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项目三 盘套的加工 书名：数控车削编程与加工 第2版 ISBN： 978-7-111- 49680-9 作者：张宁菊 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件 项目三 盘套的加工 数控车削编程与加工 项目三 盘套类零件的加工 任务 驱动 工学 结合 双证 融通 项目三 盘套的加工 1了解盘套类零件的数控车削工艺，会制订盘套类零件的数控加工工艺 。 2正确选择和安装刀具，避免加工过程中刀具的干涉。 3合理安排内外轮廓的加工顺序，正确选择加工方向和切削参数。 4正确运用编程指令编制盘套类零件的数控加工程序。 5进一步掌握数控车床的独立操作技能。 6正确使用检测量具，并能够对盘套类工件进行质量分析。 项目目标 项目三 盘套的加工 项目任务一 套的加工 加工如图3-1所示零件，零件材料为45钢。 图3-1套 （任务一） 项目三 盘套的加工 相关知识一、零件的加工工艺 1.套加工的技术要求 套类零件通常起支承和导向作用，其结构特点为长度大于直径，技术要求为 ： （1）尺寸精度 内孔面一般精度为IT7级，精密套类达IT6级；外圆面一般IT7-IT6级。 （2）形状精度 内孔面主要是圆度，较长的套类需考虑圆柱度，一般控制在孔径公差范围内 ，精密套类一般控制在孔径公差的1/2-1/3范围内；外圆面一般控制在直径公 差范围内。 （3）位置精度 内、外轮廓面同轴度是主要的位置精度，外圆面对内孔轴线的同轴度公差一 般为0.05-0.01mm。当套类零件端面作定位基准时，端面对内孔轴线有较高 的垂直度要求，其公差一般为0.05-0.02 mm。 （4）表面粗糙度 内孔面表面粗糙度Ra值为3.20.1m，精密套类零件为Ra值为0.025m；外 圆面表面粗糙度Ra值为3.20.4m。 （任务一） 项目三 盘套的加工 相关知识 2.孔加工方案 内孔有不同的精度和表面质量要求，也有不同的结构尺寸，如通孔、盲孔、 阶梯孔、深孔、浅孔、大直径孔、小直径孔等。常用的孔加工有钻孔、扩 孔、铰孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔、珩磨孔、滚压孔等。 （1）钻孔 用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。钻孔属粗加工，可达到的尺寸公 差等级为IT11IT12级，表面粗糙度值为Ra12.5m。钻孔的工艺特点有： 钻头容易偏斜，孔径容易扩大，孔的表面质量较差，钻削时轴向力大。因 此，当钻孔直径d30mm时，一般分两次进行钻削。第一次钻出(0.50.7)d， 第二次钻到所需的孔径。 （2）扩孔 扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径并提高精度和降 低表面粗糙度值。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT10IT11级, 表面粗糙 度值为Ra6.312.5m，属于孔的半精加工方法，常作铰削前的预加工， 也可作为精度不高的孔的终加工。扩孔与钻孔相比有以下特点：刚性较好， 导向性好，切屑条件较好。 （任务一） 项目三 盘套的加工 （3）铰孔 铰孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法。铰孔的尺寸公差等级可达IT6IT9 级，表面粗糙度值可达Ra0.13.2m。铰孔的方式有机铰和手铰两种。铰削的 余量很小，一般粗铰余量为0.150.25mm，精铰余量为0.050.15mm。铰削应采 用低切削速度，以免产生积屑瘤和引起振动，一般粗铰c=410m/min, 精铰 c=1.55m/min。机铰的进给量可比钻孔时高34倍，一般可取0.51.5mm/r。 （4）镗孔 镗孔是很经济的孔加工方法，一般广泛地应用于单件、小批生产中。生产中的 非标准孔、大直径孔、精确的短孔、不通孔和有色金属孔等，一般多采用镗孔。 