任务描述
完成轴类加工案例零件的数控车削加工，具体设计轴类的数控加工工艺。
1.查阅数控加工工艺书和工艺手册，获取轴类零件数控加工工艺数据；
2.识别数控车削加工术语。
能力目标
1.能检索数控加工工艺及数控车削相关工艺资料、工艺手册，从中获取完成当前工作任务所需要的工艺知识及数据；
2.能识别数控车削加工工艺领域内常用的术语。
相关知识
数控车削加工工艺设计步骤包括机床选择、零件图纸工艺分析、加工工艺路线设计、装夹方案及夹具选择、刀具选择、切削用量选择、填写数控加工工序卡及填写数控加工刀具卡等。
一、数控车削机床选择
数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统液压系统、冷却及润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。
1.数控车床的分类
数控车床品种繁多、规格不一，可按以下方法进行分类：
1）按车床主轴位置分类
（1）卧式数控车床
卧式数控车床分为数控水平导轨卧式车床（见图2-1-1）和数控倾斜导轨卧式车床（见图2-1-2）。其倾斜导轨结构可使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。
图2-1-1 水平导轨卧式车床
图2-1-2 倾斜导轨卧式车床
（2）立式数控车床
立式数控车床简称数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台用来装夹工件，如图2-1-3所示。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
图2-1-3 立式数控车床
2）按刀架数量分类
（1）单刀架数控车床
这类数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架和多工位转塔式自动转位刀架，如图2-1-4所示。
（2）双刀架数控车床
这类数控车床的双刀架配置为平行分布，也可以是相互垂直分布，如图2-1-5所示。
3）按功能分类
（1）经济型数控车床
如图2-1-6所示，经济型数控车床是采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。其成本较低，但自动化程度和功能都较差，车削加工精度不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
图2-1-4 单刀架数控车床
图2-1-5 双刀架数控车床
图2-1-6 经济型数控车床
图2-1-7 普通数控车床
（2）普通数控车床
普通数控车床是根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，如图2-1-7所示。其数控系统功能强，自动化程度和加工精度较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X 轴和Z 轴。
图2-1-8 车削加工中心
（3）车削加工中心
车削加工中心是在普通数控车床的基础上，增加了C 轴和动力头，如图2-1-8所示。更高级的数控车床带有刀库，可控制X，Z 和C 3 个坐标轴，联动控制轴可以是（X，Z），（X，C）或（Z，C）。由于增加了C 轴和铣削动力头，因此，这种数控车床的加工功能大大增强，除可进行一般车削外，还可进行径向和轴向铣削、曲面铣削，以及中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。
在数控车床加工精度满足零件图纸技术要求的前提下，选择数控车床最主要的技术规格是多个数控轴的行程范围，数控车床的两个基本直线坐标（X，Z）行程，以及最大回转直径、最大加工长度、最大车削直径综合反映该机床允许的加工空间。加工工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围之内，同时要考虑机床主轴的允许承载能力，以及工件是否与机床交换刀具的空间干涉、与机床防护罩等附件发生干涉等问题。
2.数控车床的用途及主要加工对象
1）数控车床的用途
数控车床可自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等加工。此外，数控车床还特别适合加工形状复杂、精度要求较高的轴类或盘类零件。具体数控车床加工的典型表面如图2-1-9所示。
图2-1-9 数控车床加工的典型表面
2）数控车床的主要加工对象
数控车削是数控加工中用得较多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高，能进行直线和圆弧插补，以及在加工过程中能自动变速等特点，因此，其工艺范围比普通车床广。与普通车床相比，适宜数控车床加工的零件主要有以下6 类：
（1）轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件
因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能，故数控车床能车削由任意直线和平面曲线轮廓组成的形状复杂的回转体零件，如图2-1-10 和图2-1-11所示。
图2-1-11 车削成形内腔零件示例
（2）精度要求高的回转体零件
零件的精度要求主要是指尺寸、形状、位置及表面等精度要求。其中，表面精度主要是指表面粗糙度。例如，尺寸精度高达0.001 mm 或更小的零件；圆柱度要求高的圆柱体零件；素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥体零件；通过恒线速度切削功能，加工表面精度要求高的各种变径表面类零件等，如图2-1-12 和图2-1-13所示。
图2-1-12 高精度的机床主轴
图2-1-13 高速电机主轴
图2-1-14 非标丝杠
（3）带特殊螺纹的回转体零件
这些零件是指特大螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺纹面之间作平滑过渡的螺纹零件等。而传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能车等节距直、锥面的公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种节距而已。数控车床可加工如图2-1-14所示带特殊螺纹的非标丝杠。
（4）淬硬回转体零件
在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工有困难，因此，可用陶瓷车刀在数控车床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。
（5）表面粗糙度要求高的回转体零件
数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。切削速度变化，致使车削后的表面粗糙度不一致，使用数控车床的恒线速切削功能，就可选用最佳线速度来切削锥面、球面和端面等，使切削后的表面粗糙度值既小又一致。
（6）超精密、超低表面粗糙度的零件
磁盘、录像机磁头、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表面粗糙度值的零件，适合在高精度、高性能的数控车上加工。数控车床超精加工的轮廓精度可达到0.1 μm，表面粗糙度可达Ra0.02 μm，超精加工所用数控系统的最小分辨率应达到0.01 μm。
如图2-1-15所示为数控车削加工的常见零件。
图2-1-15 数控车削加工的常见零件
3）选择并确定数控车削的加工内容
①通用车床无法加工的内容应作为首先选择的内容。
a.由轮廓曲线构成的回转表面。
b.具有微小尺寸要求的结构表面。
c.同一表面采用多种设计要求的结构。
d.表面之间有严格几何关系要求的表面。
②通用车床难加工、质量难以保证的内容应作为重点选择内容。
a.表面之间有严格位置精度要求，但在通用车床上无法一次安装加工的表面。
b.表面粗糙度要求很严的锥面、曲面、端面等。
③通用车床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。
小贴士
下列一些加工内容则不宜选择采用数控加工：
a.需要通过较长时间占机调整的加工内容。
b.不能在一次安装中加工完成的其他零星分散部位。
此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、现场生产条件、生产周期等情况，并灵活处理。
二、零件图纸工艺分析
数控车削零件图纸工艺分析包括分析零件图纸技术要求、检查零件图的完整性与正确性及零件的结构工艺性分析。
1.分析零件图纸技术要求
分析车削零件图纸技术要求时，主要考虑以下5 个方面：
①各加工表面的尺寸精度要求。
②各加工表面的几何形状精度要求。
③各加工表面之间的相互位置精度要求。
④各加工表面的粗糙度要求以及表面质量方面的其他要求。
⑤热处理要求及其他要求。
首先，要根据零件在产品中的功能，研究分析零件与部件或产品的关系，从而认识零件的加工质量对整个产品加工质量的影响，并确定零件的关键加工部位和精度要求较高的加工表面等，认真分析上述各精度和技术要求是否合理；其次，要考虑在数控车上加工能否保证零件的各项精度和技术要求，进而具体考虑在哪一种机床上加工最为合理。
2.检查零件图的完整性与正确性
