成形面零件加工工艺设计、编程和加工

成形面零件加工工艺设计、编程和加工,工作任务：含有成形表面类零件的车削加工工艺设计、编程与加工学习目标：在机器中，有些零件的表面轮廓形状不是直线，而是曲线，如手柄、圆球等。这些曲线形成的表面叫做特形面，也叫成形面。通过对含有成形表面类零件车削加工任务的学习和实施，使学生掌握封闭循环指令编程的方法和技巧，掌握圆弧切点坐标的计算方法，掌握成型面的加工工艺与加工方法，理解并会使用刀尖圆弧半径补偿功能。,任务一、成形面零件的车削工艺知识 1、培养学生的思维能力，运用所学知识分析问题、解决问题的能力。2、掌握数控车床加工中合理的工艺路径。3、掌握成形表面的检测方法。,一、有成形表面零件的结构工艺特点具有成形表面的零件其表面轮廓不是直线，而是曲线，比较多的为圆弧。在我们的生产、生活中，最常见的如手柄、圆球等都是具有成形表面的零件。如图3.1所示。,图3.1具有成形表面的零件,二、成形表面的加工方法在数控车床上加工时，使用的是圆弧插补指令（G02/G03）编程进行切削加工，效率高，精度高。三、定位基准及装夹定位基准一般选定为顶尖孔。装夹方法一般使用三爪自定心卡盘，装夹时自动定心，不需要找正。四、加工阶段的划分按加工顺序确定工序，一般要掌握以下两个原则。一是定位基准面要安排在该工序之前加工；二是对各个表面的加工要粗、精加工分开进行，先粗后精，多次加工，逐步提高其精度和表面粗糙度。主要表面的精加工安排在最后进行。,五、刀具及切削用量的选择车削一般的成型面可以采用以直线形切削刃为特征的外圆尖形车刀，如图3.2所示。选择外圆尖形车刀的原则是在保证不干涉的前提下，尽量采用刀尖角较大的车刀，以提高刀具的强度。对于一些用一般尖形车刀无法或很难加工的复杂成型面，可以采用以圆弧形切削刀为主要特征的外圆圆弧型车刀，如图3.3所示。这种车刀的特征是：构成主切削刃的刀刃形状为圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧，如图3.4所示。该圆弧刃上每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。,图3.2外圆车刀加工成形面,图3.3圆弧形车刀加工成形面图3.4圆弧形车刀,如果采用夹固式车刀，为保证圆弧的加工精度，加工时应进行相应的刀尖圆弧平径补偿。在加工成形表面时，常使用成型车刀。成型车刀俗称样板车刀，常用的成型车刀有整体式成型车刀和棱形成型车刀。成型车刀刀刃的形状和尺寸完全决定了加工零件的轮廓形状，具有较强的专用性。切削用量的具体数值应根据所选择的机床性能、相关手册并结合实际经验确定。,六、成形面的加工路线分析常用的加工路线主要有：（a）三角形形式，也称为圆锥式；（b）矩形形式，也称为梯形式；（c）同心圆形式，（d）等径圆形式，不同圆心。如图3.5所示为外凸圆弧的加工路线，图3.6所示为凹圆弧的加工路线。,（a）三角形形式（b）矩形形式（c）同心圆形式（d）等径圆形式图3.5外凸圆弧的加工路线,（a）同心圆形式（b）等径圆形式（c）三角形形式（d）矩形形式图3.6凹圆弧的加工路线,不同的切削路线有不同的特点：1程序段数最少为同心圆及等径圆形式。2走刀路线最短的为同心圆形式，其余依次为三角形、梯形及等径圆形式。3计算和编程最简单的为等径圆形式，其余依次为同心圆，三角形和梯形形式。4金属切削率最高、切削力分布最合理的为梯形形式。5精车余量最均匀的为同心圆形式。,七、成形表面零件的检测精度要求不高的可用样板检测。检测形式有两种，一种是使用半径规检测，一种是使用专用样板检测。半径规也称半径样板或R规，是一种测量精度要求不高的圆弧常用量具，如图3.7所示。测量时，将被测零件的圆弧与某一半径规进行比较，从而确定被测零件的圆弧半径值。,图3.7半径样板,对精度要求不高时，还可以使用专用样板进行检测。检测时，样板中心应对准工件中心，并根据样板与工件之间的间隙大小来修整圆弧面，最终使样板与工件曲面轮廓全部重合即可，如图3.8所示。对精度要求较高的成形表面，可以通过千分尺或游标卡尺的配合使用来提高检测精度。如图3.9所示。,图3.8用专用样板检验成形表面,图3.9用千分尺检测成形表面,任务二 与成形面表面零件车削相关的知识1、掌握与成形面表面零件车削加工相关的知识。2、理解G02/G03在使用过程中要注意的事项，并能熟练的使用。3、搞清楚刀具补偿的意义及如何在实践中运用。,一、圆弧进给指令G02/G03G02、G03为圆弧插补指令，该指令的功能是使机床在给定的坐标平面内进行圆弧插补运动。圆弧插补指令首先要指定圆弧插补的平面，插补平面由G17、G18、G19选定。圆弧插补有两种方式，一是顺时针圆弧插补G02，一是逆时针插补G03。圆弧插补方向的判断如图3.10所示。,图3.10圆弧插补方向的判断,圆弧进给指令的编程格式有两种，一是I、K格式，另一种是R格式。程序段格式：G02XZIKF或 G02XZRFG03XZIKF或 G03 XZRFX、Z为圆弧终点坐标值。在绝对值编程G90方式下，圆弧终点坐标是绝对坐标尺寸；在增量值编程G91方式下，圆弧终点坐标是相对于圆弧起点的增量值（常用U、W表示）。