數(shù)控機(jī)床編程與操作 第五章 典型零件的工藝分析與編程

第一節(jié)復(fù)雜型面加工一、零件圖樣二、加工準(zhǔn)備工具、刃具、量具清單三、加工工藝分析1.編程原點(diǎn)的確定2.制訂加工方案及加工路線(xiàn)3.工件的定位、裝夾與刀具的選用4.確定加工參數(shù)（1）主軸轉(zhuǎn)速（n）（2）進(jìn)給量（f）（3）背吃刀量（ap）5.制定加工工藝數(shù)控加工工藝卡

加工視頻四、參考程序

參考程序

五、檢測(cè)評(píng)分評(píng)分表

第二節(jié)薄壁工件加工一、分析零件圖樣1.零件圖2.零件精度及加工工藝分析本例的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度要求均較高。而且該工件材料為錫青銅，壁厚僅2mm，屬于薄壁工件。因此，在加工過(guò)程中極易產(chǎn)生工件變形，從而無(wú)法保證零件的各項(xiàng)加工精度。對(duì)于薄壁工件，為了保證零件的加工精度要求，應(yīng)合理安排其加工工藝并特別注意工件裝夾方法的選擇。二、薄壁工件的加工特點(diǎn)車(chē)薄壁工件時(shí)，由于工件的剛度差，在車(chē)削過(guò)程中，可能產(chǎn)生以下現(xiàn)象。（1）因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。薄壁工件的夾緊變形（2）因工件較薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，從而使工件尺寸難以控制。（3）在切削力(特別是徑向切削力)的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。三、防止和減小薄壁工件變形的方法1.工件分粗、精車(chē)階段粗車(chē)時(shí)，由于切削余量較大，夾緊力稍大些，變形也相應(yīng)大些；精車(chē)時(shí)，夾緊力可稍小些，一方面夾緊變形小，另一方面精車(chē)時(shí)還可以消除粗車(chē)時(shí)因切削力過(guò)大而產(chǎn)生的變形。2.合理選用刀具的幾何參數(shù)（1）外圓精車(chē)刀κr=90°~93°，κ′r=15°，αo=14°~16°，αo1=15°，γo適當(dāng)增大。（2）內(nèi)孔精車(chē)刀κr=60°，κ′r=30°，γo=35°，

αo=14°~16°，αo1=6°~8°，λs=5°~6°。3.增大裝夾接觸面增大裝夾接觸面,減小工件變形4.應(yīng)采用軸向夾緊夾具薄壁套的夾緊5.增加工藝?yán)?.充分澆注切削液通過(guò)充分澆注切削液，降低切削溫度,減小工件熱變形。增大工藝?yán)邷p少變形四、車(chē)削步驟（1）粗車(chē)內(nèi)、外圓表面，各留精車(chē)余量1~1.

5mm，精車(chē)?30mm內(nèi)孔。1）夾持外圓小頭，粗車(chē)端面、內(nèi)孔。2）精車(chē)內(nèi)孔mm至加工要求。3）夾持內(nèi)孔，粗車(chē)外圓、端面。（2）安裝在圖所示扇形軟卡爪中，精車(chē)內(nèi)孔?42H8，精車(chē)外圓達(dá)mm。用扇形軟卡爪安裝精車(chē)內(nèi)、外圓及端面（3）以?xún)?nèi)孔?42H8和薄壁工件加工實(shí)例圖右側(cè)端面為基準(zhǔn)，將工件安裝在圖所示彈性脹力心軸上，精車(chē)外圓?48h8達(dá)到圖樣要求。用彈性脹力心軸安裝粗車(chē)外圓五、加工程序本例的加工難點(diǎn)在于薄壁工件的加工工藝，而非編程。本例的數(shù)控編程比較簡(jiǎn)單，請(qǐng)自行編制其加工程序。第三節(jié)偏心軸套加工一、分析零件圖樣2.零件精度分析精度要求較高的尺寸主要有外圓mm、mm，內(nèi)孔mm、mm，?32mm內(nèi)孔和?36mm外圓與?48mm外圓的偏心距(2±0.

