1、项目二任务一单一圆柱面/圆锥面的加工任务一单一圆柱面/圆锥面的加工图2-2圆柱面/圆锥面加工示例一、轴类零件的工艺分析1.毛坯的选择 轴类零件除光轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般宜采用锻件。2.定位基准的选择 轴类零件的定位方式主要有外圆表面定位和中心孔定位两种。轴类零件各外圆表面、内孔、螺纹和花键等表面之间的同轴度要求，以及端面对轴线的垂直度要求是其相互位置精度要求的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够在一次装夹中最大限度地加工出多个外圆表面和端面，因此常采用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔定位时，或粗加工时为了
2、提高工件的装夹刚性，可采用轴的外圆表面作为定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，这样能承受较大的切削力，但重复定位精度不太高。3.热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火或退火处理，以消除内应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合力学性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或化学热处理，以提高其耐磨性。4.加工阶段的划分 零件的加工阶段可划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工等阶段。这些加工阶段可使加工精度和表面质量逐步提高。5.加工顺序
3、的确定 轴类零件一般长度较长或多阶梯，在内应力影响下容易变形。安排加工工序时，应将粗、精加工分开，先完成各表面的粗加工，再完成各表面的半精加工与精加工，主要表面的精加工则应放在最后进行。6.刀具的选择 车外圆可用图2-3所示的各种车刀。尖刀的形状简单，主要用于粗车外圆；45弯头车刀不但可以车外圆，还可以车端面，但车削时径向力大，一般只用于车削长度较短的外圆；加工阶梯轴和细长轴则常用偏刀，当车削相邻两个直径相差不大的台阶时，可用90偏刀，这样既可车削外圆又可车削端面，只要控制住台阶长度，就可得到台阶面。若车削相邻直径相差较大的台阶，可先用主偏角小于90的车刀粗车，再把90偏刀的主偏角装成9395
4、，分几次进给，进给时应留精车外圆和端面的余量。图2-3车外圆的几种情况a)尖刀车外圆b)45弯头车刀车外圆c)90偏刀车外圆7.切削用量的选择 切削用量包括切削速度vc(m/min)、进给量f(mm/r)、背吃刀量ap(mm)。选择好切削用量是工艺处理的重要内容之一。合理选择切削用量的目的是：在保证加工质量和刀具寿命的前提下，使切削时间最短.(1)选择切削用量时应考虑的因素1)切削加工生产率。2)机床功率。3)刀具寿命T。4)表面粗糙度。(2)切削用量的选择原则一般地，粗加工时，应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具寿命，故选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床功率和刚性的限
