项目四 盘套类零件的工艺设计及编程

项目四教学内容项目导入1相关知识2项目实施3小结4盘套类零件的加工工艺端面深孔钻削循环指令G74端面粗车复合循环指令72径向切槽循环指令G75切槽相关知识链接重点：盘套类类零件的工艺性分析1编程指令G72、G74、G75的应用2难点：

盘套类零件合理的加工工艺的编写1盘套类零件的工艺编制方法及编程方法3装夹方案、工艺参数及切削刀具的正确选择31.掌握数控系统的G72、G74、G75等指令的编程格式及应用；2.掌握盘套类零件的结构特点和加工工艺特点，正确分析腔体零件的加工工艺；3.掌握盘套类零件的工艺编制方法及编程方法【知识目标】1．能正确分析盘类零件图纸（会分析零件图纸技术要求，会检查零件图的完整性和正确性，会分析零件的结构工艺性），并进行相应的工艺处理2.能正确选择短套零件、盘类零件装夹方案，正确选择加工设备、切削刀具与切削参数，会编写数控加工工艺卡【能力目标】一、项目导入如图所示为轴套类零件，毛坯为Ф60×65的棒料，材料为45＃钢，要求分析零件的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。

盘类零件一般指径向尺寸比轴向尺寸大，且最大与最小内外圆直径差较大，并以端面面积大为主要特征的零件，套类零件一般由外圆、内孔、端面、台阶和沟槽等组成二、相关知识（一）盘套类零件的加工工艺1．盘套类零件的结构特点及技术要求结构特点盘类零件表面不仅有形状精度、尺寸精度和表面粗糙度的要求,而且位置精度要求较高,有的零件壁较薄,加工中容易变形，盘套类零件主要靠车削加工，

法兰盘透盖套环滑动轴承套气缸套盘盘类零件技术要求1）尺寸精度和几何形状精度套类零件的内圆表面是起支承或导向作用的主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内圆直径：尺寸精度一般为IT7，精密的轴套有时达IT6；形状精度应控制在孔径公差以内，一些精密轴套的形状精度则应控制在孔径公差的1/2～1/3，甚至更严。对于长的套筒零件，形状精度除圆度要求外，还应有圆柱度要求。外圆表面：是自身的支承表面，常以过盈配合或过渡配合同箱体、机架上的孔相连接。外圆直径的尺寸精度一般为IT7～IT6，形状精度控制在外径公差以内。内、外圆之间的同轴度是套类零件最主要的相互位置精度要求，一般为0.005～0.01mm。当套类零件的端面(包括凸缘端面)在工作中须承受轴向载荷，或虽不承受轴向载荷，但加工时用作定位面时，则端面对内孔轴线应有较高的垂直度要求，一般为0.05～0.02mm。2）相互位置精度为保证零件的功用和提高其耐磨性内圆表面粗糙度值应为1.6～0.1µm，要求更高的内圆，值应达到0.025µm。外圆的表面粗糙度值一般为3.2～0.4µm。3）表面粗糙度2．盘套类零件的孔加工特点及常用加工方法（1）盘套类零件孔加工特点①孔加工是在工件内部进行的，观察切削情况比较困难，尤其是小孔、深孔更为突出；②刀杆尺寸由于受孔径和孔深的限制，既不能粗，又不能短，所以在加工小而深的孔时，刀杆刚性很差；③排屑和冷却困难；④当工件壁较薄时，加工时工件容易变形；⑤测量孔比测量外圆困难；（2）盘套类零件孔加工的方法加工内孔是盘套类零件的特征之一，不同精度要求的孔常用的加工工艺路线参见教材P127页表4－1所示。1）钻孔刀具：麻花钻尺寸精度：一般可达到IT11～IT12表面粗糙度：Ra12.5～25麻花钻扩孔刀具：有麻花钻（低精度）和扩孔钻（高精度）等，扩孔钻加工精度：尺寸精度：IT10～IT11；表面粗糙度Ra达6.3～12.5µm。2）扩孔扩孔是指用扩孔刀具扩大工件的孔径铰孔余量：一般粗铰的余量为0.15～0.3mm，精铰为0.04～0.15mm铰孔精度：加工精度可达IT6～IT8，Ra可达1.6～0.43）铰孔用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。铰孔刀具：铰刀4）车（镗）孔车刀种类：通孔车刀、不通孔车刀安装：刀尖应对准工件中心，刀杆与内孔中心线平行，刀杆伸出长度略长于被加工孔的长度。通孔车刀：刀具安装受孔深的影响，刀杆伸出较长，刀具刚性差。为了减小径向切削抗力，防止车孔时振动，主偏角应取得大些，一般取60°～75°；为减小刀具副后刀面与孔壁的摩擦，副偏角也应取得较大，一般在15°～30°；为了防止内孔车刀后刀面和孔壁的摩擦，同时又考虑不使刀具的强度下降，在实际加工中，一般建议将车刀后角刃磨成双后角。通孔车刀结构参数装夹式通孔车刀

