数控车床项目五-复杂零件的加工课件.pptx

1、项目五复杂零件的加工 通过本项目的学习,掌握复杂轴类、套类零件的加工工艺分析,掌握常用编程指令的应用,掌握梯形螺纹等的加工方法,会操作数控车床加工出合格的轴类及套类零件。1.掌握典型轴类零件加工工艺及工艺准备。2.掌握典型套类零件加工工艺及工艺准备。3.掌握G71、G73、G70和G92循环指令的用法。4.掌握梯形螺纹的编程方法及加工工艺。5.掌握从编程到加工的整个过程及注意事项。任务一综合轴类零件的加工 本任务为加工图5-1所示的综合轴零件。加工人员须认真分析零件图样,选择合适的数控刀具,拟订合理的走刀路线,制订完善的加工方案。本任务要求采用循环指令G71、G70、G92与基本指令相结合完成

2、零件数控加工程序的编制,并操作数控机床完成工件的数控加工,最后完成对工件加工质量的检测与分析。图5-1综合轴零件 1.了解复杂轴类零件的形状结构特点。2.会制订复杂轴类零件的加工工艺。3.使用循环指令完成综合轴的编程。4.在小组协助下,能安全规范操作机床,完成数控加工流程。5.正确使用测量工具检测工件。1.零件图样分析综合轴零件如图5-1所示,其结构形状主要包括外圆柱面、外圆锥面、槽(退刀槽)、圆弧面和螺纹等。该零件由?26mm、?38mm、两个?21mm外圆(表面粗糙度值均为Ra3.2m)、1 10外锥、退刀槽4mm2mm及零件右端的M241.5外螺纹构成。零件外圆和端面的加工均采用93外圆

3、车刀,为节省刀具数量,粗、精车加工合用一把外圆车刀。工件的螺纹使用一把数控螺纹车刀,采用循环指令G92进行加工。3.确定装夹方案、工件原点(1)装夹方案工件毛坯为?40mm75mm的45钢,因工件两端对同轴度、圆跳动无特定要求,可选用自定心卡盘分两次装夹,第次装夹选择工件右端毛坯外圆,伸出长度为3040mm,加工R4mm圆弧和左端?21mm、?26mm、?38mm外圆;第次装夹包铜皮夹持左端已加工外圆?21mm处,加工零件右端部分。2.选择刀具(2)工件原点以右端面与轴线交点为工件原点建立工件坐标系(采用试切对刀建立)。1.准备工作材料的准备见表5-1,设备的准备见表5-2,数控加工刀具的准备

4、见表5-3,工具、量具的准备见表5-4。表5-1材料的准备表5-2设备的准备表5-3数控加工刀具的准备表5-4工具、量具的准备要求学生在准备工具、量具、刀具的过程中始终贯彻7S规范管理。根据综合轴零件加工工艺的分析结果制订工艺卡片,见表5-5。2.制订工序卡片表5-5数控加工工艺卡片表5-5数控加工工艺卡片3.编写加工参考程序根据所制订的加工工艺过程,使用GSK980TD系统规定的程序语句编写零件的数控加工程序,见表5-6。表5-6数控加工程序表5-6数控加工程序表5-6数控加工程序表5-6数控加工程序表5-6数控加工程序完成本程序加工后,零件如图5-2所示。图5-2完成表5-6程序加工的零件

5、4.加工操作步骤按照表5-7所列的操作流程操作数控车床,完成综合轴零件的加工。表5-7数控车床加工操作流程表5-7数控车床加工操作流程 活顶尖的使用过程见表5-9。表5-9活顶尖的使用过程表5-9活顶尖的使用过程 1.对复杂综合轴加工后的尺寸精度和表面粗糙度进行分析讨论。2.活顶尖在加工过程中的使用。任务二连接套筒的加工 本任务为加工图5-4所示的连接套筒。加工人员须认真分析零件图样,选择合适的数控刀具,拟订合理的走刀路线,制订完善的加工方案。本任务要求采用循环指令G71、G70、G92与基本指令相结合完成工件的加工程序编制,并操作数控机床完成工件的数控加工,最后完成对工件加工质量的检测与分析