5、制条件，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具寿命的要求，确定合适的切削速度。1)背吃刀量ap的确定。2)进给量f(或进给速度vf)的确定。3)切削速度vc(或主轴转速n)的确定。7.切削用量的选择表2-1常用材料切削用量选择参考值8.量具的选用 数控车削中常用的量具有游标卡尺、千分尺、百分表。游标卡尺是一种中等精度的量具，可测量外径、内径、长度、宽度和深度等尺寸，可用来检测精度要求较低的外圆及槽的尺寸。螺纹量具通常有螺纹千分尺和螺纹量规。9.工件零点 工件零点是人为设定的。从理论上讲，工件零点选在任何位置都是可以的，但实际上为了编程方便以及使各尺寸较为直观，数控车床上工件零点一般设在主轴轴线与工
6、件左端面或右端面的交点处。10.走刀路线1)首先按已定工步顺序确定各表面加工顺序。2)所定走刀路线应能保证工件轮廓表面的精度和表面粗糙度要求。3)寻求最短走刀路线(包括空行程路线和切削路线)，减少行走时间以提高加工效率。4)要选择工件在加工时变形小的路线。5)注意换刀点的安排。二、外圆表面的车削加工 根据毛坯的制造精度和工件的最终加工要求，外圆车削一般可分为粗车、半精车、精车、精细车。中小型锻、铸件毛坯一般直接进行粗车。粗车主要切去毛坯大部分余量(一般车出阶梯轮廓)，加工后工件尺寸公差等级为IT11IT13，表面粗糙度Ra值为5012.5m。半精车一般作为中等精度表面的最终加工工序，也可作为磨
7、削和其他加工工序的预加工。半精车后工件的尺寸公差等级可达 IT8IT10，表面粗糙度Ra值为6.33.2m。对于精度要求较高的毛坯，可不经粗车，直接半精车。三、圆锥车削加工路线 圆锥车削加工路线通常有两种，如图2-4所示。采用图2-4a所示加工路线时，刀具每次切削的背吃刀量相等，但编程时需计算距离S，即图2-4圆锥车削加工路线例2-1已知毛坯为?30mm的棒料，试将其车削成图2-5所示的圆锥。图2-5圆锥车削实例四、固定循环指令 为了简化编程，GSK980TD系统提供了只用一个程序段完成快速移动定位、直线/螺纹切削、最后快速移动返回起点的单次加工循环的G指令，分别为轴向切削循环指令G90、径向
8、切削循环指令G94、螺纹切削循环指令G92。1.轴向切削循环指令(G90)(1)指令格式(2)指令功能从循环起点开始，进行径向(X轴)进刀、轴向(Z轴或X、Z轴同时)切削，从而实现圆柱面或圆锥面切削循环。1)X轴方向从循环起点A快速移动(G00方式)到切削起点B。2)从切削起点沿轴向直线插补(切削进给，G01方式)到切削终点C。3)X轴方向车刀以切削进给速度退刀至点D，点D的X轴绝对坐标值与循环起点A相同。4)Z轴方向车刀快速移动到循环起点A。图2-6圆柱面切削循环轨迹1.轴向切削循环指令(G90)(3)指令说明1)G90是模态指令，“X(U)”、“Z(W)”或“R”在固定循环期间是模态的，如
9、果没有重新指令“X(U)”、“Z(W)”或“R”，则原来指定的数值有效。2)R正负的规定：锥面起点X轴坐标值大于终点X轴坐标值时为正，反之为负。例2-2编写图2-8所示?25mm圆柱面和图2-9所示圆锥面的粗加工程序。2.径向切削循环指令(G94)(1)指令格式(2)指令功能从循环起点开始，轴向(Z轴)进刀、径向(X轴或X、Z轴同时)切削，实现垂直端面或锥形端面切削循环，指令的起点和终点相同。图2-10垂直端面切削循环轨迹1)Z轴方向从循环起点A快速移动(G00方式)到切削起点B。2)从切削起点B直线插补(切削进给，G01方式)到切削终点C。3)Z轴方向以切削进给速度退刀至点D，点D的Z轴绝对
10、坐标与循环起点A相同。4)X轴方向快速移动到循环起点A。2.径向切削循环指令(G94)(3)指令说明1)G94是模态指令，“X(U)”、“Z(W)”或“R”在固定循环期间是模态的，如果没有重新指令“X(U)”、“Z(W)”或“R”，则原来指定的数值有效。2)R正负的规定：锥形端面起点Z轴坐标值大于终点Z轴坐标值时为正，反之为负。例2-3分别编制图2-12所示?60mm垂直端面和图2-13所示锥形端面的加工程序。2.径向切削循环指令(G94)图2-14G90、G94指令应用情况a)G90指令应用情况任务二阶梯外圆轴的加工一、加工精度1.加工精度的概念 加工精度是指零件加工后的几何参数(尺寸、几何
