《数控编程与操作》课件-项目3 盘孔类零件加工

《数控编程与操作》项目三盘孔类零件加工图3-1典型套类零件学习目标1.掌握简单套类零件加工工艺的制定；2.掌握内圆柱面车削方法；3.掌握内圆锥面车削方法；4.会编写内圆柱、内圆锥表面加工程序；5.掌握典型套类零件车削加工方法。《数控编程与操作》任务一通孔的加工任务描述使用FANUC0i系统数控车床，完成如图3-2所示通孔轴套零件加工，材料：45钢，毛坯：φ36mm×45mm，其主要表面有外圆柱面、内圆柱面，其中φ18+0.0840内圆柱面和φ300-0.021外圆尺寸精度和表面糙度要求较高。任务描述图3-2通孔轴套零件图图3-3通孔轴套三维效果图知识目标1．了解套类零件加工工艺制定方法；2．理解平面选择指令及含义；3．了解法那科系统钻孔循环指令格式及参数含义。技能目标01会正确安装内孔车刀及进行对刀操作02会编写内圆柱面加工程序03会加工通孔轴套并达到一定精度要求知识准备（一）内孔车刀及选用表3-1内孔车刀常见形式及加工特点内孔车刀种类结构形式加工特点整体式由高速钢刀条刃磨而成，切削速度较低，效率较低，用于有色金属、塑料等材料加工焊接式由硬质合金刀片焊接在刀杆上制成，价格较低，但磨损后需重磨，效率低可转位式由专门企业生产，将可转位刀片装夹在刀杆上构成，一个刀刃磨损后只需将刀片松开转一个位置，再夹紧即可继续投入切削，效率高，故数控机床一般都选用可转位式内孔车刀进行加工知识准备（一）内孔车刀及选用图3-4通孔车刀参数要求主偏角一般小于90°以增大刀头强度知识准备（二）内圆柱面加工方法表3-2孔加工方法、特点及应用孔加工方法加工特点及应用钻孔用麻花钻在实心材料上加工孔，尺寸精度低（IT11~IT12），表面粗糙度值大（B12.5~25μm）扩孔用扩孔钻将孔径扩大，常用于孔的半精加工，尺寸精度为IT9~IT10，表面粗糙度Ra5~10μm铰孔用铰刀切除孔上微量材料层，常用于孔径不大、硬度不高的孔的精加工；尺寸精度较高，可达IT7~IT9，表面粗糙度可达Ra0.4um车孔（镗孔）孔粗、精加工最常用方法，尺寸精度可达IT7~IT8，表面粗糙度可达Ra0.8um知识准备（三）量具选择表3-3常见测量内孔量具种类、特点及应用量具种类结构形式加工特点游标卡纸游标卡尺有普通游标卡尺、带表游标卡尺、数显游标卡心等，带表游标卡尺测量读数方便，精度高，但测孔径时不准确内径百分表测量精度高，可达0.01mm，属于间接测量，测量麻烦，可测较深孔的孔径，用于单件和小批量生产零件知识准备（三）量具选择表3-3常见测量内孔量具种类、特点及应用量具种类结构形式加工特点内测（径）千分尺测量精度高，可达0.01mm，属于直接测量，测量方便，不能测较深孔的孔径，用于单件和小批量生产零件，有5～30mm，25~50mm等规格塞规专用量规，只能判别加工孔合格与否，不能测出实际尺寸，有通端（T）和止端（Z），通端能通过而止端不能通过为合格，用于批量生产零件的测量知识准备（四）切削用量选择钻孔、扩孔，主转转速选400～600r/min，进给速度选0.1～0.3mm/r；钻中心孔转速一般取800～1000r/min，进给速度较小，选0.1mm/r左右；铰孔转速应选择小一些，为100～200r/min，进给速度选0.2～0.4mm/r。