數(shù)控車床項目三-軸類零件的加工課件

1、數(shù)控車削加工與實訓(xùn)一體化教程項目三軸類零件的加工 通過本項目內(nèi)容的學(xué)習(xí),會簡單軸類零件的加工工藝分析;掌握常用編程指令的應(yīng)用及臺階,圓弧,圓錐等的加工方法。會操作數(shù)控車床加工出合格的軸類零件。 1.掌握典型軸類零件加工工藝及工藝準(zhǔn)備。2.掌握直線插補G01、圓弧插補G02、G03的指令格式及應(yīng)用。3.掌握G71、G73、G70循環(huán)指令的用法。4.能根據(jù)輪廓形狀合理選擇刀具。5.掌握從編程到加工的整個過程及其注意事項。任務(wù)一階梯軸的加工 本任務(wù)為加工圖3-1所示的典型的階梯軸。加工人員須認(rèn)真分析零件圖樣,選擇合適的數(shù)控刀具,擬訂合理的走刀路線,制訂完善的加工方案。本例要求采用基本的G01指令完成

2、工件的加工程序編制,并操作數(shù)控車床完成工件的數(shù)控加工,最后完成工件加工質(zhì)量的檢測與分析。圖3-1階梯軸 1.掌握階梯軸的形狀結(jié)構(gòu)特點。2.在教師指導(dǎo)下,會制訂階梯軸加工的走刀路線。3.使用G00/G01指令完成階梯軸加工數(shù)控程序的編制。4.在小組協(xié)助下,能安全規(guī)范操作機床,完成數(shù)控加工流程。5.正確使用測量工具檢測工件。 1.零件圖樣分析階梯軸如圖3-1所示,該零件由19mm、24mm和28mm的三個外圓構(gòu)成。零件材料為2A12,總長要求為4mm,手動車端面保證總長尺寸。2.選擇刀具零件外圓和端面的加工均采用93外圓車刀,為節(jié)省刀具數(shù)量,粗精車合用一把外圓車刀。工件的切斷使用一把4mm寬車斷刀

3、,采用手動方式進行加工。3.確定裝夾方案、工件原點(1)裝夾方案工件毛坯為30mm90mm鋁棒,因工件只需單頭加工,所以只需一次裝夾即可完成加工。夾具選用自定心卡盤,裝夾面選擇工件左端毛坯外圓,伸出長度48mm(取5560mm),加工工件所有部分。(2)工件原點以右端面與軸線的交點為工件原點建立工件坐標(biāo)系(采用試切對刀建立)。 1.準(zhǔn)備工作材料的準(zhǔn)備見表3-1,設(shè)備的準(zhǔn)備見表3-2,數(shù)控加工刀具的選擇見表3-3,工具、量具的準(zhǔn)備見表3-4。表3-1材料的準(zhǔn)備表3-2設(shè)備的準(zhǔn)備表3-3數(shù)控加工刀具的選擇表3-4工具、量具的準(zhǔn)備要求學(xué)生在準(zhǔn)備工具、量具、刀具的過程中始終貫徹7S規(guī)范管理。根據(jù)之前階

4、梯軸的加工工藝分析的結(jié)果制訂工藝卡片,見表3-5。2.制訂工序卡片表3-5數(shù)控加工工藝卡片表3-5數(shù)控加工工藝卡片3.編寫數(shù)控加工程序根據(jù)制訂的加工工藝過程,使用廣數(shù)GSK980TD系統(tǒng)規(guī)定的程序語句,編寫零件的數(shù)控加工程序,見表3-6。表3-6數(shù)控加工程序表3-6數(shù)控加工程序表3-6數(shù)控加工程序加工完成的零件如圖3-2所示。圖3-2加工完成的零件表3-7數(shù)控車床加工操作流程4.加工操作步驟按照表3-7的操作流程,操作數(shù)控車床,完成階梯軸的加工。 1.相關(guān)工藝知識階梯軸的加工主要是外圓和平面的車削組合,故在加工時必須兼顧外圓尺寸精度和臺階長度的要求。(1)階梯軸的技術(shù)要求階梯軸通常與其他零件配

5、合使用,因此它的技術(shù)要求一般有以下幾點。1)各段外圓的同軸度。2)外圓的臺階平面的垂直度。3)臺階平面的平面度。4)外圓和臺階相交處的清角。5)表面粗糙度及熱處理要求:軸上重要配合安裝面的表面粗糙度要求為Ra1.6m,常用45鋼調(diào)質(zhì)處理安排在粗加工之后。(2)車刀的選擇和裝夾車臺階工件時,為保證臺階平面和軸線垂直,應(yīng)取主偏角大于90(一般為93),如圖3-3所示。車刀安裝時伸出刀架長度控制在1.5倍刀厚,以保證足夠的刀具剛性滿足較大的背吃刀量與進給速度要求。除93外圓車刀外,根據(jù)階梯軸上的結(jié)構(gòu)特點一般還要用到45偏刀、車槽(斷)刀等。(3)切削用量的選擇1)背吃刀量(ap)。選用機夾數(shù)控車刀時

6、,參考刀片切削性能表,查取即可。粗車時一般在綜合考慮機床功率和工藝系統(tǒng)剛性后,盡量取大值,根據(jù)經(jīng)驗取ap=23mm,精車時的背吃刀量取ap=0.20.5mm。圖3-3車刀的裝夾2)進給量(f)。具體數(shù)值根據(jù)工件和刀具材料來決定,一般粗車時取f=0.20.5mm/r,精車時取f=0.050.15mm/r。3)切削速度(vc)。用硬質(zhì)合金刀片車削外圓時,切削速度取150200m/mi,粗車時以毛坯外徑根據(jù)公式n=計算轉(zhuǎn)速,精車時以小端外計算轉(zhuǎn)速n。4)階梯軸的車削方法。車階梯軸一般分粗車、精車進行。對于低臺階工件,因相鄰圓柱直徑差較小,可用外圓車刀一次車出,如圖3-4a所示,機加工路線為ABCDE