11、公差)与理想值相符合的程度。它们之间的偏离程度则为加工误差，加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工精度主要包括：尺寸精度、几何精度(如圆度、圆柱度、平面度、直线度、平行度、垂直度、同轴度、位置度等)。2.影响加工精度的因素 由机床、夹具、工件和刀具所组成的一个完整系统称为工艺系统。加工过程中，工件与刀具的相对位置决定了零件的尺寸、形状等。2.影响加工精度的因素(1)工艺系统的几何误差1)加工原理误差。2)机床的几何误差3)刀具的制造、安装误差及磨损4)夹具误差。(2)工艺系统的受力变形由机床、夹具、工件和刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统。图2-19细长轴车削变形(3)工艺系统的热变形切削加
12、工中，整个工艺系统在切削热、摩擦热、环境温度以及热辐射等各种热源的作用下会产生热变形。(4)调整误差为了获得被加工工件的精度，总要对机床、夹具和刀具进行调整。(5)工件残余应力(内应力)引起的误差残余应力是指当外部载荷去掉后仍存留在工件内部的应力。二、影响表面粗糙度的工艺因素(1)工件材料一般韧性较大的弹塑性材料，加工后表面粗糙度值较大；而韧性较小的弹塑性材料，加工后可得到较小的表面粗糙度值。(2)切削用量进给量越大，残留面积高度越高，零件表面越粗糙。(3)刀具几何参数在进给量一定时，增大主偏角、副偏角或减小刀尖圆弧半径可减小表面粗糙度值；适当增大前角和后角，可减小切削变形和工件与前后刀面间的
13、摩擦，抑制积屑瘤产生，从而可减小表面粗糙度值。(4)切削液切削液的冷却作用和润滑作用能降低切削区温度、减小切削过程中的界面摩擦，使切削层金属表面的塑性变形程度下降，抑制积屑瘤产生。三、加工余量的确定1.经验估算法 根据实践经验估计加工余量。为防止因加工余量不足而产生废品，所估数值一般偏大，因而这种方法仅适用于单件小批生产。2.查表修正法 将工厂生产实践和试验研究积累的有关精加工余量的资料收集在手册中。确定精加工余量时，可先从手册中查得所需数据，再结合工厂的实际情况进行适当修正。这种方法目前应用最广。3.分析计算法 运用计算公式和一定的试验资料，对影响精加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定
14、。用这种方法确定的精加工余量比较经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料，故目前应用较少。四、圆弧车削加工路线1.车锥法 车圆弧时，不大可能一刀就把圆弧车好。因为这样背吃刀量太大，容易打刀。通常车圆弧时，先根据加工余量，采用圆锥分层切削的办法将加工余量去除后，再进行圆弧精加工，如图2-20a所示。采用这种加工方法时，加工效率高，但计算麻烦。图2-20圆弧车削方法a)车锥法b)移圆法c)车圆法2.移圆法2.移圆法 移圆法又叫圆弧偏移法，是通过移动圆心的位置，最终把所需圆弧车出，如图2-20b所示。采用这种加工路线时，编程简便，但空行程较多。3.车圆法 车圆法又叫同心圆分层切削法，即采用不同的圆
15、弧半径来车削，最终将圆弧加工出来，如图2-20c所示。采用这种加工路线时，加工余量相等，加工效率高，但要同时计算起点、终点坐标和半径值。图2-20圆弧车削方法a)车锥法b)移圆法c)车圆法五、轴向/径向粗车循环指令(G71/G72)、精车循环指令(G70)1.轴向粗车循环指令(G71)(1)指令格式(2)循环轨迹G71指令循环轨迹如图2-21所示。(3)功能系统根据精车轨迹、精车余量、径向背吃刀量、退刀量等数据自动计算粗加工路线，沿与Z轴平行的方向切削，通过多次进刀切削退刀的切削循环完成工件的粗加工。图2-21G71指令循环轨迹1.轴向粗车循环指令(G71)例2-4如图2-22所示工件，要求编