知识准备（四）切削用量选择车孔用量车孔因内孔车刀伸出较长，刀杆刚性较差，切削用量比车外圆小，粗车背吃刀量选0.4～2mm，进给速度0.2～0.4mm/r，转速400～600r/min。精车余量0.1～0.3mm，进给速度0.08～0.15mm/r，精车转速选800～1000r/min。知识准备（五）编程知识01平面选择指令（G17、G18、G19）G17指XY平面G18指XZ平面（卧式数控车床默认指定平面）G19指YZ平面（数控车床一般不用G19平面）知识准备（五）编程知识02钻孔、扩孔、铰孔编程指令法那科系统（钻孔循环）指令格式G83X_C_Z_R_Q_F_P_K_M;G80；取消循环加工图例知识准备（五）编程知识02钻孔、扩孔、铰孔编程指令法那科系统（钻孔循环）参数含义x_C_：孔位置数据，即X轴、C轴坐标；Z_：孔底的位置坐标（绝对值时），从R点到孔底的距离（增量值时）；R_：从初始位置到R点位置的距离；Q：表示每次钻削深度，如不指定则指一般钻孔；F_：切削进给速度；P_：孔底停留时间；K_：重复次数；M_：C轴夹紧的M代码（需要时用）;知识准备（五）编程知识02钻孔、扩孔、铰孔编程指令法那科系统（钻孔循环）使用说明1.调用循环前，应指定主轴转速及转向；2.G17(XY)平面必须有效；3.法那克系统钻孔循环（G83）中，当指定重复次数K时，只对第一个孔执行M代码；对第二或以后的孔，不执行M代码；4.G83指令为模态有效代码，用G80或01组G（G01、G02、、、）代码取消；5.钻削加工还有钻中心孔循环G81、钻孔循环G82和攻螺纹循环G84指令等。知识准备（五）编程知识03车内圆柱面编程指令车内圆柱面用直线插补G01指令粗、精车，法那科系统也可以用轮廓切削单一循环指令（G90），或轮廓切削复合循环指令（G71、G70）完成内圆柱面粗、精加工。任务实施（一）工艺分析01刀具选择02工艺路线制定03量具选择04切削用量选择任务实施表3-5通孔轴套加工工艺工序名定位（装夹面）公布序号及内容刀具及刀号转速n(r/min)进给量f(mm/r)车夹住毛坯外圆外圆粗车刀，刀号T016000.22~32.钻中心孔A3中心钻，刀号T0310000.14000.1内孔粗车刀，刀号T056000.21~2内孔精车刀，刀号T068000.10.2外圆精车刀，刀号T0210000.10.2车外圆粗车刀，刀号T016000.22~32.车内孔倒角C1倒角刀，刀号T076000.15手动任务实施（二）编制程序