6、。图5-4连接套筒 1.了解连接套筒类零件的形状结构特点。2.会制订连接套筒类零件的加工工艺。3.使用循环指令完成连接套筒零件的编程。4.在小组协助下,能安全规范地操作机床,完成数控加工流程。5.正确使用测量工具检测工件尺寸。1.零件图样分析连接套筒如图5-4所示,在数控车削加工中,该零件车削加工成形轮廓的结构形状主要包括内、外圆柱面,槽(退刀槽),圆弧和内、外螺纹等。该零件由?38mm、?48mm外圆和?32mm孔(表面粗糙度值均为Ra3.2m)、退刀槽4mm2mm,以及零件上的内螺纹M241.5和外螺纹M441.5构成。零件外圆和端面的加工均采用93外圆车刀,为节省刀具数量,粗精车合用一把

7、外圆车刀。工件内孔及内螺纹底孔用镗孔刀加工;工件的外螺纹使用一把数控外螺纹车刀,采用循环指令G92进行加工;工件的内螺纹使用一把数控内螺纹车刀,采用循环指令G92进行加工。3.确定装夹方案、工件原点(1)装夹方案工件毛坯为?50mm35mm的45钢,因工件两端对同轴度、圆跳动无特定要求,可选用自定心卡盘分两次装夹。第次装夹选择工件右端毛坯外圆,伸出长度为2025mm,加工工件左端R4mm、?38mm、?48mm的台阶及内螺纹底孔;第次装夹包铜皮夹持左端已加工外圆?38mm处,加工零件右端部分。2.选择刀具(2)工件原点装夹以右端面与轴线交点处建立工件坐标系(采用试切对刀建立)。表5-11材料的

8、准备表5-12设备的准备1.准备工作材料的准备见表5-11,设备的准备见表5-12,数控加工刀具的准备见表5-13,工具、量具的准备见表5-14。表5-13数控加工刀具的准备表5-14工具、量具的准备根据连接套筒加工工艺的分析结果制订工艺卡片,见表5-15。2.制订工序卡片表5-15数控加工工艺卡片表5-15数控加工工艺卡片3.编写加工参考程序根据制订的加工工艺过程,使用GSK980TD系统规定的程序语句,编写零件的数控加工程序,见表5-16。表5-16数控加工程序表5-16数控加工程序表5-16数控加工程序表5-16数控加工程序表5-16数控加工程序表5-16数控加工程序表5-16数控加工程

9、序表5-16数控加工程序表5-16数控加工程序图5-5加工完成的零件完成本程序加工后,零件如图5-5所示。按照表5-17所列的操作流程操作数控车床,完成连接套筒的加工。4.加工操作步骤表5-17数控车床加工操作流程 对连接套筒零件加工后的尺寸精度和表面粗糙度进行分析讨论。本任务为加工图5-7所示的梯形螺纹轴。加工人员须认真分析零件图样,选择合适的数控刀具,拟订合理的走刀路线,制订完善的加工方案。本任务要求采用循环指令G71、G70、G76与基本指令相结合完成工件数控加工程序的编制,并操作数控机床完成工件的数控加工,最后完成对工件加工质量的检测与分析。任务三梯形螺纹轴的加工图5-7梯形螺纹轴 1

10、.了解梯形螺纹的形状结构特点。2.会制订梯形螺纹轴的加工工艺。3.使用G76循环指令完成梯形螺纹数控加工程序的编制。4.在小组协助下,能安全规范操作机床,完成数控加工流程。5.正确使用测量工具检测工件尺寸。1.零件图样分析梯形螺纹轴如图5-7所示,在数控车削加工中,该零件车削加工成形轮廓的结构形状主要包括外圆柱面、槽(退刀槽)、圆弧和梯形螺纹。该零件由?38mm和?48mm外圆(表面粗糙度值均为Ra3.2m)、退刀槽8mm4mm及梯形螺纹构成。零件外圆和端面的加工均采用93外圆车刀,为节省刀具数量,粗、精车加工合用一把外圆车刀。工件上螺纹退刀槽用切槽刀加工,梯形螺纹用梯形螺纹车刀加工。3.确定