7、。當(dāng)工件上相鄰兩圓柱直徑差較大時,應(yīng)采用分層切削,如圖3-4b所示,粗加工路線為A1B1、A2B2、A3B3,精加工路線為ABCDE。圖3-4臺階的車削方法示意a)低臺階車削法b)高臺階車削法(1)快速定位G00(模態(tài)01組,開機狀態(tài))指令格式:G00X(U)Z(W);說明:X、Z為絕對編程時,目標(biāo)點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo);U、W為增量編程時刀具移動的距離。2.相關(guān)編程知識階梯軸的形狀基本上由直線和45倒角連接組成,工件形狀簡單且加工余量不多,故可以使用G00、G01基本插補指令編程,這些指令的詳細(xì)用法說明如下。功能:G00指令刀具相對于工件以各軸預(yù)先設(shè)定的速度,從當(dāng)前位置快速移動到程序段指令的

8、定位目標(biāo)點。G00指令中的快移速度由機床參數(shù)“快移進給速度”對各軸分別設(shè)定,快移速度可由面板上的快速修調(diào)按鈕修正。主要用來完成快速輔助定位,不得參與直接的切削加工。提醒:在執(zhí)行G00指令時,由于各軸以各自的速度移動,不能保證各軸同時到達終點,因此,聯(lián)動直線軸的合成軌跡不一定是直線,操作人員必須格外小心,以免刀具與工件發(fā)生碰撞。常見G00運動軌跡如圖3-5所示,從點A到點B的常見方式有直線AB和折線AEB。折線的起始角是固定的(如=22.5或45),它取決于各坐標(biāo)的脈沖當(dāng)量。例如,需將刀具從起點S快速定位到目標(biāo)點P,如圖3-6所示,其編程方法見表3-9。G00為模態(tài)指令,可由G01、G02、G0

9、3等功能注銷。目標(biāo)點位置坐標(biāo)可以用絕對值,也可以用相對值,甚至可以混用。圖3-6絕對、相對、混合編程實例圖3-5G00定位軌跡圖表3-9絕對、相對、混合編程方法(2)直線插補G01指令格式:G01X(U)Z(W)F;說明:X、Z為絕對編程時目標(biāo)點在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo);U、W為增量編程時目標(biāo)點坐標(biāo)的增量;F為進給量。功能:G01指令使刀具以一定的進給量,從所在點出發(fā),直線移動到目標(biāo)點。通常完成一個切削加工過程。提醒:1)G01程序段中必須含有F指令值或已經(jīng)在之前的01組代碼中指定。2)G01為模態(tài)指令,F指令字也具備模態(tài)功能。相關(guān)指令:F進給量由兩種指定方式,用G98指令每分進給方式(單位為mm

10、/min)和用G99指令每轉(zhuǎn)進給方式(單位為mm/r),若要指定為每分進給方式,需在執(zhí)行基本插補指令前加入G98指令(開機態(tài)),若要指定為每轉(zhuǎn)進給方式,則需在基本插補指令前加入G99指令,G98和G99指令可以相互切換,均為模態(tài)指令,本書中的編程實例均采用G99方式?！纠?-1】應(yīng)用G00、G01指令加工圖3-7所示的零件,只要求編寫精加工軌跡的程序。精車程序如下:N10T0101G99; / 換1號外圓車刀,執(zhí)行01號刀補,設(shè)置為每轉(zhuǎn)進給方式N20M03S1200;/ 主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速1200r/min圖3-7精車實例N30G00X10Z2M08;/ 快速定位至加工起點,切削液開N40G01Z

11、0F0.12;/ 工進至倒角切削起點N50X12Z-1;/ 倒角C1N60Z-7.5;/ 精車12mm外圓,長7.5mmN70X15W-5;/ 精車外圓錐N80X17;/ 精車臺階面N90X19W-1;/ 倒角C1N100Z-19;/ 精車19mm外圓,長19mmN110X26;/ 精車臺階面,并退刀N120G00X100Z100;/ 快速返回?fù)Q刀點N130M30;/ 程序結(jié)束3.零件的檢測方法1)常用階梯軸的測量工具有游標(biāo)卡尺、千分尺、深度游標(biāo)卡尺和卡規(guī)等。2)階梯軸零件的檢測部位以外徑、長度、深度尺寸為主。對自由公差的部位,一般選用游標(biāo)卡尺;對有一定公差要求的部位,測量通常在IT8級以上,

12、選用外徑千分尺(測外徑、長度)和深度千分尺(測深度),表面粗糙度則可根據(jù)經(jīng)驗?zāi)繙y或使用粗糙度樣板對比測定。4.常用量具及使用方法千分尺是一種精密量具,其測量精度比游標(biāo)卡尺高。按其用途可分為外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺、公法線千分尺和螺紋千分尺等。常用外徑千分尺的規(guī)格有025mm、2550mm、5075mm等,各規(guī)格之間是以25mm為行程劃分的。外徑千分尺的使用方法見表3-10。表3-10外徑千分尺的使用表3-10外徑千分尺的使用 1.對階梯軸加工后的尺寸精度和表面粗糙度進行分析討論。2.如何正確使用千分尺測量工件外圓,分析造成測量不正確的幾種情況及糾正方法。任務(wù)二外溝槽零件的加工與切斷

13、本任務(wù)為加工帶多處溝槽的軸類零件,如圖3-9所示。學(xué)生在認(rèn)真分析零件圖樣基礎(chǔ)上,選擇合適的數(shù)控刀具,擬訂合理的走刀路線,制訂完善的加工方案,完成數(shù)控加工程序的編制。操作數(shù)控機床完成工件的數(shù)控加工,最后完成對工件加工質(zhì)量的檢測與分析。圖3-9直槽軸 1.了解常見外溝槽的種類。2.學(xué)會編制加工外溝槽的數(shù)控加工程序。3.掌握車槽和車斷的操作要領(lǐng)。4.掌握外溝槽的加工工藝分析和切削用量的選用原則。5.掌握槽類工件的檢測方法。 1.零件圖樣分析如圖3-9所示,該零件加工面主要有端面、倒角、臺階和外溝槽?？傞L要求為420.25mm,工件通過切斷保證總長尺寸。2.選擇刀具零件外圓和端面的加工均采用93外圓車

