項目三-螺紋軸的工藝分析與編程課件

項目三螺紋軸的工藝分析與編程項目導入一相關知識

二項目實施三拓展知識四項目三螺紋軸的工藝分析與編程項目導入一相關知識二項目實1知識目標1.掌握含圓柱面、圓錐面、溝槽和螺紋要素復雜軸類零件的結構特點和工藝特點，正確分析此類零件的加工工藝2.掌握數(shù)控車削加工螺紋的工藝知識和編程指令3.掌握復合循環(huán)指令G71、G70的編程格式與應用知識目標1.掌握含圓柱面、圓錐面、溝槽和螺紋要素復雜軸類零件2能力目標1．鞏固數(shù)控車一般指令的使用方法2．會分析螺紋軸零件的工藝，能正確選擇設備、刀具、夾具與切削用量，能編制數(shù)控加工工藝卡3．能正確使用數(shù)控系統(tǒng)的螺紋加工指令編制含螺紋結構零件的數(shù)控加工程序，并完成零件的加工4．能正確使用數(shù)控系統(tǒng)的復合循環(huán)指令G71、G70編制外圓輪廓的粗、精加工程序5．能正確運用數(shù)控系統(tǒng)仿真軟件，校驗編寫的零件數(shù)控加工程序，并虛擬加工零件6．培養(yǎng)學生獨立工作的能力和安全文明生產的習慣

能力目標1．鞏固數(shù)控車一般指令的使用方法3一、項目導入如圖3-1所示螺紋軸，已知毛坯規(guī)格為45×120

mm的棒料，材料為45#鋼，要求制定零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加工程序，并通過數(shù)控仿真加工調試、優(yōu)化程序，最后進行零件的加工檢驗。

圖3-1螺紋軸一、項目導入如圖3-1所示螺紋軸，已知毛坯規(guī)格為44螺紋是軸套類零件上的常見結構，本項目以典型零件為載體，分析螺紋結構的數(shù)控加工工藝設計與程序編制，使學習者具備使用螺紋加工指令，編制零件的數(shù)控車削程序的能力。螺紋是軸套類零件上的常見結構，本項目以典型零件5二、相關知識螺紋加工的類型包括：內外圓柱螺紋和圓錐螺紋、單頭螺紋和多頭螺紋、恒螺距螺紋和變螺距螺紋。數(shù)控系統(tǒng)提供的螺紋指令包括：單一螺紋指令和螺紋固定循環(huán)指令。前提條件是主軸上有位移測量系統(tǒng)。不同的數(shù)控系統(tǒng)，螺紋加工指令有差異，實際應用時按所使用數(shù)控機床的要求編程。（一）螺紋數(shù)控車削加工工藝（二）螺紋加工基本指令（三）復合循環(huán)指令G71、G70二、相關知識螺紋加工的類型包括：內外圓柱螺紋6（一）螺紋數(shù)控車削加工工藝1．螺紋車削的加工方法 螺紋數(shù)控車削加工的常用方法有3種，如圖3-2所示。

圖3-2螺紋車削的加工方法（一）螺紋數(shù)控車削加工工藝1．螺紋車削的加工方法圖3-27

（1）直進法直進法車螺紋可以得到比較準確的牙型，但是車刀刀尖全部參加切削，切削力較大，而且排屑困難，因此在切削時，兩側切削刃容易磨損，螺紋不易車光，并且容易產生“扎刀”現(xiàn)象。（1）直進法8（2）左右切削法在每次螺紋切削往復行程后，車刀除了沿橫向（X向）進給外，還要縱向（Z向）作微量左、右兩個方向進給（借刀），這樣反復多次切削行程，完成螺紋加工，這種方法稱為左右切削法，如圖3-2（b）所示。左右切削法精車螺紋可以使螺紋的兩側都獲得較小的表面粗糙度。（2）左右切削法9（3）斜進法在粗車螺紋時，為了操作方便，在每次切削往復行程后，車刀除了沿橫向（X向）進給外，還要縱向（Z向）只沿一個方向作微量進給，這種方法稱為斜進法，如圖3-2（c）所示。斜進法粗車螺紋后，必須用左右切削法精車螺紋才能使螺紋的兩側都獲得較小的表面粗糙度。（3）斜進法102．走刀次數(shù)及進刀量的計算螺紋車削加工需分粗、精加工工序，經多次重復切削完成，可以減小切削力，保證螺紋精度。螺紋加工中的走刀次數(shù)和進刀量（背吃刀量）會直接影響螺紋的加工質量，每次切削量的分配應依次遞減。一般精加工余量為0.05～0.1