镗孔既可以作为粗加工，也可以作为精加工；镗孔是修正孔中心线偏斜的有效 方法，也有利于保证孔的坐标位置。镗孔的尺寸精度一般可达IT6IT9级，表面 粗糙度为Ra0.43.2m。 （5）拉孔 拉孔是一种高效率的精加工方法。除拉削圆孔外，还可拉削各种截面形状的通 孔及内键槽。拉削圆孔可达的尺寸公差等级为IT7IT9级，表面粗糙度值为Ra0.41.6m。 相关知识 （任务一） 项目三 盘套的加工 （2）内轮廓加工刀具由于受到孔径和孔深的限制，刀杆细而长，刚性差。 因此对于切削用量的选择，如时给量和背吃刀量的选择较切削外轮廓时的稍小。 相关知识 3. 套类工件的加工方法 （1）一般把轴套、衬套等零件称为套类零件。为了与轴类工件相配合， 套类工件上一般有加工精度要求较高的内轮廓孔，尺寸精度为IT7IT8， 表面粗糙度要求达到Ra0.81.6。 （任务一） 项目三 盘套的加工 指令格式：G74 R(e)- G74 X(U)-Z(W)- P(i)-Q(k)-R(d)-F- 图3-2 G74粗车切削循环 相关知识 二、钻孔循环指令 （任务一） 项目三 盘套的加工 （1）G74循环用于深孔的断续加工，也可用于端面圆环槽的断续加工，如 图3-2所示。 （2）如X（U）和P省略，只在Z向钻孔。 （3）刀具半径补偿不能用于G74。 注意： 相关知识 （任务一） 项目三 盘套的加工 例：如图3-3所示，用G74循环加工深孔和端面圆环槽。（假设已钻过中心孔） 图3-3 端面槽 （任务一） 相关知识 项目三 盘套的加工 表3-2数控车削加工程序 顺序号程序注释 钻中间5mm深孔 N50T0303换5mm钻头 N60M03S500 N70G00X0 N80Z2M08 N90G74R1钻5mm孔 每次钻深5mm后，沿Z向退1mmN100G74Z-30Q5000F0.08 N110G00Z100 N120M01 N130X200 FANUC 0i系统数控车削加工参考程序如表3-2所示。 表中加工程序仅车孔和车端面槽。 （任务一） 相关知识 项目三 盘套的加工 端面槽加工 N140T0404换端面槽刀 N150M03S400 N160G00Z2 N170X39M08 N180G74R0.05 车端面槽 N190G74X20Z-10P2000Q1500F0.08 N200G00Z100 注意：在车端面槽时，需选用端面槽刀，端面槽刀的几何形状是外圆车刀 与镗孔刀的综合。端面槽刀在刃磨时，副后面必须按略小于端面槽外圈圆 弧半径刃磨成圆弧形，以免车槽时副后面刮伤外圈槽壁。 （任务一） 相关知识 项目三 盘套的加工 项目实施一、制定零件加工工艺 1.零件结构分析 （1）如图3-1所示套零件由内外轮廓面组成。 （2）本工序要求完成零件内外轮廓的粗、精加工。 2.数控车削加工工艺分析 （1）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。 （2）加工方法的选择：零件材料为45钢。零件外轮廓表面粗糙度为 Ra1.6m，尺寸精度IT6级，可按粗、精车方案加工。零件内轮廓加工可预 先已钻3mm中心孔和16mm的孔、内轮廓粗糙度为Ra3.2m，尺寸精度 IT7级，按粗、精镗方案加工。 （3）刀具的选择：T0101为93外圆机夹车刀（80C型菱形刀片）、T0202 为3mm的中心钻、T0303为16mm的麻花钻、T0404为刀宽3mm的切槽 刀（左刀尖对刀）、T0505为93内孔车刀（55D型菱形刀片）。 （任务一） 项目三 盘套的加工 项目实施 表3-3套零件数控加工工序卡 工步 号 工步内容刀具号 主轴转 速 n/ (r/min) 进给 量f/ (mm/r) 背吃刀量ap / mm 备 注 1车右端面T0101 1000 0.15 2 粗、精车38mm和 30mm外轮廓面。 T0101粗：1000 精：1500 粗：0.2 精：0.1 粗：1.5 精：0.5 3自动(手动)钻中心孔T02028000.1 4自动(手动)钻孔16mmT03034000.086 5切断T04046000.1手 动 6 调头装夹30mm外轮廓 面，手动车 端面，保证 总长 。 