14、刀,車槽和車斷使用一把4mm寬車斷刀,車槽和車斷采用編程方式加工。3.確定裝夾方案、工件原點(1)裝夾方案工件毛坯為30mm100mm棒料,材料為2A12。因工件只需單頭加工,所以只需一次裝夾即可完成加工。夾具選用自定心卡盤,裝夾面選擇工件左端毛坯外圓,伸出長度46mm(取5060mm),加工工件所有部分。(2)工件原點以右端面與軸線交點為工件原點建立工件坐標(biāo)系(采用試切對刀建立)。 1.準(zhǔn)備工作材料的準(zhǔn)備見表3-12,設(shè)備的準(zhǔn)備見表3-13,數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備見表3-14,工具、量具的準(zhǔn)備見表3-15。表3-12材料的準(zhǔn)備表3-13設(shè)備的準(zhǔn)備表3-14數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備表3-15工具、量具準(zhǔn)

15、備單要求學(xué)生在準(zhǔn)備工具、量具、刀具的過程中始終貫徹7S規(guī)范管理。表3-16數(shù)控加工工藝卡片2.制訂工序卡片根據(jù)直槽軸的加工工藝分析結(jié)果制訂工藝卡片,見表3-16。表3-16數(shù)控加工工藝卡片3.編寫數(shù)控加工程序根據(jù)前面所制訂的加工工藝過程,使用GSK980TD系統(tǒng)規(guī)定的程序語句,編寫零件的數(shù)控加工程序,見表3-17和表3-18。表3-17數(shù)控加工程序(一)表3-17數(shù)控加工程序(一)完成本程序加工后,零件如圖3-10所示。圖3-10加工完成的零件表3-18數(shù)控加工程序(二)表3-18數(shù)控加工程序(二)表3-18數(shù)控加工程序(二)完成本程序加工后的工件如圖3-11所示。圖3-11完成表3-18程序

16、加工的工件掉頭,第次裝夾,用1號外圓車刀平端面,保證總長。最后完成后工件如圖3-12所示。圖3-12完成的工件4.加工操作步驟按照表3-19的所列的操作流程,操作數(shù)控車床,完成直槽軸的加工。表3-19數(shù)控車床加工操作流程表3-19數(shù)控車床加工操作流程 1.相關(guān)工藝知識軸類工件上通常有各種外溝槽,如退刀槽、V形槽、圓弧槽等。溝槽一般是在加工中起到退刀的作用,并在安裝零件時提供一個準(zhǔn)確的軸向位置。(1)外溝槽的種類和作用常見的外溝槽形狀有矩形、圓弧形和梯形,如圖3-13所示。矩形槽除了在車螺紋、磨削和插齒作退刀之外,還有一些其他功用。梯形槽是安裝V帶的溝槽;圓弧形槽用作滑輪和圓帶傳動的帶輪溝槽。圖

17、3-14車槽和車斷(2)車矩形槽和切斷的區(qū)別車槽是在工件上車出所需形狀和大小的溝槽,車斷是把工件分離開來。用于車削矩形槽的主切削刃必須與工件的素線平行,而用于車斷的主切削刃與工件素線最好有一個夾角(也可以平行),如圖3-14所示。圖3-13各種外槽a)矩形槽b)圓弧形槽c)梯形槽(3)外槽刀的安裝安裝時,要求主切削刃和工件素線平行,其幾何中心與主軸軸線垂直,兩副偏角對稱?？梢杂霉庀斗z查切槽刀安裝的正確性。刀體不宜伸出過長,同時主切削刃要與工件回轉(zhuǎn)中心等高(或略高出工件回轉(zhuǎn)中心0.01倍的工件外徑),否則在車斷實心工件時,不能車到中心,而且容易折斷刀具。(4)車槽刀和車斷刀刀片部分幾何尺寸的確

18、定車斷刀刀頭長度:L=D/2+(23)mm(車斷實心材料)(3-2)L=h+(23)mm(3-3)式中L車槽刀刀頭長度(mm); D被車斷工件直徑(mm); h被車斷工件壁厚(mm)。車槽刀刀頭長度:L=槽深+(23)mm(3-1)2)進給量(f)。切斷和車槽時,因為車斷刀和車槽刀刀頭剛性不足,所以不易選較大的進給量。3)切削速度(vc)。用高速鋼車刀車斷鋼料件時,vc=3040m/min;車斷鑄鐵材料件時,vc=1520m/min;車斷硬鋁材料時,vc=6080m/min。(5)車斷和車外溝槽時的切削用量1)背吃刀量(ap)。車斷、車外溝槽一般為橫向進給切削,背吃刀量ap是垂直于已加工表面所

19、量得的切削層寬度。G90X(U)Z(W)F;X、Z為外圓切削終點的絕對工件坐標(biāo)值;U、W為外圓切削終點相對于循環(huán)起點的坐標(biāo)。G90指令完成如圖3-15所示1234路徑的循環(huán)操作,動作形式及坐標(biāo)地址定義也如圖3-15所示。2.內(nèi)外徑單一固定循環(huán)G90本任務(wù)中使用了G90指令編寫工件臺階部分的程序,采用簡化編程指令用法簡單可以大大縮短程序長度,提高編程效率。用法說明如下。指令格式: 圖3-15外圓切削循環(huán)圖3-16外圓切削循環(huán)舉例【例3-2】應(yīng)用G90指令加工圖3-16所示的零件。N10T0101G99; 換1號外圓車刀,執(zhí)行01號刀補,設(shè)定為每轉(zhuǎn)進給方式N20M03S1000;N30G00X52

