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1、书名：数控车削编程与加工 第2版ISBN： 978-7-111- 49680-9作者：张宁菊出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,数控车削编程与加工,项目三 盘套类零件的加工,任务驱动,工学结合,双证融通,1了解盘套类零件的数控车削工艺，会制订盘套类零件的数控加工工艺。2正确选择和安装刀具，避免加工过程中刀具的干涉。3合理安排内外轮廓的加工顺序，正确选择加工方向和切削参数。4正确运用编程指令编制盘套类零件的数控加工程序。5进一步掌握数控车床的独立操作技能。6正确使用检测量具，并能够对盘套类工件进行质量分析。,项目目标,项目任务一 套的加工,加工如图3-1所示零件，零件材料为45钢。,图3-1
2、套,（任务一）,相关知识,一、零件的加工工艺,1.套加工的技术要求 套类零件通常起支承和导向作用，其结构特点为长度大于直径，技术要求为：（1）尺寸精度内孔面一般精度为IT7级，精密套类达IT6级；外圆面一般IT7-IT6级。（2）形状精度内孔面主要是圆度，较长的套类需考虑圆柱度，一般控制在孔径公差范围内，精密套类一般控制在孔径公差的1/2-1/3范围内；外圆面一般控制在直径公差范围内。（3）位置精度内、外轮廓面同轴度是主要的位置精度，外圆面对内孔轴线的同轴度公差一般为0.05-0.01mm。当套类零件端面作定位基准时，端面对内孔轴线有较高的垂直度要求，其公差一般为0.05-0.02 mm。（4
3、）表面粗糙度内孔面表面粗糙度Ra值为3.20.1m，精密套类零件为Ra值为0.025m；外圆面表面粗糙度Ra值为3.20.4m。,（任务一）,相关知识,2.孔加工方案 内孔有不同的精度和表面质量要求，也有不同的结构尺寸，如通孔、盲孔、阶梯孔、深孔、浅孔、大直径孔、小直径孔等。常用的孔加工有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔、珩磨孔、滚压孔等。,（1）钻孔 用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。钻孔属粗加工，可达到的尺寸公差等级为IT11IT12级，表面粗糙度值为Ra12.5m。钻孔的工艺特点有：钻头容易偏斜，孔径容易扩大，孔的表面质量较差，钻削时轴向力大。因此，当钻孔直径d30mm时，一
4、般分两次进行钻削。第一次钻出(0.50.7)d，第二次钻到所需的孔径。（2）扩孔 扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径并提高精度和降低表面粗糙度值。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT10IT11级, 表面粗糙度值为Ra6.312.5m，属于孔的半精加工方法，常作铰削前的预加工，也可作为精度不高的孔的终加工。扩孔与钻孔相比有以下特点：刚性较好，导向性好，切屑条件较好。,（任务一）,（3）铰孔 铰孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法。铰孔的尺寸公差等级可达IT6IT9级，表面粗糙度值可达Ra0.13.2m。铰孔的方式有机铰和手铰两种。铰削的余量很小，一般粗铰余量为0.150.25mm，精铰
5、余量为0.050.15mm。铰削应采用低切削速度，以免产生积屑瘤和引起振动，一般粗铰c=410m/min, 精铰c=1.55m/min。机铰的进给量可比钻孔时高34倍，一般可取0.51.5mm/r。（4）镗孔 镗孔是很经济的孔加工方法，一般广泛地应用于单件、小批生产中。生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔、不通孔和有色金属孔等，一般多采用镗孔。镗孔既可以作为粗加工，也可以作为精加工；镗孔是修正孔中心线偏斜的有效方法，也有利于保证孔的坐标位置。镗孔的尺寸精度一般可达IT6IT9级，表面粗糙度为Ra0.43.2m。（5）拉孔 拉孔是一种高效率的精加工方法。除拉削圆孔外，还可拉削各种截面形状的通孔