任务实施（三）加工操作01加工准备开机回参考点，建立机床坐标系装夹工件装夹刀具对刀操作任务实施（三）加工操作01加工准备（a）（b）图3-5内孔车刀对刀示意图（a）Z轴对刀示意图（b）X轴对刀示意图①Z方向对刀②X方向对刀任务实施（三）加工操作02零件加工1）加工零件右端轮廓2）加工零件左端轮廓。3）加工结束后，及时清扫机床。检测评分表3-8通孔轴套加工检测评价表序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分1职业素养文明、礼仪52安全、纪律103行为习惯54工作态度55团队合作56制定工艺1.选择装夹与定位方式；2.选择刀具；3.选择加工路径；4.选择合理切削用量57程序编制1.编程坐标系选择正确；2.指令使用与程序格式正确；3.基点坐标正确108机床操作1.开机前检查、开机、回参考点；2.工件装夹与对刀；3.程序输入与校验5检测评分表3-8通孔轴套加工检测评价表序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分9零件加工1010101151240±0.1513514C12155165173综合评价任务反馈误差项目产生原因修正措施无法加工1.编程或输入错误出现报警

2.刀杆直径太大，发生干涉

3.机床操作不正确

外圆或内孔直径超差1.编程尺寸输入错误

2.刀具X方向对刀不准

3.刀具磨损设置不当4.测量错误长度尺寸超差1.刀具Z方向对刀不正确

2.调头装夹未校正

3.测量错误

表面粗糙度超差1.刀具伸出太长或刀杆太细

2.刀具角度不正确或刀具磨损

3.切削用量选择不当

4.刀杆与内孔表面发生摩擦任务拓展图3-6任务拓展训练题01数控车床上加工孔有哪些方法？各使用在什么场合？02通孔车刀刀具角度有何要求？03测量内孔直径的量具有哪些？各有何特点？04简述内孔车刀对刀步骤。《数控编程与操作》任务二阶梯孔的加工任务描述

任务描述图3-7阶梯孔轴套零件图图3-8阶梯孔轴套三维效果图知识目标1．掌握倒角指令及应用；2．了解套类零件装夹方法及位置精度控制方法；3．掌握阶梯孔轴套零件程序编制方法。技能目标01会制定阶梯孔加工工艺02会加工阶梯孔轴套并达到一定精度要求知识准备（一）内孔车刀及选用图3-9不通孔、阶梯孔车刀参数要求阶梯孔车刀主偏角必须大于90°（a>R）知识准备（二）套类零件的装夹方法装夹方法图示特点圆柱心轴装夹工件装夹方便，一次可装夹多个零件，但定心精度较低圆锥心轴装夹工件装夹方便，定心精度高，承受切削力大，必须用于圆锥孔零件知识准备（二）套类零件的装夹方法装夹方法图示特点小锥度心轴装夹工件制造容易，定心精度高，但轴向无法定位，承受切削力小胀力心轴装夹工件依靠材料弹性变形所产生的胀力来夹紧工件，装卸方便，定心精度高，应用广泛知识准备（三）套类零件相互位置精度及保证方法采用基准统一原则采用互为基准原则知识准备（四）量具选择测量阶梯孔直径的量具与通孔相同，主要有游标卡尺、内径百分表、内径千分尺及塞规等，阶梯孔深度常用游标卡心，深度千分尺等量具测量。知识准备（五）切削用量选择阶梯孔加工中，钻中心孔、钻孔、粗车孔、精车孔切削用量与前一课题相同。…….………..知识准备（六）编程知识01倒角（直线过渡）指令法那科系统指令格式G01X_Z_F_，C_；参数含义X、Z拐角点的坐标；F：进给速度；C：拐角顶点到拐角起点或拐角终点的距离。图例N20G01X40.0Z85.0F0.2，C7.0；N30X35.0Z45.0；知识准备（六）编程知识01倒角（直线过渡）指令法那科系统使用说明1.指定倒角程序段后面必须是直线插补（G01）或圆弧插补（G02、G03）移动程序段，其间可插入G04程序段，否则会有报警（PS0051）发出；2.直线插补（G01）或圆弧插补（G02、G03）以外的程序段指定倒角，“，C”将被忽略；3.指定倒角后使插补超出原先的移动范围，将会有报警（PS0055）发出。任务实施（一）工艺分析刀具选择零件加工工艺路线制定量具选择任务实施（一）工艺分析04选择切削用量工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号转速n（r/min）进给量f(mm/r)背吃刀量ap/mm车外圆粗车刀，刀号T016000.22~32.手动钻中心孔A3中心钻10000.13.手动钻孔4000.14.粗车内圆柱面内孔粗车刀，刀号T036000.22车外圆粗车刀，刀号T016000.22~3外圆精车刀，刀号T0210000.10.3~0.5车内孔精车刀，刀号T048000.10.3~0.5表3-12车阶梯孔轴套零件加工工艺任务实施（二）编制程序