内孔（通孔）车刀结构与形状整体式通孔车刀

不通孔（盲孔）车刀：是用来车不通孔和台阶、圆弧等形状的。切削部分的几何形状与90°外圆车刀基本相似，它的主偏角大于90°，后角的要求和通孔车刀一样，不同之处是不通孔车刀的刀尖位刀具的最前端，当加工平底孔时，要求刀尖到刀杆外端的距离小于内孔半径R，使内孔刀刀杆不与孔壁发生碰撞。不通孔车刀结构参数装夹式不通孔车刀内孔（不通孔）车刀结构与形状整体式不通孔车刀

3．车（镗）内孔的关键技术解决内孔车刀的刚性问题和内孔车削过程中的排屑问题

（1）尽量增加刀杆的截面积，但不能碰到孔壁。通常内孔车刀的刀尖位于刀柄的上面，这样刀柄的截面积较小，只有孔截面积的1/4左右；若使内孔车刀的刀尖位于刀柄的中心线上，那么刀柄在孔中的截面积可大大地增加。（2）刀杆伸出的长度尽可能缩短，以增加车刀刀柄刚性，减少切削过程中的振动。（3）控制切屑流出方向通孔采用正刃倾角的内孔车刀，使切屑流向待加工表面（前排屑）；盲孔采用负刃倾角的内孔车刀，使切屑流向待加工表面（后排屑）（4）充分加注切削液切削液有润滑、冷却、清洗、防锈等作用，孔加工时应保证切削区域切削液浇注充分，以减少工件的热变形，提高零件的表面质量。（5）合理选择刀具几何参数和切削用量孔加工时由于加工空间狭小，刀具刚性不足，所以刀具一般要比较锋利，且切削用量比外圆加工时要选得小些。4．孔加工的工艺方法①车削孔径要求不高、孔径又小的，如螺纹底孔，可直接用钻头钻削②车削圆柱孔，孔径要求较高或深孔，可采用端面深孔加工循环G74的车削方法加工，或采用外圆、内圆车削循环（G90）的车削方法加工。③车削有圆弧、台阶多、圆锥的内孔，可采用外圆粗车循环G71、端面粗车循环G72的车削方法加工。④车削内槽可采用端面车削循环G94或外圆、内圆切槽循环G75的车削方法加工。5．盘套类零件的定位与装夹方法粗基准：粗基准尽量选择不加工表面或牢固、可靠的表面。精基准：精基准尽量满足基准重合原则，即设计基准、装配基准、测量基准与编程计算基准重合。（1）基准的选择（2）常用装夹方法1）一次装夹2）以内孔为基准装夹当需以内孔作为定位基准保证工件的同轴度和垂直度要求时，零件要先进行内孔加工至图纸要求，再按孔的尺寸配置芯轴。常用的芯轴：圆柱芯轴、锥度芯轴、胀力芯轴等①圆柱心轴圆柱芯轴特点：圆柱心轴结构简单，制造方便，夹紧力较大，定心精度较低。圆柱表面与工件定位配合，并保持较小的间隙，工件靠螺母压紧

②胀力心轴特点：装夹方便，定位精度高，同轴度一般可达0.01～0.02mm。适用：零件的精加工和半精加工依靠锥形弹性套受轴向力挤压而产生径向弹性变形而定位夹紧工件胀力芯轴③锥度心轴心轴的外圆呈锥体，锥度为1：1000至1：5000。工件压入锥度心轴时，工件孔产生弹性变形而胀紧工件，并借压合处的摩擦力传递转矩带动工件旋转。特点：心轴的结构简单，制造方便，不需要夹紧元件，心轴与安装孔之间无间隙，故定位精度高，但能承受的切削力小，工件在心轴的轴线位移误差较大，不能加工端面，装夹不太方便；适用：同轴度要求较高工件的精加工锥度芯轴3）以外圆为基准定位装夹以外圆为精基准终加工内孔，为获得较高的位置精度夹具：弹性膜片卡盘、液性塑料夹具、经修磨后的三爪自定心卡盘及软爪等

三爪自定心卡盘配合软爪加工轴套6、防止套筒变形的工艺措施①为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行；并严格控制精加工的切削用量，以减少零件加工时的变形；②为减少热处理变形的影响，热处理工序应置于粗加工之后、精加工之前，使热处理引起的变形在精加工中得以纠正。③减少夹紧力的影响，工艺上可以采取以下措施：改变夹紧力的方向，即变径向夹紧为轴向夹紧，使夹紧力作用在工件刚性较好的部位；当需要径向夹紧时，为减少夹紧变形使变形均匀，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，加工中可用开口过渡套或弹性套及扇形夹爪来满足要求；制造工艺凸边、工艺肋或工艺螺纹，届时夹工艺凸边或用螺母夹紧，以减少夹紧变形。7．盘套类零件孔径的测量（1）内径千分尺测量当孔的尺寸小于25mm时，可用内径千分尺测量孔径