mm。2．走刀次數(shù)及進刀量的計算螺紋車削加工需分粗113．螺紋車削前頂徑的計算普通螺紋各基本尺寸計算如下：螺紋大徑d=D（螺紋大徑的基本尺寸與公稱直徑相同）；螺紋中徑d2=D2=d?0.6495P；螺紋小徑d1=D1=d?1.082

5P；螺紋牙深ap≈1.3P。式中，P—螺紋的螺距。3．螺紋車削前頂徑的計算普通螺紋各基本尺寸計算如下：12如圖3-3所示，車螺紋時，刀具沿螺紋方向的進給應與工件主軸旋轉保持嚴格的速比關系。刀具從停止狀態(tài)到達指定的進給速度或從指定的進給速度降為零，驅動系統(tǒng)必需有一個過渡過程，因此沿軸向進給的加工路線長度除保證加工螺紋長度外，還應該增加刀具引入距離1和刀具引出距離2，即升速段和減速段。1、2的數(shù)值與螺距和轉速有關，由各系統(tǒng)設定。一般；（n為主軸轉速，P為螺紋導程）。一般取1為2～5

mm，2為1的1/2左右。4．引入距離1和引出距離2如圖3-3所示，車螺紋時，刀具沿螺紋方向的進13圖3-3切螺紋時的引入、引出距離圖3-3切螺紋時的引入、引出距離145．螺紋切削起始位置的確定

在一個螺紋的整個切削過程中，螺紋起點的Z坐標值應始終設定為一個固定值，否則會使螺紋“亂扣”。根據(jù)螺紋成線原理，螺紋切削起始位置決定了螺紋在螺紋母體上的位置。而螺紋切削起始位置由兩個因素決定：一是螺紋軸向起始位置；二是螺紋圓周起始位置。（1）單線螺紋在單線螺紋分層切削時，要保證刀具每次都切削在這同一條螺紋線上，就要保證刀具的軸向和圓周起始位置都是固定的，即軸向上，每次切削時的起始點Z坐標都應當是同一個坐標值。5．螺紋切削起始位置的確定在一個螺紋的整個切削過程中15（2）多線螺紋

多線螺紋的分線方法有兩種：一是軸向分線法；二是圓周分度分線法。軸向分線法是在數(shù)控車床上車削多線螺紋常用的方法。它是通過改變螺紋切削時刀具起始點Z坐標來確定各線螺紋的位置。圓周分度分線法是通過改變螺紋切削時主軸在圓周方向（數(shù)控車床上稱為C軸）起始點C軸角位移坐標來確定各線螺紋的位置。這種方法只用在有C軸控制功能的數(shù)控車床上。（2）多線螺紋多線螺紋的分線方法有兩種：16項目三-螺紋軸的工藝分析與編程課件176．螺紋的測量（1）用螺紋量規(guī)綜合測量。螺紋量規(guī)有螺紋環(huán)規(guī)和塞規(guī)兩種螺紋量規(guī)螺紋環(huán)規(guī)用來測量外螺紋的綜合尺寸精度；螺紋塞規(guī)用來測量內螺紋的綜合尺寸精度。6．螺紋的測量（1）用螺紋量規(guī)綜合測量。螺紋量規(guī)螺紋環(huán)規(guī)用18（2）用螺紋千分尺測量螺紋中徑（單項測量）螺紋千分尺有一套可換測頭，每一對測頭用測量一定螺距范圍的螺紋。測量步驟如下：①根據(jù)被測螺紋的螺距，選取一對測量頭。②裝上測量頭并校準千分尺的零位。③將被測螺紋放入兩測量頭之間，找正中徑部位。④分別在同一截面相互垂直的兩個方向上測量中徑，取它們的平均值作為螺紋的實際中徑。螺紋千分尺適用于精度較低的螺紋工件測量。（2）用螺紋千分尺測量螺紋中徑（單項測量）螺紋千19（3）用三針測量法測量螺紋中徑（單項測量）