11、装夹方案、工件原点(1)装夹方案工件毛坯为?50mm65mm的45钢,因工件两端对同轴度、圆跳动无特定要求,可选用自定心卡盘分两次装夹。第次装夹选择工件右端毛坯外圆,伸出长度为3540mm,加工工件左端R4mm圆弧和?38mm、?48mm外圆;第次装夹包铜皮夹持左端已加工外圆?38mm处,加工零件右端部分。2.选择刀具(2)工件原点以右端面与轴线交点为工件原点建立工件坐标系(采用试切对刀建立)。表5-20材料的准备表5-21设备的准备1.准备工作材料的准备见表5-20,设备的准备见表5-21,数控加工刀具的准备见表5-22,工具、量具的准备见表5-23。表5-22数控加工刀具的准备表5-23工

12、具、量具的准备表5-24数控加工工艺卡片2.制订工序卡片根据梯形螺纹轴的加工工艺分析结果制订工艺卡片,见表5-24。表5-24数控加工工艺卡片3.编写加工参考程序根据制订的加工工艺过程,使用GSK980TD系统规定的程序语句编写零件的数控加工程序,见表5-25。表5-25数控加工程序表5-25数控加工程序表5-25数控加工程序表5-25数控加工程序完成本程序加工后,零件如图5-8所示。图5-8加工完成的零件4.加工操作步骤按照表5-26所列的操作流程操作数控车床,完成梯形螺纹轴的加工。表5-26数控车床加工操作流程表5-26数控车床加工操作流程 1.指令讲解(1)多重螺纹切削循环G76指令格式

13、:G76P(m)(r)(a)Q(dmin)R(d);G76X(U)Z(W)R(i)P(k)Q(d)F(I);式中螺纹角度();X螺纹终点X轴绝对坐标(mm);U螺纹终点与起点X轴绝对坐标的差值(mm);Z螺纹终点Z轴的绝对坐标值(mm);W螺纹终点与起点Z轴绝对坐标的差值(mm);P(m)螺纹精车次数(0099次),m指令值执行后保持有效,并把系统数据参数NO.057的值修改为m。未输入m时,以系统数据参数NO.057的值作为精车次数。在螺纹精车时,每次的进给量等于螺纹精车的切削量d除以精车次数m。P(r)螺纹退尾长度0099(单位:0.1L,L为螺纹螺距),r指令值执行后保持有效,并把系统数

14、据参数NO.019的值修改为r。未输入r时,以系统数据参数NO.019的值作为螺纹退尾宽度。螺纹退尾功能可实现无退刀槽的螺纹加工,系统参数NO.019定义的螺纹退尾宽度对G92、G76指令有效。P(a)相邻两牙螺纹的夹角,取值范围为0099(),a指令值执行后保持有效,并把系统数据参数NO.058的值修改为a。未输入a时,以系统数据参数NO.058的值作为螺纹牙的角度。实际螺纹的角度由刀具角度决定,因此a应与刀具角度相同。Q(dmin)螺纹粗车时的最小切削量,取值范围为0099999(单位:0.001mm,无符号,半径值)。当(-)ddmin时,以dmin作为本次粗车的切削量,即本次螺纹背吃刀

15、量为d+dmin。设置dmin是为了避免由于螺纹粗车切削量递减造成粗车切削量过小、粗车次数过多。Q(dmin)执行后,指令值dmin保持有效,并把系统数据参数NO.059的值修改为dmin(单位:0.001mm)。未输入Q(dmin)时,以系统数据参数NO.059的值作为最小切削量。R(d)螺纹精车的切削量,取值范围为0099.999(单位:mm,无符号,半径值),半径值等于螺纹精车切入点Be与最后一次螺纹粗车切入点Bf的X轴绝对坐标的差值。R(d)执行后,指令值d保持有效,并把系统数据参数NO.060的值修改为d1000(单位:0.001mm)。未输入R(d)时,以系统数据参数NO.060的