1)mm，兩處偏心距無(wú)相位角要求。主要的形位精度有外圓?36mm和內(nèi)孔?32mm的軸線(xiàn)對(duì)外圓?48mm基準(zhǔn)軸線(xiàn)B的平行度公差0.03mm，內(nèi)孔?22mm的軸線(xiàn)對(duì)外圓?48mm基準(zhǔn)軸線(xiàn)B的同軸度公差0.03mm。二、偏心軸、偏心套的概念外圓和外圓的軸線(xiàn)或內(nèi)孔與外圓的軸線(xiàn)平行但不重合（彼此偏離一定距離）的工件，稱(chēng)為偏心工件。外圓與外圓偏心的工件稱(chēng)為偏心軸，內(nèi)孔與外圓偏心的工件稱(chēng)為偏心套。兩平行軸線(xiàn)間的距離稱(chēng)為偏心距。偏心工件三、偏心工件的劃線(xiàn)方法現(xiàn)以偏心軸為例來(lái)說(shuō)明偏心工件的劃線(xiàn)方法。其步驟如下：（1）先將工件毛坯車(chē)成一根光軸，直徑為D，長(zhǎng)為L(zhǎng)。使兩端面與軸線(xiàn)垂直（其誤差將直接影響找正精度），表面粗糙度值為Ra1.

6μm，然后在軸的兩端面和四周外圓上涂一層藍(lán)色顯示劑，待干后將其放在平板上的V形架中。偏心軸（2）用游標(biāo)高度尺劃針尖端測(cè)量光軸的最高點(diǎn)，并記下讀數(shù)，再把游標(biāo)高度尺的游標(biāo)下移至工件實(shí)際測(cè)量直徑尺寸的一半，并在工件的端面輕輕地劃出一條水平線(xiàn)，然后將工件轉(zhuǎn)過(guò)180°，仍用剛才調(diào)整的高度，再在該端面輕劃另一條水平線(xiàn)。檢查前、后兩條線(xiàn)是否重合，若重合，即為此工件的水平軸線(xiàn)；若不重合，則須將游標(biāo)高度尺進(jìn)行調(diào)整，游標(biāo)下移量為兩平行線(xiàn)間距離的一半。如此反復(fù)，直至使兩線(xiàn)重合為止。在V形架上劃偏心的方法（3）找出工件的軸線(xiàn)后，即可在工件的端面和四周劃出圖

所示圈線(xiàn)（即過(guò)軸線(xiàn)的水平剖面與工件的截交線(xiàn)）。在V形架上劃偏心的方法（4）

將工件轉(zhuǎn)過(guò)90°，用平型直角尺對(duì)齊已劃好的端面線(xiàn)，然后用剛才調(diào)整好的游標(biāo)高度尺在軸端面和四周劃一道圈線(xiàn)，這樣在工件上就得到兩道互相垂直的圈線(xiàn)。（5）

將游標(biāo)高度尺的游標(biāo)上移一個(gè)偏心距尺寸，也在軸端面和四周劃上一道圈線(xiàn)。（6）偏心距中心線(xiàn)劃出后，在偏心距中心處兩端分別打樣沖眼，要求敲打樣沖眼的中心位置準(zhǔn)確無(wú)誤，眼坑宜淺，且小而圓。四、常用車(chē)偏心工件的方法1.用四爪單動(dòng)卡盤(pán)安裝、車(chē)削偏心工件（1）

按劃線(xiàn)找正車(chē)削偏心工件1）裝夾、找正工件四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾偏心工件找正側(cè)素線(xiàn)校正偏心圓2）車(chē)偏心軸①粗車(chē)偏心圓直徑。②檢查偏心距。③精車(chē)偏心外圓。用游標(biāo)卡尺檢測(cè)偏心距（2）用百分表找正1）先用劃線(xiàn)初步找正工件。2）再用百分表進(jìn)一步找正，使偏心圓軸線(xiàn)與車(chē)床主軸軸線(xiàn)重合，如圖

所示，找正M點(diǎn)用卡爪調(diào)整，找正N點(diǎn)用木錘或銅棒輕敲。用百分表校正偏心工件3）找正工件側(cè)素線(xiàn)，使偏心軸兩軸線(xiàn)平行。4）校正偏心距。5）粗車(chē)偏心軸，其操作要求、注意事項(xiàng)與用劃針找正、車(chē)削偏心工件時(shí)相同。6）檢查偏心距。用百分表復(fù)檢偏心距2.用三爪自定心卡盤(pán)安裝、車(chē)削偏心工件在三爪自定心卡盤(pán)上車(chē)偏心工件（1）墊片厚度的計(jì)算墊片厚度x可按下列公式計(jì)算:x=1.

5e±K

K≈1.

5Δe式中x——墊片厚度，mm；e——偏心距，mm；K——偏心距修正值，正負(fù)號(hào)可按實(shí)測(cè)結(jié)果確定，mm；Δe——試切后的實(shí)測(cè)偏心距誤差，mm。例如用三爪自定心卡盤(pán)加墊片的方法車(chē)削偏心距e=4mm的偏心工件，試計(jì)算墊片厚度。解先暫不考慮修正值，初步計(jì)算墊片厚度：x=1.5e=1.5×4mm=6mm墊入6mm厚的墊片進(jìn)行試切削，然后檢查其實(shí)際偏心距為4.05mm，則其偏心距誤差為：Δe=4.