任务实施（三）加工操作01加工准备1）开机回参考点，建立机床坐标系。2）装夹工件。3）装夹刀具。4）对刀操作。任务实施（三）加工操作02零件加工

检测评分表3-16阶梯孔轴套加工检测评价表序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分1职业素养文明、礼仪52安全、纪律103行为习惯54工作态度55团队合作56制定工艺1.选择装夹与定位方式；2.选择刀具；3.选择加工路径；4.选择合理切削用量57程序编制1.编程坐标系选择正确；2.指令使用与程序格式正确；3.基点坐标正确108机床操作1.开机前检查、开机、回参考点；2.工件装夹与对刀；3.程序输入与校验5检测评分序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分9零件加工61061161221345±0.1314515516C1217同轴度0.056183194202综合评价任务反馈误差项目产生原因修正措施内外圆直径尺寸超差1.编程尺寸输入错误

2.内孔车刀X方向对刀不准

3.刀具磨损设置不当

4.内孔刀伸出太长

5.测量错误长度尺寸超差1.刀具Z方向对刀不正确

2.调头装夹未校正

3.测量错误同轴度超差1.调头装夹不正确

2.装夹后没有校正

3.机床精度差

表面粗糙度超差1.刀具伸出太长或刀杆太细

2.刀具角度不正确或刀具磨损

3.切削用量选择不当

4.刀杆与内孔表面发生摩擦任务拓展01阶梯孔车刀刀具角度和尺寸有何要求？为什么？02套类零件装夹方法有哪些？各有何特点？《数控编程与操作》任务三锥孔的加工任务描述

任务描述图3-11锥孔轴套零件图图3-12锥孔轴套三维效果图知识目标1．了解内圆锥面加工工艺特点；2．掌握内圆锥面加工程序编制方法；3．掌握刀尖圆弧半径补偿指令及应用。技能目标01会制定锥孔轴套加工工艺02会设置机床刀尖半径补偿值及刀尖位置号03具有加工锥孔轴套并达到一定精度要求的能力知识准备（一）内圆锥面各部分尺寸计算内圆锥面各部分尺寸及计算公式同外圆锥表面，见表2-12。（二）车内圆锥面刀具及选用图3-13车带台阶面内圆锥车刀车带阶梯的内锥面，车刀主偏角必须大于等于90°。知识准备（三）内圆锥面车削路径图3-14粗车内圆锥路径知识准备（四）量具选择测内圆锥角度的量具有万能角度尺、角度样板、圆锥塞规等。（五）切削用量选择车内圆锥切削用量与车内圆柱面切削用量选择基本相同，粗车背吃刀量选0.4～2mm，进给速度选0.2～0.4mm/r，转速选500～600r/min。精车余量选0.1～0.3mm，进给速度选0.08～0.15mm/r，精车转速选800～1000r/min。知识准备（六）编程知识图3-15刀尖圆弧半径在车圆锥时产生欠切削或过切削知识准备（六）编程知识01刀尖半径补偿指令指令代码G41：刀尖半径左补偿（沿加工方向看，刀具位于轮廊左侧时为左补偿）G42：刀尖半径右补偿（沿加工方向看，刀具位于轮廓右侧时为右补偿）G40：取消刀尖半径补偿指令格式G00/G01G41X_Z_；建立刀尖半径左补偿G00/G01G42X_Z_；建立刀尖半径右补偿G00/G01G40X_Z_；取消刀尖半径补偿参数含义X、Z为建立或撤消刀尖半径补偿时刀具移动目标点坐标知识准备（六）编程知识01刀尖半径补偿指令使用说明1.建立或取消刀尖半径补偿必须在刀具直线移动命令中进行2.建立刀尖半径补偿应在轮廓加工前进行3.取消刀尖半径补偿应在轮廓加工完毕后进行4.G18处于有效状态5.G41、G42指令不能同时使用，使用G41指令后也不能直接使用G42，必须用G40指令取消刀尖半径补偿后才能进行左、右补偿转换知识准备（六）编程知识01刀尖半径补偿指令补偿方向判别左、右补偿判别方法是在补偿平面内，沿加工方向看，刀具位于轮廓左边用左补偿，刀具位于轮廓右边用右补偿。数控车床前置刀架从后往前看，后置刀架从前往后看，如图3-16所示。不论是前置刀架还是后置刀架，自右往左车外轮廓都是用刀尖半径右补偿G42，车内轮廓都是用刀尖半径左补偿G41机床刀补值和位置号输入使用刀尖半径补偿指令，还需要在数控车床对应刀具号中输入刀尖半径值及刀尖位置号，作为刀尖圆弧半径补偿依据。刀尖半径值粗加工取0.8mm，半精加工取0.4mm，精加工取0.2mm；不论是前置刀架还是后置刀架，刀尖位置号是一样的，自右至左车外圆，刀尖位置号都是3，自右至左车内孔，刀尖位置号都是2，如图3-17所示知识准备（六）编程知识图3-16前置、后置刀架刀尖半径补偿平面及补偿方向（a）前置刀架（b）后置刀架（a）（a）知识准备（六）编程知识图3-17前置刀架刀尖位置代号（a）前置刀架（b）后置刀架（a）（a）任务实施（一）工艺分析01圆锥尺寸计算大端直径D=d+LC=20.05+20.075×3/10=26.07mmtan（α/2）=C/2=3/20=0.15，α/2=8°32’02刀具选择03工艺路线制定04量具选择任务实施（一）工艺分析05选择切削用量工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号转速n（r/min）进给量f(mm/r)背吃刀量ap/mm车外圆粗车刀，刀号T016000.22～32.手动钻中心孔A3中心钻10000.13.手动钻孔4000.14.粗车内孔面内孔粗车刀，刀号T036000.22表3-19锥孔轴套加工工艺任务实施（一）工艺分析05选择切削用量工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号转速n（r/min）进给量f(mm/r)背吃刀量ap/mm车外圆粗车刀，刀号T016000.22～3外圆精车刀，刀号T0210000.10.3车外圆精车刀，刀号T0210000.10.32.精车内孔面内孔精车刀，刀号T048000.10.3表3-19锥孔轴套加工工艺任务实施（二）编制程序