16、值作为螺纹精车切削量。R(i)螺纹锥度,螺纹起点与螺纹终点X轴绝对坐标的差值,取值范围为-99999999999999(单位:mm,半径值)。未输入R(i)时,系统按R(i)=0(直螺纹)处理。P(k)螺纹牙高,螺纹总切削深度,取值范围为19999999(单位:0.001mm,半径值、无符号)。未输入P(k)时,系统报警。Q(d)第一次螺纹切削深度,取值范围为19999999(单位:0.001mm,半径值、无符号)。未输入d时,系统报警。F米制螺纹螺距,取值范围为0.001500mm。I寸制螺纹每英寸的螺纹牙数,取值范围为0.0625400牙/in。指令功能:通过多次螺纹粗车、螺纹精车完成规定

17、牙高(总背吃刀量)的螺纹加工,如果定义的螺纹角度不为0,螺纹粗车的切入点由螺纹牙顶逐步移至螺纹牙底,使得相邻两牙螺纹的夹角为规定的螺纹角度。G76指令可加工带螺纹退尾的直螺纹和锥螺纹,可实现单侧切削刃切削螺纹,背吃刀量逐渐减少,有利于保护刀具、提高螺纹精度。G76指令不能加工端面螺纹。加工轨迹如图5-9所示。图5-9G76螺纹循环走刀轨迹(2)相关定义1)起点(终点):程序段运行前和运行结束时的位置,表示为点A。2)螺纹终点:由X(U)Z(W)定义的螺纹切削终点,表示为点D。如果有螺纹退尾,切削终点长轴方向为螺纹切削终点,短轴方向为退尾后的位置。3)螺纹起点:Z轴绝对坐标与点A相同,其X轴绝对

18、坐标与点D的X轴绝对坐标的差值为i(螺纹锥度、半径值),表示为点C。如果定义的螺纹角度不为0,则切削时不能到达点C。5)螺纹切削深度:每一次螺纹切削循环的切削深度。每一次螺纹切削轨迹的反向延伸线与直线BC的交点,该点与点BX轴绝对坐标的差值(无符号、半径值)为螺纹切削深度。每一次粗车的螺纹切削深度为nd,n为当前的粗车循环次数,d为第一次粗车的螺纹切削深度。6)螺纹切削量:本次螺纹切削深度与上一次螺纹切削深度的差值:(n-1)d。7)退刀终点:每一次螺纹粗车循环、精车循环中螺纹切削结束后,径向(X轴)退刀的终点位置,表示为点E。4)螺纹切削深度参考点:Z轴绝对坐标与点A相同,X轴绝对坐标与点C

19、X轴绝对坐标的差值为k(螺纹的总切削深度,半径值),表示为点B。点B的螺纹切削深度为0,是系统计算每一次螺纹切削深度的参考点。8)螺纹切入点:每一次螺纹粗车循环、精车循环中实际开始螺纹切削的点,表示为点Bn(n为切削循环次数),B1为第一次螺纹粗车切入点,Bf为最后一次螺纹粗车切入点,Be为螺纹精车切入点。点Bn相对于点BX轴和Z轴的位移符合公式:(-)d图5-10G76螺纹切入轨迹螺纹切入轨迹如图5-10所示。9)螺纹螺距:指主轴转一圈长轴的位移量(X轴位移量按半径值),点C与点DZ轴坐标差的绝对值大于X轴坐标差的绝对值(半径值,等于i的绝对值)时,Z轴为长轴;反之,X轴为长轴。(3)指令执

20、行过程1)从起点快速移动到B1,螺纹背吃刀量为d。如果a=0,则仅移动X轴;如果a0,X轴和Z轴同时移动,移动方向与AD的方向相同。2)沿平行于CD的方向螺纹切削到与DE相交处(r0时有退尾过程)。3)X轴快速移动到点E。4)Z轴快速移动到点A,单次粗车循环完成。5)再次快速移动进刀到Bn(n为粗车次数),背吃刀量取(d)、(d+dmin)中的较大值,如果背吃刀量小于(k-d),转2)执行;如果背吃刀量大于或等于(k-d),按背吃刀量(k-d)进刀到点Bf,转6)执行最后一次螺纹粗车。6)沿平行于CD的方向螺纹切削到与DE相交处(r0时有退尾过程)。7)X轴快速移动到点E。8)Z轴快速移动到点