I、K表示圆弧圆心相对于圆弧起点在X、Z方向上的增量坐标。即I表示圆弧起点到圆心的距离在X轴上的投影；K表示圆弧起点到圆心的距离在Z轴上的投影。I、K的方向与X、Z轴的正负方向相对应。如图3.11所示，图上I、K均为负值。,在使用半径编程时，如图3.12所示，按几何作图会出现两段起点和半径都相同的圆弧，其中一段圆弧的圆心角180，另一段圆弧的圆心角180。编程时规定用R表示圆心角小于180的圆弧，用R-表示圆心角大于180的圆弧，正好180时，正负均可。,图3.12所示两段圆弧编程如下：圆弧1G90G02X40Z50R-30F80圆弧2G90G02X40Z50R30F80顺便说一下,使用R编程时,只能用于非整圆编程,不能用于整圆编程,因为整圆的起点和终点重合，用R编程无法定义，所以只能用圆心坐标编程来加工整圆。,图3.12R编程,例如，加工图3.13所示轮廓，顺时针圆弧插编程为：1）使用圆心坐标I、K编程。G00 X20 Z2G01 Z-30 F100G02 X40 Z-40 I10 K0 F802）使用圆弧半径R编程。G00 X20 Z2G01 Z-30 F100G02 X40 Z-40 R10 F80,二、数控车床的刀具补偿1刀具位置补偿在实际加工工件时，使用一把刀具一般不能满足工件的加工要求，通常要使用多把刀具进行加工。作为基准刀的1号刀刀尖点的进给轨迹如图3.15所示(图中各刀具无刀位偏差)。其它刀具的刀尖点相对于基准刀刀尖的偏移量（即刀位偏差）如图3.16所示(图中各刀具有刀位偏差)。在程序里使用M06指令使刀架转动，实现换刀，T指令则使非基准刀刀尖点从偏离位置移动到基准刀的刀尖点位置（A点）然后再按编程轨迹进给，如图3.16的实线所示。,2刀尖半径补偿刀尖半径补偿的目的是为了解决刀尖圆弧可能引起的加工误差。,图3.15 基准刀 图3.16刀具位置补偿,当加工轨迹与机床轴线不平行（斜线或圆弧时），实际切削点与理想刀尖点之间在X、Z轴方向都存在位置偏差，会出现少切或过切现象，造成了加工误差。刀尖圆弧半径R越大，加工误差越大。常见的刀尖圆弧半径为0.2mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm。为使系统能正确计算出刀具中心的实际运动轨迹，除要给出刀尖圆弧半径R以外，还要给出刀具的理想刀尖位置号T。各种刀具的理想刀尖位置号如图3.19所示。,图3.17 刀尖圆弧半径和理想刀尖点,图3.19 理想刀尖位置号,3刀尖圆弧半径补偿的实现刀尖圆弧半径补偿及其补偿方向是由G40、G41、G42指令实现的。刀尖半径补偿指令的程序段格式为：G40(G41/G42) G01(G00) X Z FG40：取削刀尖圆弧半径补偿，也可用T00取消刀补；G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图3.20（a）。G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图3.20（b）。X、Z为建立或取削刀具圆弧半径补偿程序段中，刀具移动的终点坐标。,（a）左刀补 （b）右刀补图3.20 刀具半径补偿,G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。再用G41或G42指令重新设定，否则补偿会不正常。,当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序。利用刀尖圆弧半径补偿，还可以用同一把刀尖半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行粗、精加工。设精加工余量为，则粗加工的刀具半径补偿量为R，精加工的补偿量为R。,任务三、简单成形面零件的加工1、了解企业加工现场及管理流程。2、掌握简单成形面零件的加工程序的编写技术及加工过程。3、正确检测简单成形面零件的尺寸及相关技术要求。,一、任务下达子弹外形如图3.23所示材料：黄铜，1260。,图3.23子弹外形,二、工艺分析1.图样分析零件加工面主要为R2.5球面、R30圆弧及两段圆锥，几段圆柱，一个凹槽，一个圆角等。该零件的形状并不复杂。毛坯为1260的棒料，材料为普通黄铜。2.夹具选择根据图样要求及毛坯大小，选用数控车床通用夹具：三爪自定心卡盘。3.刀具准备加工该零件选择一把外圆车刀（kr=9093,kr=3235）和一把切断刀（4宽）。外圆车刀的刀位点为左刀尖，切断刀的刀位点为右刀尖。,4量具准备0150钢直尺一把，用于测量长度。0150游标卡尺一把，用于测量外圆和长度。半径规一套，用于检测R2.5球面、R30圆弧。5工艺编排先粗、精车除R1圆角以外的所有外形，然后使用切断刀加工R1圆角及切断。（1）粗精车零件外形使用外圆车刀粗车外形，G71分层切削，背吃刀量设定为1，主轴转速设定为1200r/min，进给量设定为0.2/r，X向留0.5余量，Z向留0.2余量。精加工外形时，用G70循环完成。