T0101 1000 0.15 手 动 7粗镗内轮廓面T050510000.21 8精镗内轮廓面T060615000.10.2 （任务一） 项目三 盘套的加工 项目实施一、编制数控加工程序 表3-4数控车削加工程序 顺序 号程序注释 工步一：车右端面 N10T01011号刀 N20M03 S1000 N30G00 X50 Z0刀具定位 N40G01X-1F0.15车右端面 工步二：粗、精车38mm和30mm外轮廓面 N50G00X45Z5粗加工定位 N60G71U1.5R0.5粗加工外轮廓面，留0.5mm精车余量 N70G71P80Q140U1W0.5F0.2 N80G00X26 /nsns- nf描述外轮廓 N90G01Z1F0.1 S1500 N100X30Z-1 N110Z-30 N120X38 N130Z-55 N140X40 /nf N150G70 P80Q140精加工外轮廓面 N160G00X80Z200 N170M05 N180M30 （任务一） 项目三 盘套的加工 项目实施 工步三：钻中心孔 N10T02022号刀 N20M03S800 N30G00X0Z5定位至18mm孔外距端面正向5mm N40G01Z-4F0.1钻中心孔深4mm N50G00Z200退刀 N60X80 N70M05 N80M30 工步四：钻孔16mm N10T03033号刀 N20M03S400 N30G00X0Z5定位至18mm孔外距端面正向5mm N40G74R2钻深58mm,保证50mm有效长度。 N50G74Z-58Q6000F0.08 N60G00Z200退刀 N70X80 N80M05 N90M30 （任务一） 项目三 盘套的加工 项目实施 工步五：切断 N10T0404 4号刀 N20M03S600 N30G00X40Z-55定位，包括切槽刀宽，并留余量。 N40G01X10F0.1切断 N50G00X80退刀 N60Z200 N70M05 N80M30 （任务一） 项目三 盘套的加工 项目实施 工步六：调头装夹30mm外轮廓面，手动车端面，保证总长 。 工步七：粗镗内轮廓面 N10 T05055号刀 N20 M03S1000 N30 G00X17.6Z5粗镗定位，留0.2mm精车余量 N40 G01Z-55F0.2粗镗 N50 X17退刀 N60 G00Z5 N70 G00X80Z200 N80 M00 M05程序停，主轴停，检测工件 工步八：精镗内轮廓面 N90 T06066号刀 N100 M03S1500 N110 G00X18Z5精镗定位 N120 G01Z-55F0.1精镗 N130 X17退刀 N140 G00Z5 N150 G00X80Z200 N160 T0600 M05 N170 M30 （任务一） 项目三 盘套的加工 1选择机床、数控系统并开机。 2机床各轴回参考点。 3安装工件，安装1号刀具并对刀。 4输入端面、外轮廓加工程序，检查调试并加工。 5安装2号刀具并对刀，输入中心孔加工程序，检查调试并加工。 6安装3号刀具并对刀，输入孔加工程序，检查调试并加工。 7. 安装4号刀具断料，并留余量。 8.工件调头，重新装夹，用1号刀具手动加工端面，控制总长。 9.安装5号和6号刀具并对刀，输入内孔粗、精加工程序，检查调试并加工。 10测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。 注意：加工时可手动打开切削液。 三、零件数控加工（FANNUC 0i T）项目实施 （任务一） 项目三 盘套的加工 项目任务二 盘的加工 加工如图3-4所示零件，零件材料为45钢。 图3-4套 （任务二） 项目三 盘套的加工 相关知识一、零件的加工工艺 1.盘加工的技术要求 盘类零件通常起支承和连接作用，结构特点为直径大于零件的轴向尺寸 。其技术要求与套的加工相似，另外，还应考虑：对支承用的端面有较高 的平面度和轴向尺寸精度、以及两端面的平行度要求，对于转接用的内孔 等有与平面的垂直度要求等。 （任务二） 项目三 盘套的加工 相关知识 2.