三針測量法是測量外螺紋中徑的一種比較精密的測量方法。測量時，將3根直徑相等的量針放在螺紋相對應的螺旋槽中，用千分尺量出兩邊量針頂點之間的距離M，

用螺紋千分尺測量螺紋中徑

三針測量（3）用三針測量法測量螺紋中徑（單項測量）三針測量法是20普通三角螺紋三針測量螺紋中徑的簡化公式為 M

=

d2+3dD?0.866P式中，M—三針測量時千分尺測量值（mm）；

d2—螺紋中徑（mm）；

dD—量針直徑（mm）；

P—螺紋螺距（mm）。普通三角螺紋三針測量螺紋中徑的簡化公式為21（二）螺紋加工基本指令

1．單一螺紋指令G32編程格式：G32X(U)_Z(W)_F_；功能：該指令用于車削等螺距圓柱螺紋、圓錐螺紋。

2．螺紋車削單一循環(huán)指令G92螺紋切削循環(huán)指令G92把“切入—螺紋切削—退刀—返回”4個動作作為1個循環(huán)

3．螺紋車削復合循環(huán)指令G76螺紋切削復合循環(huán)指令用于多次自動循環(huán)車螺紋，數(shù)控加工程序中只需指定一次，并在指令中定義好有關參數(shù)，就能自動進行加工?！ǘ┞菁y加工基本指令1．單一螺紋指令G32……22（三）復合循環(huán)指令G71、G701．外圓/內徑粗切循環(huán)G71該指令適用于車削圓棒料毛坯，粗車外圓和粗車圓筒毛坯料內徑，需多次走刀才能完成的粗加工

編程格式：G71U(d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)；2．精加工循環(huán)G70

該指令用于執(zhí)行G71、G72、G73粗加工循環(huán)指令后的精加工循環(huán)（三）復合循環(huán)指令G71、G701．外圓/內徑粗切循環(huán)G7123編程格式：G70P(ns)Q(nf)式中：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束程序段的段號。編程格式：24三、項目實施（一）加工工藝分析1．零件圖的工藝分析2．裝夾方案的確定3．加工順序和進給路線的確定4．刀具及切削用量的選擇5．工藝文件的編制（二）編制加工程序三、項目實施（一）加工工藝分析25（三）零件的仿真加工（1）進入數(shù)控車仿真軟件。（2）選擇機床、數(shù)控系統(tǒng)并開機。（3）機床各軸回參考點。（4）安裝工件。（5）安裝刀具并對刀。（6）輸入加工程序，并檢查調試。（7）手動移動刀具退到距離工件較遠處。（8）自動加工。（9）測量工件，優(yōu)化程序。（三）零件的仿真加工26（四）零件的實操加工在實操加工中，注意事項如下：（1）工件裝夾時應使頂尖頂緊力適度。（2）二次裝夾時應避免夾傷已加工表面。（3）切削過程中，要隨時注意頂尖的松緊程度，及時加以調整，以防止工件不同軸。（4）安裝車刀時，刀具伸出長度要合理，注意檢查行程，要特別注意刀具在右端面進到X最小尺寸時與頂尖的距離，不要發(fā)生碰撞。（四）零件的實操加工27（5）螺紋切削時必須采用專用的螺紋車刀，螺紋車刀刀尖形狀決定螺紋形狀。（五）零件檢驗按圖紙要求檢測工件，對工件進行誤差與質量分析。（5）螺紋切削時必須采用專用的螺紋車刀，螺紋車刀刀尖形狀決定28———西門子802S/C系統(tǒng)相關指令四、拓展知識（一）恒螺距螺紋切削指令G331．功能用G33可以加工各種類型的恒螺距螺紋，如圓柱螺紋，圓錐的內外螺紋，單線、多線螺紋等。2．指令格式圓柱螺紋：G33Z_K-_;圓錐螺紋：G33Z_X_K-_;錐角小于45°。G33Z_X_I-_;錐角大于45°。端面螺紋：G33Z_I-_;———西門子802S/C系統(tǒng)相關指令四、拓展知識（一291．功能用螺紋切削循環(huán)指令可以在縱向或橫向表面中加工具有恒螺距的圓形和圓錐形的內外螺紋。螺紋可以是單頭螺紋和多頭螺紋，多頭螺紋加工時，每個螺紋依次加工。左旋螺紋或右旋螺紋由主軸的旋轉方向確定，它必須在調用循環(huán)之前的程序中編入，在螺紋加工期間，進給修調開關和主軸修調開關均無效。（二）螺紋切削循環(huán)指令CYCLE97