16、制点A到点B的加工程序。已知径向背吃刀量为1.5mm，退刀量为0.5mm，X轴方向精加工余量为0.5mm，Z轴方向精加工余量为0.15mm。图2-22轴向粗车循环示例2.径向粗车循环指令(G72)(1)指令格式(2)循环加工轨迹循环加工轨迹如图2-23所示,该轨迹与G71轨迹相似，不同之处在于该循环是沿Z向进行分层切削的。(3)功能G72指令适用于端面形状变化大的外径、内径的粗车加工。(4)指令说明使用G72指令时的注意事项与G71基本类似，不同之处有以下几点。图2-23平端面粗车循环轨迹图2.径向粗车循环指令(G72)例2-5如图2-24所示工件，要求编制粗车程序。已知轴向背吃刀量为1mm，
17、退刀量为0.3mm，X轴方向精加工余量为0.05mm，Z轴方向精加工余量为0.3mm。图2-24径向粗车循环示例3.精加工循环指令(G70)(1)指令格式(2)循环轨迹刀具沿工件的实际轨迹进行切削，如图2-21和2-23中轨迹AB所示。(3)功能当用G71、G72或G73(含义后述)指令粗车工件后，用G70指令来指定精车循环。(4)指令说明图2-25G70循环起点的选择a)正确的循环起点b)错误的循环起点任务三复杂圆弧面轴的加工一、数值计算1.数值换算(1)选择编程原点、换算尺寸即使是同一个零件，采用同样的加工方案，如果编程原点不同，则程序中尺寸字的数据也会不同。(2)标注尺寸换算1)直接换算
18、。2)间接换算。(3)尺寸链解算如果仅仅为了得到编程尺寸，按上述方法即可。1)尺寸链的概念。2)尺寸链简图。3)尺寸链的环 4)解尺寸链。图2-31直接换算图2-32工艺尺寸链简图图2-33车削轴工艺尺寸链示例例2-6数控车削图2-33a所示轴，试分别求解下述两种情况中的尺寸L。图2-37常用逼近方法2.基点、节点坐标的计算(1)基点、节点的概念零件轮廓各几何要素之间的连接点称为基点。(2)基点坐标的计算基点直接计算的主要内容有：每条运动轨迹的起点或终点在选定坐标系中的各坐标值和各圆弧运动轨迹的圆心坐标值。图2-34基点与节点a)基点b)节点2.基点、节点坐标的计算例2-7如图2-35所示工件
19、，其中R12mm圆弧与两直线AB和OC相切，求B、C两点坐标。例2-8如图2-36所示工件，试计算工件各基点坐标。图2-36基点计算示例2图2-35基点计算示例12.基点、节点坐标的计算例2-9已知条件如图2-38a所示，试用等步距法对图2-38b中曲率变化不大的AS曲线段进行直线逼近计算。图2-38椭圆的逼近计算a)逼近计算示例b)计算分析图分析1)根据已知条件和所设定的编程坐标系，可建立该轮廓曲线的椭圆方程式2)根据曲线的走向位置，将轮廓曲线的总增量在横坐标轴上十等分后，得到B、C、G、H、N、P、Q、S、T各节点。3)按曲线的椭圆方程式计算各等分点的纵坐标值，列于表2-10中。表2-10
20、各等分点的坐标值4)从表2-10可看出,S、T、U三个节点处轮廓的曲率变化较大，不宜直接用直线逼近法计算。5)靠近Y轴的曲线部分，其曲率变化较小，所以x坐标轴方向的间隔可取5mm(如AC、CH)为一段进行逼近。6)直线逼近过程采用边逼近边分析误差的方法进行。3.直线逼近误差的计算1)求逼近直线(如图2-39中的直线DE)中点V的坐标：2)建立过V点并垂直于直线DE的直线l方程式。3)解由直线l和被逼近直线方程所组成的方程组，即可得M点的坐标。4)再用前述距离公式即可求出逼近误差(即VM)值。二、封闭切削循环指令(G73)图2-40G73粗车循环的运动轨迹2.循环轨迹 G73指令循环轨迹如图2-