零件装夹 盘套类零件有同轴度和垂直度等位置公差要求，为保证其精度，通常采 用以下几种装夹方法。 （1）按工序集中原则一次装夹 在加工数量少、零件精度要求高时，在 毛坯工件上留一定的夹持余量，采用工序集中原则一次装夹，将工件全部 或大部分关键部分加工完毕，以保证加工要求。 （2）以内孔为基准装夹 当盘套类零件外圆面形状复杂而内孔相对比较 简单时，可以按要求先加工完内孔，再按内孔的尺寸配置心轴，以内孔为 定位精准套在心轴上加工，以保证加工要求。常用的心轴有圆柱心轴、圆 锥心轴、阶梯心轴和胀力心轴等。 （3）以外圆为基准装夹 当盘套类零件内孔形状复杂而外圆面相对比较 简单时，可以按要求先加工完外圆面，再以外圆为装夹基准进行加工，以 保证加工要求。用软卡爪或弹簧卡头装夹已加工表面，不会夹伤零件，还 可有效缩短工件装夹找正时间。 （任务二） 项目三 盘套的加工 二、端面粗车车切削循环环指令 指令格式：G72 W(d)- R(e)- G72 P(ns)- Q(nf)- U(u)- W(w) -F(f) -S(s) -T(t)- 说明： （1）d粗车背吃刀量（即Z向切深，不带符号，模态值）。 （2）e粗车退刀量（模态值）。 （3）ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号。 （4）nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。 （5）uX轴向精加工余量（直径值，外圆加工为正，内圆加工为负）。 （6）wZ轴向精加工余量。 （7）f、s、t粗车时的F、S、T代码。 注意： （1）G72端面粗车切削循环是复合固定循环指令，适合于径向尺寸大于 轴向尺寸的毛坯工件进行粗车循环，如图3-5所示。一般在编程时， Z向的精车余量大于X向精车余量。 （任务二） 相关知识 项目三 盘套的加工 图3-5 G72粗车切削循环 （3）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少的形式。 （2）nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。 （4）FANUC 0i T中G72加工循环，顺序号“ns ”程序段必须沿Z向进刀， 且不应出现X轴的运动指令，否则会出现程序报警。 （任务二） 相关知识 项目三 盘套的加工 例：用G72、G70指令加工如图所示零件右端各外轮廓，零件材料为45钢。 图3-6 零件图 （任务二） 相关知识 项目三 盘套的加工 编程时选取图3-6所示左端O点为编程原点，数控车削加工程序如下表3-5 表3-5数控车削加工程序 （任务二） 顺序号程序注释 N80G00X200Z200 N70Z132 N80G72W2R0.5端面粗车循环 N90G72P100Q160U2W2F0.2 N100G00Z59 /ns 精加工开始程序段 N110G01X164 F0.1 N120X120Z70 N130W10 N140X80W10 N150W20 N160X36Z132 /nf精加工结束程序段 N170G70P100Q160精车轮廓 N180G00X200Z200 N190M05 N200M30 相关知识 项目三 盘套的加工 a图程序： G28 U0 W0 表示直接由现在位置返回机床参考点， 不经过参考点。 b图程序： G28 X60.0 Z-25.0 表示由当前点经中间点（60，-25） 返回机床参考点。 图3-7返回机床参考点 相关知识三、自动动返回参考点指令 （任务二） 项目三 盘套的加工 项目实施 一、制定零件加工工艺 1.零件结构分析 （1）如图3-4所示盘零件外轮廓由外圆柱面组成，内轮廓由内圆柱面、 内圆弧面组成。 （2）本工序要求完成零件内外轮廓的粗、精加工。 2.数控车削加工工艺分析 （1）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。 （2）加工方法的选择：零件材料为45钢。零件外轮廓表面粗糙度为 Ra1.6m，尺寸精度IT7级，可按粗、精车方案加工。