主轴转速设定为2000r/min。,（2）加工R1圆角及切断使用4宽的切断刀，主轴转速设定为600r/min，一次切削完成。凹槽、R1圆角及切断加工如图3.24所示。,（a）车凹槽(b)倒圆角及切断图3.24子弹凹槽及圆角的加工,6坐标计算将编程坐标系原点定于工件右端面的中心。零件上R2.5球面和R30圆弧相切的点可以由作图得出（X4.78，Z-1.77），其余各点坐标可以直接得到。三、程序编制根据前面的工艺分析和坐标计算，加工程序如下：1003 G21 G40 G97 G99程序初始化 T0101选择外圆车刀 S1200 M03 主轴正转，转速1200r/min G00 X12 Z2 刀具快速定位到工件附近,G71 Ul R0.5粗车背吃刀量1，退刀量0.5 G71 P1 Q2 U0.5 W0.2 F0.2循环从Nl段开始到N2段结束，x向余量0.5 mm，Z向余量0.2mm，进给量0.2/r。 N1 G00 X-1 快速进刀到加工起点附近 G01 Z0 F0.08 进刀 X0 进刀 G03 X4.48 Z-1.77 R2.5 车R2.5圆弧 X7.4 Z-12 R30 车R30圆弧 G01 X8,W-3 车8外圆 X9 W-2 车锥度 X10 W-14.5 车锥度 Z-36 N2 X12 X向退刀 S2000 换转速为2000r/min G70 P1 Q2 精车 G00 X12 Z-31.5 进刀 G0l X10 进刀X9 Z-32.5 车凹槽 W-0.5 X10 W-0.5,G00 X100 Z100 快速退刀到换刀点T0202 选择切断刀（注意：刀位点为右刀尖）M3 S600 转速600r/minG00 X14 Z-34.8 快速进刀G01 X4 F0.05 车槽X14 退刀Z-33.5 进刀X10G03 X8 Z-34.5 R1 右刀尖车R1圆弧G01 X0 切断G00 X100 快速退刀Z100M30 程序结束,任务四、复杂成形面零件的加工1、了解企业加工现场及管理流程。2、掌握复杂成形面零件的加工程序的编写技术及加工过程，并与简单成形面零件的加工过程进行比较。3、正确检测简单成形面零件的尺寸及相关技术要求。,一、任务下达手柄零件如图3.25所示。材料45钢，毛坯尺寸40105。,图3.25手柄,二、工艺准备1.图样分析手柄为一典型的成型面零件，主要由三条相切的圆弧和一段外圆组成，除20和15两尺寸精度要求较高以外，其余为自由公差。直径和长度尺寸也均为自由公差，表面粗糙度均为a3.6。毛坯材料为45钢。2.夹具选择该零件外形相对简单，选用数控车床通用夹具一一三爪自定心卡盘。3.刀具准备为使刀具能顺利完成整个零件外形的车削而不发生干涉，选用主偏角93、副偏角52、刀尖圆弧半径0.4的外圆仿形车刀，如图3.26所示。,4.量具准备0150mm钢直尺一把，用于测长度；0150mm游标卡尺一把，用于测量外圆和长度；半径规一套，用于检查圆弧；025外径千分尺一把，用于测量外圆。5.工艺编排该零件的加工分粗加工和精加工。（1）粗加工.粗加式采用仿形的加工路线，用G73命令完成。由于坯最大切削余最约为12.5,因此73循环的最大退刀量向选择9，Z向为O，分6刀粗车。精加工余量X向留1（直径），Z向为0。查相关切削手册。确定刀具的切削速度为12Om/min，进给量0.2/r。,图3.2693尖角仿形车刀,（2)精加工 精加工用G70完成，确定刀具的切削速度为150 m/min，进给量为0.08mm/r。6坐标计算为方便计算与编程，编程坐标系原点定于工作右端面中心。各基点的计算可以使用三角函数很容易的计算出来，这里不作一一计算。如图3.27所示，各基点的坐标分别为：A(X8.572，Z-2.425),B(X10.148，Z-42.259)，C(X15，Z-56.885)。,图3.27手柄坐标计算图,三、程序编写加工前，必须平好右端面。根据前面的工艺分析和坐标计算，所编的加工程序如下：1004N10 G21 G40 G97 G99 程序初始化N20 M03 S600 T0101 主轴600r/min正转，选择外圆仿形车刀N30 G96 S120 设定恒线速度切削，切削速度为120m/minN40 G50 S2500 设定主轴最高转速2500r/minN50 G00 X40 Z2 刀具快速定位到工件附近N60 G73 U9 W0 R6 粗车循环，X向退刀量为9mm, Z向为0，分6刀加工,N70 G73 P80 Q150 U1W0 F0.2进给量0.2mm/r, X向精加工余量1mm, Z向0N80 G00 X-1 Z2刀具快速进刀N90 G42 G01 Z0 F0.08刀具Z向进刀并建立右补偿N100 X0进刀至切削起点N110 G03 X8.572 Z-2.425 R5 车R5的圆弧N120 X10.148 Z-42.259 R40车R40的圆弧N130 G02 X15 Z-56.885 R12 车R12的圆弧N140 G01 Z-71 车15至长71处N150 G40 X18 退刀并取消刀具半径补偿,N160 G00 X100 Z150 刀具快速返回换刀点N170 