21、40所示，按同一轨迹重复切削，每次切削刀具向工件精车轮廓靠近一次。2.循环轨迹1)刀具从循环起点(C点)开始，快速退刀至D点，X轴方向移动u/2+i，Z轴方向移动w+k。2)快速进刀至E点(E点坐标值由A点坐标、精加工余量、退刀量i和k及粗切次数确定)。3)沿轮廓形状偏移一定值后切削至F点。4)快速返回G点，准备第二次循环切削。5)如此分层(分层次数由循环程序中的参数d确定)切削至循环结束后，快速退回循环起点(C点)。3.功能 G73指令适用于毛坯轮廓形状与工件轮廓形状基本接近工件的粗车，如铸造、锻造成形或已粗车成形的工件的粗车。对不具备类似成形条件的工件，如采用G73指令进行编程与加工，反而
22、会增加刀具在切削过程中的空行程，而且不便计算粗车余量。4.指令说明1)点C是循环起点，也是循环终点，由G73程序段之前一程序段指令指定。2)nsnf程序段必须紧跟在G73程序段后编写。3)nsnf程序段仅用于计算粗车轮廓，程序段并未被执行。4)G73程序段中，“ns”所指程序段可以向X轴或Z轴的任意方向进刀，但ns程序段只能是G00、G01、G02、G03指令。5)在nsnf程序段中，只能有G00、G01、G02、G03、G04、G96、G97、G98、G99、G40、G41、G42等G指令，不能有子程序调用指令(如M98/M99)。6)G96、G97、G98、G99、G40、G41、G42指
23、令在执行G73封闭切削循环中无效，执行G70精加工循环时有效。7)在G73指令执行过程中，可以停止自动运行，手动移动，但要再次执行G73循环指令时，必须返回到手动移动前的位置。8)执行进给保持、单程序段的操作，在运行完当前轨迹的终点后程序暂停。9)在录入方式下不能执行G73指令，否则产生报警。10)在同一程序中需要多次使用复合循环指令时，nsnf不允许有相同程序段号。4.指令说明例2-10如图2-41所示工件，试分别编制图2-41a中凹圆弧面的粗车程序，图2-41b中从点A到点L的粗精车程序。图2-41封闭切削循环示例a)封闭切削循环示例1b)封闭切削循环示例24.指令说明图2-42作封闭切削
24、循环示例2的辅助线任务四孔 的 加 工任务四孔 的 加 工图2-50孔加工示例一、套类零件的主要技术要求1.几何尺寸精度 内孔是套类零件起支承作用或导向作用的最主要表面，通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配合。配合内孔直径的尺寸公差等级一般为IT7IT8；精密孔的尺寸公差等级为IT6；如果是液压缸内孔，由于与其相配合的活塞上有密封圈，故尺寸精度要求较低，尺寸公差等级一般取IT9。外圆表面一般是套类零件自身的支承面，常以过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔连接。外径配合面的尺寸公差等级通常为IT6IT7，也有一些套类零件的外圆表面不需加工。2.形状精度 内孔的形状精度，其公差值应控制在孔径公差以内
25、，有些精密轴套应控制在孔径公差的1213甚至更严格。对于长的套类零件，内孔除了有圆度要求外，还应有圆柱度要求。外圆表面的形状精度控制在外径公差以内。3.相互位置精度(1)孔与外圆的同轴度要求当内孔的最终加工在装配后进行时，套类零件自身的内外圆之间的同轴度要求较低；如最终加工是在装配前完成，则同轴度要求较高，一般为?0.01?0.05mm；当套类零件的外圆表面不需加工时，内外圆之间的同轴度要求很低。(2)套类零件内孔轴线与端面的垂直度要求当套类零件的端面在工作中承受载荷，或者虽然不承受载荷但加工中是作为定位基准面时，内孔轴线与端面的垂直度要求较高，一般为?0.01?0.05mm。4.表面粗糙度