由于数控加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直及平行等）应明确；各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸；尺寸、公差和技术要求是否标注齐全等。例如，在实际加工中常常会遇到图纸中缺少尺寸，给出的几何要素的相互关系不够明确，使编程计算无法完成，或者虽然给出了几何要素的相互关系，但同时又给出了引起矛盾的相关尺寸，同样给数控编程计算带来困难。另外，要特别注意零件图纸各方向尺寸是否有统一的设计基准，以便简化编程，保证零件的加工精度要求，如图2-1-16 和图2-1-17所示。
图2-1-16 几何要素缺陷示例一
图2-1-17 几何要素缺陷示例二
3.零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性可使零件加工容易，节省工时和材料；较差的零件结构工艺性会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。
分析零件的结构工艺性包括以下5 个方面：
1）零件结构工艺性分析
零件结构工艺性是指在满足使用要求的前提下零件加工的可行性与经济性，即所设计的零件结构应便于加工成形，并且成本低、效率高。
2）零件图纸上的尺寸标注应方便编程
对数控加工而言，最倾向于以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸，这就是坐标标注法。
3）分析加工时零件结构的合理性
零件结构的合理性对提高加工效率、降低生产成本尤其重要。
4）零件加工精度及技术要求分析
对被加工零件的加工精度及技术要求进行分析是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件加工精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、进给加工路线、刀具及切削用量等进行正确而合理的选择。
5）数控车削加工余量的确定
加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。
三、拟订数控车削加工工艺路线
拟订数控车削加工工艺路线主要内容包括选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分加工工序、确定加工顺序以及确定工步顺序和进给加工路线等。
1.选择加工方法
选择数控车削加工方法时，应重点考虑的方面包括：能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；使走刀路线最短，既可简化编程程序段，又可减少刀具空行程时间，提高加工效率；使编程节点数值计算简单、程序数量少，以减少编程工作量。一般根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型确定零件表面的数控车削加工方法及加工方案。
1）数控车削外回转表面加工方法的选择
回转体类零件外回转表面的加工方法主要是车削和磨削。当零件表面粗糙度要求较高时，还要经光整加工。
2）数控车削内回转表面加工方法的选择
回转体类零件内回转表面的加工方法主要是车削和磨削。当零件表面粗糙度要求较高时，还要经光整加工。
3）数控车削内回转体端面加工方法的选择
回转体端面的加工方法主要是车削和磨削。当采用车削且回转体端面的粗糙度要求较高时，应采用恒线速切削。数控车削回转体零件端面可保证端面与回转体回转轴线的垂直度要求。
2.划分加工阶段
1）粗加工阶段
主要任务是切除各加工表面上的大部分余量，并作出精基准。其目的是提高生产率。
2）半精加工阶段
其任务是减小粗加工留下的误差，使主要加工表面达到一定的精度，并留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工（精车或磨削）做好准备。
3）精加工阶段
保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。其主要目标是如何保证加工质量。
4）精密、超精密加工、光整加工阶段
对那些加工精度要求很高的零件，在加工工艺过程的最后阶段安排细车、精密车、超精磨、抛光或其他特种加工方法加工，以达到零件最终的精度要求。
划分加工阶段的目的如下：
①保证加工质量。使粗加工产生的误差和变形，通过半精加工和精加工予以纠正，并逐步提高零件的加工精度和表面质量。
②合理使用设备。避免精机粗用，充分发挥机床的性能，延长使用寿命。
③便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好，热处理变形可通过精加工予以消除。
④有利于及早发现毛坯的缺陷。粗加工时发现毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成资源浪费。
3.划分加工工序
1）数控车削加工工序的划分
数控车削加工工序的划分可采用两种不同原则，即工序集中原则和工序分散原则。工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少；工序分散原则是指将加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。
①以一次安装所进行的加工作为一道工序。
②以一个完整数控程序连续加工的内容作为一道工序。
③以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序。
④以粗、精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。
2）回转体类零件非数控车削加工工序的安排
回转体类零件所有加工工序并非全部采用数控车削完成，如齿形、键槽、热处理喷丸、滚压拋光工序等，应视其加工的经济性和合理性，安排相应的非数控车削加工工序。具体安排如下：
①零件上有不适合数控车削加工的表面，如渐开线齿形、键槽、花键表面等，必须安排相应的非数控车削加工工序。
②零件表面硬度及精度要求很高，热处理需安排在数控车削加工之后。热处理之后一般安排磨削加工。
③零件要求特殊，不能用数控车削加工完成全部加工要求，则必须安排其他非数控车削加工工序，如喷丸、滚压加工和拋光等。
④零件上有些表面根据工厂条件采用非数控车削加工更合理，这时可适当安排这些非数控车削加工工序，如铣端面、钻中心孔等。
3）数控加工工序与普通加工工序的衔接
数控加工工序前后一般穿插有其他普通加工工序，如果衔接得不好就容易产生矛盾，最好的办法是相互建立状态要求。例如，要不要留加工余量，留多少；定位面的尺寸精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态要求，等等。其目的是达到相互能够满足加工需求，质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。
4.确定加工顺序（工序顺序安排）
制订零件数控车削加工工序顺序一般遵循下列原则：
①先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。
②先加工平面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状。
③对精度要求高、粗精加工需分开进行的，先粗加工后精加工。
④以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数和夹紧次数。
⑤中间穿插有通用机床加工工序的要综合考虑，合理安排其加工顺序。
5.确定工步顺序和进给加工路线
1）工步顺序安排的原则
①先粗后精原则。
②先近后远原则。
③先内后外、内外交叉原则。
④保证工件加工刚度原则。
⑤同一把刀能加工内容连续加工原则。
2）数控车削加工常见工步内容的安排
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在轴类工件上切槽时，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，应先钻中心孔。
⑤钻深孔时，一般先钻导向孔。
⑥车削ϕ10 mm ～ϕ20 mm 的孔时，刀杆的直径应为被加工孔的0.6 ～0.7 倍；加工直径大于ϕ20 mm 的孔时，一般应采用装夹刀头的刀杆。
⑦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。
⑧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。
3）进给加工路线的确定
（1）进给加工路线
进给加工路线是指数控机床加工过程中刀具相对工件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。它泛指刀具从对刀点（或机床参考点）开始运动，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。它不但包括了工步的内容，也反映出了工步顺序。
确定进给加工路线的主要原则如下：
①首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序。
②所定进给加工路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和表面粗糙度要求。