M03 T0202 主轴正转，选择精车刀N180 G96 S150 定恒线速度切削为150m/minN190 G50 S2500N200 G00 X40 Z2 刀具快速定位到工件附近N210 G70 P80 Q150 精加工循环N220 G00 X100 Z150 回换刀点N230 G97 S600 取消恒线速度切削,主轴转速600r/minN240 M30 程序结束,学习情境四螺纹加工工艺设计、编程和加工,工作任务：螺纹类车削加工工艺设计、编程与加工学习目标：通过对本学习情境的学习，巩固数控车一般指令的使用方法，会分析螺纹零件的工艺，能正确选择设备、刀具、夹具与切削用量，能正确使用螺纹加工指令编制具有螺纹结构零件的数控加工程序，并完成加工。,任务一、螺纹数控车削加工的工艺1、培养学生的思维能力，运用所学知识分析问题、解决问题的能力。2、根据所给定的螺纹，选择加工这些螺纹所需要的刀具，确定工艺参数。3、掌握螺纹的检测方法。,一、螺纹的知识1、螺纹加工的类型螺纹加工的类型包括：内外圆柱螺纹和圆锥螺纹、单头螺纹和多头螺纹、恒螺距螺纹和变螺距螺纹。数控系统提供的螺纹指令包括：单一螺纹指令和螺纹固定循环指令。加工螺纹的前提条件是主轴上有位移测量系统。不同的数控系统，螺纹加工指令有差异，实际应用时按所使用数控机床的要求编程。2、螺纹的主要参数大径d（D）：与外螺纹的牙顶（或内螺纹牙底）相重合的假想圆柱面的直径，也是螺纹的公称直径。小径d1（D1）：与外螺纹的牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱面的直径。中径d2：(D2）：此圆柱面上的牙厚和牙间距相等。,螺距p：相邻两螺牙在中径线对应两点间的轴向距离线数n：螺纹的螺旋线根数。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单头螺纹，沿多条等距螺旋线形成的螺纹称为多头螺纹。导程L：螺栓在固定的螺母中旋转一周时，沿自身轴线所移动的距离。L=Pn。牙型角:是螺纹牙在轴向截面上量出的两直线侧边间的夹角。螺纹升角：螺纹中径上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴心线的平面之间的夹角。,二、螺纹的加工方法1、用板牙加工外螺纹用板牙加工外螺纹常称为套螺纹，是指用板牙切削外螺纹的一种加工方法，如图4.1所示。用板牙加工螺纹操作简便，生产效率高。,图4.1 板牙加工螺纹,2螺纹车削的加工方法螺纹数控车削加工的常用方法有3种形式，如图4.2所示。1）直进法车削时，车刀只沿横向（X向）进给，反复多次切削，将螺纹加工到所需要的尺寸，完成螺纹加工，这种方法称直进法，如图4.2（a）所示。直进法车螺纹可以得到比较准确的牙型，但是车刀刀尖全部参加切削，切削力较大，而且排屑困难，因此在切削时，两侧切削刃容易磨损，螺纹不易车光，并且容易产生“扎刀”现象。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差，因此一般多用于小螺纹螺距加工。,2）左右切削法在加工螺纹时，车刀除了向X方向进给外，同时还要沿Z方向作微量左、右两个方向进给，经过反复多次切削加工，将螺纹加工到所需要的尺寸，完成螺纹加工，这种方法称为左右切削法，如图4.2 ( b )所示。左右切削法精车螺纹可以使螺纹的两侧都获得较小的表面粗糙度。需要注意的是，在采用左右切削法加工螺纹时，左右进刀量不能过大。,3）斜进法在加工螺纹时，车刀除了向X方向进给外，同时在Z方向上只沿一个方向作微量进给，经过反复多次切削加工，将螺纹加工到所需要的尺寸，完成螺纹加工，这种方法称为斜进法，如图4.2（c）所示。斜进法为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，易造成牙型精度较差，常用于粗加工螺纹。但正是由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，因此斜进法一般适用于大螺纹螺距加工。使用斜进法粗车螺纹后，经常需要用左右切削法精车螺纹以达到螺纹所需要的较小的表面粗糙度。,(a)直进法(b)左右切削法(c)斜进法图4.2螺纹车削常用方法,3.常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量因为螺纹牙型较深，不能一次切削完成，需要多次切削。螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会直接影响螺纹的加工质量，为了减小切削力，保证螺纹精度，每次进给的背吃量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。,4.引入距离和引出距离加工螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。