20、Z2M08; 快速定位至循環(huán)起點N40G90X45Z-24.9F0.2; 調(diào)用外圓切削循環(huán),粗車N40N60,N50X40;N60X35.5;數(shù)控加工程序如下。N70X35Z-25F0.1S1400; 精車N80G00X100Z100;N90M30;3.外溝槽加工相關(guān)編程指令矩形外溝槽的加工分窄槽和寬槽加工。窄槽加工時,可以用刀頭寬度等于槽寬的車槽刀,一次進給車出,如圖3-17所示。在刀具車至槽底時,使用G04指令停留一定時間。當(dāng)槽寬尺寸較大(大于車槽刀刀頭寬度),應(yīng)采用多次進給方法完成粗加工,并在槽底和槽兩側(cè)留出一定的精車余量,然后根據(jù)槽底、槽寬的尺寸進行精加工。寬槽加工的刀具路線如圖3-1

21、8所示。為簡化編程寬槽也可以采用G75車槽復(fù)合循環(huán)指令加工完成。圖3-17窄槽加工方法圖3-18寬槽加工示意圖a)寬槽粗加工b)寬槽精加工1)指令格式:G04 X/P;(X、P為暫停時間)X后面可用帶小數(shù)點的數(shù),單位為秒(s)。例如,G04 X2.5;表示前道程序執(zhí)行完后,要經(jīng)過2.5s的進給暫停,才能執(zhí)行下面的程序段。P后面不允許有小數(shù)點,單位為毫秒(ms),如G04 P2000表示暫停2s。2)用途:常用于車槽、锪孔等零件底部無進給光整加工,以提高零件表面質(zhì)量。(2)G75外圓車槽復(fù)合循環(huán)用于外徑及內(nèi)徑的斷續(xù)切削,走刀路線如圖3-19所示,如果把Z(W)和Q值省略,則用于外圓槽的斷續(xù)車削。

22、格式:G75R(e);(1)G04進給暫停指令G75X(U)Z(W)P(i)Q(k)R(d)F(f);圖3-19G75切槽循環(huán)的刀具軌跡e為每次沿Z方向車削i后的退刀量。根據(jù)程序指令,參數(shù)值也改變;X為點C的X方向絕對坐標(biāo)值;U為點A到點C的增量;Z為點B的Z方向絕對坐標(biāo)值;W為點A到點B的增量;i為X方向的每次循環(huán)移動量(無符號,單位為m);k為Z方向的每次切削移動量(無符號,單位為m);d為切削到終點時Z方向的退刀量,通常不指定,省略d時,則視為0;f為進給速度。應(yīng)用外圓車槽復(fù)合循環(huán)指令,如果使用的刀具為車槽刀,則該刀具具有兩個刀尖,通常設(shè)定左刀尖為該刀具的刀位點,在編程之前先要設(shè)定刀具的

23、循環(huán)起點。如果工件槽寬大于車槽刀的刀寬,則要考慮切削刃軌跡的重疊量,使刀具在Z軸方向位移量k小于車槽刀的寬度。【例3-3】應(yīng)用G75指令編寫圖3-20所示寬槽的加工程序,并用G75指令編寫切斷工件的程序,總長留余量1mm,外圓60mm已經(jīng)加工完畢,取車槽(斷)的刀寬為4mm,刀位點為左刀尖。圖3-20切槽循環(huán)G75舉例參考程序如下。O0075;G99G97T0202S500M03; / 換2號車斷刀,主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速500r/minG0X70Z-27.3M08; / 定位至車寬槽循環(huán)起點,切削液開G75R1.0;/ 設(shè)定車槽退刀量為1mmG75X40.5Z-40.7P2500Q3800F0.08

24、; /設(shè)定車槽循環(huán)參數(shù),每次粗車徑向進刀2.5mm(半徑量),Z向進刀每次3.8mm,槽兩側(cè)留0.3mm,槽底留0.25mm的精車余量G01X70Z-26F1;/ 定位至寬槽右側(cè),倒角X60;/定位切削起點X58W-1F0.1;/ 倒角C1X40;/ 精車槽右側(cè)面Z-41;/ 精車槽底X58;/ 精車槽左側(cè)面X61W-1.5;/ 倒角C1,并延伸至X61G0Z-65;/ 定位至車斷起點G75X1P3000F0.08;/ 車斷工件G0X150;/ X向退刀至安全位置Z150;/ Z向退刀M30;/ 程序結(jié)束圖3-21外溝槽的檢查和測量 4.常見的外溝槽檢測方法精度較低的外溝槽,可用金屬直尺和卡鉗

25、測量。精度要求較高的外溝槽,可用千分尺、樣板和游標(biāo)卡尺等檢測,如圖3-21所示。2.分析討論車斷刀折斷的原因及預(yù)防方法。3.車斷刀和車槽刀裝夾時的注意事項有哪些?1.分析直槽軸加工后的尺寸精度和表面粗糙度,討論改進表面質(zhì)量的辦法。任務(wù)三錐度軸的加工 本任務(wù)為加工圖3-23所示的錐度軸。學(xué)生需要分析零件圖樣,選擇合適的數(shù)控車刀,擬訂合理的走刀路線,制訂完善的加工方案,按規(guī)定數(shù)控系統(tǒng)指令格式編制加工程序。操作數(shù)控車床完成工件的加工,最后對工件的加工質(zhì)量進行檢測與分析。圖3-23錐度軸 1.了解圓錐的定義和作用。2.會進行圓錐各項幾何參數(shù)的計算。3.掌握車削外錐面的走刀路線和相關(guān)編程指令。4.掌握圓

26、錐面的檢測方法。1.零件圖樣分析如圖3-23所示,該零件加工面主要為端面、外圓、圓錐、倒角、臺階和外溝槽?？傞L要求為1080.1mm,外圓和外錐面的表面質(zhì)量要求為Ra1.6m。工件材料為2A12(硬鋁),屬于易加工材料。2.選擇刀具零件外圓、錐面及端面的加工均采用93外圓車刀,外槽的加工選用一把3mm寬的車槽刀。3.確定裝夾方案、工件原點(1)裝夾方案工件毛坯為50mm110mm棒料,材料為2A12。用自定心卡盤裝夾。第次裝夾選擇工件左端,夾住毛坯50mm外圓,伸出卡盤長度35mm(取4045mm),加工工件的右端輪廓。第次裝夾選擇已經(jīng)加工的工件右端28mm外圓,軸向用右側(cè)的第一個臺階面定位。