6、及内键槽。拉削圆孔可达的尺寸公差等级为IT7IT9级，表面粗糙度值为Ra0.41.6m。,相关知识,（任务一）,（2）内轮廓加工刀具由于受到孔径和孔深的限制，刀杆细而长，刚性差。因此对于切削用量的选择，如时给量和背吃刀量的选择较切削外轮廓时的稍小。,相关知识,3. 套类工件的加工方法 （1）一般把轴套、衬套等零件称为套类零件。为了与轴类工件相配合，套类工件上一般有加工精度要求较高的内轮廓孔，尺寸精度为IT7IT8，表面粗糙度要求达到Ra0.81.6。,（任务一）,指令格式：G74 R(e)- G74 X(U)-Z(W)- P(i)-Q(k)-R(d)-F-,图3-2 G74粗车切削循环,相关知
7、识,二、钻孔循环指令,（任务一）,（1）G74循环用于深孔的断续加工，也可用于端面圆环槽的断续加工，如图3-2所示。（2）如X（U）和P省略，只在Z向钻孔。（3）刀具半径补偿不能用于G74。,注意：,相关知识,（任务一）,例：如图3-3所示，用G74循环加工深孔和端面圆环槽。（假设已钻过中心孔）,图3-3 端面槽,（任务一）,相关知识,表3-2数控车削加工程序,FANUC 0i系统数控车削加工参考程序如表3-2所示。表中加工程序仅车孔和车端面槽。,（任务一）,相关知识,注意：在车端面槽时，需选用端面槽刀，端面槽刀的几何形状是外圆车刀与镗孔刀的综合。端面槽刀在刃磨时，副后面必须按略小于端面槽外圈
8、圆弧半径刃磨成圆弧形，以免车槽时副后面刮伤外圈槽壁。,（任务一）,相关知识,项目实施,一、制定零件加工工艺,1.零件结构分析（1）如图3-1所示套零件由内外轮廓面组成。（2）本工序要求完成零件内外轮廓的粗、精加工。2.数控车削加工工艺分析（1）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。（2）加工方法的选择：零件材料为45钢。零件外轮廓表面粗糙度为Ra1.6m，尺寸精度IT6级，可按粗、精车方案加工。零件内轮廓加工可预先已钻3mm中心孔和16mm的孔、内轮廓粗糙度为Ra3.2m，尺寸精度IT7级，按粗、精镗方案加工。（3）刀具的选择：T0101为93外圆机夹车刀（80C型菱形刀片）、T0202为3
9、mm的中心钻、T0303为16mm的麻花钻、T0404为刀宽3mm的切槽刀（左刀尖对刀）、T0505为93内孔车刀（55D型菱形刀片）。,（任务一）,项目实施,表3-3套零件数控加工工序卡,（任务一）,项目实施,一、编制数控加工程序,表3-4数控车削加工程序,（任务一）,项目实施,（任务一）,项目实施,（任务一）,项目实施,（任务一）,1选择机床、数控系统并开机。2机床各轴回参考点。3安装工件，安装1号刀具并对刀。4输入端面、外轮廓加工程序，检查调试并加工。5安装2号刀具并对刀，输入中心孔加工程序，检查调试并加工。6安装3号刀具并对刀，输入孔加工程序，检查调试并加工。7. 安装4号刀具断料，并
10、留余量。8.工件调头，重新装夹，用1号刀具手动加工端面，控制总长。9.安装5号和6号刀具并对刀，输入内孔粗、精加工程序，检查调试并加工。10测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。注意：加工时可手动打开切削液。,三、零件数控加工（FANNUC 0i T）,项目实施,（任务一）,项目任务二 盘的加工,加工如图3-4所示零件，零件材料为45钢。,图3-4套,（任务二）,相关知识,一、零件的加工工艺,1.盘加工的技术要求 盘类零件通常起支承和连接作用，结构特点为直径大于零件的轴向尺寸。其技术要求与套的加工相似，另外，还应考虑：对支承用的端面有较高的平面度和轴向尺寸精度、以及两端面的平行度要求，