零件内轮廓加工可预先已 钻3mm中心孔和18mm的孔、内轮廓粗糙度为Ra1.6m，尺寸精度IT8级， 按粗、精镗方案加工。 （3）刀具的选择：T0101为93外圆机夹车刀（80C型菱形刀片）、T0202 为93内孔车刀（55D型菱形刀片）、T0303为刀宽4mm的切槽刀（左刀尖对 刀）、T0404为3mm的中心钻、T0505为18mm的麻花钻。 （任务二） 项目三 盘套的加工 表3.4套零件数控加工工序卡 工序号工序内容 零件名称零件图号材料夹具名称使用设备 盘3-445#钢三爪卡盘数控车床 工步号工步内容刀具号 主轴转速n/ (r/min) 进给量 f/ (mm/r) 背吃刀量ap / mm备注 1车右端面T0101 800 0.1 2钻中心孔T0404600手动 3钻18mmT0505600手动 4粗车外轮廓面T01018000.32 5粗镗内轮廓面T020210000.21 6精车外轮廓面T010115000.10.2 7精镗内轮廓面T020215000.10.2 8切断T03036000.1 编制审核批准第 页共 页 项目实施 3.数控加工工序卡 （任务二） 项目三 盘套的加工 表3.5数控车削加工程序 工步一：车右端面 N10G28U0W0回参考点 N20T0101换1号刀 N30M03 S800 N40G00 X60 Z3 N50G94 X0 Z0.5 F0.1加工右端面（两次） N60Z0 N70M05 N80G28U0W0回参考点 工步二：手动钻 中心孔 工步三：手动钻 18mm孔 工步四：粗车外轮廓面 N10T01011号刀 N20M03 S800 N30G00 X60 Z3 N60G90 X59 Z-30 F0.3粗加工58外圆留0.2mm精加工余量 N70X58.4 项目实施 （任务二） 项目三 盘套的加工 N80G90 X54.4 Z-15粗加工50外圆留0.2mm精加工余量 N90X50.4 N100G28U0W0回参考点 N110M05取消刀补，停止主轴 N120M01选择 停，检测 工件 工步五：粗镗内轮廓面 N135M03 S1000 N140T0202换2号刀 N145G0Z5 N150X16定位至18mm孔外距端面正向5mm N160G72 W1 R0.5粗加工内轮廓面留0.2mm精加工余量 N170G72 P180 Q240 U-0.4 W0.5 F0.2 N180G01Z-28 F0.1S1500 /ns 内轮廓开始程序段 N190X22 N200Z-20 N210X30 项目实施 （任务二） 项目三 盘套的加工 N220Z-15 N230G02 X40 Z-10 R5 N240G01Z2 /nf 内轮廓结束程序段 N250G28U0W0回参考点 N260M05 工步六：精车外轮廓面 N270M01选择 停，检测 工件 N280M03 S1500 N290T0101换1号刀 N300G00 X50 Z3外轮廓精加工始点 N310G01 Z-15 F0.1精加工外轮廓 N320X58 N330Z-30 N340X70 N350G28U0W0回参考点 项目实施 （任务二） 项目三 盘套的加工 N360T0100 M05 N370M01选择 停，检测 工件 工步七：精镗内轮廓面 N375M3S1500 N380T0202换2号刀 N390G00 X20 N395 Z5内轮廓精加工始点 N400G70 P180 Q240 F0.1精加工内轮廓面 N410G28U0W0回参考点 N420T0200 M05 N430M01选择 停，检测 工件 工步八：切断 N440M03 S600 N450T0303换3号刀 N460G00 X65 Z-29快速定位 N470G01 X18 F0.1切断 N480G00 X60 N490G28U0W0回参考点 N500T0300 M05 N510M30 项目实施 （任务二） 项目三 盘套的加工 说明：如钻孔18mm孔采用G74钻孔循环指令，参考程序如下： T0505 M03S600 G74R2 (每次钻深8mm后，沿Z向退2mm) G74Z-35Q8000F0.1 (每次钻深8mm) 项目实施 （任务二） 项目三 盘套的加工 三、 FANUC 0i T系统数控车床加工 1选择机床、数控系统并开机。 