26、为保证套类零件的功用,提高其耐磨性，内孔表面粗糙度Ra值一般要求为2.50.16m，有的要求更高，Ra值要求达到0.04m；外径的表面粗糙度Ra值要求为50.63m。二、套类零件的工艺分析二、套类零件的工艺分析1.毛坯与材料的选择 套类零件的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。孔径较小(如D20mm)的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸铁。孔径较大时，常采用无缝钢管或带孔的空心铸件和锻件。大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺。2.套类零件的定位基准与安装 套类零件的主要定位基准为内外圆轴线。在孔加工时，为了保证套类零件表面的位置精度，常一次装夹完成外圆和端面的加
27、工；也可以先加工内孔，再以内孔为精基准用心轴定位加工外圆。3.主要表面的加工(1)数控车床上孔的加工工艺特点套类零件一般是以内孔作为定位基准的，有时也采用外圆表面作为支撑定位面。1)加工在内部进行，观察切削情况较困难。2)车刀刀柄尺寸受到限制，刚性差。3)排屑和冷却较困难。4)装夹时容易产生变形。(2)数控车床上孔的加工方法1)钻孔。2)扩孔。3)铰孔。图2-51在车床上钻孔时容易引起孔径的变化图2-52铰刀偏斜引起的加工误差3.主要表面的加工图2-53在数控车床上车内孔a)车通孔b)车不通孔4.数控车床上孔加工方法的确定表2-15数控车床上孔的加工方法选择推荐5.车孔刀具的选择(1)通孔车刀
28、为了减小径向切削力、防止振动，通孔车刀的主偏角一般取6075，副偏角取1530。(2)不通孔车刀不通孔车刀是用来车不通孔或台阶孔的，其主偏角大于90，通常为9093。图2-54内孔车刀a)75通孔车刀b)93不通孔车刀三、刀尖圆弧半径补偿功能1.假想刀尖与刀尖圆弧半径 在理想状态下，尖形车刀的刀位点为一个尖点，该点称为假想刀尖，如图2-55中的点A。数控车床是按假想刀尖点来对刀的。而实际数控车削时的数控车刀，为了增加刀头强度，延长刀具的使用寿命，降低加工表面粗糙度值，车刀的刀尖通常刃磨成一段半径很小的圆弧，如图2-55所示。2.按假想刀尖编程时的加工误差 数控编程时按假想刀尖的运动轨迹编程，即
29、工件轮廓与假想刀尖A的运动轨迹重合。而假想刀尖并不是切削刃圆弧上的一点，实际车削时起切削作用的是切削刃圆弧上的各点，这样就会引起加工表面的形状误差。(1)按假想刀尖编程加工内外圆柱面、端面加工内外圆柱面、端面时无误差产生，因实际参与切削的外径切削点B(图2-55)与端面切削点C(图2-55)即为刀具切削刃圆弧上的点，切削刃的运动轨迹与工件轮廓一致。但在端面的中心位置和台阶的清角位置会产生残留误差，如图2-56a所示。(2)按假想刀尖编程加工锥面与圆弧面按假想刀尖编程车削锥面、倒角或圆弧面时，可能会造成欠切(切削加工不足，不到位)或过切(切削过量)的现象，如图2-56b、c、d所示。3.刀尖圆弧
30、半径补偿的概念 为确保工件轮廓形状，加工时不允许刀具刀尖圆弧圆心的运动轨迹与被加工工件轮廓重合，而应与工件轮廓偏置一个半径值，这种偏置称为刀尖圆弧半径补偿。一般数控装置都有刀尖圆弧半径补偿功能。采用刀尖圆弧半径补偿后，编程时仍按工件轮廓编程，数控系统自动计算刀尖轨迹，并按刀尖轨迹运动，从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状的影响。4.刀尖圆弧半径补偿指令(G40、G41、G42)(1)指令格式：沿刀具的移动方向看，刀具处在加工轮廓左侧时为刀尖圆弧半径左补偿，处在加工轮廓右侧时则为刀尖圆弧半径右补偿，如图2-57a、b所示。2)G40为刀尖圆弧半径补偿取消指令，即使用该指令后，可使G41、G42指令无