21、A,螺纹粗车循环完成,开始螺纹精车。9)快速移动到点Be(螺纹背吃刀量为k,切削量为d)后,进行螺纹精车,最后返回点A,完成一次螺纹精车循环。10)如果精车循环次数小于m,转9)进行下一次精车循环,螺纹背吃刀量仍为k,则切削量为0;如果精车循环次数等于m,则G76复合螺纹加工循环结束。2.梯形螺纹标记及其尺寸计算(1)梯形螺纹的分类和用途梯形螺纹的轴向剖面形状是一个等腰梯形,精度高,一般作传动用,如卧式车床上的长丝杠和中小滑板的丝杠等。梯形螺纹有两种,国家标准规定的米制梯形螺纹牙型角为30,寸制梯形螺纹的牙型角为29,在我国一般常用的是米制螺纹。(2)梯形螺纹的代号梯形螺纹的标记由螺纹代号、公

22、差带代号及旋合长度代号组成。梯形螺纹的代号用字母Tr、公称直径螺距及旋向表示。左旋螺纹需要标注LH,右旋螺纹不需要标出。梯形螺纹公差带代号仅标注中径公差带,如7H、7e,大写字母代表内螺纹,小写字母代表外螺纹。梯形螺纹的旋合长度代号分为N、L两组,N代表中等旋合长度,L代表长旋合长度。例如,Tr3667H,表示公称直径为36mm,螺距为6mm,中径公差带代号为7H的内梯形螺纹。(3)梯形螺纹牙型及尺寸计算梯形螺纹的牙型如图5-11所示。图5-11梯形螺纹尺寸计算梯形螺纹各要素名称、代号及其计算公式见表5-28。表5-28梯形螺纹基本要素名称、代号及计算公式3.梯形螺纹测量方法(1)综合测量法用

23、标准螺纹环规综合测量如图5-12所示。图5-12综合测量a)通规测量b)止规测量(2)三针测量法三针测量法是测量外螺纹中径的较精密的方法,适用于测量精度要求较高、螺纹升角小于4的螺纹工件。测量时把三根直径相等的量针放在螺纹相对应的螺旋槽中,如图5-13所示,用千分尺量出两边量针顶点之间的距离M,其计算公式为M=d2+4.864dD-1.866P式中 d2螺纹中径(mm);P螺距(mm);dD量针直径(mm)。图5-13三针测量法量针直径 dD=0.518P=3.108mm千分尺读数值 M=d2+4.864dD-1.866P=29mm+4.8643.1mm-1.8666mm=29mm+15.08

24、mm-11.20mm=32.88mm测量时应考虑公差,中径的极限偏差即三针测量值M的极限偏差。【例5-1】用三针测量梯形螺纹Tr326中径,求量针直径和千分尺读数值M。三针测量法采用的量针一般是专门制造的,在实际应用中,有时也用优质钢丝或新钻头的柄部来代替,但与计算出的量针直径尺寸往往不相符合,这就需要认真选择。要求所代用的钢丝或钻柄直径尺寸,最大不能在放入螺旋槽时被顶在螺纹牙尖上,最小不能放入螺旋槽时和牙底相碰。(3)单针测量法单针测量法的特点是只需用一根量针,放置在螺旋槽中,用千分尺量出螺纹大径与量针顶点之间的距离A,如图5-14所示。A值计算公式为A=式中 d0螺纹大径的实际尺寸(mm)

25、;M用三针测量时千分尺的读数(mm)。图5-14单针测量法从式中可以看出,A的极限偏差为M值的一半。对梯形螺纹轴零件加工后的尺寸精度和表面粗糙度进行分析讨论。任务四轴孔复合型零件的加工 本任务为加工图5-16所示的轴孔复合型零件。加工人员须认真分析零件图样,选择合适的数控刀具,拟订合理的走刀路线,制订完善的加工方案。本任务要求采用循环指令G71、G73、G70、G92与基本指令相结合完成零件数控加工程序的编制,并操作数控机床完成工件的数控加工,最后完成对工件加工质量的检测与分析。图5-16轴孔复合型零件1.了解轴孔复合类零件的形状结构特点。2.能够制订轴孔复合型零件的加工工艺。3.使用循环指令