③寻求最短加工路线，减少行走时间以提高加工效率。
④选择工件在加工时变形小的路线，对细长零件或薄壁零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排进给加工路线。
确定进给加工路线的工作重点主要是确定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工切削的进给加工路线基本上沿零件轮廓顺序进行。
（2）粗加工进给加工路线的确定
①常用的粗加工进给加工路线有“矩形”循环进给路线、“三角形”循环进给路线、沿轮廓形状等距循环进给路线、阶梯切削进给路线及双向联动切削进给路线。
图2-1-18 常用的粗车循环进给加工路线示例
②最短的粗加工切削进给路线。切削进给路线为最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。图2-1-18 中常用的粗车循环进给加工路线示例所示的3 种不同切削进给路线，经分析和判断后可知，“矩形”循环进给路线的进给长度总和最短。因此，在同等条件下，其切削所需时间（不含空行程）最短，刀具的损耗最少，为常用粗加工切削进给路线；但其也有缺点，粗加工后的精车余量不够均匀，一般需安排半精加工。
（3）精加工进给加工路线的确定
①完工轮廓的连续切削进给路线。
②换刀加工时的进给路线。
③切入、切出及接刀点位置的选择。
④各部位精度要求不一致的精加工进给路线。
（4）最短的空行程进给加工路线的确定
在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的进给路线，不仅可节省整个加工过程的执行时间，还能减少机床进给机械滑动部件的磨损等。最短加工路线的方法有巧用起刀点、巧设换（转）刀点和合理安排“回零”路线。
（5）特殊的进给路线
在数控车削中，还有一种特殊情况值得注意。一般情况下，Z 坐标轴方向的进给运动都是沿着-Z 方向进给的，但这种加工进给路线安排有时并不合理，甚至可能车坏工件。
四、找正装夹方案及夹具选择
1.找正装夹方案
1）数控车削零件的装夹定位及定位基准选择原则
（1）工件装夹定位要求
由于数控车削编程和对刀的特点，因此，工件径向定位后必须保证工件坐标系Z 轴与机床主轴轴线同轴（即工件坐标系Z 轴只能为加工表面的轴线），同时还要保证加工表面径向的工序基准（设计基准）与机床主轴回转中心线的位置满足工序（或设计）要求。若工序要求加工表面轴线与工序基准表面轴线同轴，这时工件坐标系Z 轴与工序基准表面轴线同轴，可采用三爪自定心卡盘以工序基准为定位基准自动定心装夹，或采用两顶尖（工序基准为工件两中心孔定位装夹）：若工序要求加工表面轴线与工序基准表面轴线有偏心，则采用偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具装夹，偏心卡盘、偏心顶尖或专用夹具的中心（为定位基准）到主轴回转中心线的距离要满足加工表面中心线与工序基准（与定位基准重合）的偏心距离要求。工件轴向定位后要保证加工表面轴向的工序基准（或设计基准）与工件坐标系X 轴的位置要求。批量加工时，若采用三爪自定心卡盘装夹，工件轴向定位基准可选工件的左端面或左侧其他台肩面以方便定位：若采用两顶针装夹，为保证定位准确，工件两中心孔倒角可加工成准确的圆弧形倒角，这时顶针与中心孔圆弧形倒角接触为条环线，轴向定位非常准确，适合数控加工精确性要求。若单件加工，不需轴向定位，可用对刀的方法建立工件坐标系。采用夹具定位的目的就是一次对刀加工一批工件，用于批量加工，单件加工一般不涉及夹具定位问题。
（2）定位基准（指精基准）的选择原则
①基准重合原则
为避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准（设计基准）作为定位基准，并使工序基准、定位基准、编程原点都统一，这是最优先考虑的方案。因为当加工面的工序基准与定位基准不重合且加工面与工序基准不在一次安装中同时加工出来时，会产生基准不重合误差。
②基准统一原则
在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准对数控加工保证零件的位置精度非常重要。
③便于装夹原则
所选用的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单，敞开性好，操作方便，能加工尽可能多的内容。
④便于对刀原则
批量加工时，在工件坐标系已确定的情况下，采用不同的定位基准为对刀基准建立工件坐标系时，会影响对刀的方便性，有时甚至无法对刀，这时就需要分析此种定位方案是否能满足对刀操作的要求，否则原设工件坐标系需要重新设定。
2）数控车削零件的装夹找正
把工件从定位到夹紧的整个过程，称为工件的装夹。数控车床进行工件的装夹时，一般必须将工件表面的回转中心轴线（即工件坐标系Z 轴）找正到与数控车床的主轴中心线重合。
（1）工件常用装夹方式
①在三爪自定心卡盘上装夹
三爪自定心卡盘的3 个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。但在装夹时，一般需有轴向支承面，否则所需夹紧力可能会过大而夹伤工件。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力相对较小，因此适用于装夹外形规则的中小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。反爪用来装夹直径较大的工件。当较大的空心零件需车削外圆时，可使3 个卡爪作离心运动，撑住工件内孔车削外圆。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。
用三爪自定心卡盘装夹工件进行粗车或精车时，若工件直径小于或等于30 mm，其悬伸长度应不大于直径的3 倍；若工件直径大于30 mm，其悬伸长度应不大于直径的5 倍。
数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件，轴类工件还可使用尾座顶尖支持工件。数控车床主轴转速较高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘。这种卡盘在生产厂已通过了严格的动静平衡检验，具有高转速（极限转速可达8 000 r/min 以上）、高夹紧力（最大推拉力为2 000 ～8 000 N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。通过调整油缸的压力还可改变卡盘的夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。同时，还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。为减少细长轴加工时的受力变形，提高加工精度以及加工带孔轴类工件的内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03 mm。
用三爪自定心卡盘直接装夹工件加工示例如图2-1-19所示。
图2-1-19 三爪自定心卡盘直接装夹工件加工示例
②在两顶尖之间顶两头装夹
对长度尺寸较大或加工工序较多的轴类零件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高，但必须先在工件两端面钻出中心孔，工件利用中心孔顶在前后顶尖之间，并通过拨盘和卡箍随主轴一起转动，如图2-1-20所示。
用两顶尖装夹工件时，须注意以下事项：
a.车削前要调整尾座顶尖轴线，使前后顶尖的连线与车床主轴轴线同轴，否则车削出的工件会产生锥度误差或双曲线误差。
b.尾座套筒在不影响车刀切削的前提下，应尽量伸得短些，以增加刚性，减少振动。
c.应选择正确类型的中心孔，形状正确，表面粗糙度值小。对精度一般的轴类零件，中心孔不需要重复使用时，可选用A 型中心孔；对精度要求较高，工序较多，需多次使用中心孔的轴类零件，应选用B 型中心孔，B 型中心孔比A 型中心多一个120°的保护锥，用于保护60°锥面不致碰伤；对需要在轴向固定其他零件的工件，可选用带内螺纹的C 型中心孔：轴向精确定位时，可选用R 型中心孔，即中心孔的60°锥加工成准确的圆弧形，并以该圆弧与顶尖锥面的切线为轴向定位基准定位。
d.两顶尖与中心孔的配合应松紧合适，在加工过程中要注意调整顶尖的顶紧力。
e.因靠卡箍传递扭矩，故车削工件的切削用量要小。
③用卡盘和顶尖一夹一顶装夹
用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支承。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装限位支承（注：限位支承比夹持工件直径稍小，通常采用圆盘料或隔套）或利用工件的台阶面限位，如图2-1-21所示。这种装夹方法因较安全，能承受较大的轴向切削力且安装刚性好，轴向定位准确，故应用比较广泛。
图2-1-20 在两顶尖之间顶两头装夹加工工件示例
图2-1-21 用工件的台阶面限位装夹加工工件示例
（2）单件采用找正方式装夹
单件生产的工件偏心安装时，通常采用找正装夹。用三爪自定心卡盘装夹较长的工件时，工件离卡盘夹持部分较远处的旋转中心不一定与车床主轴旋转中心重合，这时必须找正；当三爪自定心卡盘使用时间较长、失去了应有精度而工件的加工精度要求又较高时，也需要找正。用四爪单动卡盘装夹加工工件时，因4 个卡爪各自独立运动不能自动定心，故装夹加工工件时必须找正。找正装夹法一般用于加工大型或形状不规则的工件，但因找正较费时，故只能用于单件小批量生产。