05mm-4mm=0.05mmK=1.5Δe=1.

5×0.05mm=0.075mm由于實(shí)測(cè)偏心距比工件要求的大，則墊片厚度的正確值應(yīng)減去修正值，即：x=1.5e-K=1.5×4mm-0.075mm=5.925mm（2）用三爪自定心卡盤(pán)車(chē)削偏心工件注意事項(xiàng)1）應(yīng)選用硬度較高的材料做墊塊，以防止在裝夾時(shí)發(fā)生擠壓變形。2）裝夾時(shí)，工件軸線(xiàn)不能歪斜，否則會(huì)影響加工質(zhì)量。3）對(duì)精度要求較高的偏心工件，必須按上述計(jì)算方法，在首件加工時(shí)進(jìn)行試車(chē)檢驗(yàn)，再按實(shí)測(cè)偏心距誤差求得修正值K，從而調(diào)整墊片厚度，然后才可正式車(chē)削。3.用兩頂尖安裝、車(chē)削偏心工件用兩頂尖裝夾車(chē)偏心采用兩頂尖安裝、車(chē)削偏心工件時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1）用兩頂尖安裝、車(chē)削偏心工件時(shí)，關(guān)鍵是要保證基準(zhǔn)圓中心孔和偏心圓中心孔的鉆孔位置精度，否則偏心距精度無(wú)法保證，所以鉆中心孔時(shí)應(yīng)特別注意。2）頂尖與中心孔的接觸松緊程度要適當(dāng)，且應(yīng)在其間經(jīng)常加注潤(rùn)滑油，以減少磨損。3）斷續(xù)車(chē)削偏心圓時(shí)，應(yīng)選用較小的切削用量，初次進(jìn)刀時(shí)一定要從離偏心最遠(yuǎn)處切入。4.其他車(chē)削偏心工件的方法除了以上幾種車(chē)偏心工件的常用方法外，其他車(chē)削偏心工件的方法有雙重卡盤(pán)安裝、車(chē)削偏心工件，偏心卡盤(pán)安裝、車(chē)削偏心工件和專(zhuān)用夾具安裝、車(chē)削偏心工件等。五、偏心距的測(cè)量方法1.在兩頂尖間檢測(cè)偏心距在兩頂尖間測(cè)量偏心距2.在V形架上檢測(cè)偏心距在V形架上間接測(cè)量偏心距六、四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾的車(chē)削步驟（1）粗、精車(chē)外圓，保證外圓mm，粗、精車(chē)內(nèi)孔，保證內(nèi)孔mm，且保證內(nèi)孔軸線(xiàn)與外圓軸線(xiàn)的同軸度要求。（2）在V形架上劃線(xiàn)并劃出偏心圓，打樣沖眼。（3）在四爪單動(dòng)卡盤(pán)上裝夾后，先用劃線(xiàn)初步找正工件，再進(jìn)一步用百分表找正，找正工件側(cè)素線(xiàn)并校正偏心距，使偏心圓軸線(xiàn)與車(chē)床主軸軸線(xiàn)重合。（4）粗車(chē)偏心軸，然后檢查偏心距并進(jìn)行調(diào)整，精車(chē)偏心圓外徑，保證外圓尺寸mm、偏心距（2±0.1）mm和平行度要求。（5）掉頭裝夾，重復(fù)以上步驟（3）和（4）加工出偏心內(nèi)孔，保證內(nèi)孔尺寸mm、偏心距（2±0.1）mm和平行度要求。第四節(jié)高級(jí)數(shù)控車(chē)應(yīng)會(huì)試題1

一、零件圖樣毛坯為φ45mm×92mm的圓鋼，鉆出φ18mm的預(yù)孔，試編寫(xiě)其數(shù)控車(chē)加工程序。二、加工準(zhǔn)備本例選用的機(jī)床為FANUC0i或SIEMENS802D系統(tǒng)的CKA6140型數(shù)控車(chē)床，毛坯材料加工前先鉆出直徑為18mm的預(yù)孔。請(qǐng)根據(jù)零件的加工要求自行配置工具、量具、夾具。參考工具、量具、夾具三、加工工藝分析本例工件的加工難點(diǎn)在于加工工件右側(cè)外橢圓輪廓，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床中，采用G73指令進(jìn)行編程與加工；而在SIEMENS802D系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床中，則采用CYCLE95指令編程與加工。編程時(shí)以Z坐標(biāo)為自變量，X坐標(biāo)為因變量，同時(shí)使用以下變量進(jìn)行運(yùn)算。#101（R1）：

