項(xiàng)目五三角形螺紋加工

1、項(xiàng)目五 三角形螺紋加工教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1. 掌握軸向切削固定循環(huán)指令G90、螺紋切削固定循環(huán)指令G92；2. 了解三角螺紋的尺寸計(jì)算方法；3. 會(huì)制訂螺紋加工工藝及合理選擇循環(huán)參數(shù)，確定切削用量。能力目標(biāo)：1. 掌握螺紋車刀的安裝及對(duì)刀方法；2. 掌握螺紋加工方法及尺寸控制；3. 會(huì)使用VNUC數(shù)控仿真軟件進(jìn)行練習(xí)；4. 完成三角螺紋零件加工。材料為Q235。情感目標(biāo)：1.通過工件制作，學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，感受軟件和機(jī)器的綜合魅力，從而提高學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣；2. 通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法逐步完成項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和分析問題的能力；3. 通過分工協(xié)作，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.

2、螺紋切削固定循環(huán)指令G92及應(yīng)用；2. 三角形螺紋的尺寸計(jì)算方法；3. 三角形螺紋零件加工工藝制定及合理選擇循環(huán)參數(shù)，確定切削用量；4. 三角形螺紋零件的加工工藝分析、程序編制；5. 三角形螺紋零件的加工、尺寸控制及檢驗(yàn)方法。難點(diǎn)：1. 三角形螺紋零件加工工藝制定及合理選擇循環(huán)參數(shù)，確定切削用量；2. 完成三角形螺紋零件加工及其尺寸控制方法。教學(xué)目的通過本次課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握三角螺紋的尺寸計(jì)算方法，螺紋加工指令及應(yīng)用，螺紋車刀的安裝及對(duì)刀方法，螺紋加工方法及尺寸控制；會(huì)制訂螺紋加工工藝；使用VNUC數(shù)控仿真軟件進(jìn)行練習(xí)；并能進(jìn)行三角形螺紋零件的加工工藝分析、編程與模擬仿真。教學(xué)方法總體方法

3、：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法具體方法：講述法、引導(dǎo)文法、小組討論法、示范教學(xué)法學(xué)時(shí)、教具和課前準(zhǔn)備學(xué)時(shí)：10學(xué)時(shí)教具：VNUC仿真軟件、動(dòng)畫演示、數(shù)控機(jī)床、工件和刀具、夾具等。課前準(zhǔn)備：到實(shí)訓(xùn)工廠去看看三角形螺紋零件的數(shù)控加工。教學(xué)過程一、項(xiàng)目提出圖5-1 零件圖圖5-2 三維效果圖引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行該零件的結(jié)構(gòu)及加工工藝分析，引出課題的具體實(shí)現(xiàn)方法。二、項(xiàng)目分析三角螺紋零件加工是學(xué)習(xí)數(shù)控車床編程與操作的最重要一環(huán)，因此要掌握如下知識(shí)：1. 軸向切削固定循環(huán)指令G90、徑向切削固定循環(huán)指令G94、螺紋切削固定循環(huán)指令G92、螺紋加工指令G32；2. 三角螺紋零件加工工藝制定及循環(huán)參數(shù)選擇；3. 三角螺紋零件加工、尺

4、寸控制及檢驗(yàn)方法；4. 三角螺紋零件的加工工藝分析、編程和加工操作。三、知識(shí)學(xué)習(xí)（一）編程指令固定循環(huán)切削指令G90、G94、G92前面介紹的G指令，如G00、G01、G02、G03等，都是基本切削指令，即一個(gè)指令只使刀具產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作。但一個(gè)切削循環(huán)指令可使刀具產(chǎn)生四個(gè)動(dòng)作，即可將刀具“切入切削退刀返回”，用一個(gè)循環(huán)指令完成。故使用循環(huán)指令可簡化編程。1. 軸向（內(nèi)、外徑）切削固定循環(huán)指令G90指令格式：G90 X（U） Z（W） F； （圓柱切削）G90 X（U） Z（W） R F； （圓錐切削）功能：該指令可使刀具從循環(huán)始點(diǎn)A開始走矩形（直線）軌跡，經(jīng)B、C、D點(diǎn)后，回到A點(diǎn)，進(jìn)刀后，再按

