数控车削的加工对象

一、  要求高的回转体零件

1.     精度要求高的零件

由于数控车床的刚性好,制造和对刀精度高,以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿,所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。一般来说,车削七级尺寸精度的零件应该没什么困难。在有些场合可以以车代磨。此外由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的,再加上机床的刚性好和制造精度高,所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。对圆弧以及其它曲线轮廓的形状,加工出的形状与图纸上的目标几何形状的接近程度比仿形车床要好得多。车削曲线母线形状的零件常采用数控线切割加工并稍加修磨的样板来检查。数控车削出来的零件形状精度,不会比这种样板本身的形状精度差。数控车削对提高位置精度特别有效。不少位置精度要求高的零件用传统的车床车削达不到要求,只能用尔后的磨削或其它方法弥补。车削零件位置精度的高低主要取决与零件的装夹次数和机床的制造精度。在数控车床上加工如果发现位置精度较高,可以用修改程序内数据的方法来校正,这样可以提高其位置精度。而在传统车床上加工是无法作这种校正的。
2.     表面粗糙度好的回转体
数控车床能加工出表面粗糙度小的零件,不但是因为机床的刚性和制造精度高,还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下,表面粗糙度取决于进刀量和切削速度。在传统的车床上车削端面时,由于转速在切削过程中恒定,理论上只有某一直径处的粗糙度最小。实际上也可发现端面内的粗糙度不一致。使用数控车床的恒线速度切削功能,就可选用最佳线速度来切削端面,这样切出的粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用减小走刀量的方法来达到,而这在传统车床上是做不到的。
3.     超精密、超低表面粗糙度的零件
磁盘、录象机磁头、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及其模具,以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度,它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工,以往很难加工的塑料散光用的透镜,现在也可以用数控车床来加工。超精加工的轮廓精度可达0.1μm,表面的粗糙度可达0.02μm,超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01μm。超精车削零件的材质以前主要是金属,现已扩大到塑料和陶瓷。

二、  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,部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能,所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件,如具有封闭内成型面的壳体零件。图1所示壳体零件封闭内腔的成型面,“口小肚大”,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。
组成零件轮廓的曲线可以是数学方程式描述的曲线,也可以是列表曲线。对于由直线或圆弧组成的轮廓,直接利用机床的直线或圆弧插补功能。对于由非圆曲线组成的轮廓,可以用非圆曲线插补功能;若所选机床没有曲线插补功能,则应先用直线或圆弧去逼近,然后再用直线或圆弧插补功能进行插补切削。如果说车削圆弧零件和圆锥零件既可选用传统车床也可选用数控车床,那么车削复杂形状回转体零件就只能使用数控车床了。
图1  成型内腔壳体零件示例
 

三、 带横向加工的回转体零件

带有键槽或径向孔,或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件,如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等,这类零件宜选车削加工中心加工。当然端面有分布的孔系、曲面的盘类零件也可选择立式加工中心加工,有径向孔的盘套或轴类零件也常选择卧式加工中心加工。这类零件如果采用普通机床加工,工序分散,工序数目多。采用加工中心加工后,由于有自动换刀系统,使得一次装夹可完成普通机床的多个工序的加工,减少了装夹次数,实现了工序集中的原则,保证了加工质量的稳定性,提高了生产率,降低了生产成本。

四、  带一些特殊类型螺纹的零件

传统车床所能切削的螺纹相当有限,它只能车等节距的直、锥面公、英制螺纹,而且一台车床只限定加工若干种节距。数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹,而且能车增节距、减节距,以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必象传统车床那样交替变换,它可以一刀又一刀不停地循环,直到完成,所以它车削螺纹的效率很高。数控车床可以配备精密螺纹切削功能,再加上采用机夹硬质合金螺纹车刀,以及可以使用较高的转速,所以车削出来的螺纹精度较高、表面粗糙度小。可以说,包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。
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