内径千分尺测量孔径（2）内径百分表测量采用内径百分表测量零件时，应根据零件内孔直径，用外径千分尺将内径百分表对“零”后，进行测量，取测得的最小值为孔的实际尺寸。

（二）端面粗车复合循环指令（G72）G72指令适合于粗车轴向余量大于径向余量且需多次走刀才能完成的棒料毛坯的内、外径多台阶轴或孔的加工，所加工的零件要求符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减小的特点。编程格式：G72W(△d)R(e)；G72P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)；N（ns）……；……S(s)F(f)；……N(nf)……；其中：

△d：每次切削背吃刀量，即X轴向的进刀深度,以半径值表示，一定为正值。e：每次切削结束的退刀量；ns：精车加工程序第一个程序段的顺序号；nf：精车加工程序最后一个程序段的顺序号；△u：x方向精加工余量的大小和方向，以直径值表示；△w：z方向精加工余量的大小和方向；f、s、t：包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能在粗加工循环中被忽略，而在G72程序段中的F、S或T功能有效。①G72指令必须带有P、Q地址，否则不能进行该循环加工②在ns的程序段中应包含G00/G01指令，进行由A到A′的动作，且该程序段中不应编有X向移动指令。③

在顺序号为ns到顺序号为nf的程序段中，可以有G02/G03指令，但不应包含子程序。注意：例4－1

编制如图所示零件的加工程序，循环起点在A（80，1），切削深度2mm。退刀量1mm，X方向精加工余量为0.2mm，Z方向精加工余量为0.5mm，其中双点划线部分为工件毛坯。O4001；G50X150.Z200.T0100；G96S150.；

G50S2500M03；

G00X80.Z1.T0101M08；

G72W2.R1.；

G72P10Q20U0.2W0.5F0.25；N10G00G41Z－50.；G01X54.Z－40.S180.F0.07；Z－30.；G02U－8.W4.R4.；G01X30.；Z－15.；U－16.；G03U-4.W2.R2.；Z－2.；U－6.W3.；N20G00G40X50.；G00X150.Z200.T0100；T0202；X80.Z1.；G70P10Q20；G00X150.Z200.T0200；M30；（三）端面深孔钻削循环指令（G74）G74指令本来用于端面纵向断续切削，实际多用于深孔钻削加工，故也称之为深孔钻削循环。用于内外圆的断续切削，端面圆环槽的断续切削，若省略X和I、D的指令，则可用于钻深孔加工。编程格式：G74R(e)；G74X（u）Z(W)P(△i)Q(△k)R(△d)F（f）；端面深孔钻削循环G74其中：

e：每次沿Z方向切削△k后的退刀量。没有指定R(e)时，用参数也可以设定。X：B点的X方向绝对坐标值。U：A到B沿X方向的增量。Z：C点的Z方向绝对坐标值。W：A到C沿Z轴方向的增量。△i：X方向的每次循环移动量（无符号，单位：微米）（直径）△k：Z方向的每次切削移动量（无符号，单位：微米）。△d：切削到终点时X方向的退刀量（直径），通常不指定，省略X(U)和△i时，则视为0。f：进给速度。注意：对于程序段中的△i、△k值，在FANUC系统中，不能输入小数点，而直接输入最小编程单位。例4－2

加工如图所示的端面环形槽及中心孔零件，编写加工程序。

说明：以工件右端面中心为工件坐标系原点，切槽刀（T01）刀宽为3㎜，以左刀尖为刀位点；选择φ10钻头（T02）进行中心孔加工。O4002；

T0101；（切槽）

G97M03S600；

G00X24.Z2.；

G74R0.3；

G74X20.Z-5.P2000Q2000F0.1；

G00X100.Z50.；

T0202；（钻孔）

G00X0Z2；

G74R0.3；

G74Z-28Q2000F0.08；

G00X100Z50；

M05；

M30；

（四）径向切槽循环指令（G75）G75用于径面的断续切削，外圆槽的断续切削，若省略Z和K、D的指令，则可用于切断或切窄槽加工。编程格式：G75R(e)；G75X(U)Z(W)P(Δi)Q(Δk)R(Δd)F(f）；其中：

e：每次沿X方向切削△i后的退刀量。另外，用参数（No056）也

可以设定，根据程序指令，参数也改变。X：C点的X方向绝对坐标值。U：A到C的增量。Z：B点