5、直線軌跡循環(huán)，依此類推，最終完成圓柱（圓錐）面車削。刀具路徑如圖5-3、5-4所示。圖5-3圖5-4說明：（1）執(zhí)行該指令時(shí)，刀具刀尖從循環(huán)始點(diǎn)A開始，經(jīng)ABCDA四段軌跡，其中AB和DA段按快速R移動(dòng)；BC和CD段按指令進(jìn)給速度F移動(dòng)。（2）F值是進(jìn)給速度。（3）R值為切削始點(diǎn)B與切削終點(diǎn)C的半徑差，即Rr始-r終。注意：使用循環(huán)切削指令時(shí)，刀具必須先定位至循環(huán)起點(diǎn)，再執(zhí)行循環(huán)切削指令，且完成一循環(huán)切削指令后，刀具仍回到此循環(huán)起點(diǎn)。循環(huán)切削指令為模態(tài)指令。2徑向切削固定循環(huán)G94指令格式：G94 X（U） Z（W） R F；功能：該指令可使刀具從循環(huán)始點(diǎn)A開始走矩形（直線）軌跡，經(jīng)B、C、D

6、點(diǎn)后，回到A點(diǎn)，進(jìn)刀后，再按直線軌跡循環(huán)，依此類推，最終完成圓柱（圓錐）面車削。刀具路徑如圖5-5、5-6所示。圖5-5圖5-6說明： （1）執(zhí)行該指令時(shí)，刀具刀尖從循環(huán)始點(diǎn)A開始，經(jīng)ABCDA四段軌跡，其中AB和DA段按快速R移動(dòng)；BC和CD段按指令進(jìn)給速度F移動(dòng)。（2）F值是進(jìn)給速度。（3）R值為切削始點(diǎn)B相對(duì)于切削終點(diǎn)C在Z軸的相對(duì)坐標(biāo)，即RZBZC。3螺紋切削固定循環(huán)G92指令格式：G92 X（U） Z（W） R F；功能：該指令可完成螺紋加工的四個(gè)動(dòng)作。刀具路徑如圖5-7、5-8所示。圖5-7圖5-8說明：（1）執(zhí)行該指令時(shí)，刀具刀尖從循環(huán)始點(diǎn)A開始，經(jīng)ABCDA四段軌跡，其中AB和

7、DA段按快速R移動(dòng)；BC和CD段按指令進(jìn)給速度F移動(dòng)。（2）F值是螺紋導(dǎo)程。（3）R值為螺紋始點(diǎn)B與螺紋終點(diǎn)C的半徑差，即Rr始r終。（二）螺紋加工指令G32功能：G32為等距圓柱螺紋或圓錐螺紋車削指令，只需一個(gè)指令便可完成螺紋全部車削。指令格式：G32 X Z R F；其中：（1）X，Z值為螺紋加工軌跡終點(diǎn)的坐標(biāo)值。（2）R表示螺紋切削的退尾量，R的符號(hào)表示回退方向。R為正表示沿X軸正向退回；R為負(fù)表示沿X軸負(fù)向退回。使用R可免除退刀槽。R可以省略，表示不用系統(tǒng)的回退功能。（3）F為螺紋的導(dǎo)程。即主軸每轉(zhuǎn)一周，伺服軸的進(jìn)給值。當(dāng)加工錐螺紋時(shí)，斜角在45°以下為Z軸方向的螺紋導(dǎo)程；斜

8、角在45°以上為X軸方向的螺紋導(dǎo)程。指令使用說明：（1）使用螺紋切削指令時(shí)，進(jìn)給倍率無效。（2）螺紋切削指令為續(xù)效指令，一經(jīng)使用便一直有效，直到被同組的G代碼取代為止。（3）加工螺紋時(shí)，刀具應(yīng)處于螺紋起點(diǎn)位置。（4）在螺紋加工軌跡中應(yīng)設(shè)置足夠的升速進(jìn)刀段和降速退刀段，以消除伺服滯后造成的螺距誤差。（5）從螺紋粗加工到精加工，主軸的轉(zhuǎn)速必須保持一常數(shù)。（二）車削三角外螺紋尺寸計(jì)算1三角型外螺紋主要參數(shù)及計(jì)算公式表5-1 三角形外螺紋主要參數(shù)及計(jì)算公式名稱代號(hào)計(jì)算公式牙型角60°螺距P螺紋大徑d螺紋中徑d2d2d0.6495p牙型高度h1h10.5413p螺紋小徑d1d1d2

9、h1d-1.083p2車螺紋前圓柱面及螺紋實(shí)際小徑的確定車塑性材料螺紋，在車刀的擠壓作用下，會(huì)使外徑脹大，故車螺紋前，圓柱面直徑應(yīng)比螺紋公稱直徑小0.10.2mm，一般取d計(jì)d0.1p。螺紋實(shí)際牙型高度考慮刀尖圓弧半徑等因素的影響，一般取h1實(shí)0.65p；螺紋實(shí)際小徑d1實(shí)d-2h1實(shí)d-1.3p。四、制定計(jì)劃1. 軸向切削固定循環(huán)指令G90、徑向切削固定循環(huán)指令G94、螺紋切削固定循環(huán)指令G92、螺紋加工指令G32；2. 車削三角外螺紋尺寸計(jì)算；3. 三角螺紋零件加工工藝分析及循環(huán)參數(shù)選擇；3. 編制參考加工程序；4. 完成三角螺紋零件加工、尺寸控制方法及檢驗(yàn)。五、項(xiàng)目實(shí)施（一）加工工藝分析