①找正及校正要求
对件装夹表面轴线与加工表面轴线同轴的，找正装夹时必须将工件的装夹表面轴线找正及校正到与车床主轴回转中心线重合。以保证装夹表面轴线与加工表面轴线（同时也是工件坐标系Z 轴）重合。对工件装夹表面轴线与加工表面轴线不同轴的，要使工件的装夹表面轴线（即加工表面径向的工序基准或设计基准）与车床主轴回转中心线的位置满足工序（或设计）要求。
②找正及校正方法
找正方法与普通车床上找正及校正工件相同，一般用划针或打表找正，精度高的工件用百分表校正。通过调整卡爪，使工件坐标系Z 轴与车床主轴的回转中心重合，如图2-1-22所示。
图2-1-22 找正工件示例
2.夹具选择
数控车削加工回转体轴类零件的常用夹具分为圆周定位夹具、中心孔定位夹具和其他数控车床夹具。
1）圆周定位夹具
常用圆周定位夹具有以下3 种：
（1）手动三爪自定心卡盘
手动三爪自定心卡盘是较常用的数控车床通用夹具（见图2-1-23），能自动定心，夹持范围大，一般不需找正，装夹速度较快，但夹紧力较小，卡盘磨损后会降低定心精度。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的工件表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。手动爪自定心卡盘分为中空三爪自定心卡盘和中实三爪自定心卡盘两种。
卡爪有硬爪、软爪、正爪及反爪。
①硬爪
硬爪是卡爪经过热处理淬火，一般卡爪硬度达45 ～50HRC。
②软爪
软爪是卡爪未经热处理淬火或只经过调质处理（用户自制软爪一般未经过热处理，专业厂家生产的软爪一般只经过调质处理），卡爪硬度一般为28 ～30HRC。
③正爪
正爪用于夹工件外径，如图2-1-23所示的卡爪安装状态就是正爪安装。
④反爪
反爪是将卡爪掉转180°安装，如图2-1-23所示的卡爪掉转180°安装就成反爪了。
图2-1-23 手动三爪自定心卡盘
图2-1-24 液压三爪卡盘示例
（2）液压动力卡盘（液压三爪卡盘）
为提高生产效率和减轻劳动强度，数控车床广泛采用液压动力卡盘，常称液压三爪卡盘，如图2-1-24所示。数控车床配液压三爪卡盘的工作原理如图2-1-25所示。当数控装置发出夹紧和松开指令时，直接由电磁阀控制压力油进入回转油缸缸体的左腔或右腔，使活塞向左或向右移动，并由拉杆通过主轴通孔拉动液压三爪卡盘上的滑动体6，滑动体又与3 个可在盘体上T 形槽内作径向移动的卡爪滑座10 以斜楔连接。这样，主轴尾部回转油缸缸工体内活塞的左右移动就转变为卡爪滑座的径向移动，再由装在滑座上的卡爪将工件夹紧和松开。又因3 个卡爪滑座径向移动是同步的，故装夹时能实现自动定心。液压三爪卡盘有中空液压三爪卡盘和中实液压三爪卡盘两种。
图2-1-25 数控车床配液压三爪卡盘的工作原理
1—卡爪；2—T 形块；3—平衡块；4—杠杆；5—联接螺栓；6—滑动体；7—法兰盘；8—盘体；9—扳手；10—卡爪滑座；11—防护罩；12—法兰盘；13—前盖；14—油缸盖；15—紧定螺钉；16—压力管接头；17—后盖；18—器壳；19—漏油管接头；20—导油管；21—油缸；22—活塞；23—旋转固定支架；24—导向杆；25—安全阀；26—中空拉杆
液压三爪卡盘装夹迅速、方便，但夹持范围小（只能夹持直径变动约5 mm 的工件），尺寸变化大的需要重新调整卡爪位置。
液压三爪卡盘自定心精度虽比普通三爪卡盘好一些，但仍不适用于零件同轴度要求较高的二次装夹加工，也不适用于批量生产零件时按上道工序的已加工面装夹加工同轴度要较高的零件。因此，单件生产时，可用找正法装夹加工，批量生产时常采用软爪。软爪是一种具有切削性能的夹爪，它是在使用前配合被加工工件特别制造的，如加工成圆弧面、锥面或螺纹等形式，可获得理想的夹持精度。在数控车床上装刀根据加工工件外圆大小车内圆弧软爪示例如图2-1-26所示。
图2-1-26 数控车床自行车加工内圆弧软爪示例
数控车床自车加工软爪时，要注意以下4 个方面：
①软爪要在与使用时相同的夹紧状态下进行车削，以免在加工过程中松动和因卡爪反向间隙而引起定心误差。车削软爪内定心表面时，要在靠卡盘处夹适当的圆盘料，以消除卡盘端面螺纹的间隙，如图2-1-26所示。
②当被加工工件以外圆定位时，软爪夹持直径应比工件外圆直径略小，如图2-1-27所示。其目的是增加软爪与工件的接触面积。
③软爪内径大工件外径时，会使软爪与工件形成3 点接触，如图2-1-28所示。此种情况下夹紧不牢固，且极易在工件表面留下压痕，应尽量避免。
④当软爪内径过小时（见图2-1-29），会形成软爪与工件的6 点接触，这样不仅会在被加工表面留下压痕，而且软爪接触面也会变形。这种情况在实际使用中应尽量避免。
图2-1-27 理想软爪内径
图2-1-28 软爪内径过大
图2-1-29 软爪内径过小
（3）弹簧夹套
弹簧夹套定心精度高，装夹工件快捷方便，常用于精加工过的外圆表面定位装夹。它特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔圆棒料的夹持。弹簧夹套所夹持工件的内孔为规定的标准系列，并非任意直径的工件都可以进行夹持。如图2-1-30（a）所示为拉式弹簧夹套，如图2-1-30（b）所示为推式弹簧夹套。如图2-1-31所示为常见的弹簧夹套加工示例。
图2-1-30 弹簧夹套
图2-1-31 常见的弹簧夹套加工示例
2）中心孔定位夹具
常用中心孔定位夹具有以下两种：
（1）两顶尖拨盘
数控车床加工轴类零件时，坯料装卡在主轴顶尖和尾座顶尖之间，工件由主轴上的拨盘带动旋转。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。该装夹方式适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类零件的精加工。顶尖分为前顶尖和后顶尖。前顶尖如图2-1-32（a）所示，后顶尖如图2-1-32（b）所示。
①前顶尖
前顶尖有两种：一种是插入主轴锥孔内的，另一种是夹在卡盘上的，如图2-1-32（a）所示。前顶尖与主轴一起旋转，与主轴中心孔不产生摩擦，都用死顶尖，如图2-1-33（a）所示。
图2-1-32 前顶尖与后顶尖
②后顶尖
后顶尖也有两种：一种是固定的（死顶尖），另一种是回转的（活顶尖）。死顶尖刚性大，定心精度高，但工件中心孔易磨损。活顶尖内部装有滚动轴承，适于高速切削时使用，但定心精度不如死顶尖高。后顶尖一般插入数控车床的尾座套筒内。死顶尖与活顶尖如图2-1-33所示。
图2-1-33 死顶尖与活顶尖
利用两项尖定位还可加工偏心工件，如图2-1-34所示。
图2-1-34 两顶尖车偏心轴
（2）拨动顶尖
常用的拨动顶尖有内外拨动顶尖和端面顶尖两种。这种顶尖的锥面带齿，能嵌入工件，拨动工件旋转。
3）其他数控车床夹具
数控车床除了使用通用三爪自定心卡盘、四爪卡盘、顶尖，以及在大批量生产中使用便于自动控制的液压、电动及气动卡盘、顶尖外，还有其他类型的夹具，它们主要分为两大类，即用于轴类零件的夹具和用于盘类零件的夹具。
（1）用于轴类零件的夹具
当加工特殊形状的轴类零件（如异形杠杆等）时，坯件可装夹在随车床主轴一同旋转的专用车床夹具上。如图2-1-35所示为加工实心轴所用的拨齿顶尖夹具。其特点是粗车时可传递足够大的转矩，以适应主轴高速旋转的车削要求。
图2-1-35 实心轴加工所用的拨齿顶尖夹具
（2）用于盘类零件的夹具
这类夹具适用于在无尾座的卡盘式数控车床上加工盘类零件，主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘等。
4）夹具选择原则
数控车削夹具的选择原则如下：
①单件小批量生产时，一般选用手动三爪自定心卡盘或液压三爪卡盘。
②成批生产时，优先选用液压三爪卡盘，其次才考虑选用普通三爪自定心卡盘。
③车削长径比（L/D）小于5 的回转体类零件，应根据工件直径大小和加工精度要求，考虑是否用尾架顶尖加以顶紧；5 <L/D <20 的回转体类零件，必须用尾架顶尖加以顶紧；L/D≥20 的细长轴区转体类零件，应根据工件直径大小和加工精度要求，考虑再配以中心架或跟刀架辅助夹持进行加工，以免影响加工精度。
④车削薄壁套类零件时，考虑采用包容式软爪、弹簧夹套或心轴和弹簧心轴，以增大装夹接触面积，防止工件夹紧变形，以免影响加工精度；或改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧方式。
⑤车削偏心回转体类零件时，一般选用四爪卡盘、花盘、角铁或专用夹具，也可选用三爪自定心卡盘，但须加装其他辅具。
⑥车削工件直径大于ϕ500 mm 的回转体类零件时，一般选用花盘进行装夹。(www.xing528.com)
⑦零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停机时间，减少辅助时间。
⑧为满足数控车削加工精度，要求夹具定位准确、定位精度高。
⑨夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀（如产生干涉碰撞等）。
五、刀具选择