27、(2)工件原點以右端面與軸線交點為工件原點建立工件坐標(biāo)系(采用試切對刀建立)。 1.準(zhǔn)備工作材料的準(zhǔn)備見表3-22,設(shè)備的準(zhǔn)備見表3-23,數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備見表3-24,工具、量具的準(zhǔn)備見表3-25。表3-22材料的準(zhǔn)備表3-24數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備表3-23設(shè)備的準(zhǔn)備表3-25工具、量具的準(zhǔn)備要求學(xué)生在準(zhǔn)備工具、量具、刀具的過程中始終貫徹7S規(guī)范管理2.制訂工藝卡片根據(jù)對錐度軸的加工工藝分析結(jié)果制訂數(shù)控加工工藝卡片,見表3-26。表3-26數(shù)控加工工藝卡片表3-26數(shù)控加工工藝卡片3.編寫數(shù)控加工程序根據(jù)制訂的加工工藝,使用GSK980TD系統(tǒng)規(guī)定的程序語句,編寫零件的數(shù)控加工程序,見表3-

28、27和表3-28。表3-27數(shù)控加工程序(一)表3-27數(shù)控加工程序(一)完成本程序加工后的工件如圖3-24所示。圖3-24完成表3-27程序加工的工件表3-28數(shù)控加工程序(二)表3-28數(shù)控加工程序(二)最后完成加工后的零件如圖3-25所示。圖3-25完成表3-28程序加工的零件按照表3-29所列的操作流程操作數(shù)控車床,完成錐度軸的加工。表3-29數(shù)控車床加工操作流程4.加工操作步驟表3-29數(shù)控車床加工操作流程表3-29數(shù)控車床加工操作流程 1.相關(guān)工藝知識外圓錐面是軸類零件上的典型特征,它是由傾斜于軸線的素線繞軸線旋轉(zhuǎn)360所形成的表面。一般錐度軸有短錐和長錐、順錐和逆錐之分。外圓錐面

29、應(yīng)用很廣,主要應(yīng)用于與內(nèi)圓錐的配合,并能做到無間隙配合,起到自動定心的作用。小錐度的軸與錐孔還能形成自鎖,起到緊固的作用。例如,車床主軸錐孔與前頂尖錐柄的配合,車床尾座錐孔與麻花鉆錐柄的配合等。2.圓錐計算圖3-26外圓錐的主要尺寸外圓錐和內(nèi)圓錐的各部分名稱、代號及計算公式均相同,外圓錐的主要尺寸如圖3-26所示。錐度: 圓錐半角: 式中圓錐的錐角(/2為圓錐半角)(); L錐面軸向長度(mm) D錐面大端直徑(mm); d錐面小端直徑(mm)。3.雙曲線誤差的產(chǎn)生根據(jù)圓錐體形成的原理可知,圓錐素線是一條直線。如果用一個平行并離開圓錐度軸線的剖切平面將圓錐體剖開,其剖面的外形則是雙曲線,如果在

30、車削圓錐時,車刀刀尖未與車床主軸軸線等高,則圓錐表面均會產(chǎn)生雙曲線誤差,如圖3-27所示,該誤差是不可能通過簡單修改加工程序(調(diào)整錐度大小)消除的,最好的解決辦法就是調(diào)整車刀的裝夾高度,使其刀尖嚴(yán)格對準(zhǔn)車床主軸的旋轉(zhuǎn)中心。圖3-27圓錐表面的雙曲線誤差a)車外錐時的誤差b)車內(nèi)錐時的誤差4.圓錐的檢驗測量錐度的常用方法有用錐套規(guī)和用游標(biāo)萬能角度尺測量。(1)用錐套規(guī)測量錐形套規(guī)用于測量外錐面,錐形塞規(guī)用于測量內(nèi)錐面。測量時,先在套規(guī)或內(nèi)外錐面上涂上顯示劑,再與被測錐面配合,轉(zhuǎn)動量規(guī),拿出量規(guī)觀察顯示劑的變化,如果顯示劑摩擦均勻,說明圓錐接觸良好,錐角正確。如果套規(guī)的小端擦著大端沒有擦著,說明圓

31、錐角小了;反之,則說明錐角大了。(2)用游標(biāo)萬能角度尺測量用游標(biāo)萬能角度尺測量工件角度的范圍大,測量精度為25。1)結(jié)構(gòu)。游標(biāo)萬能角度尺簡稱萬能角度尺,可以測量0320范圍內(nèi)的任意角度。測量時基尺帶著尺身沿著游標(biāo)轉(zhuǎn)動,當(dāng)轉(zhuǎn)到所需的角度時,可以用制動器鎖緊?？▔K將90角尺和直尺固定在所需的位置上。測量時轉(zhuǎn)動背面的捏手,通過小齒輪轉(zhuǎn)動扇形齒輪,使基尺改變角度。2)讀數(shù)方法。游標(biāo)萬能角度尺如圖3-28所示,它的讀數(shù)方法與游標(biāo)卡尺的相似,分度值有2和5兩種。下面以常用的分度值為2的游標(biāo)萬能角度尺為例,介紹其讀數(shù)方法,如圖3-29所示。圖3-28游標(biāo)萬能角度尺圖3-29游標(biāo)萬能角度尺讀數(shù) 用與尺身刻線對