在数控车床上加工螺纹时，因为开始加速时和加工结束减速时主轴转数和螺距之间的速比不稳定，加工螺纹会发生乱扣现象，因此要有引入长度1和引出长度2，这样在切削螺纹时，可以保证在升速完成后刀具才接触工件，刀具离开工件后再降速，如图4.3所示。,图4.3螺纹加工时的引入和引出长度,任务二、螺纹加工的基本指令1.根据图纸要求，模拟加工过程。2.熟悉并掌握螺纹加工的基本指令。3.能正确运用螺纹的编程指令。,一、单行程螺纹插补指令G32程序段格式：G32 X(U) Z(W) R E P F 如图4.4所示，各参数的含义如下：X、Z绝对值编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标；U、W增量值编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量；F螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给值；R、E螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量；E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，为正表示沿Z、X正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。,P主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。使用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。程序段中地址X省略为圆柱螺纹车削，地址Z省略为端面螺纹车削，地址X、Z都不省略为圆锥螺纹车削。F为螺纹导程。对于圆锥螺纹，当斜角 45时，螺纹导程在Z轴方向指定，斜角 45时，在X轴方向指定。,图4.4 螺纹切削G32,例4.1：车削图4.5所示工件，车削M161的螺纹部分，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为0.65mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为ap1=0.3mm、ap2=0.2mm、ap3=0.15mm，进退刀段取 1=2mm、 21mm，进刀方法为直进法。,图4.5 G32编程实例,加工程序如下：O032N10G90G92X30Z2N20M06T0302N30M03 S100N40G00X15.4 （ap1=0.3mm）N50G32Z26F1 N60G00X30N70Z2N80X15 （ap2=0.2mm）,N90G32Z-26F1N100G00X30N110Z2N120X14.7 （ap3=0.15mm）N130G32Z26F1 N140G00X30N150Z2N160T0300N170M05N180M02,二、螺纹切削循环G82如图4.6为直螺纹切削循环G82的轨迹动作。程序段格式：G82 X(U) Z(W) R E C P F 其中：C螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；P单头螺纹时，为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0)；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。其余同G32。,图4.6 直螺纹切削循环,如图4.7为锥螺纹切削循环G82的轨迹动作。程序段格式：G82 X(U) Z(W) I R E C P F 其中：I螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程) ；其余同直螺纹切削循环。,图4.7 锥螺纹切削循环,例4.2：车削图4.8所示圆锥螺纹。螺距为3.5mm，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为3mm，三次进给背吃刀量（半径值）均为1mm，进退刀段取 1=3mm、 21.5mm，进刀方法为直进法。用G82指令编程。,图4.8 圆锥螺纹加工,加工程序如下：O0082N10M06T0303N20M03N30G82G91X-9Z-44.5I-12.5F3.5N40X-11Z-44.5I-12.5F3.5N50X-13Z-44.5I-12.5F3.5N60T0300N70M05N80M02,三螺纹车削复合循环G76循环轨迹如图4.9所示，切削参数如图4.10所示。程序段格式为：G76 C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(dmin)Q(ap1)P(p)F(l)其中c螺纹精加工次数，取值范围：199；r螺纹Z向退尾长度，取值范围：0099，即设定为0.0P9.9P。P为螺纹导程；e螺纹X向退尾长度，取值范围：0099；a螺纹牙型角，即螺纹车刀刀尖角，取值范围：80、60、55、30、29、0，用二位数字设定。