数控加工相对于普通机械加工来说，对加工刀具提出了更高的要求，不仅要求精度高、刚性好、装夹调整方便，而且要求切削性能好、耐用度高。因此，选择数控切削刀具是编制拟订数控加工工艺的重要内容。刀具选择合理与否不仅影响数控车床的加工效率，而且还直接影响加工质量。
1.数控车削刀具的要求、种类及特点
1）数控车削刀具的要求
①为满足数控车床粗车适应大吃刀量和大进给量的要求，要求粗车刀具比普通车刀强度更高、耐用度更好。
②因精车首先是保证加工精度，故要求刀具的精度高、耐用度好。
③为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。
④机夹刀一般采用带涂层硬质合金刀片。
⑤数控车削对刀片的断屑槽有较高的要求，数控车削刀片应采用三维断屑槽。
⑥数控车削还要求刀片耐用度的一致性要好，以便于使用刀具寿命管理功能。
2）数控车削刀具的种类
常用数控车削刀具根据刀具的结构、材料和切削工艺进行分类。
（1）按刀具结构分类，
按刀具结构分类，可分为以下4 类：
①整体式刀具
整体式刀具由整块材料磨制而成。使用时，可根据不同用途将切削部分修磨成所需要的形状，如高速钢磨制的白钢刀。
②镶嵌式刀具
镶嵌式刀具可分为焊接式和机夹式。机夹式又根据刀体结构不同，分为不转位和可转位两种。
③减振式刀具
减振式刀具是当刀具的工作长度与直径比大于4 时，为减少刀具的振动和提高加工精度所采用的一种特殊结构的刀具，如减振式数控内孔车刀。
④内冷式刀具
内冷式刀具是刀具的切削冷却液通过刀盘传递到刀体内部，再由喷孔喷射到切削刃部位的刀具。
目前，数控车削刀具主要采用机夹可转位刀具。
（2）按刀具制造所用材料分类
按刀具制造所用材料分类，可分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具及聚晶金刚石刀具。
目前，数控车削用得最普遍的是硬质合金刀具。
（3）按刀具切削工艺分类
按刀具切削工艺分类，可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断与切槽车刀、螺纹车刀。
数控车削常用的刀具如图2-1-36所示。
图2-1-36 数控车削常用刀具
常用车刀的种类、形状和加工表面如图2-1-37所示。
图2-1-37 车刀的种类、形状和用途
1—切断片；2—90°左偏刀；3—90°右偏刀；4—弯头车刀；5—直头车刀；6—成形车刀；7—宽刃精车刀；8—外螺纹车刀；9—端面车刀；10—内螺纹车刀；11—内精车刀；12—通孔车刀；13—盲孔车刀
3）数控车削刀具的特点
数控车床有加工精度高、加工效率高、加工工序集中及零件装夹次数少等要求，只有达到这些要求，才能使数控车床真正发挥作用。因此，数控车削刀具具有以下特点：
①刀具具有很高的切削效率。随着现代机床制造技术的发展，数控车床朝着高速、高刚度和大功率方向发展。因此，要求数控车削刀具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能，刀具切削效率的提高，将使产能直接提高并明显降低生产成本。
②数控车削刀具的精度和重复定位精度高。随着现代机械制造技术的发展，零部件的制造精度越来越高，数控加工对象朝着个性化、多品种、少批量及高精度方向发展。这就对数控车削刀具的精度、刚度和重复定位精度提出了更高的要求，刀具必须具备较高的形状和位置精度。
③刀具的可靠性和耐用度高。数控加工为了保证产品质量，对刀具实行强迫换刀制或由数控系统对刀具寿命进行管理，因此，刀具工作的可靠性已上升为选择刀具的关键指标。为满足数控车削加工及对难切削加工材料的加工要求，所用刀具材料应具有高的切削性能和刀具耐用度。不但其切削性能要好，而且一定要性能稳定，同批刀具在切削性能和刀具寿命方面不得有较大差异，以免在无人看管的情况下，因刀具先期磨损和破损造成加工零件的大量报废，甚至损坏机床。
④可实现刀具尺寸的预调和快速换刀。刀具结构应能预调尺寸，并可人工快速换刀或实现自动换刀。
⑤具有一个比较完善的工具系统和刀具管理系统。模块化工具系统能更好地适应多品种零件的生产，且有利于工具的生产、使用和管理，能有效地减少使用中的工具储备。配备完善的、先进的工具系统是用好数控机床的重要一环。
⑥应有刀具在线监控及尺寸补偿系统，以便刀具损坏时能及时判断、识别并补偿，防止工件出现废品和意外事故。
2.数控刀具材料
对于数控加工来说，数控机床的一次性投资是较高的，而这些先进设备的效率能否发挥出来，很大程度上取决于刀具材料及其性能的好坏。刀具材料及性能的好坏对提高加工效率起着决定性的作用。
1）切削用刀具材料应具备的性能
切削用刀具材料应具备的性能见表2-1-1。
表2-1-1 切削用刀具材料应具备的性能
2）各种刀具材料
目前，所采用的刀具材料，可分为高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）及聚晶金刚石（PCD）5 大类。
（1）高速钢
高速钢是在合金工具钢中加入较多的钨、铝、铬、钒等合金元素的高合金工具钢，大体上可分为W 系和Mo 系两大类。它的淬火温度极高（1 200 ℃）而淬透性极好，可使刀具整体的硬度一致，在600 ℃仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击较弱，具有较高的强度和韧性，是目前广泛应用的刀具材料。因刃磨时易获得锋利的刃口，故高速钢又称“锋钢”。高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。
①普通高速钢
普通高速钢具有一定的硬度和耐磨性及较高的强度和韧性，切削速度（加工钢料）一般不高于50 ～60 m/min，适用于制造车刀、钻头、铰刀及铣刀等刀具，不适合高速切削和硬材料切削。典型的普通高速钢有W18Cr4V，W6MoSCr4V2。
②高性能高速钢
高性能高速钢耐高温性好，其耐用度是普通高速钢的1.5 ～3 倍，适用于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金及超高强度钢等难加工材料。不同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。典型的高性能高速钢有9W18Cr4V，9W6Mo5Cr4V2，W6MoSCr4V3。
（2）硬质合金
硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化物（钨钴类（WC）、钨钛钴类（WC-TiC）、钨钛钽（铌）钴类（WC-TiC-TaC）等）用钴Co、钼Mo、镍Ni 作黏结剂烧结而成的粉末冶金制品。其常温硬度可达78 ～82 HRC，能耐850 ～1 000 ℃的高温，切削速度比高速钢高4 ～10 倍，但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢差，故很少做成整体式刀具。在实际使用中，常用硬质合金刀片焊接或用机械夹固的方式固定在刀体上。
按ISO 标准，硬质合金主要以硬质合金的硬度、抗弯强度等指标为依据，硬质合金刀片材料分为K 类、P 类、M 类。
①K 类。对应于国家标准YG 类，K 类即钨钴类硬质合金，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，适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。我国常用的K 类硬质合金牌号有YG8，YG6，YG3，它们制造的刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。其中的数字表示Co 含量的百分数，如YG6 即含Co6%。含Co 越多，则韧性越好。
②P 类。对应于国家标准YT 类，P 类即钨钴钛类硬质合金，由碳化钨、碳化钛和钴组成。这类硬质合金的耐热性和耐磨性较好，但抗冲击韧性较差，适用于加工钢件等韧性材料。我国常用的P 类硬质合金牌号有YT5，YT15，YT30。其中的数字表示碳化钛含量的百分数。碳化钛的含量越高，则耐磨性越好，韧性越低。这3 种牌号的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。
③M 类。对应于国家标准YW 类，M 类即钨钴钛钽铌类硬质合金，是在钨钴钛类硬质合金中加入少量的稀有金属碳化物（TaC 或NbC）组成的。它具有前两类硬质合金的优点，用其制造的刀具既能加工脆性材料，又能加工韧性材料，同时还能加工高温合金、耐热合金和合金铸铁等难加工的材料。我国常用的M 类硬质合金牌号有YW1 和YW2。
在硬质合金材料上涂覆涂层做成的刀片就是涂层硬质合金刀片。这种材料是在韧性、强度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（Chemical Vapor Deposition，CVD）法或物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）法涂覆一层极薄的、硬度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，TiCN，Al2O3等。TiC 的韧性和耐磨性较好，TiN 的抗氧化、抗黏结性较好，Al2O3的耐热性较好。使用时，可根据不同的需要选择涂层材料。
涂层刀具的使用范围相当广泛，非金属、铝合金、铸铁、钢、高强度钢、高硬度钢、耐热合金、钛合金等难加工材料的切削均可使用。