32、齊的游標(biāo)上的刻線格數(shù),乘以游標(biāo)萬能角度尺的分度值,得到角度的“”值,即82=16。 從尺身上讀出游標(biāo)“0”線左邊角度的整度數(shù)(),尺身上每格為1;即讀出整度數(shù)為2,如圖3-29所示。 兩者相加就是被測圓錐的角度值,即2+16=216。5.相關(guān)編程知識(1)外徑粗車復(fù)合循環(huán)G711)G71外徑粗車復(fù)合循環(huán)指令的刀具軌跡如圖3-27所示,其數(shù)控工藝過程是:粗車(去除大量余量并留精加工余量 w、u/2)精車(去除余量達到圖樣要求),其軌跡如圖3-30所示。根據(jù)精加工的加工路線及粗加工的背吃刀量,系統(tǒng)會自動計算粗加工走刀路線和走刀次數(shù)。圖3-30G71外徑粗車復(fù)合循環(huán)指令的軌跡到循環(huán)始點G71U(d)

33、R(e);/ 設(shè)置背吃刀量退刀量G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f1);/ 設(shè)置精加工輪廓起止程序段號,精加工余量,粗車進給量/ 精加工輪廓描述2)編程格式。G00XZ;/ 快速定位e:每次退刀量。ns:精加工路徑第一程序段的段號。nf:精加工路徑最后程序段段號。u:X向精加工余量。w:Z向精加工余量。f1:粗加工循環(huán)時所用的進給量。f2:精加工時所用的進給量。3)參數(shù)說明。d:背吃刀量(每次的切削深度)。 只要指定精加工的加工路線及粗加工的背吃刀量,系統(tǒng)會自動計算粗加工走刀路線和走刀次數(shù)。 切削進給方向平行于Z軸。 粗加工之后留出精加工余量。【例3-4】:用外徑粗加工復(fù)合循環(huán)編

34、制圖3-31所示零件的數(shù)控加工程序。循環(huán)起始點的坐標(biāo)為(50,5),背吃刀量為1.5mm(半徑量),退刀量為1mm,X向精加工余量為0.4mm,Z向精加工余量為0.1mm,工件毛坯為直徑45mm的鋁棒。4)G71的特點。圖3-31外徑粗加工復(fù)合循環(huán)舉例N1T0101;N2M03S400G98; / 主軸以400r/min正轉(zhuǎn)N3G00X50Z5;/ 刀具到循環(huán)起點位置N4G71U1.5R1;N5G71P5Q16U0.4W0.1F100;/ 粗車,背吃刀量1.5mm;為精加工留X向0.4mm、Z向0.1mm的余量N6G00X4;N7G01Z1;/ 精車輪廓O0071N8G01X10Z-2;/ 精

35、車倒角C2N9Z-20;/ 精車10mm外圓N10G02U10W-5R5;/ 精車R5mm圓弧N11G01W-10;/ 精車20mm外圓N12G03U14W-7R7;/ 精車R7mm圓弧N13G01Z-52;/ 精車34mm外圓N14U10W-10;/ 精車外圓錐N15W-20;/ 精車44mm外圓,精車輪廓結(jié)束N16X50;/ 退出已加工面N17G00X80Z80;/ 返回?fù)Q刀點N18M05;/ 主軸停N19M30;/ 主程序結(jié)束并復(fù)位ns為精加工輪廓程序段中開始程序段的段號;nf為精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號。在G71、G72、G73程序應(yīng)用例中的nf程序段后再加上“G70 Pns

36、Qnf”程序段,并在nsnf程序段中加上精加工適用的F、S、T,就可以完成從粗加工到精加工的全過程。 (2)精加工循環(huán)G70由G71、G72、G73完成粗加工后,可以用G70進行精加工。精加工時,G71、G72、G73程序段中的F、S、T指令無效,只有在nsnf程序段中的F、S、T才有效。編程格式:G70P(ns)Q(nf);2.討論G71指令適合加工軸類工件的形狀有什么要求。1.分析錐度軸加工后的尺寸精度和表面粗糙度,討論改進圓錐加工質(zhì)量的辦法。任務(wù)四成形軸的加工 本任務(wù)為加工圖3-33所示的球頭軸。學(xué)生在認(rèn)真分析零件圖樣的基礎(chǔ)上,選擇合適的數(shù)控刀具,擬訂合理的走刀路線,制訂完善的加工方案,

37、完成數(shù)控加工程序的編制。操作數(shù)控車床完成工件的數(shù)控加工,最后完成對工件加工質(zhì)量的檢測與分析。圖3-33球頭軸 1.了解外圓弧的加工方法。2.能根據(jù)圓弧的順逆,掌握G02、G03圓弧指令的正確用法。3.會正確選擇圓弧加工刀具的角度。4.掌握使用G73封閉循環(huán)指令加工帶有凹凸圓弧的外輪廓。5.掌握圓弧半徑的檢查方法。 1.零件圖樣分析球頭軸如圖3-33所示,該零件主要加工面為外圓、凸凹圓弧、圓角和外溝槽。2.選擇刀具零件外圓加工采用93外圓車刀,為避免外圓副切削刃在圓弧加工時與圓弧發(fā)生干涉,選用一把尖頭外圓車刀。外溝槽的加工選用一把刀寬為4mm的車槽刀。3.確定裝夾方案、工件原點(1)裝夾方案工件

38、毛坯為50mm115mm的鋁棒,用自定心卡盤裝夾。第次裝夾選擇工件左端,夾持毛坯50mm外圓,伸出卡盤長度35mm(取4045mm),加工工件的左側(cè)輪廓;第次裝夾選擇已經(jīng)加工好的工件右端30mm外圓,軸向用右側(cè)的臺階面定位。(2)工件原點裝夾以右端面與軸線交點處建立工件坐標(biāo)系(采用試切對刀建立)。 1.準(zhǔn)備工作材料的準(zhǔn)備見表3-32,設(shè)備的準(zhǔn)備見表3-33,數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備見表3-34,工具、量具的準(zhǔn)備見表3-35。表3-32材料的準(zhǔn)備表3-33設(shè)備的準(zhǔn)備表3-34數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備表3-35工具、量具的準(zhǔn)備要求學(xué)生在準(zhǔn)備工具、量具、刀具的過程中始終貫徹7S規(guī)范管理。2.制訂工序卡片根據(jù)球頭