10、1工、量、刃具選擇（1）工具選擇 圓鋼裝夾在三爪自定心卡盤上，用劃線盤校正。其它工具見表5-2。（2）量具選擇 長度尺寸選用游標(biāo)卡尺測量；外圓選用外徑千分尺測量；螺紋用螺紋環(huán)規(guī)測量。（3）刀具選擇 加工材料為Q235，選用90°硬質(zhì)合金外圓車刀進(jìn)行粗、精車，并分別置于T01、T02號(hào)刀位；切槽和切斷用切槽刀T03，并置于T03號(hào)刀位；選用60°外螺紋車刀T04車螺紋，并置于T04號(hào)刀位。表5-2 加工三角形外螺紋工、量、刃具選擇工、量、刃具清單圖號(hào)種類序號(hào)名稱規(guī)格精度單位數(shù)量工具 1三爪自定心卡盤個(gè)12卡盤扳手副13刀架扳手副14墊刀片塊若干5劃線盤個(gè)1量具1游標(biāo)卡尺015

11、0mm0.02mm把12外徑千分尺025mm0.01mm把13螺紋環(huán)規(guī)M12×1副14角度樣板60°塊1刀具1外圓粗車刀90°把12外圓精車刀90°把13切槽刀4mm×15mm把14螺紋刀60°把12制定加工工藝路線先用外圓車刀T01粗車，再外圓車刀T02精車，然后用切槽刀T03切槽，用60°螺紋刀T04車螺紋，最后用用切槽刀T03切斷工件。3合理選擇切削用量加工材料為Q 235，硬度不高，切削力不大，切削用量選擇如下表。表5-3 車削普通三角形外螺紋加工工藝工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)切削用量背吃刀量ap(mm)進(jìn)給速度f(mm/

12、r)主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)1車右端面T01120.26002粗加工螺紋外圓及18mm外圓，留0.4mm精車余量T01120.26003精加工螺紋外圓及18mm外圓至尺寸T020.20.18004車4×9mm螺紋退刀槽T0340.084005粗、精車M12×1至尺寸T04010.414006切斷，控制工件總長T0340.08400（二）編制參考加工程序1建立工件坐標(biāo)系根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則，工件原點(diǎn)設(shè)在右端面與主軸軸線的交點(diǎn)上，如圖5-1所示。2計(jì)算基點(diǎn)坐標(biāo)基點(diǎn)P1P5點(diǎn)坐標(biāo)按各點(diǎn)極限尺寸平均值為準(zhǔn)作為編程尺寸。具體坐標(biāo)見表5-4。表5-4 基點(diǎn)坐標(biāo)基點(diǎn)坐標(biāo)（X，Z）基點(diǎn)坐

13、標(biāo)（X，Z）P1（9.9，0）P4（18.026，-20.05）P2（11.9，-1）P5（18.026，-35）P3（11.9，-20.05）3參考程序（見表5-5）FANUC系統(tǒng)程序名為“O9404”。表5-5 車削普通三角形外螺紋零件參考程序程序段號(hào)程序內(nèi)容動(dòng)作說明N05T0101選擇T01號(hào)外圓粗車刀N10G40 G99 M03 S600 F0.2取消刀尖半徑補(bǔ)償，絕對(duì)坐標(biāo)編程，轉(zhuǎn)速為600r/min，進(jìn)給速度為0.2mm/r。N20G90 G00 G42 X22 Z5刀具快速移動(dòng)至循環(huán)起點(diǎn)N30G90 X18.4 Z-40粗加工18mm和12mm的外圓N40G90 X16 Z-19.

14、9N50G90 X14 Z-19.9N60G90 X12.3 Z-19.9N70G40 G00 X100 Z100刀具退回至換刀點(diǎn)N80M00 M05程序停，主軸停，測量N90T0202換外圓精車刀N100M03 S800 精加工轉(zhuǎn)速為800r/minN110G00 G42 X5.9 Z2精加工18mm和12mm的外圓至尺寸N120G01 X11.9 Z-1 F0.1N130Z-20.05N140X18.026N150Z-36N160G00 G40X100 Z100刀具退回至換刀點(diǎn)N170M00 M05程序停，主軸停，測量N180T0303換切槽刀N190M03 S400主軸轉(zhuǎn)速為400r/m