目前，最先进的涂层技术也称ZX 技术，是利用纳米技术和薄膜涂层技术，使每层膜厚为1 nm 的TiN 和AlN 超薄膜交互重叠约2 000 层累积而成，这是继TiC，TiN，TiCN 后的第四代涂层。它的特点是远比以往的涂层硬，接近CBN 的硬度，寿命是般涂层的3 倍，大幅度提高了耐磨性，是较有发展前途的刀具材料。
目前，涂层刀具的常用涂层有以下7 种。
①TiC 涂层。TiC 涂层呈银白色，硬度高（3 200 HV）、耐磨性好且有牢固的黏着性，涂层厚度为5 ～7 μm。
②TiN 涂层。TiN 涂层呈金黄色，硬度为2 300 HV，有很强的抗氧化能力和很小的摩擦因数，抗磨损性能比TiC 涂层强，涂层厚度为8 ～12 μm。
③TiCN 涂层。TiCN 涂层呈蓝灰色，硬度为3 000 HV，为高韧性通用涂层。
④TiAlN 涂层。TiAlN 涂层呈紫黑色，硬度为3 200 HV，可用于干切削以及加工难加工材料和硬材料。
⑤AlTiN 涂层。AlTiN 涂层呈黑色，硬度为3 400 HV，比TiAlN 有更好的切削性能。
⑥TiN 和TiC 复合涂层。里层为TiC 涂层，外层为TiN 涂层，从而使其兼有TiC 的高硬度、高耐磨性和TiN 的不黏刀等特点，复合涂层的性能优于单层。
⑦Al2O3涂层。Al2O3涂层硬度为3 000 HV，耐磨性好、耐热性高、化学稳定性好，摩擦因数小，适用于高速切削。
一般来说，在相同的切削速度下，涂层高速钢刀具的耐磨损性能比未涂层的高2 ～10倍：涂层硬质合金刀具的耐磨损性能比未涂层的高1 ～3 倍。因此，一片涂层刀片可代替几片未涂层刀片使用。
硬质合金刀片如图2-1-38所示，硬质合金涂层刀片如图2-1-39所示。
图2-1-38 硬质合金刀片
图2-1-39 硬质合金涂层刀片
（3）陶瓷
陶瓷的主要成分是Al2O3。陶瓷刀具基本上由两大类组成：一类为纯氧化铝类（白色陶瓷），另一类为TiC 添加类（黑色陶瓷）。陶瓷刀片硬度可达78 HRC 以上，能耐1 200 ～1 450 ℃的高温，化学稳定性很好，所以能承受较高的切削速度。其主要特点是高硬度、高温强度好、化学性能稳定，与被加工材料的亲和性低，故不易产生黏刀和积屑瘤现象，加工表面非常光洁、平整。但陶瓷刀具的抗弯强度低，抗冲击韧性差，脆性大，易崩刃。陶瓷刀具适用于加工耐热合金等难加工材料，刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3 ～10 倍。金属陶瓷刀片如图2-1-40所示。
图2-1-40 金属陶瓷刀片
（4）立方氮化硼（CBN）
立方氮化硼是靠超高压、高温技术人工合成的超硬刀具材料，其硬度可达4 500 HV以上，仅次于金刚石。其主要特点是热稳定性好，硬度高，与铁族元素亲和力小，但脆性大、韧性差，特别适用于加工超高硬度的材料。目前，主要用于加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金以及一些难加工的材料。
（5）聚晶金刚石（PCD）
聚晶金刚石硬度极高，可达10 000 HV（硬质合金仅为1 300 ～1 800 HV）。聚晶金刚石刀具的耐磨性是硬质合金的80 ～120 倍，但韧性差，对铁族材料亲和力大，因此一般不宜加工黑色金属。它主要用于硬质合金、玻璃纤维塑料、硬橡胶、石墨、陶瓷、有色金属等材料的高速精加工。
上述5 大类刀具材料从总体上分析，材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，依次降低为高速钢；材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低。如图2-1-41所示为目前实用的各种刀具材料根据硬度和韧性排列的大致位置。涂层刀具材料具有较好的实用性能，也是将来能使硬度和韧性并存的手段之一。在数控机床中，应用最广泛的是硬质合金类，因为硬质合金材料从经济性、适应性、多样性、工艺性等各方面，综合效果都优于陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石。
图2-1-41 切削用刀具材料的硬度与韧性关系图
3.数控刀具的失效形式及影响刀具耐用度的因素
1）数控刀具的主要失效形式及对策
在切削过程中，刀具磨损到一定的程度，切削刃崩刃或破损、切削刃卷刃（塑性变形）时，刀具丧失其切削能力或无法保证加工质量，称为刀具失效。刀具破损的主要形式及产生的原因和对策如下：
（1）后刀面磨损
由机械应力引起的、出现在后刀面上的摩擦磨损，称为后刀面磨损，如图2-1-42所示刀具的磨损形式中的后面磨损。
产生的原因：因刀具材料过软，刀具的后角偏小，加工过程中切削速度太高，进给量太小，造成后刀面磨损过量，故使加工表面尺寸精度降低，增大了摩擦力。
对策：应选择耐磨性高的刀具材料，同时降低切削速度，提高进给量，增大刀具后角。
（2）主切削刃的边界磨损
主切削刃上的边界磨损常见于与工件的接触面处。
产生的原因：工件表面硬化、锯齿状切屑造成的摩擦。影响切屑的流向并导致崩刀，如图2-1-42所示刀具的磨损形式中的边界磨损（主切削刃）。
对策：降低切削速度和进给速度，同时选择附磨刀具材料，增大前角使切削刃锋利。
（3）前刀面磨损（月牙洼磨损）
前刀面齐报（月牙注磨损）是在前刀面上由摩擦和扩散导致的磨损，如图2-1-42所示刀具的磨损形式中的月牙洼磨损。前刀面磨损会使刀具产生变形，干扰排屑，降低切削刃强度。
产生的原因：切屑与工件材料的接触以及对发热区域的扩散引起。另外，刀具材料过软，加工过程中切削速度太高，进给量太大，也是前刀面磨损产生的原因。
对策：降低切削速度和进给速度，同时选择涂层硬质合金材料刀具。
（4）塑性变形
塑性变形是切削刃在高温或高应力作用下产生的变形。它将影响切屑的形成质量，有时也会导致崩刀。
产生的原因：切削速度、进给速度太高，以及工件材料中的硬质点的作用。刀具材料太软和切削刃温度很高等现象引起。
对策：降低切削速度和进给速度，选择耐磨性高和导热系数大的刀具材料。
（5）积屑瘤
积屑瘤是工件材料在刀具上的黏附物质，如图2-1-43所示。它会降低加工表面质量，并改变切削速变切削刃形状，最终导致崩刀。
图2-1-42 刀具的磨损
图2-1-43 积屑瘤
产生的原因：在中速或较低切削速度范围内，切削一般钢件或其他塑性金属材料，而又能形成带状切屑时，紧靠切削刃的前刀面上黏结一硬度很高的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种楔状金属块称为积屑瘤。
对策：提高切削速度，选择涂层硬质合金或金属陶瓷等与工件材料亲和力小的刀具材料，并使用切削液。
（6）刃口剥落
刃口剥落是指切削刃上出现一些很小的缺口，而非均匀的磨损。
产生的原因：因断续切削，切屑排除不流畅而造成。
对策：在开始加工时，降低进给速度，选择韧性好的刀具材料和切削刃强度高的刀片。
（7）崩刀
刀尖、切削刃整块崩掉，崩刀将损坏刀具和工件。
产生的原因：因刃口的过度磨损，较高的应力或刀具材料过硬，切削刃强度不够，以及进给量太大而造成。
对策：选择韧性好的刀具材料，加工时减小进给量和切削深度，另外选用高强度或刀尖圆角较大的刀片。
（8）热裂纹
产生的原因：因断续切削时温度变化产生的垂直于切削刃的裂纹。热裂纹可降低工件表面质量，并导致刃口剥落。
对策：选择韧性好的刀具材料，同时减小进给量和切削深度，并使用切削液。
2）影响刀具耐用度的因素
所谓刀具耐用度，是指从刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间，用符号“T”表示，单位为min。耐用度为切削时间，不包括对刀、测量、快进、回程等非切削时间。影响刀具耐用度的因素有切削用量、刀具几何参数、刀具材料及工件材料。
（1）切削用量
切削用量是影响刀具耐用度的一个重要因素。切削速度vc、进给量f、背吃刀量ap增大，刀具耐用度T 减小，且vc影响最大，f 次之，ap最小。因此，在保证一定刀具耐用度的条件下，为了提高生产效率，应首先选取大的背吃刀量ap，然后选择较大的进给量f，最后选择合理的切削速度vc。
（2）刀具几何参数
刀具几何参数对刀具耐用度影响的是前角γo和主偏角κr。前角γo增大，可使切削力减小，切削温度降低，耐用度提高。但前角γo太大，会使刀具强度削弱，散热差，且易于破损，刀具耐用度反而下降。由此可知，每一种具体加工条件都有一个使刀具耐用度“T”最高的合理数值。
主偏角κr减小，可使刀尖强度提高，改善散热条件，提高刀具耐用度。但主偏角κr过小，则背向力（径向力）增大，对刚性差的工艺系统，切削时易引起振动。
（3）刀具材料
刀具材料的高温强度越高，耐磨性越好，刀具耐用度越高。但在有冲击切削、强力切削和难加工材料切削时，影响刀具耐用度的主要原因是冲击韧性和抗弯强度。冲击韧性越好，抗弯强度越高，刀具耐用度越高，越不容易产生破损。
（4）工件材料
工件材料的强度、硬度越高，切削产生的温度越高，刀具耐用度越低。此外，工件材料的塑性、韧性越高，导热性越低，切削温度越低，刀具耐用度越低。
合理选择刀具耐用度，可提高生产效率和降低加工成本。若刀具耐用度定得过高，就要选取较小的切削用量，从而降低生产效率，提高加工成本；反之，若耐用度定得过低，虽然可采取较大的切削用量，但因刀具磨损快，换刀磨刀时间增加，刀具费用增大，同样会使生产效率降低和成本提高。
4.数控可转位车削刀具及刀片
目前，数控机床主要采用镶嵌式机夹转位刀片的刀具。
1）数控可转位车削刀具
（1）数控可转位车削刀具的特点
数控车床所采用的转位车刀，其几何参数是通过刀片结构形状和刀体上刀片槽座的方位安装组合形成的。