任务实施（三）加工操作01加工准备1）开机回参考点，建立机床坐标系。2）装夹工件。3）装夹刀具。4）对刀操作。5）输入程序并校验。任务实施（三）加工操作02零件加工

检测评分序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分1职业素养文明、礼仪52安全、纪律103行为习惯54工作态度55团队合作56制定工艺1.选择装夹与定位方式；2.选择刀具；3.选择加工路径；4.选择合理切削用量57程序编制1.编程坐标系选择正确；2.指令使用与程序格式正确；3.基点坐标正确108机床操作1.开机前检查、开机、回参考点；2.工件装夹与对刀；3.程序输入与校验5检测评分序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分9零件加工61061161221340±0.13145155162173：10618319C1420表面粗糙度Ra1.6221综合评价任务反馈误差项目产生原因修正措施圆锥面大小端直径超差1.圆锥编程尺寸计算或输入错误

2.刀具X方向对刀误差大

3.未输入刀尖半径补偿值

4.测量错误

圆锥角度不正确1.圆锥编程尺寸计算或输入错误

2.刀杆刚性差，让刀

圆锥母线出现双线曲误差车刀刀尖与工件旋转中心不等高

位置精度要求超差1.卡盘精度降低

2.未校正

3.机床精度低

表面粗糙度超差1.刀杆刚性不足，产生振动

2.刀具角度不正确或刀具磨损

3.切削用量选择不当4.刀杆与内孔表面发生干涉任务拓展图3-18任务拓展训练题01什么是刀尖半径补偿？什么情况下要使用刀尖半径补偿指令？02如何建立和取消刀尖半径补偿指令？03什么情况下可以使用毛坯切削复合循环指令（G71）加工内轮廓表面？本项目通过通孔轴套、阶梯孔轴套及锥孔轴套等典型套类零件任务实施，对套类、盘类零件中内孔表面加工刀具的选择、粗精加工工艺的编排、测量工具的确定、切削用量的选择及编程方法进行系统学习，对内孔表面数控加工方法及尺寸控制方法进行了实施，为以后零件综合加工及盘套类零件、螺纹类零件加工奠定基础。辽宁号航空母舰是中国人民解放军隶下的一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，也是中国第一艘服役的航空母舰，它助推中国海军实力的跨越式发展，增强了保卫我国海域、海疆的能力，提升了中华民簇的凝聚力和国际地位。《数控编程与操作》任务四法兰盘的加工任务描述

