀切削法的螺纹时，除了调整好车床有关参数外，还应调整床鞍同床身导轨之间的配合间隙，使其稍紧一些，以增大移动时的摩擦力，减少床鞍窜动的可能性，但这个间隙也不能调的太紧，以能平稳摇动床鞍为宜。

调整好中滑板的间隙，尽量使间隙最小;调整好小滑板的松紧，使其稍紧一些，以防车削时车刀移位。应尽量缩短工件和刀杆伸出的长度，尽量采用左主刀刃切削;用右主刀刃切削时，要减小背吃刀量;增大右主刀刃的前角，刀刃口要直，要锋利，以减小刀具所承受的轴向分力Px。从理论上讲，右主刀刃的前角越大越好。

现代机械制造技术正朝着高效率、高质量、高精度、高集成和高智能方向发展。精密和超精密加工技术已成为现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向，并成为提高国际竞争能力的关键技术。车削加工误差随着精密加工的广泛应用也成为了研究的热门课题。由于在机床的各种误差中，热误差以及几何误差占据着绝大部分，故以减少这两项误差特别是其中的热误差成为了主要目标。误差补偿技术(Error Compensation Technjque，简称ECT)随着科学技术的不断发展而出现并发展起来。由机床热变形造成的损失是相当大的。故极有必要开发能满足工厂实际生产要求的高精度、低成本热误差补偿系统来修正主轴(或工件)与切削刀具之间的热误差，以提高机床加工精度，降低废品、增加生产效率和经济效益。

基本定义

误差补偿的基本定义是人为地造出一种新的误差去抵消或大大减弱当前成为问题的原始误差，通过分析、统计、归纳及掌握原始误差的特点和规律，建立误差数学模型，尽量使人为造成的误差和原始误差两者的数值相等、方向相反，从而减少加工误差，提高零件尺寸精度。

最早的误差补偿是通过硬件实现的。硬件补偿属机械式固定补偿，在机床误差发生变化时要改变补偿量必须重新制作零部件、校正尺或重新调整补偿机构。硬件补偿又有不能解决随机性误差、缺乏柔性的缺点。 发展的软件补偿其特点是在对机床本身不作任何改动的情况下，综合运用当代各学科的先进技术和计算机控制技术来提高机床加工精度。软件补偿克服了硬件补偿的许多困难和缺点，把补偿技术推向了一个新的阶段。

特性

误差补偿(技术)具有两个主要特性:科学性和工程性。

科学性误差补偿技术的迅速发展极大地丰富了精密机械设计理论、精密测量学和整个精密工程学，成为这一学科的重要分支。与误差补偿相关的技术有检测技术、传感技术、信号处理技术、光电技术、材料技术、计算机技术以及控制技术等。作为一门新技术分支，误差补偿技术具有自己的独立内容和特色。进一步研究误差补偿技术，使其理论化、系统化，将具有非常重要的科学意义。

工程性误差补偿技术的工程意义是非常显著的，它包含3层含义:一是采用误差补偿技术可以较容易地达到"硬技术"要花费很大代价才能达到的精度水平;二是采用误差补偿技术，可以解决"硬技术"通常无法达到的精度水平;三是在满足一定的精度要求情况下若采用误差补偿技术，则可大大降低仪器和设备制造的成本，具有非常显著的经济效益。

随着对机床精度要求的进一步提高，热误差在总误差中的比重将不断增大，机床热变形已成为提高加工精度的主要障碍。机床热误差主要由马达、轴承、传动件、液压系统、环境温度、冷却液等机床内外热源引起的机床部件热变形而造成的。机床几何误差来自机床的制造缺陷、机床部件之间的配合误差、机床部件的动、静变位等等。

综上所述及相关参考文献，可知车削加工误差一般是由下列因素引起的:

机床热变形误差;

机床零部件和结构的几何误差;

切削力引起的误差;

刀具磨损误差;

其他误差源，如机床轴系的伺服误差，数控插补算法误差等等。

提高机床精度有两种基本方法:误差防止法和误差补偿法。误差防止法是试图通过设计和制造途径消除或减少可能的误差源。误差防止法在一定程度上对于降低热源温升、均衡温度场和减少机床热变形是有效的。但它不可能完全消除热变形，且花费代价是很昂贵的;而应用热误差补偿法则开辟了一条提高机床精度的有效和经济的途径。

车削加工误差的研究是现代机械制造中最重要的组成部分和发展方向，并成为提高国际竞争能力的关键技术，误差的产生是多方面的，对热误差的分析与研究有利于提高车削精度和技术要求。

误差补偿技术能满足工厂实际生产要求的高精度、低成本，热误差补偿技术可以修正主轴(或工件)与切削刀具之间的热漂误差，提高机床加工精度，降低废品、增加生产效率和经济效益。

就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。

车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。

在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。

车削加工在机器制造行业中是使用得最为广泛的一种，车床的数量大、人员多、加工范围广，使用的工具、卡具又很繁多、所以车削加工的安全技术问题，就显得特别重要，其重点工作如下:

1、切屑的伤害及防护措施。车床上加工的各种钢料零件韧性较好，车削时所产生的切屑富于塑性卷曲，边缘比较锋利。在高速切削钢件时会形成红热地、很长的切屑，极易伤人，同时经常缠绕在工件、车刀及刀架上，所以工作中应经常用铁钩及时清理或拉断，必要时应停车清除，但绝对不许用手去清除或拉断。为防止切屑伤害常采取断屑、控制切屑流向措施和加设各种防护挡板。断屑的措施是在车刀上磨出断屑槽或台阶;采用适当断屑器，采用机械卡固刀具。

2、工件的装卡。在车削加工的过程中，因工件装卡不当而发生损坏机床、折断或撞坏刀具以及工件掉下或飞出伤人的事故为数较多。所以，为确保车削加工的安全生产，装卡工件时必须格外注意。对大小、形状各异的零件要选用合适的卡具，不论三爪、四爪卡盘或专用卡具和主轴的联接必须稳固可靠。对工件要卡正、卡紧，大工件卡紧可用套管，保证工件高速旋转并切削受力时，不移位、不脱落和不甩出。必要时可用顶尖、中心架等增强卡固。卡紧后立即取下搬手。

3、安全操作。工作前要全面检查机床，确认良好方可使用。工件及刀具的装卡保证位置正确、牢固可靠。加工过程中，更换刀具、装卸工件及测量工件时，必须停车。工件在旋转时不得用手触摸或用棉丝擦拭。要适当选择切削速度、进给量和吃力深度，不许超负荷加工。床头、刀架及床面上不得放置工件、工卡具及其他杂物。使用锉刀时要将车刀移到安全位置，右手在前，左手在后，防止衣袖卷入。机床要有专人负责使用和保养，其他人员不得动用。

车削加工通用工艺守则(JB/T9168.2-1998)

1) 车刀刀杆伸出刀架不宜太长，一般长度不应超出刀杆高度的1.5倍(车孔、槽等除外)

2) 车刀刀杆中心线应与走刀方向垂直或平行。

3) 刀尖高度的调整:

(1) 车端面、车圆锥面、车螺纹、车成形面及切断实心工件时，刀尖一般应与工件轴线等高。

(2) 粗车外圆、精车孔、刀尖一般应比工件轴线稍高。

(3) 车细长轴、粗车孔、切断空心工件时，刀尖一般应比工件轴线稍低。

4) 螺纹车刀刀尖角的平分线应与工件轴线垂直。

5) 装夹车刀时，刀杆下面的垫片要少而平，压紧车刀的螺钉要旋紧。

1) 用三爪自定心卡盘装夹工件进行粗车或精车时，若工件直径小于30㎜，其悬伸长度应不大于直径的5倍，若工件直径大于30㎜，其悬伸长度应不大于直径的3倍。

2) 用四爪单动卡盘、花盘，角铁(弯板)等装夹不规则偏重工件时，必须加配重。

3) 在顶尖间加工轴类工件时，车削前要调整尾座顶尖轴线与车床主轴轴线重合。

4) 在两顶尖间加工细长轴时，应使用跟刀架或中心架。在加工过程中要注意调整顶尖的顶紧力，死顶尖和中心架应注意润滑。

5) 使用尾座时，套筒尽量伸出短些，以减少振动。

6) 在立车上装夹支承面小、高度高的工件时，应使用加高的卡爪，并在适当的部位加拉杆或压板压紧工件。

7) 车削轮类、套类铸锻件时，应按不加工的表面找正，以保证加工后工件壁厚均匀。

1) 车削台阶轴时，为了保证车削时的刚性，一般应先车直径较大的部分，后车直径较小的部分。

2) 在轴得工件上切槽时，应在精车之前进行，以防止工件变形。

3) 精车带螺纹的轴时，一般应在螺纹加工之后再精车无螺纹部分。

4) 钻孔前，应将工件端面车平。必要时应先打中心孔。

5) 钻深孔时，一般先钻导向孔。

6) 车削(Φ10-Φ20)㎜的孔时，刀杆的直径应为被加工孔径0.6-0.7倍;加工直径大于Φ20㎜的孔时，一般应采用装夹刀头的刀杆。

7) 车削多头螺纹或多头蜗杆时，调整好交换齿轮后要进行试切。

8) 使用自动车床时，要按机床调整卡片进行刀具与工件相对位置的调整，调好后要进行试车削，首件合格后方可加工;加工过程中随时注意刀具的磨损及工件尺寸与表面粗糙度。

9) 在立式车床上车削时，当刀架调整好后，不得随意移动横梁。

10) 当工件的有关表面有位置公差要求时，尽量在一次装夹中完成车削。

11) 车削圆柱齿轮齿坯时，孔与基准端面必须在一次装夹中加工。必要时应在该端面的齿轮分度圆附近车出标记线。