11、对于转接用的内孔等有与平面的垂直度要求等。,（任务二）,相关知识,2.零件装夹 盘套类零件有同轴度和垂直度等位置公差要求，为保证其精度，通常采用以下几种装夹方法。 （1）按工序集中原则一次装夹 在加工数量少、零件精度要求高时，在毛坯工件上留一定的夹持余量，采用工序集中原则一次装夹，将工件全部或大部分关键部分加工完毕，以保证加工要求。 （2）以内孔为基准装夹 当盘套类零件外圆面形状复杂而内孔相对比较简单时，可以按要求先加工完内孔，再按内孔的尺寸配置心轴，以内孔为定位精准套在心轴上加工，以保证加工要求。常用的心轴有圆柱心轴、圆锥心轴、阶梯心轴和胀力心轴等。 （3）以外圆为基准装夹 当盘套类零件内孔
12、形状复杂而外圆面相对比较简单时，可以按要求先加工完外圆面，再以外圆为装夹基准进行加工，以保证加工要求。用软卡爪或弹簧卡头装夹已加工表面，不会夹伤零件，还可有效缩短工件装夹找正时间。,（任务二）,二、端面粗车切削循环指令,指令格式：G72 W(d)- R(e)- G72 P(ns)- Q(nf)- U(u)- W(w) -F(f) -S(s) -T(t)- 说明：（1）d粗车背吃刀量（即Z向切深，不带符号，模态值）。（2）e粗车退刀量（模态值）。（3）ns精加工轮廓程序段中开始程序段的段号。（4）nf精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。（5）uX轴向精加工余量（直径值，外圆加工为正，内圆加工为负
13、）。（6）wZ轴向精加工余量。（7）f、s、t粗车时的F、S、T代码。,注意：,（1）G72端面粗车切削循环是复合固定循环指令，适合于径向尺寸大于轴向尺寸的毛坯工件进行粗车循环，如图3-5所示。一般在编程时，Z向的精车余量大于X向精车余量。,（任务二）,相关知识,图3-5 G72粗车切削循环,（3）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少的形式。（2）nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。（4）FANUC 0i T中G72加工循环，顺序号“ns ”程序段必须沿Z向进刀，且不应出现X轴的运动指令，否则会出现程序报警。,（任务二）,相关知识,例：用G72、G70
14、指令加工如图所示零件右端各外轮廓，零件材料为45钢。,图3-6 零件图,（任务二）,相关知识,编程时选取图3-6所示左端O点为编程原点，数控车削加工程序如下表3-5,表3-5数控车削加工程序,（任务二）,相关知识,a图程序： G28 U0 W0 表示直接由现在位置返回机床参考点，不经过参考点。b图程序： G28 X60.0 Z-25.0 表示由当前点经中间点（60，-25）返回机床参考点。,图3-7返回机床参考点,相关知识,三、自动返回参考点指令,（任务二）,项目实施,一、制定零件加工工艺,1.零件结构分析（1）如图3-4所示盘零件外轮廓由外圆柱面组成，内轮廓由内圆柱面、内圆弧面组成。（2）本
15、工序要求完成零件内外轮廓的粗、精加工。2.数控车削加工工艺分析（1）装夹方式的选择：采用三爪自定心夹盘夹紧。（2）加工方法的选择：零件材料为45钢。零件外轮廓表面粗糙度为Ra1.6m，尺寸精度IT7级，可按粗、精车方案加工。零件内轮廓加工可预先已钻3mm中心孔和18mm的孔、内轮廓粗糙度为Ra1.6m，尺寸精度IT8级，按粗、精镗方案加工。（3）刀具的选择：T0101为93外圆机夹车刀（80C型菱形刀片）、T0202为93内孔车刀（55D型菱形刀片）、T0303为刀宽4mm的切槽刀（左刀尖对刀）、T0404为3mm的中心钻、T0505为18mm的麻花钻。,（任务二）,表3.4套零件数控加工工序