具体值取决于螺纹类型；,i螺纹两端的半径差，i取0时为直螺纹(圆柱螺纹)；k螺纹牙型高度（半径值）；d精加工余量；dmin最小背吃刀量(半径值)，即当第n次切削螺纹时，背吃刀量小于此值时，以该值进行切削；ap1第一次背吃刀量（半径值）；p主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角；l螺纹导程。,图4.9 螺纹切削复合循环G76,例4.3：车削图4.11所示工件的M303.5螺纹。取精加工次数2次，螺纹退尾长度为7mm，螺纹车刀刀尖角度60，最小背吃刀量取0.1mm，精加工余量取0.3mm，螺纹牙型高度为2.3mm，第一次背吃刀量取0.6mm，螺纹小径为25.4mm。前端倒角245。,图4.10 螺纹切削参数,图4.11 G76指令编程实例,加工程序为：O0076N10G92X80Z50N20M03N30M06T0101N40G90G00 X22Z2N50G01X30 Z-2F100N60Z-40N70X34 N80Z-55N90G00X80Z50N100T0100,N110M06T0202N120G00X45Z10N130 G76 C2 R7 A60 X-24.6 Z-35 I0 K2.3 U0.3 V0.1 Q0.6 F3.5N140G00X80Z50N150T0200N160M05N170M02,任务三、外螺纹的加工1.进行加工前的准备工作。2.熟悉并掌握相关测量工具的使用。3.编写加工程序。4.按图纸要求加工产品。,一、任务提出完成如图4.12所示零件的加工。毛坯尺寸50114。,图4.12 车削加工,二、螺纹检测方法1.单项检测单项检测是选择合适的量具来测量螺纹的某一项参数的精度。常见的有测量螺纹的顶径、螺距、中径。（l）顶径测量由于螺纹的顶径公差较大，一般只需用游标卡尺测量即可。（2）螺距测量在车削螺纹时，不管螺距正确与否，从第一次纵向进给运动开始就要进行检查。要检查时，可用第一刀在工件上划出一条很浅的螺旋线，用钢直尺（如4.13a）或游标卡尺（如图4.13b）进行测量。加工成型后，螺距也可用螺距规如图4.13c测量。当用钢直尺或游标卡尺测量时，可多测几个螺距长度，然后取平均值。当用螺距规测量时，应将螺距规沿着通过工件轴线的平面方向嵌入牙槽中，如完全吻合，则说明被测螺距是正确的。,（a）用钢直尺测量（b）用游标卡尺测量（c）用螺纹规测量图4.13螺距的测量,（3）中径测量螺纹中径的测量这里介绍两种方法。方法一：用螺纹千分尺测量螺纹中径测量步骤如下。根据被测螺纹的螺距，选取一对测量头。装上测量头并校准千分尺的零位。将被测螺纹放入两测量头之间，找正中径部位。分别在同一截面相互垂直的两个方向上测量中径，取它们的,平均值作为螺纹的实际中径。螺纹千分尺适用于精度较低的螺纹工件测量。,图4.14用螺纹千分尺测量螺纹中径图4.15三针测量,方法二：用三针测量法测量螺纹中径三针测量法是测量外螺纹中径的一种比较精密的测量方法。测量时，将3根直径相等的量针放在螺纹相对应的螺旋槽中，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M，如图4.15所示。,2综合测量综合测量是采用螺纹量规对螺纹各部分尺寸同时进行综合检验的一种测量方法。螺纹的测量通常可以采用螺纹规，螺纹规又有通规和止规之分，如图4.17所示。螺纹环规用来测量外螺纹，螺纹塞规用来测量内螺纹。测量时，如果通规刚好能旋入，而止规不能旋入，则说明螺纹精度合格。对于精度要求不高的外螺纹，也可以用标准螺母来检验，以旋入工件时是否顺利和松紧的程度来确定是否合格。,图4.17螺纹环规,三、普通三角外螺纹车刀对于夹固式螺纹车刀，刀杆及刀片的参数已做成标准值，可直接按参数选用。夹固式螺 纹车刀如图4.19所示。,图4.19夹固式螺纹车刀,四、工艺准备1图纸分析（1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）装夹50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。调头装夹48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）（3）换刀点：（120，200）（4）公差处理：尺寸公差取中值。,2工艺处理（1）工步和走刀路线的确定，按加工过程确定走刀路线如下：装夹50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：245倒角，48外圆，R20，R16，R10圆弧。精加工上述轮廓。手工钻孔，孔深至尺寸要求。粗加工孔内轮廓。精加工孔内轮廓。调头装夹48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：245倒角，螺纹外圆，36端面，锥面，48外圆到圆弧面。精加工上述轮廓。切槽。螺纹加工。