2机床各轴回参考点。 3安装工件。 4安装1号刀具并对刀。 5输入端面加工程序，检查调试并加工。 6.安装4号刀具，手动钻中心孔。 7安装5号刀具，手动钻孔。 8安装2号、3号刀具并对刀。 9.输入内、外轮廓的粗精加工程序，检查调试并加工。 10.测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。 注意：加工时可手动打开切削液。 项目实施 （任务二） 项目三 盘套的加工 拓展知识 SIEMENS 802S T系统基本编程 1.钻削/沉孔钻削循环LCYC82 指令格式：R101= R102= R103= R104= R105= LCYC82 参数说明： 参数含义，数值范围 R101返回平面(绝对 坐标) R102安全高度 R103参考平面(绝对 坐标) R104最后钻深(绝对 坐标) R105在最后钻削深度停留时间 项目三 盘套的加工 2.深孔钻削循环LCYC83 指令格式：R101= R102= R103= R104= R105= R107= R108= R109= R110= R111= R127= LCYC83 参数说明： 参数含义，数值范围 R101返回平面(绝对 坐标) R102安全距离(无符号) R103参考平面(绝对 坐标) R104最后钻深(绝对值 ) R105在此钻削深度停留时间 (断屑) R107钻削进给 率 R108首钻进给 率 R109在起始点和排屑时停留时间 R110首钻深度(绝对 ) R111每次切削量(无符号) 拓展知识 项目三 盘套的加工 3.镗孔钻削循环LCYC85 指令格式：R101= R102= R103= R104= R105= R107= R108= LCYC85 参数含义，数值范围 R101返回平面(绝对坐标) R102安全距离(无符号) R103参考平面(绝对坐标) R104最后钻深(绝对值 ) R105在镗孔深度处的停留时间 R107镗孔进给率 R108退刀时进给 率 参数说明： 拓展知识 项目三 盘套的加工 4. G74 返回参考点 指令格式：G74 X-Z- 说明： （1）G74实现NC程序中回参考点功能, 每个轴的方向和速度存储在机床 数据中。 （2）G74需要一独立程序段。 5. G75 返回固定点 指令格式：G75 X-Z- 说明： （1）G75可以返回到机床中某个固定点, 比如换刀点。固定点位置固定地 存储在机床数据中，它不会产生偏移。 每个轴的返回速度就是其快速移动 速度。 （2）G75需要一独立程序段。 拓展知识 项目三 盘套的加工 6. 坐标平面选择 指令格式：G17/G18/G19 说明：G17/G18/G19坐标平面选择如图3.11，车床默认G18平面， G17/G18/G19功能见下表： G功能平面(横坐标标/纵纵坐标标)垂直坐标轴标轴 G17X/YZ G18Z/XY G19Y/ZX 拓展知识 项目三 盘套的加工 图3-9 G17/G18/G19坐标平面选择 拓展知识 项目三 盘套的加工 例：用SIEMENS 802ST系统编制如图3-10所示的圆弧套零件程序。 假设零件外轮廓已加工完成，本工序仅加工内轮廓，零件内轮廓加工可预 先已钻3mm中心孔和20mm的孔；内轮廓粗糙度为Ra1.6m，尺寸精度I T8级，按钻中心孔、钻孔、粗镗和半精镗方案加工。 钻中心孔：用3mm的中心钻钻中心孔；用20mm的钻头钻一底孔； 钻孔：用28mm麻花钻钻成28mm； 粗镗孔：用复合循环粗镗内孔，留精加工余量0.5mm； 半精镗孔：镗内孔，保证工件尺寸精度和表面粗糙度； 拓展知识 项目三 盘套的加工 图3-12圆弧套 拓展知识 项目三 盘套的加工 顺序 号 主程序 注释 N10NEIKONG. MPF主程序名 N30T3D1M8换3号麻花钻 N40M3S600 N50G0X0Z10G17 N60 R101= 10 R102= 2 R103=0 R104=-65 R105=2 R107=0.08 R108=0.06 R109=2