16、卡,项目实施,3.数控加工工序卡,（任务二）,表3.5数控车削加工程序,项目实施,（任务二）,项目实施,（任务二）,项目实施,（任务二）,项目实施,（任务二）,说明：如钻孔18mm孔采用G74钻孔循环指令，参考程序如下：T0505M03S600G74R2 (每次钻深8mm后，沿Z向退2mm)G74Z-35Q8000F0.1 (每次钻深8mm),项目实施,（任务二）,三、 FANUC 0i T系统数控车床加工,1选择机床、数控系统并开机。2机床各轴回参考点。3安装工件。4安装1号刀具并对刀。5输入端面加工程序，检查调试并加工。6.安装4号刀具，手动钻中心孔。7安装5号刀具，手动钻孔。8安装2号、
17、3号刀具并对刀。9.输入内、外轮廓的粗精加工程序，检查调试并加工。10.测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。注意：加工时可手动打开切削液。,项目实施,（任务二）,拓展知识,SIEMENS 802S T系统基本编程,1.钻削/沉孔钻削循环LCYC82指令格式：R101= R102= R103= R104= R105= LCYC82,参数说明：,2.深孔钻削循环LCYC83指令格式：R101= R102= R103= R104= R105= R107= R108= R109= R110= R111= R127= LCYC83,参数说明：,拓展知识,3.镗孔钻削循环LCYC85指令格式：R
18、101= R102= R103= R104= R105= R107= R108= LCYC85,参数说明：,拓展知识,4. G74 返回参考点 指令格式：G74 X-Z- 说明： （1）G74实现NC程序中回参考点功能, 每个轴的方向和速度存储在机床数据中。 （2）G74需要一独立程序段。,5. G75 返回固定点 指令格式：G75 X-Z- 说明：（1）G75可以返回到机床中某个固定点, 比如换刀点。固定点位置固定地存储在机床数据中，它不会产生偏移。 每个轴的返回速度就是其快速移动速度。（2）G75需要一独立程序段。,拓展知识,6. 坐标平面选择指令格式：G17/G18/G19说明：G17/
19、G18/G19坐标平面选择如图3.11，车床默认G18平面，G17/G18/G19功能见下表：,拓展知识,图3-9 G17/G18/G19坐标平面选择,拓展知识,例：用SIEMENS 802ST系统编制如图3-10所示的圆弧套零件程序。 假设零件外轮廓已加工完成，本工序仅加工内轮廓，零件内轮廓加工可预先已钻3mm中心孔和20mm的孔；内轮廓粗糙度为Ra1.6m，尺寸精度IT8级，按钻中心孔、钻孔、粗镗和半精镗方案加工。钻中心孔：用3mm的中心钻钻中心孔；用20mm的钻头钻一底孔；钻孔：用28mm麻花钻钻成28mm；粗镗孔：用复合循环粗镗内孔，留精加工余量0.5mm；半精镗孔：镗内孔，保证工件尺
20、寸精度和表面粗糙度；,拓展知识,图3-12圆弧套,拓展知识,拓展知识,表3-12加工参考程序,拓展知识,拓展知识,项目实践,套类加工及精度检测,一、套类工件的检测,1孔径的测量（1）塞规（2）内径千分尺（3）内测千分尺（4）内径百分表2形状精度的测量3位置精度的测量,二、实践内容,完成图3-18所示轴套零件的数控加工程序的编制，并对零件进行加工。,图3-18轴套,项目实践,三、实践步骤,1.零件工艺分析（1）技术要求分析：零件为轴套，外表面为圆柱面，内表面有直孔、锥孔及两处圆弧面 ，零件需掉头加工，零件材料为45钢。（2）确定装夹方案：工件用三爪自定义卡盘夹紧定位，加工原点设在右端面。（3）制
21、定加工工艺路线，确定刀具及切削用量，填写工序卡。2.编写零件程序3.加工操作4.零件精度检测5.安全操作和注意事项（1）装刀时，应使所有刀具的刀尖与工件中心高平齐，装夹钻头时，钻头中心必须对准工件中心。（2）毛坯用棒料加工，毛坯孔20可用手工钻孔操作来完成。（3）钻削时，钻头部分进入工件后，进给率应大些，以提高生产率；快钻透时，进给率应小一些，以防“拉”钻头造成钻头损坏，钻打孔时，主轴转速应低些，而钻小孔时，主轴转速应高一些，以尽可能通过改变切削用量提高钻孔效果。（4）镗孔刀的换刀点应较远些，以防打刀（5）镗刀加工内孔时，退刀应不碰伤已加工表面，应先使刀具向直径缩小的方向退刀，再Z向退出工件。,项目实践,