,（2）刀具的选择和切削用量的确定，根据加工内容确定所用刀具如图4.21所示：,图4.21 刀具选择图,3数值计算未知点坐标计算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺纹尺寸计算：螺纹外圆32-0.2=31.84量具准备0150钢直尺一把，用于测量长度。0150游标卡尺一把，用于测量内外圆及长度。M322螺纹环规一副，用于检查螺纹。编程略,任务四、内螺纹的加工1.进行加工前的准备工作。2.熟悉并掌握相关测量工具的使用。3.编写加工程序。4.按图纸要求加工产品。,一、任务提出材料45钢，毛坯尺寸4070。外廓尺寸不加工。,图4.22内螺纹零件图,二、内螺纹的加工方法1攻螺纹攻螺纹是用丝锥切削内螺纹的一种加工方法，又叫攻丝。攻丝适合于车刀无法车削的小直径内螺纹。攻螺纹时，应在工件上待加工螺纹处先预钻出底孔后，才能进行螺纹加工。如图4.23所示。,图4.23攻螺纹,2车削内螺纹车削内螺纹是在车床上采用成形车刀或螺纹梳刀加工出内螺纹的方法，如图4.24所示。,三、内螺纹的检测内螺纹的检测通常采用螺纹塞规，其有通端与止端之分（图4.25)，使用方法与螺纹环规相同。测量时，如果通端面刚好能旋人，而止端不能旋入，则说明螺纹精度合格。对于精度要求不高的内螺纹，也可以用标准螺杆来检验，以旋入工件时是否顺利和松紧的程度来确定是否合格。对于要求较高的内螺纹，可以用专用的内螺纹测量仪进行检测。如图4.26为螺纹综合测量仪。螺纹综合测量仪可以测量内螺纹的单扣中径、作用中径、大径和小径的实际大小，可准确测得螺纹的几何尺寸和形位公差大小等。,图4.24车削内螺纹,图4.25螺纹塞规,图4.26螺纹综合测量仪,四、工艺准备1图样分析该零件为一螺纹短轴，根据任务要求，所有外形表面均已完成加工。本任务主要加工内孔、锥度及内螺纹等特征。锥度尺寸为l：4，螺纹部分长为21。螺纹为普通三角内螺纹，右旋，单线，公称直径为M22。螺距为1.5。毛坯材料为45钢。,2刀具选择根据零件的形状及尺寸，选择一支A2.5的中心钻，如图4.27(a)，一支直柄10的麻花钻，如图4.27（b），一支锥柄18的麻花钻，如图4.27（c）。两把车刀，内孔粗、精车选择夹固式95内孔车刀，如图4.27（d）。内螺纹加工选择夹固式60内螺纹车刀如图4.27(e)。,(a)中心钻(b)直柄麻花钻(c)锥柄麻花钻,d)内孔车刀(e)内螺纹车刀图4.27刀具选择,3量具准备M221.5-7H螺纹塞规一副，用于检测内螺纹。0-150mm游标卡尺一把，用于测量内孔。4编制加工工艺打中心孔，主轴转速1000r/min。手动操作。用10麻花钻钻孔至深40，主轴转速600rmin。手动操作。用18麻花钻扩孔至深40，主轴转速350r/min。手动操作。用95内孔车刀采用G71径向分层粗车零件内孔表面。用95内孔车刀完成零件除螺纹外的所有内表面的精加工。用60内螺纹车刀采用斜进法完成内螺纹的加工。车内螺纹时，安排切入空刀量为4mm,首刀切深0.4，最小切深0.1，精修余量0.05，精修1刀。,5坐标计算螺纹底孔的计算 D=D-P=22-1.5=20.5（mm）孔口尺寸的计算,(a)G01直接倒角(b)锥度计算图4.28孔口尺寸计算,五、编制加工程序（略）六、加工1工件装夹。将工件置于三爪卡盘中，夹38外圆，经找正后夹紧工件。2刀具装夹。分别将95内孔车刀和60内螺纹车刀安装于刀架的1号刀位、2号刀位。（安装时注意每把刀的中心高、伸出长度及主偏角的大小）。分别将A2. 5中心钻和10麻花钻安装到相应的钻夹头中。3将安装有中心钻的钻夹头置于尾座套筒内，移动尾座，调整好位置后将尾座锁紧。4开启主轴，开启冷却液，打中心孔。5调整转速，换10麻花钻，打孔。,6调整转速，换18麻花钻，扩孔。7对刀。分别完成内孔车刀和内螺纹车刀的对刀操作。注意内孔刀的刀具半径补偿类型代号设为2。8程序的输入与调试。将加工程序输入到数控装置中，校验程序以检查程序的正确性。9自动运行加工程序，完成加工。10对工件进行在线检测，如有螺纹或其他尺寸加工不到位，则对刀补或程序进行相应的修正后，再次加工，直到合格为止。11卸下工件，清理机床。,任务五、梯形螺纹的加工1.进行加工前的准备工作。2.熟悉并掌握相关测量工具的使用。3.编写加工程序。4.按图纸要求加工产品。,一、任务的提出加工如图4.29所示的轴。材料：45钢，毛坯尺寸4085。,图4.29梯形螺纹加工零件图,二、梯形螺纹刀具梯形螺纹车刀分外螺纹车刀和内螺纹车刀，如图4.30，图4.31，图4.32均为外螺纹车刀，图4.33为内螺纹车刀。在螺纹车削时，径向切削力较大，为减小切削力，螺纹车刀常使用精车刀（图4.31）和粗车刀（图4.30）两种形式加工。在材质上有高速钢（图4.30和图4.31）和硬质合金（图4.32）两种。,图4.30高速钢梯形螺纹粗车刀图4.31高速钢梯形螺纹精车刀,图4.32硬质合金梯形螺纹车刀图4.33内螺纹车刀,三、梯形螺纹加工方法车削梯形螺纹的方法有低速车削法和高速车削法。通常对于精度要求较高的梯形螺纹采用低速车削的方法。1低速车削法低速车削梯形螺纹的进刀方法常用的有四种：左右切削法、直槽法、阶梯槽法、分层切削法。左右切削法：常用于车削P8的梯形螺纹，如图4.34（a）所示。