1．功能（二）螺紋切削循環(huán)指令CYCLE97

30項目三螺紋軸的工藝分析與編程項目導入一相關知識

二項目實施三拓展知識四項目三螺紋軸的工藝分析與編程項目導入一相關知識二項目實31知識目標1.掌握含圓柱面、圓錐面、溝槽和螺紋要素復雜軸類零件的結構特點和工藝特點，正確分析此類零件的加工工藝2.掌握數(shù)控車削加工螺紋的工藝知識和編程指令3.掌握復合循環(huán)指令G71、G70的編程格式與應用知識目標1.掌握含圓柱面、圓錐面、溝槽和螺紋要素復雜軸類零件32能力目標1．鞏固數(shù)控車一般指令的使用方法2．會分析螺紋軸零件的工藝，能正確選擇設備、刀具、夾具與切削用量，能編制數(shù)控加工工藝卡3．能正確使用數(shù)控系統(tǒng)的螺紋加工指令編制含螺紋結構零件的數(shù)控加工程序，并完成零件的加工4．能正確使用數(shù)控系統(tǒng)的復合循環(huán)指令G71、G70編制外圓輪廓的粗、精加工程序5．能正確運用數(shù)控系統(tǒng)仿真軟件，校驗編寫的零件數(shù)控加工程序，并虛擬加工零件6．培養(yǎng)學生獨立工作的能力和安全文明生產的習慣

能力目標1．鞏固數(shù)控車一般指令的使用方法33一、項目導入如圖3-1所示螺紋軸，已知毛坯規(guī)格為45×120

mm的棒料，材料為45#鋼，要求制定零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加工程序，并通過數(shù)控仿真加工調試、優(yōu)化程序，最后進行零件的加工檢驗。

圖3-1螺紋軸一、項目導入如圖3-1所示螺紋軸，已知毛坯規(guī)格為434螺紋是軸套類零件上的常見結構，本項目以典型零件為載體，分析螺紋結構的數(shù)控加工工藝設計與程序編制，使學習者具備使用螺紋加工指令，編制零件的數(shù)控車削程序的能力。螺紋是軸套類零件上的常見結構，本項目以典型零件35二、相關知識螺紋加工的類型包括：內外圓柱螺紋和圓錐螺紋、單頭螺紋和多頭螺紋、恒螺距螺紋和變螺距螺紋。數(shù)控系統(tǒng)提供的螺紋指令包括：單一螺紋指令和螺紋固定循環(huán)指令。前提條件是主軸上有位移測量系統(tǒng)。不同的數(shù)控系統(tǒng)，螺紋加工指令有差異，實際應用時按所使用數(shù)控機床的要求編程。（一）螺紋數(shù)控車削加工工藝（二）螺紋加工基本指令（三）復合循環(huán)指令G71、G70二、相關知識螺紋加工的類型包括：內外圓柱螺紋36（一）螺紋數(shù)控車削加工工藝1．螺紋車削的加工方法 螺紋數(shù)控車削加工的常用方法有3種，如圖3-2所示。