公式中的Z坐標(biāo)。#102（R2）：公式中的X坐標(biāo)。#103（R3）：工件坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)，#103=#101-15.0。#104（R4）：工件坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)，#104=2*#102。四、參考程序選擇完成后工件的左右端面回轉(zhuǎn)中心作為編程原點(diǎn)，選擇的刀具為T(mén)01，外圓車(chē)刀、T02內(nèi)孔車(chē)刀、T03內(nèi)切槽車(chē)刀（刀寬3mm）、T04內(nèi)螺紋車(chē)刀。程序五、工件的檢測(cè)評(píng)分本例題的工時(shí)定額（包括編程與程序手動(dòng)輸入）為3h。高級(jí)數(shù)控車(chē)應(yīng)會(huì)試題1評(píng)分表第五節(jié)高級(jí)數(shù)控車(chē)應(yīng)會(huì)試題2

一、零件圖樣毛坯為φ50mm×112mm的圓鋼，鉆出φ18mm的預(yù)孔，試編寫(xiě)其數(shù)控車(chē)加工程序。二、加工準(zhǔn)備本例選用的機(jī)床為FANUC0i或SIEMENS802D系統(tǒng)的CKA6140型數(shù)控車(chē)床，毛坯材料加工前先鉆出直徑為18mm的預(yù)孔。請(qǐng)根據(jù)零件的加工要求自行配置工具、量具、夾具。參考工具、量具、夾具三、加工工藝分析1.橢圓的近似畫(huà)法四心近似畫(huà)橢圓操作步驟如下:（1）畫(huà)出長(zhǎng)軸AB和短軸CD，連接AC并在AC上截取CF，使其等于AO與CO之差CE。（2）作AF的垂直平分線(xiàn)，使其分別交AB和CD于O1和O2點(diǎn)。（3）分別以O(shè)1和O2為圓心，O1A和O2C為半徑作出圓弧AG和CG，該圓弧即為四分之一的橢圓。（4）用同樣的方法畫(huà)出整個(gè)橢圓。2.本例橢圓曲線(xiàn)的編程思路橢圓的變量計(jì)算宏程序或參數(shù)編程時(shí)使用以下變量進(jìn)行運(yùn)算：#101或R1：非圓曲線(xiàn)公式中的Z坐標(biāo)值，初始值為20。#102或R2：非圓曲線(xiàn)公式中的X坐標(biāo)值（半徑量），初始值為0。#103或R3：非圓曲線(xiàn)在工件坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)值，其值為#101-45.0。#104或R4：非圓曲線(xiàn)在工件坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)值（直徑量），其值為#102×2。四、編制加工程序選擇完成后工件的左右端面回轉(zhuǎn)中心作為編程原點(diǎn)，選擇的刀具為T(mén)01外圓車(chē)刀、T02外切槽車(chē)刀（刀寬3mm）、T03外螺紋車(chē)刀、T04內(nèi)孔車(chē)刀。高級(jí)數(shù)控車(chē)應(yīng)會(huì)試題2參考程序五、檢測(cè)評(píng)分本例的工時(shí)定額（包括編程與程序手動(dòng)輸入）為4h。高級(jí)數(shù)控車(chē)應(yīng)會(huì)試題2評(píng)分表第六節(jié)高級(jí)數(shù)控車(chē)應(yīng)會(huì)試題3一、零件圖樣毛坯為?45mm×65mm和?40mm×51mm的45鋼，試編寫(xiě)其數(shù)控車(chē)加工程序并進(jìn)行加工。二、加工準(zhǔn)備本例選用的機(jī)床為FANUC0i或SIEMENS802D系統(tǒng)的CKA6140型數(shù)控車(chē)床，件1毛坯材料加工前先鉆出直徑為20mm的預(yù)孔。請(qǐng)根據(jù)零件的加工要求自行配置工具、量具、夾具。參考工具、量具、夾具三、加工工藝分析1.橢圓編程中的極角問(wèn)題橢圓的極坐標(biāo)表示方法本例橢圓的極角2.極坐標(biāo)編寫(xiě)橢圓程序的編程思路本例工件采用極角方式進(jìn)行宏程序或參數(shù)編程，編程過(guò)程中以“α”為自變量，每次角度增量為0.1°，而坐標(biāo)“X”和“Z