数控可转位刀具具体要求和特点见表2-1-2。
表2-1-2 数控可转位车削刀具的特点
（2）可转位车刀的种类
可转位车刀按其用途可分为外圆车刀、仿形车刀、端面车刀、内孔车刀、切槽车刀、切断车刀及螺纹车刀等。可转位车刀的种类、常用主偏角和适用机床见表2-1-3。
表2-1-3 可转位车刀的种类、常用主偏角和适用机床
常见机夹数控可转位车刀如图2-1-44—图2-1-46所示。
图2-1-44 常见机夹数控可转位车刀
图2-1-45 常见机夹数控可转位外圆车刀、内圆车刀、切槽刀及螺纹车刀
图2-1-46 常见各种机夹数控可转位外圆车刀及刀片
（3）数控可转位车刀的结构形式
可转位车刀由刀片、定位元件、夹紧元件及刀体组成。常见可转位车刀刀片的夹紧方式有杠杆式、楔块式、楔块上压式及螺钉上压式。杠杆式、楔块式、楔块上压式刀片的夹紧方式如图2-1-47所示。
①杠杆式依靠螺钉旋紧压靠杠杆，由杠杆的力压紧刀片达到夹紧的目的。
②楔块式依靠销与楔块的压下力将刀片夹紧。
③楔块上压式依靠销与楔块的压下力将刀片夹紧。
④螺钉上压式依靠螺钉与销的压下力将刀片夹紧。
图2-1-47 可转位车刀刀片的夹紧方式
2）数控机夹可转位刀片
（1）可转位刀片代码
选用机夹可转位刀片，首先要了解可转位刀片型号表示的规则、各代码的含义。按国家标准规定，有圆孔可转位刀片（GB/T 2078—2007）、无孔可转位的刀片（GB/T 2079—2015）、沉孔可转位刀片（GB/T 2080—2007）等可转位刀片型号表示。按国际标准ISO 1832—2012，可转位刀片的代码表示方法由10 位字符串组成。其排列为
其中，每一位字符串均代表刀片某种参数的意义。具体含义如下：
1——刀片的几何形状及其夹角；
2——刀片主切削刃后角（法后角）；
3——公差，表示刀片内切圆直径d 与厚度s 的精度级别；
4——刀片形式、紧固方式或断屑槽；
5——刀片边长、切削刃长；
6——刀片厚度；
7——修光刀，刀尖圆角半径r 或主偏角κr，或修光刃后角αn；
8——切削刃状态，尖角切削刃或倒棱切削刃等；
9——进刀方向或倒刃宽度；
10——各刀具公司的补充符号或倒刃角度。
一般情况下，第8 位和第9 位的代码在有要求时才填写，第10 位代码因厂商而异，无论哪一种型号的刀片必须标注前7 位代号。此外，各刀具厂商可以另外添加一些符号，用连接号将其与ISO 代码相连接（如PF 代表断屑槽型）。可转位刀片用于车、铣、钻、镗等不同的加工方式，其代码的具体内容也略有不同。本书主要以车刀可转位刀片为例进行介绍。
例如，车刀可转位刀片CNMG 120408E-NUB 公制型号表示的含义如下：
C——80°菱形刀片形状；
N——法后角为0°；
M——刀尖转位尺寸允差为±0.08 ～±0.18 mm，内切圆允差为±0.05 ～±0.13 mm，厚度允差为+0.13 mm；
G——圆柱孔双面断屑槽；
12——内切圆基本直径为12 mm，实际直径为12.7 mm；
04——刀片厚度为4.76 mm；
08——刀尖圆角半径为0.8 mm；
E——倒圆切削刃；
N——无切削方向；
UB——用于半精加工的一种断屑槽形。
常见可转位数控车刀如图2-1-48所示。
图2-1-48 常见转位数控车刀刀片
（2）数控车削可转位刀片的选择
数控车削可转位刀片的选择依据是被加工零件的材料、表面粗糙度和加工余量等。
①刀片材料的选择
车刀刀片材料主要有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、CBN 及PCD。应用最多的是硬质合金刀片和涂层硬质合金刀片。选择刀片材料主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削载荷的大小及加工中有无冲击和振动等情况。
②刀片尺寸的选择
刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃长度L。有效切削刃长度L 与背吃刀量ap和主偏角κr有关，如图2-1-49所示。使用时，可查阅相关手册；或按刀具公司的刀具样本选取。
图2-1-49 L，αp与κr的关系
③刀片形状选择
刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命及刀片的转位次数等因素。可转位刀片形状按国家标准GB/T 2076—2007 规定为17 种，与ISO标准相同。边数多的刀片，刀尖角大、耐冲击，可利用的切削刃多，刀具寿命长，但其切削刃短，工艺适应性差。同时，刀尖角大的刀片，车削时的背向力大，容易引起振动。通常刀尖角度与加工性能的关系如图2-1-50所示。如果单从刀片形状考虑，在数控车床刚度、功率允许的条件下，大余量、粗加工及工件刚度较高时，应尽量采用刀尖角较大的刀片；反之，则采用较小的刀片。同时，刀片形状的选择主要取决于被加工零件的轮廓形状。使用时，具体被加工表面与刀片形状和主偏角的关系可查阅相关手册或按刀具公司的刀具样本选取。
图2-1-50 刀尖角度与加工性能的关系
常见车削外回转表面、内回转表面与刀片形状、主偏角的关系如图2-1-51所示。
常用正三角形刀片、正方形刀片、正五边形刀片、菱形刀片及圆形刀片的特点如下：
a.正三角形刀片一般用于主偏角为60°或90°的外圆车刀、端面车刀和内孔车刀。
特点：刀尖角较小，强度较差，耐用度低，一般适用于采用较小的切削用量。
b.正方形刀片的刀尖角为90°，主要用于主偏角为45°，60°，75°等的外圆车刀、端面车刀和内孔车刀。
特点：强度和散热性能均有所提高，通用性较好。
c.正五边形刀片的刀尖角为108°，因切削时径向力大，故只适于加工系统刚性较好的情况下使用。
特点：强度、耐用度高，散热面积大。
d.菱形刀片和圆形刀片主要用于成形表面和圆弧表面的加工。
④刀片的刀尖半径选择
刀尖圆弧半径的大小直接影响刀尖的强度及被加工零件的表面粗糙度。刀尖圆弧半径增大，刀尖锋刃降低，加工表面粗糙度值增大，切削力增大且易产生振动，切削性能变坏，但刀刃强度增加，刀具前后刀面磨损减少。通常在切深较小的精加工、细长轴加工、机床刚性差的情况下，选用刀尖圆弧半径较小些；而在需要刀刃强度高、工件直径大的粗加工中，选用刀尖圆弧半径大些。正常刀尖圆弧半径的尺寸系列有0.2 mm，0.4 mm，0.8 mm，1.2 mm，1.6 mm，2.0mm 等。刀尖圆弧半径一般适宜选取为进给量的2 ～3 倍。
图2-1-51 常见车削外回转表面、内回转表面与刀片形状、主偏角的关系示例
⑤刀杆头部形式的选择
刀杆头部形式按主偏角、直头和弯头分为15 ～18 种。各种形式规定了相应的代码，国家标准和刀具样本中都一一列出，可根据实际情况进行选择。车削直角台阶的工件，可选主偏角大于或等于90°的刀杆；一般粗车时，可选主偏角45° ～90°的刀杆；精车时，可选45° ～75°的刀杆；中间切入，仿形车，则可选45°～107.5°的刀杆。工艺系统刚性好时，可选较小值；工艺系统刚性差时，可选较大值。如图2-1-52所示为几种不同主偏角车刀车削加工示意图。图中箭头指向表示车削时进给方向。车削端面时，可采用偏刀或45°端面车刀。
⑥左右手刀杆的选择
弯头或直头刀杆按车削方向可分为右手刀R（右手）、左手刀L（左手）和左右刀N（左右手）。
a.右手刀R，即车削时，自右至左车削工件回转表面。
b.左手刀L，即车削时，自右至左车削工件回转表面。
c.左右刀N，即车削时，即可自左至右车削工件回转表面，也可自右至左车削工件回转表面，如图2-1-53所示。
注意：区分左右手刀的方向。选择时，要考虑机床刀架是前置式还是后置式，前刀面是向上还是向下，主轴的旋转方向，以及需要的进给方向等。
图2-1-52 不同主偏角车刀车削加工示意图
图2-1-53 左右手刀杆
⑦刀片厚度的选择
刀片的厚度越大，则能承受的切削负荷越大。因此，在车削的切削力大时，应选较厚的刀片；如太薄，则刀片容易破碎。刀片的厚度可根据背吃刀量ap和进给量f 的大小来选择。使用时，可查阅有关手册或刀具公司的刀具样本选取。
⑧刀片夹紧方式的选择
为了使刀具达到良好的切削性能，对刀片的夹紧方式有以下4 个基本要求：
a.夹紧可靠，不允许刀片松动或移。
b.定位准确，确保定位精度和重复定位精度。
c.排屑流畅，有足够的排屑空间。
d.结构简单，操作方便，制造成本低，转位动作快，缩短换刀时间。
根据可转位刀片杠杆式、楔块上压式、楔块式及螺钉上压式4 种夹紧方式，表2-1-4 列举了这4 种夹紧方式最适合的加工范围，以便为给定的加工工序选择最合适的夹紧方式。其中，将它们按照适应性分为1—3 个等级。其中，3 表示最合适的选择。
⑨断屑槽形的选择
断屑槽形的参数直接影响切屑的卷曲和折断。由于刀片的断屑槽形式较多，因此，各种断屑槽刀片使用情况也不尽相同。槽形根据加工类型和加工对象的材料特性来确定。各刀具厂商表示的方法不一样，但基本思路是一样的。基本槽形按加工类型，可分为精加工（代码F）、普通加工（代码M）和粗加L（代码R）；加工材料按国际标准，可分为加工钢的P 类、加工不锈钢、合金钢的M 类及加工铸铁的K 类。这两种情况一组合就有了相应的槽形，如FP 就是指用于钢的精加工槽形，MK 是用于铸铁普通加工的槽形。使用时，可查阅有关手册或刀具公司的刀具样本选取。
表2-1-4 各种夹紧方式最适合的加工范围