圖3-2螺紋車削的加工方法（一）螺紋數(shù)控車削加工工藝1．螺紋車削的加工方法圖3-237

（1）直進法直進法車螺紋可以得到比較準確的牙型，但是車刀刀尖全部參加切削，切削力較大，而且排屑困難，因此在切削時，兩側切削刃容易磨損，螺紋不易車光，并且容易產生“扎刀”現(xiàn)象。（1）直進法38（2）左右切削法在每次螺紋切削往復行程后，車刀除了沿橫向（X向）進給外，還要縱向（Z向）作微量左、右兩個方向進給（借刀），這樣反復多次切削行程，完成螺紋加工，這種方法稱為左右切削法，如圖3-2（b）所示。左右切削法精車螺紋可以使螺紋的兩側都獲得較小的表面粗糙度。（2）左右切削法39（3）斜進法在粗車螺紋時，為了操作方便，在每次切削往復行程后，車刀除了沿橫向（X向）進給外，還要縱向（Z向）只沿一個方向作微量進給，這種方法稱為斜進法，如圖3-2（c）所示。斜進法粗車螺紋后，必須用左右切削法精車螺紋才能使螺紋的兩側都獲得較小的表面粗糙度。（3）斜進法402．走刀次數(shù)及進刀量的計算螺紋車削加工需分粗、精加工工序，經多次重復切削完成，可以減小切削力，保證螺紋精度。螺紋加工中的走刀次數(shù)和進刀量（背吃刀量）會直接影響螺紋的加工質量，每次切削量的分配應依次遞減。一般精加工余量為0.05～0.1

mm。2．走刀次數(shù)及進刀量的計算螺紋車削加工需分粗413．螺紋車削前頂徑的計算普通螺紋各基本尺寸計算如下：螺紋大徑d=D（螺紋大徑的基本尺寸與公稱直徑相同）；螺紋中徑d2=D2=d?0.6495P；螺紋小徑d1=D1=d?1.082

5P；螺紋牙深ap≈1.3P。式中，P—螺紋的螺距。3．螺紋車削前頂徑的計算普通螺紋各基本尺寸計算如下：42如圖3-3所示，車螺紋時，刀具沿螺紋方向的進給應與工件主軸旋轉保持嚴格的速比關系。刀具從停止狀態(tài)到達指定的進給速度或從指定的進給速度降為零，驅動系統(tǒng)必需有一個過渡過程，因此沿軸向進給的加工路線長度除保證加工螺紋長度外，還應該增加刀具引入距離1和刀具引出距離2，即升速段和減速段。1、2的數(shù)值與螺距和轉速有關，由各系統(tǒng)設定。一般；（n為主軸轉速，P為螺紋導程）。一般取1為2～5

mm，2為1的1/2左右。4．引入距離1和引出距離2如圖3-3所示，車螺紋時，刀具沿螺紋方向的進43圖3-3切螺紋時的引入、引出距離圖3-3切螺紋時的引入、引出距離445．螺紋切削起始位置的確定

在一個螺紋的整個切削過程中，螺紋起點的Z坐標值應始終設定為一個固定值，否則會使螺紋“亂扣”。根據(jù)螺紋成線原理，螺紋切削起始位置決定了螺紋在螺紋母體上的位置。而螺紋切削起始位置由兩個因素決定：一是螺紋軸向起始位置；二是螺紋圓周起始位置。（1）單線螺紋在單線螺紋分層切削時，要保證刀具每次都切削在這同一條螺紋線上，就要保證刀具的軸向和圓周起始位置都是固定的，即軸向上，每次切削時的起始點Z坐標都應當是同一個坐標值。5．螺紋切削起始位置的確定在一個螺紋的整個切削過程中45（2）多線螺紋