任务描述图6-1法兰盘零件图图6-2法兰盘三维效果图知识目标1．能识读法兰盘零件图；2．会制订法兰盘加工工艺；3．掌握端面槽切削指令及应用。技能目标01会正确安装端面槽刀，会进行端面槽刀的对刀02会测量端面槽相关尺寸03会加工法兰盘零件并达到一定精度要求知识准备（一）端面槽类型（a）端面直槽（b）端面梯形槽（c）T形槽（d）燕尾槽图6-3端面槽（a）（b）（c）（d）知识准备（二）端面槽刀及进刀方式（a）方柄端面槽刀（b）圆柄端面槽刀图6-4单面槽刀（a）（b）知识准备（二）端面槽刀及进刀方式图6-5端面切槽刀尺寸及进刀方式知识准备（二）端面槽刀及进刀方式图6-6端面梯形槽切削方式知识准备（三）端面槽切削用量（1）选择背吃刀量。当槽宽b＜5mm，端面槽刀刀头宽度等于槽宽，背吃刀量为刀头宽度；切宽槽，分几次进行粗加工，然后再精加工。（2）选择进给量。切槽进给量选择应较小。知识准备（三）端面槽切削用量（3）选择切削速度。切槽切削速度不宜太低，切削速度太低，切削力增大。此外，切削速度选择还应考虑刀具性质、工件材料等因素，高速钢切槽刀及焊接式切槽刀切削速度为200～300r/min，可转位切槽刀转速为300～400r/min。知识准备（四）编程知识类别内容端面沟槽复合切削循环指令格式G74R(e)；G74X(U)_

Z(W)_

P(△i)Q(△k)R(△d)F(f)；切削循环路径表6-1端面沟槽复合切削循环指令格式及参数含义知识准备（四）编程知识类别内容参数含义表6-1端面沟槽复合切削循环指令格式及参数含义知识准备（四）编程知识类别内容使用说明1.X（U）或Z（W）指定，而△i或△k未指定或值为零将发生报警2.△k值大于Z轴的移动量（W）或△k值为负将发生报警3.△i值大于U/2或设置为负将发生报警，△i值大于槽宽将切多个端面槽4.退刀量大小进刀量将发生报警表6-1端面沟槽复合切削循环指令格式及参数含义任务实施（一）工艺分析01刀具选择02量具选择03工艺路线制定04编程参数计算表6-2加工三角形内螺纹编程参数计算结果螺纹代号螺纹牙深螺纹小径车内螺纹前底孔直径M30×1.5-6Hh1实=0.65P=0.65×1.5=0.925（mm）D1实=D-2h1实=D-1.3P=30-1.3×1.5=28.05（mm)D圆=D-P=30-1.5=28.5（mm）任务实施（一）工艺分析05选择切削用量工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号转速n（r/min）进给量f（mm/r）车夹住毛坯外圆1.粗车右端面、外轮廓外圆粗车刀，刀号T016000.22~42.手动钻中心孔A3中心钻10000.13000.14.粗车内孔及螺纹底孔内孔粗车刀，刀号T046000.12~4表6-3零件加工工艺任务实施（一）工艺分析05选择切削用量工序名定位（装夹面）工步序号及内容刀具及刀号转速n（r/min）进给量f（mm/r）车外圆粗车刀，刀号T016000.22~4外圆精车刀，刀号T026000.10.33.切端面槽切槽刀，刀号T0310000.0844.手动内孔倒角C2倒角刀，刀号T074000.1表6-3零件加工工艺任务实施（一）