39、軸的加工工藝分析結(jié)果制訂工藝卡片,見表3-36。表3-36數(shù)控加工工藝卡片表3-36數(shù)控加工工藝卡片3.編寫加工參考程序根據(jù)前面所制訂的加工工藝過程,使用GSK980TD系統(tǒng)規(guī)定的程序語句,編寫零件的數(shù)控加工程序,見表3-37和表3-38。表3-37數(shù)控加工程序(一)表3-37數(shù)控加工程序(一)表3-37數(shù)控加工程序(一)本程序加工完后的工件如圖3-34所示。圖3-34完成表3-37程序加工的工件表3-38數(shù)控加工程序(二)表3-38數(shù)控加工程序(二)本程序加工完后的零件如圖3-35所示。圖3-35完成表3-38程序加工的零件按照表3-39的所列的操作流程,操作數(shù)控車床,完成球頭軸的加工。4.

40、加工操作步驟表3-39數(shù)控車床加工操作流程表3-39數(shù)控車床加工操作流程 1.相關(guān)工藝知識常見成形軸的素線由圓弧曲線間光滑連接組成的,如普通車床的操縱手柄,復(fù)雜的成形軸由二次曲線(橢圓、拋物線等)組成,圓弧等成形輪廓主要應(yīng)用在工藝五金件中,常見有門把手、蠟臺座、手電筒外殼等。(1)成形軸的常見技術(shù)要求1)圓弧的尺寸及形狀要求。2)有配合要求弧面有圓跳動、同軸度要求。3)圓弧的光滑連接及表面粗糙度、硬度要求。(2)車刀的選擇與裝夾車圓弧表面時應(yīng)考慮到圓弧的形狀位置連接情況及精度要求。1)不同形狀的圓弧。例如,加工凸圓弧時應(yīng)考慮刀具的副后角大于圓弧終點處的切出角,如圖3-36所示加工凹圓弧考慮刀具

41、的副后角大于圓弧起點的切入角。2)不同精度要求的圓弧。圓弧尺寸要求不高時,一般選用一把R0.2mm的偏刀,不加刀補加工。對圓弧連接及尺寸有特殊要求時可選用成形車刀,通過加刀尖補償方式試切精加工。3)工件上的半徑較小的凹弧。如圖3-37所示圓弧槽通常選用一般等半徑的成形車刀采用直進法加工。 圖3-36圓弧加工切入角a)切凸圓弧b)切凹圓弧圖3-37小凹圓弧 (3)成形軸加工時切削用量的選擇切削用量的選擇應(yīng)根據(jù)加工性質(zhì)及所選用的刀具類型不同,結(jié)合具體的加工條件,通過查閱相關(guān)手冊而定,或根據(jù)試加工經(jīng)驗確定。由于加工圓弧過程中刀具刀尖切削點的位置及副切削刃與加工表面形成的角度不斷變化,刀尖部分的受力點

42、受力面會發(fā)生變化粗加工時尤為明顯,加工尖頭刀的刀頭部分剛性差。所以切削厚度、進給率可以參照一般外圓加工減少20%30%。精加工時應(yīng)盡量使精加工余量均勻;通常取精加工余量0.10.25mm。(4)成形軸的車削方法成形面的加工一般是粗加工和精加工分開進行。圓弧加工的粗加工與一般外圓、錐面的粗加工不同。曲線加工的切削用量不均勻,背吃刀量過大,容易損壞刀具,在粗加工中要考慮加工路線和切削方法。其總體原則是在保證背吃刀量盡可能均勻的情況下,減少走刀次數(shù)及空行程。(1)封閉切削循環(huán)封閉切削循環(huán)是一種復(fù)合固定循環(huán),如圖3-38所示。封閉切削循環(huán)適用于對鑄、鍛件毛坯切削,對零件輪廓的單調(diào)性則沒有要求。圖3-3

43、8G73循環(huán)路線2.相關(guān)編程知識1)編程格式:G73U(i)W(k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)2)參數(shù)說明:i:X軸向總退刀量。k:Z軸向總退刀量(半徑值)。d:重復(fù)加工次數(shù)。ns:精加工輪廓程序段中開始程序段的段號。nf:精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號。u:X軸向精加工余量。w:Z軸向精加工余量。f、s、t:F、S、T代碼。提醒:G73粗車循環(huán)過程中,刀尖補償功能暫時不起作用,為避免過切,應(yīng)留出較大的精加工余量。一般U向取2倍的刀尖半徑值。圖3-39G73循環(huán)應(yīng)用舉例【例3-5】按圖3-39所示尺寸編寫封閉切削循環(huán)加工程序。N01T0101

44、; / 換1號外圓仿形車刀,建立刀具補償N20G99M03S2000;/ 主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速2000r/min,設(shè)置為每轉(zhuǎn)進給方式N30G00G42X140Z40M08;/建立刀尖半徑右補償,定位至循環(huán)起點N35G50S2500;/ 限定主軸最高轉(zhuǎn)速N40G96S80;/ 設(shè)定恒線速度切削速度80m/minN50G73U9.5W9.5R10;/ X、Z向總退刀量設(shè)定為9.5mm,循環(huán)10次程序如下:N60G73P70Q130U1W0.5F0.3;/ 精加工余量X向0.5mm(半徑值)Z向0.5mmN70G00X20Z0;/ 精車輪廓描述N80G01Z-20F0.15;N90X40Z-30;N100

45、Z-50;N110G02X80Z-70R20;N120G01X100Z-80;N130X105;/ nfN135G70P70Q130F0.12/ 精車N140G00X200Z200G40;/ 返回?fù)Q刀點,取消刀尖半徑補償N150M30;/ 程序結(jié)束 1.分析球頭軸加工后的尺寸精度和表面粗糙度,討論改進圓弧表面加工質(zhì)量的辦法。2.結(jié)合本任務(wù)的圓弧加工,分析如何計算圓弧的加工干涉角度。任務(wù)五螺紋軸的加工 本任務(wù)為加工圖3-41所示的帶外直螺紋的螺紋軸。學(xué)生在認(rèn)真分析零件圖樣的基礎(chǔ)上,選擇合適的數(shù)控刀具,擬訂合理的走刀路線,制訂完善的加工方案,完成加工程序的編制。操作數(shù)控機床完成工件的數(shù)控加工,最后