多線螺紋的分線方法有兩種：一是軸向分線法；二是圓周分度分線法。軸向分線法是在數(shù)控車床上車削多線螺紋常用的方法。它是通過改變螺紋切削時刀具起始點Z坐標來確定各線螺紋的位置。圓周分度分線法是通過改變螺紋切削時主軸在圓周方向（數(shù)控車床上稱為C軸）起始點C軸角位移坐標來確定各線螺紋的位置。這種方法只用在有C軸控制功能的數(shù)控車床上。（2）多線螺紋多線螺紋的分線方法有兩種：46項目三-螺紋軸的工藝分析與編程課件476．螺紋的測量（1）用螺紋量規(guī)綜合測量。螺紋量規(guī)有螺紋環(huán)規(guī)和塞規(guī)兩種螺紋量規(guī)螺紋環(huán)規(guī)用來測量外螺紋的綜合尺寸精度；螺紋塞規(guī)用來測量內螺紋的綜合尺寸精度。6．螺紋的測量（1）用螺紋量規(guī)綜合測量。螺紋量規(guī)螺紋環(huán)規(guī)用48（2）用螺紋千分尺測量螺紋中徑（單項測量）螺紋千分尺有一套可換測頭，每一對測頭用測量一定螺距范圍的螺紋。測量步驟如下：①根據(jù)被測螺紋的螺距，選取一對測量頭。②裝上測量頭并校準千分尺的零位。③將被測螺紋放入兩測量頭之間，找正中徑部位。④分別在同一截面相互垂直的兩個方向上測量中徑，取它們的平均值作為螺紋的實際中徑。螺紋千分尺適用于精度較低的螺紋工件測量。（2）用螺紋千分尺測量螺紋中徑（單項測量）螺紋千49（3）用三針測量法測量螺紋中徑（單項測量）

三針測量法是測量外螺紋中徑的一種比較精密的測量方法。測量時，將3根直徑相等的量針放在螺紋相對應的螺旋槽中，用千分尺量出兩邊量針頂點之間的距離M，

用螺紋千分尺測量螺紋中徑

三針測量（3）用三針測量法測量螺紋中徑（單項測量）三針測量法是50普通三角螺紋三針測量螺紋中徑的簡化公式為 M

=

d2+3dD?0.866P式中，M—三針測量時千分尺測量值（mm）；

d2—螺紋中徑（mm）；

dD—量針直徑（mm）；

P—螺紋螺距（mm）。普通三角螺紋三針測量螺紋中徑的簡化公式為51（二）螺紋加工基本指令

1．單一螺紋指令G32編程格式：G32X(U)_Z(W)_F_；功能：該指令用于車削等螺距圓柱螺紋、圓錐螺紋。

2．螺紋車削單一循環(huán)指令G92螺紋切削循環(huán)指令G92把“切入—螺紋切削—退刀—返回”4個動作作為1個循環(huán)

3．螺紋車削復合循環(huán)指令G76螺紋切削復合循環(huán)指令用于多次自動循環(huán)車螺紋，數(shù)控加工程序中只需指定一次，并在指令中定義好有關參數(shù)，就能自動進行加工?！ǘ┞菁y加工基本指令1．單一螺紋指令G32……52（三）復合循環(huán)指令G71、G701．外圓/內徑粗切循環(huán)G71該指令適用于車削圓棒料毛坯，粗車外圓和粗車圓筒毛坯料內徑，需多次走刀才能完成的粗加工

編程格式：G71U(d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)；2．精加工循環(huán)G70

該指令用于執(zhí)行G71、G72、G73粗加工循環(huán)指令后的精加工循環(huán)（三）復合循環(huán)指令G71、G701．外圓/內徑粗切循環(huán)G7153編程格式：G70P(ns)Q(nf)式中：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束程序段的段號。編程格式：54三、項目實施