31、效。3)刀具的刀尖形状和切削时所处的位置(即刀具切削沿位置)不同，那么刀尖圆弧半径的补偿量与补偿方向也不同。按照刀尖形状及刀尖位置的不同，数控车刀的刀具切削沿位置共有九种，如图2-59所示。在判别刀尖圆弧半径补偿偏置方向时，一定要沿Y轴正方向向负方向观察刀具所处的位置，故应特别注意数控车床的刀架为前置还是后置。图2-58a、b所示分别为后置刀架与前置刀架时刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别。任务五槽 的 加 工任务五槽 的 加 工图2-66槽类零件加工示例一、车槽加工工艺一、车槽加工工艺1.车槽加工工艺的特点在工件表面上车沟槽的工艺称为车槽。车槽加工工艺的特点有如下几方面。图2-67横向切削时形成
32、的阿基米德螺旋面1)车槽时，刀具的一个主切削刃和两个副切削刃同时参与切削。2)切削速度在加工过程中不断变化，特别是切断加工时，切削速度由最大一直变化至零。3)工件旋转时，刀具不断切入，在工件表面形成阿基米德螺旋面(图2-67)，由此造成实际前角后角不断变化，使切削过程更为复杂。4)因刀具宽度小，相对悬伸长，故刚性差、易振动，特别是切断、车深槽时。图2-68常用车槽方法a)车外圆槽b)车内孔槽c)车端面槽2.槽的加工方法(1)外圆槽的车削加工1)车削宽度较窄的矩形沟槽。2)车削较宽的沟槽时，可用多次直进法切削：先在槽的两侧留一定的精车余量，然后根据槽深、槽宽精车至尺寸，如图2-69所示。图2-6
33、9宽槽车削a)横向送进一b)横向送进二c)横向送进后纵向送进精车槽底3)车削较小的圆弧形槽时，一般用成形车刀车削。4)车削较大的圆弧形槽时，可用两轴联动车削。5)车削较小的梯形槽时，一般用成形车刀车削。6)车削较大的梯形槽时，通常先车直槽，然后用梯形刀直进法或左右切削法完成车削(2)内孔槽的车削加工1)内孔槽的车削方法。2)内孔槽的车削特点。图2-70车内孔槽a)车内孔沟槽b)车内孔凹槽3.车槽与切断刀具(1)常用车槽刀具常用的车槽刀具有外圆车槽刀具、内孔车槽刀具和端面车槽刀具，外圆车槽刀具和内孔车槽刀具分别如图2-71a、b所示，端面车槽刀具由外圆车槽刀具刃磨而成。图2-71车槽刀具a)外圆
34、车槽刀具b)内孔车槽刀具3.车槽与切断刀具(2)车槽刀的几何参数以外圆车槽刀具为例，车槽刀的几何参数如图2-72所示，前角o520；主后角o68，两个副后角o13；主偏角r90，两个副偏角11.5。图2-72高速工具钢切槽刀的几何参数4.车削加工槽时切削用量的选择 车削槽时，切削速度通常取外圆切削速度的60%70%；进给量一般取0.050.3mm/r；背吃刀量受切槽刀宽度的影响，调整范围较小。5.车槽与切断加工注意事项(1)车槽加工注意事项1)车槽时，刀头宽度不能过宽，否则容易引起振动。2)车槽刀的主切削刃要平直，各角度要适当。3)刀具安装时切削刃要与工件中心等高，主切削刃要与工件轴线平行。4
35、)端面车槽刀的一侧副后刀面应磨成圆弧形，以防与槽壁产生摩擦。5)槽侧与槽底要平直、清角。6)车端面槽时容易产生振动，必要时可采用反切法车削。7)要合理选择主轴转速与进给量。8)要正确使用切削液。5.车槽与切断加工注意事项(2)切断加工注意事项1)切断要用切断刀。2)切断时工件一般用卡盘装夹，工件的切断处应距卡盘近些，如图2-74所示。图2-73切断方法a)直进法b)左右进刀法5.车槽与切断加工注意事项3)切断刀刀尖必须与工件中心等高，安装得过低与过高都会导致工件切断处有凸台。4)切断刀伸出刀架的长度不要过长，进给要缓慢均匀。5)切断钢件时需要加注切削液进行冷却润滑，切断铸铁时一般不加注切削液，