26、完成轴孔复合型零件数控加工程序的编制。4.在小组协助下,能安全规范操作机床,完成数控加工流程。5.正确使用测量工具检测工件尺寸。1.零件图样分析轴孔复合型零件如图5-16所示,在数控车削加工中,该零件车削加工成形轮廓的结构形状主要包括内、外圆柱面,槽(退刀槽),圆弧和外螺纹等。该零件由?34mm、?48mm外圆(表面粗糙度值均为Ra1.6m)和?26mm、?30mm孔(表面粗糙度值均为Ra3.2m),一个工艺槽及退刀槽4mm2mm,以及外螺纹M302构成。零件外圆和端面的加工均采用93外圆车刀,为节省刀具数量,粗、精车加工合用一把外圆车刀。工件内孔用镗孔刀加工,工件的外螺纹使用一把数控外螺纹车

27、刀,采用循环指令G92进行加工。3.确定装夹方案、工件原点(1)装夹方案工件毛坯为?50mm74mm的棒料,材料为45钢,因工件两端对同轴度、圆跳动无特定要求,可选用自定心卡盘分两次装夹。第次装夹选择工件左端毛坯外圆,伸出长度为5055mm,加工工件右端?34mm和?48mm外圆、工艺槽及螺纹;第次装夹包铜皮夹持右端已加工外圆?34mm处,加工零件左端外圆及内孔部分。2.选择刀具(2)工件原点以右端面与轴线交点为工件原点建立工件坐标系(采用试切对刀建立)。1.准备工作材料的准备见表5-30,设备的准备见表5-31,数控加工刀具的准备见表5-32,工具、量具的准备见表5-33。表5-30材料的准

28、备表5-31设备的准备表5-32数控加工刀具的准备表5-33工具、量具的准备表5-34数控加工工艺卡片2.制订工序卡片根据轴孔复合型零件的加工工艺分析结果制订工艺卡片,见表5-34。表5-34数控加工工艺卡片表5-34数控加工工艺卡片根据制订的加工工艺过程,使用GSK980TD系统规定的程序语句编写零件的数控加工程序,见表5-35。3.编写数控加工程序表5-35数控加工程序表5-35数控加工程序表5-35数控加工程序表5-35数控加工程序表5-35数控加工程序表5-35数控加工程序表5-35数控加工程序完成本程序加工后,零件如图5-17所示。图5-17加工完成的零件4.加工操作步骤按照表5-3

29、6所列的操作流程操作数控车床,完成轴孔复合型零件的加工。表5-36数控车床加工操作流程表5-36数控车床加工操作流程 外轮廓、内轮廓集一体的零件,大多具有圆柱孔、内锥面、内螺纹和外圆柱面、外圆锥面甚至是外曲面,一般形状复杂,加工也比较烦琐,加工时的注意事项如下。1)读懂零件的尺寸要求及相关表面的位置要求,弄清为了保证这些要求,制订工艺时应该采取什么样的措施。为了验证这些措施,最好能在数控仿真软件上进行仿真加工和测量。2)根据零件的特点,先看内轮廓或外轮廓是否有接刀,要把接刀放在工件轮廓边界上。内、外轮廓一般都要编写各自的数控加工程序5)装夹内孔车刀时,要注意主切削刃应稍微高于主轴轴线,刀杆伸出长度也要适宜。6)在车削内圆弧时,G02/G03指令的判断方法与外圆弧时相反。4)当工件需要掉头进行二次装夹时,掉头装夹应垫铜皮或用软卡爪,夹紧力要适当,不要把工件夹坏。3)加工顺序一般是先内后外,内外交叉。即粗加工时先进行内腔、内形粗加工,后进行外形粗加工;精加工时先进行内腔、内形精加工,后进行外形精加工,如果车床刀架装刀数量有限,也可在保证工件质量的前提下先进行内腔、内形粗、精加工,再进行外形粗、精加工,外形粗、精加工前要重新对刀。