数控加工时，如果切屑断得不好，它就会缠绕在刀头上，既可能挤坏刀片，也会把切削表面刮伤。普通车床用的硬质合金刀片一般是两维断屑槽，而数控车削刀片常采用三维断眉槽。三维断屑槽的形式很多，在刀片制造厂内，一般是定型成若干种标准。它的共同特点是断屑性能好、断屑范围宽。对具体材质的零件，在切削参数定下之后，要注意选好刀片的槽型。在选择过程中，可作一些理论探讨，但更主要的是进行实切试验。在一些场合，也可根据已有刀片的槽型来修改切削参数。
5.中心钻
中心钻是加工中心孔的刀具。常用的主要形式有以下4 种：
①A 型。不带护锥的中心钻。
②B 型。带120°护锥的中心钻。
③C 型。带螺纹的中心钻。
④R 型。弧形中心钻。
加工直径d 为1 ～10 mm 的中心孔时，通常采用不带护锥的A 型中心钻；加工工序较长、精度要求较高的工件，为了避免60°定心锥被损坏，一般采用带120°护锥的B 型中心钻：对既要钻中心孔，又要在中心孔前端加工出螺纹，为轴向定位和紧固用的特殊要求中心孔，则选择带螺纹的C 型中心钻；对定位精度要求较高的轴类零件（如圆拉刀），则采用R 型中心钻。中心钻如图2-1-54所示。
6.车刀的安装
在实际切削中，车刀安装的高低、车刀刀杆是否与工件轴线垂直对车刀角度都有很大的影响。以车削外圆为例，当车刀刀尖高于工件轴线时，因其切削平面与基面的位置发生变化而使前角增大，后角减小；反之，则前角减小，后角增大。车刀安装的歪斜对主偏角、副偏角影响较大，特别是在车螺纹时，会使牙型半角产生误差。因此，正确安装车刀是保证加工质量、减小刀具磨损、提高刀具使用寿命的重要环节。
图2-1-54 中心钻
六、切削用量选择
数控车削加工的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n 或者切削速度vc（恒线速时）、进给量f 或者进给速度F，如图2-1-55所示。合理的切削用量是在充分发挥数控车床效能、刀具性能和保证加工质量的前提下，获得较高的生产效率和较低的加工成本。为了在一定刀具耐用度条件下取得较高的生产效率，选取切削用量的合理顺序和原则如下：
①粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f，最后在保证刀具耐用度的前提下，确定一个合适的切削速度vc。
②精车时，应选用较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度vc。
1.背吃刀量ap的确定
在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。一般当毛坯直径余量小于6 mm 时，根据加工精度考虑是否留出半精车和精车余量，剩下的余量可一次切除。当零件的精度要求较高时，为了保证加工精度和表面粗糙度，应留出半精车、精车余量，一般半精车余量为0.5 ～2 mm，所留余量一般比普通车削时所留余量少，常取精车余量为0.1 ～0.3 mm。
图2-1-55 切削用量的确定
2.进给速度F 或进给量f 的确定
进给速度F 是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离（单位为mm/min）。进给量f 的单位为mm/r，数控车床一般采用进给量f。
1）确定进给速度的原则
①进给量f 的选取应与背吃刀量和主轴转速相适应。
②在保证工件加工质量的前提下，为提高生产效率，可选择较高的进给速度（2 000 mm/min以下）。
③在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。
④当刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可设定尽量高的进给速度。
⑤粗车时，一般取f 为0.25 ～0.5 mm/r；精车时，常取f 为0.08 ～-0.2 mm/r；切断时，f 为0.05 ～-0.15 mm/r。
2）进给速度F 的计算
进给速度的大小直接影响表面粗糙度值和车削效率，因此，进给速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。
进给速度包括纵向进给速度和横向进给速度。一般根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取进给量f，再计算进给速度为
F=nf
式中 F——进给速度，mm/min；
f——进给量，mm/r；
n——工件或刀具的转速，r/min。
粗车时，加工表面粗糙度要求不高，进给量f 主要受刀杆、刀片、工件及机床进给机构的强度与刚度能承受的切削力所限制，一般取0.3 ～0.5 mm/r；半精加工与精加工的进给量，主要受加工表面粗糙度要求的限制，半精车时常取0.2 ～0.3 mm/r，精车时常取0.08 ～0.2 mm/r，切断时常取0.05 ～0.15 mm/r，工件材料较软时，可选用较大的进给量；反之，应选较小的进给量。
表2-1-5 为无涂层硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量参考数值，可供选用时参考。
表2-1-5 硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量参考数值
注：1.加工断线表面及有冲击的工件时，表内进给量应乘以系数k=0.8。
2.在无外皮加工时，表内进给量应乘以系数k=1.1。
3.加工耐热钢及其合金时，进给量不大于0.5 mm/r。
4.加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为44 ～56 HRC 时。乘以系数k=0.8；当钢的硬度为57 ～62 HRC时，乘以系数k=0.5。
3.主轴转速n 的确定
光车时，主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度vc（m/min）来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。切削速度确定后，可计算主轴转速为
式中 n——工件或刀具的转速，r/min；
vc——切削速度，m/min；
d——切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm。
表2-1-6 为硬质合金外圆车刀切削速度的参考数值，可供选用时参考。
表2-1-6 硬质合金外圆车刀切削速度的参考数值
注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为60 min。
表2-1-7 为采用国产硬质合金刀具及钻孔数控车切削用量的参考数值。
表2-1-7 国产硬质合金刀具及钻孔数控车切削用量的参考数值
续表
注：切削速度的单位除钻中心孔加工方式为r/min 外，其他均为m/min。
七、填写数控加工工序卡和刀具卡
数控加工工艺文件既是数控加工的依据，也是操作者遵守、执行的作业指导书。数控加工工艺文件是对数控加工的具体说明。其目的是让操作者更明确加工程序的内容，装夹方式、加工顺序、走刀路线、切削用量，以及各个加工部位所选用的刀具等作业指导规程。数控加工工艺技术文件主要有数控加工工序卡和数控加工刀具卡，更详细的还有数控加工走刀路线图等，有些数控加工工序卡还要求画出工序简图。
当前，数控加工工序卡、数控加工刀具卡及数控加工走刀路线图还没有统一的标准格式，都是由各个单位结合具体情况自行确定。
1.数控加工工序卡
数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处。所不同的是：若要求画出工序简图，数控加工工序的工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如所用加机床型工机床型号、程序编号）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大吃刀量或宽度等）的选择。具体数控加工工序卡要求填写的内容见表2-1-8。
2.数控加工刀具卡
数控加工刀具卡反映刀具编号、刀具型号规格与名称、刀具的加工表面、刀具数量和刀长等。有些更详细的数控加工刀具卡还要求反映刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等。数控加工刀具卡是组装和调整刀具的依据。一般数控加工刀具卡见表2-1-9。
3.数控加工走刀路线图
数控加工走刀路线图告诉操作者编程中的刀具运动路线（如从哪里下刀，在哪里抬刀，以及哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。不同的机床可采用不同的图例与格式。
表2-1-8 数控加工工序卡
表2-1-9 数控加工刀具卡
任务评价
评价方式见表2-1-10。
表2-1-10 能力评价表
巩固与提高
1.以“数控车削加工工艺设计”为关键词检索“数控车削加工工艺设计步骤”相关内容，并对结果进行概括总结。
2.分析数控车削加工工艺设计步骤，总结它们之间的联系（关系）。
3.分析、拟订数控车削加工工艺路线的主要内容，总结它们之间的联系（关系）及如何正确拟订数控车削加工工艺路线。
4.总结数控刀具的材料及其应用范围，确定常用的硬质合金刀具和带涂层硬质合金刀具的切削用量。
5.分析数控车削零件的定位及常用装夹方式，总结确定各常用装夹方式的基本原则。
6.为加工如图2-2-1所示的零件选择刀具，确定机床、装夹方案和夹具。
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