46、完成對工件加工質(zhì)量的檢測與分析。圖3-41螺紋軸 1.能夠識讀螺紋的標(biāo)注含義。2.會選用螺紋加工刀具。3.掌握螺紋的切削參數(shù)的選擇。4.能編制外直螺紋的數(shù)控加工程序。5.掌握螺紋軸工件的檢測技術(shù)。 1.零件圖樣分析螺紋軸如圖3-41所示,該零件加工面主要為端面、倒角、外圓、外螺紋和外溝槽。外圓尺寸精度要求各處外徑公差在0.033mm或0.039mm,總長要求為9mm,螺紋的公差等級為6g。2.選擇刀具零件外圓和端面的加工均采用93外圓車刀,車槽和車斷使用一把4mm寬的車斷刀,螺紋加工選擇數(shù)控螺紋車刀。3.確定裝夾方案、工件原點1)裝夾方案。工件毛坯為45mm98mm棒料,因工件兩端對同軸度、圓

47、跳動無特定要求,可以選用自定心卡盤分兩次裝夾,第次裝夾選擇工件右端毛坯外圓,伸出長度為5560mm,加工工件左端所有部分;第次裝夾包銅片夾持左端已加工35mm外圓處。2)工件原點。以右端面與軸線的交點為工件原點建立工件坐標(biāo)系(采用試切對刀建立)。 1.準(zhǔn)備工作材料的準(zhǔn)備見表3-42,設(shè)備的準(zhǔn)備見表3-43,數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備見表3-44,工具、量具的準(zhǔn)備見表3-45。表3-42材料的準(zhǔn)備表3-43設(shè)備的準(zhǔn)備表3-44數(shù)控加工刀具的準(zhǔn)備表3-45工具、量具的準(zhǔn)備要求學(xué)生在準(zhǔn)備工具、量具、刀具的過程中始終貫徹7S規(guī)范管理。根據(jù)螺紋軸的加工工藝分析結(jié)果制訂數(shù)控加工工藝卡片,見表3-46。2.制訂工序

48、卡片表3-46數(shù)控加工工藝卡片表3-46數(shù)控加工工藝卡片3.編寫數(shù)控加工程序根據(jù)前面所制訂的加工工藝過程,使用GSK980TD系統(tǒng)規(guī)定的程序語句,編寫零件的加工程序,見表3-47和表3-48。表3-47數(shù)控加工程序(一)表3-47數(shù)控加工程序(一)完成本程序加工后的工件如圖3-42所示。圖3-42完成表3-47程序加工的工件表3-48數(shù)控加工程序(二)表3-48數(shù)控加工程序(二)表3-48數(shù)控加工程序(二)表3-48數(shù)控加工程序(二)完成本程序加工后的零件如圖3-43所示。圖3-43完成表3-48程序加工的零件按照表3-49的所列的操作流程,操作數(shù)控車床,完成螺紋軸的加工。4.加工操作步驟表3

49、-49數(shù)控車床加工操作流程表3-49數(shù)控車床加工操作流程 1.相關(guān)工藝知識車削螺紋是數(shù)控車床上主要的加工任務(wù)。螺紋是刀具的直線移動與主軸旋轉(zhuǎn)運動按嚴(yán)格的比例同時運動形成的,即刀具在工件輪廓上按設(shè)定的螺旋軌跡切削形成螺旋槽。螺紋車刀具屬于成形刀,螺距和尺寸精度受機床精度影響,牙型精度則由刀具精度保證。(1)普通螺紋的幾何參數(shù)普通螺紋如圖3-44所示,各參數(shù)說明如下:圖3-44普通螺紋的幾何參數(shù)1)公稱直徑,指螺紋大徑的基本尺寸,包括外螺紋頂徑和內(nèi)螺紋底徑。2)螺紋小徑,包括外螺紋底徑和內(nèi)螺紋頂徑。3)螺紋中徑,是一個假想圓柱的直徑,該圓柱剖切面牙型的溝槽和凸起寬度相等。4)螺距,是螺紋上相鄰兩牙

50、在中徑上對應(yīng)點間的軸向距離。5)導(dǎo)程,是同一條螺旋線上相鄰在中徑上對應(yīng)點間的軸向距離。6)理論牙型高度,是在螺紋牙型上牙頂?shù)窖赖字g,垂直于螺紋軸線的距離。(2)螺紋加工尺寸分析與螺紋切削用量選用1)外直螺紋加工相關(guān)尺寸計算。車螺紋時,零件材料因受車刀擠壓而使外徑脹大,因此,螺紋部分的零件外徑應(yīng)比公稱直徑小0.20.4mm。可按經(jīng)驗公式取。2)普通螺紋牙型如圖3-45所示。在實際加工中,為便于計算,可不考慮螺紋車刀的刀尖半徑r的影響,通常取螺紋實際牙高:h實=0.65P螺紋實際小徑:d1計=d-2h實=d-1.3P圖3-45螺紋的牙高圖3-46螺紋加工參數(shù)【例3-6】車削圖3-46所示零件中的M302外螺紋,材料為45鋼。試計算實際車削時的外徑d計及螺紋實際小徑d1計。解:根據(jù)上述分析,其相關(guān)計算如下:實際車削時的直徑為d計=d-0.12P=30mm-0.12mm=29.76mm螺紋實際牙高為h實=0.65P=0.652mm=1.3mm螺紋實際小徑為d1計=d-2h實=30mm-1.32mm=27.4mm3)螺紋起點與螺紋終點軸向尺寸的確定。在數(shù)控車床上車螺紋時,由于機床伺服系統(tǒng)本身具有滯后特點,會