15、inN200G00 X20 Z-20.05切槽N210G01 X9 F0.08N220X20 F0.3N230G00 X100 Z100刀具退回至換刀點(diǎn)N240T0404換螺紋刀N250M03 S300主軸轉(zhuǎn)速為300r/minN260G00 X14 Z2刀具定位到螺紋加工循環(huán)起點(diǎn)N270G92 X11.3 Z-18 F1車螺紋N280G92 X10.9 Z-18 F1N290G92 X10.7 Z-18 F1N300G00 X100 Z100刀具退回至換刀點(diǎn)N310T0303換切槽刀N320M03 S400主軸轉(zhuǎn)速為400r/minN330G00 X20 Z-39切斷工件N340G01 X0

16、 F0.08N350X20 F0.3N360G00 X100 Z100刀具退回至換刀點(diǎn)N370M05主軸停止N380M30程序結(jié)束（三）VNUC仿真操作先在VNUC仿真軟件上加工，所用毛坯為22的圓鋼。步驟如下：（1）打開仿真軟件，選擇機(jī)床和系統(tǒng)。（2）開機(jī)、手動(dòng)、回參考點(diǎn)。（3）設(shè)置毛坯、裝夾工件。（4）選擇安裝刀具。（5）新建或調(diào)入程序。（6）對(duì)刀。（7）程序校驗(yàn)。（8）自動(dòng)加工。（四）加工準(zhǔn)備（1）檢查坯料尺寸。（2）開機(jī)、回參考點(diǎn)。（3）刀具裝夾。將外圓粗車刀T01、外圓精車刀T02、切槽刀T03、60°螺紋刀T04分別裝在刀架的1、2、3、4號(hào)刀位，并按要求夾緊。其中安裝切

17、斷刀T03時(shí)應(yīng)注意使刀桿垂直于工件軸線。（4）工件裝夾。將22的棒料裝夾在三爪自定心卡盤上，伸出50mm，找正并夾緊。（5）程序輸入。把已經(jīng)仿真的程序通過數(shù)控機(jī)床MDI鍵盤輸入數(shù)控機(jī)床，或拷貝到計(jì)算機(jī)后再調(diào)出。（五）對(duì)刀四把刀依次采用試切法（車端面、車外圓）進(jìn)行對(duì)刀，并把操作得到的數(shù)據(jù)輸入到各自的刀具補(bǔ)償中。切斷刀仍取左側(cè)刀尖為刀位點(diǎn)，螺紋車刀取刀尖為刀位點(diǎn)。螺紋車刀對(duì)刀步驟如下：1Z軸對(duì)刀主軸正轉(zhuǎn)，使螺紋車刀刀尖與工件右端面對(duì)齊，采用目測法或借助于金屬直尺對(duì)齊。把此時(shí)刀尖相對(duì)于工件原點(diǎn)的Z向坐標(biāo)輸入到試切長度中。2X軸對(duì)刀主軸正轉(zhuǎn)，移動(dòng)螺紋車刀，使刀尖輕輕碰至工件外圓表面或車一段外圓面，Z方

18、向退出刀具；停車，測量外圓直徑。把所得值輸入到工件的試切直徑中。（六）空運(yùn)行及仿真對(duì)輸入的程序進(jìn)行空運(yùn)行或仿真。（七）零件自動(dòng)加工及尺寸控制1零件自動(dòng)加工打開程序，選擇MEM（自動(dòng)）工作方式，調(diào)好進(jìn)給倍率，按循環(huán)啟動(dòng)鍵，進(jìn)行自動(dòng)加工。2零件加工過程中尺寸控制外圓及長度尺寸控制同前。螺紋尺寸控制是將螺紋車刀設(shè)置一定磨損量，當(dāng)程序運(yùn)行到N300時(shí)，停車用螺紋環(huán)規(guī)檢測。根據(jù)螺紋旋合松緊程度調(diào)小刀具磨損量，重新運(yùn)行螺紋加工程序段，直至尺寸符合要求為止（螺紋通規(guī)能通過，止規(guī)通不過為合格）。（八）零件檢測與評(píng)分零件加工結(jié)束后進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果寫在表5-6中。表5-6 三角形圓柱外螺紋加工評(píng)分表班級(jí)姓名學(xué)號(hào)課題三角形螺紋加工零件編號(hào)基本檢查編程序號(hào)檢測內(nèi)容配分學(xué)生自評(píng)教師評(píng)分1切削加工工藝制定正確52切削用量選擇合理53程序正確、簡單、規(guī)范5操作4設(shè)備操作、維護(hù)保養(yǎng)正確55安全文明生產(chǎn)56刀具選擇、安裝正確、規(guī)范57工件找正、安裝正確、規(guī)范5工作態(tài)度8行為規(guī)范、紀(jì)律表現(xiàn)5外圓918 mm10長度10(35±0.1) mm51120 mm5倒角12C15槽134×9 mm5螺紋14M12×120表面粗糙度 15Ra1.