直槽法：常用于车削梯形螺纹时的前期加工。先用矩形螺纹车刀车出螺旋直槽，槽底直径等于螺纹小径，然后用梯形螺纹精车刀再车削两侧面。,阶梯槽法：用于粗车P8mm的梯形螺纹。加工时，可用刀头宽小于P/2的矩形螺纹车刀，使用直槽法车至接近螺纹中径处，再用刀头宽等于牙槽底宽的矩形螺纹车刀把槽深车至接近螺纹牙高，形成一个阶梯槽。最后用梯形螺纹精车刀加工两侧面。分层切削法：这种方法是按加工的深度和螺纹的槽形进行分层切削，逐层深入。如果能合理的利用宏程序功能，则能方便地实现在数控车床完成梯形螺纹的自动化加工。,（a）左右切削法 (b) 直槽法 (c) 阶梯槽法 (d) 分层切削法图4.34梯形螺纹的加工方法,2. 高速车削法高速切削螺纹时，为了防止切屑拉毛牙侧，不宜采用左右切削法。当P8mm时，为了防止振动，可用硬质合金车槽刀以直槽法和阶梯槽法进行粗车，然后用螺纹车刀精车。,四、检测方法大径：可用游标卡尺或千分尺进行测量。小径：可通过测量牙型高来间接测量。中径：中径实际上是精度要求最高也是最难测量的尺寸。中径的测量方法有三针测量法、单针测量法等。综合测量：对精度要求不高的梯形螺纹，可以采用标准梯形螺纹量规（图4.35），对所加工的内、外梯形螺纹进了综合检查。检测的方法与普通三角螺纹环规和塞规相同。,图4.35梯形螺纹量规,五、工艺准备1图样分析任务下达的是要完成一梯形螺纹短轴。轴的左端为一36外圆，公差等级为IT 7 ,表面粗糙度要求为Ral.6。轴的右端为梯形外螺纹Ir306-7e，即公称直径为30，螺距为6，单线，右旋，中径公差为7e，牙型角3，螺纹两端各有一个15倒角。轴的中间为螺纹的退刀槽，直径20。宽度6。毛坯尺寸为4085，材料为45钢。2刀具准备根据图样分析的实际，选择刀具。93外圆车刀一把，用于加工外圆。4mm宽切槽刀一把，材料为硬质合金，用于加工退刀槽。30梯形螺纹车刀一把（刀尖宽度为=1.5），材料为高速钢。,3量具准备0150游标卡尺一把，用于测量外圆和长度。2550公法线千分尺及量针，用于测量梯形螺纹中径。2550外径千分尺一把，用于测量外圆。4加工工艺编制零件外形粗车：用93外圆车刀加工零件图上除槽、15倒角及梯形螺纹外的所有外表面。零件外形精车：用93外圆车刀对粗车后的表面进行精加工。退刀槽加工：用4mm宽切槽刀采用直进法分两次切削，并完成螺纹左侧15倒角。,车梯形螺纹：用30螺纹车刀完成梯形螺纹加工。梯形螺纹的加工采用直进和偏移相结合的办法，即先用直进法车一个较窄的螺旋槽。再采用Z向偏移法将螺旋槽加宽。直至得到合格的中径。切断零件：用4宽切槽刀采用直进法分两刀切断。第二刀先完成C1倒角后再过中心切断零件。5数学计算梯形螺纹基本尺寸及公差查表计算可得大径的编程尺寸d29.81，小径的编程尺寸d322.73。螺纹刀具偏置计算如图4.36所示，h为中径与小径的半径差，W为牙槽底宽，W为加工螺纹时的Z向偏偏量。相关计算如下：,h（d2- d3）/2（27-23）/22（）WP/2-2htna(/2)6/2-22tna(30/2)1.93（）WW-=1.93-1.5=0.43,图4.36 偏移量的计算,15倒角坐标的计算工件坐标系原点设定在工件右端面中心O处，计算可得：A(X20，Z0)，B(X30，Z-1.31)，C(X30，Z-32.69)。右侧倒角由外圆车刀加工，左侧倒角由车槽刀加工。如图4.37所示。螺纹车刀引入和引出量均设定为3。如图4.38所示。,图4.37倒角的计算图4.38螺纹引入和引出长度,七、加工1工件装夹。将工件置于三爪卡盘中。控制伸出长度约7Omm，经找正后夹紧工件。2刀具装夹。将93外圆车刀安装在刀架的1号刀位将4mm宽外沟槽车刀安装在2号刀位，将30螺纹车刀安装在3号刀位。3用外圆车刀车平端面。4用中心钻在工件右端端面中心打一中心孔。5顶牢工件，锁死尾座。6分别完成93外圆车刀、4宽切槽刀、30梯形螺纹车刀的对刀操作。7输入数控程序到数控装置中，并经过仿真运行检查确保程序正确无误。8自动运行程序直至程序结束。注意中途停车时对零件进行检测。9清理机床。,学习情境五子程序及宏程序的应用,工作任务：子程序和宏程序加工含有特殊表面的零件。学习目标：在机械零件中，经常存在在一个零件上有多处结构形状及尺寸相同的特征，也经常碰到一些特殊形状，如椭圆、双曲线、抛物线等，这些形状在数控机床上没有现成功能可直接使用，这时我们可以使用子程序或者运用宏程序进行加工。通过对子程序和宏程序的学习，使用学生熟悉子程序的编制与调用、宏程序的变量与循环跳转功能等，并最终掌握子程序、宏程序的应用。,任务一、子程序1按照图纸要求，对零件图形进行分析，编写相应的加工程序。2能够加工出实际的零件。3. 能正确编写主程序和子程序。,一、子程序的格式在一个零件的加工过程中，若有一定量的的连续的程序段在几处完全出现，则可将这些重复出现的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。程序中子程序以外的部分便称为主程序。在执行主程序的过程中，如果需要，可调用子程序，并可以多次重复调用，子程序执行过程中可以