36、但必要时可用煤油进行冷却润滑。6)如果工件用两顶尖装夹，切断时不能直接切到中心，以防车刀折断、工件飞出。图2-75切断刀刀尖必须与工件中心等高a)切断刀安装得过低b)切断刀安装得过高二、径向/轴向切槽多重循环指令(G75/G74)1.径向切槽多重循环指令(G75)(1)指令格式(2)循环轨迹G75指令的循环轨迹如图2-76所示。(3)功能G75指令可用于加工径向环形槽或圆柱面，径向断续切削可起到断屑、及时排屑的作用。(4)指令说明图2-76G75指令的循环轨迹1.径向切槽多重循环指令(G75)图2-77车径向槽例2-13如图2-77所示工件，材料为45钢，车槽刀的刀宽为4mm，左刀尖为刀位点，
37、试编写径向槽的加工程序。2.轴向切槽多重循环指令(G74)(1)指令格式(2)循环轨迹G74指令的循环轨迹如图2-78所示。(3)功能G74指令可用于在工件端面加工环形槽或中心深孔。(4)指令说明图2-78G74指令的循环轨迹2.轴向切槽多重循环指令(G74)例2-14工件如图2-79所示，材料为45钢，车槽刀的刀宽为3mm，试编写右端端面槽的加工程序。图2-79车端面槽2.轴向切槽多重循环指令(G74)例2-15如图2-80所示，在工件上加工直径为?10mm的孔，孔的有效深度为60mm。工件端面及中心孔已加工，试编写?10mm孔的加工程序。图2-80应用G74指令进行工件端面啄式钻孔三、子程
38、序1.子程序的定义 机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分。它与被加工零件的加工要求一一对应。不同的零件或不同的加工要求，都有唯一的主程序。在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用该程度段的情况。这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独命名，这组程序段就称为子程序。3.子程序的编程格式 子程序和主程序在程序号及程序内容方面基本相同，仅结束标记不同。主程序用M02或M30表示其结束，而子程序在GSK980TD系统中则用M99表示其结束，并自动返回主程序.4.子程序的嵌套 为了进一步简化加工
39、程序，可以允许子程序再调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。上一级子程序与下一级子程序的关系跟主程序与第一重子程序的关系相同。需要注意的是，子程序的嵌套不是无限次的，子程序可以嵌套多少重由具体的数控系统决定。在GSK980TD系统中，只能嵌套四重子程序。从主程序中被调出的子程序称为一重子程序，共可调用四重子程序，如图2-81所示。图2-81子程序的嵌套a)主程序b)一重嵌套c)二重嵌套d)三重嵌套e)四重嵌套4.子程序的嵌套例2-16如图2-82所示工件，试编写其梯形槽部分数控车削加工程序。图2-82子程序编程实例一、分析零件图样、制订工艺过程1.零件图样分析 该零件表面主要由外圆柱面、
40、外圆锥面等表面组成，主要轮廓为槽，包括四个宽度为5mm的径向槽和一个深度为5mm的端面槽。尺寸精度要求较高的是槽的宽度及外圆柱面的直径。零件图中尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求。零件材料为45钢，经调质处理，硬度可达到200HBW。2.确定零件的定位基准和装夹方式1)以工件轴线和工件左端面为定位基准。2)用自定心卡盘装夹毛坯?52mm外圆。3.确定加工顺序及走刀路线1)粗车右端?40mm外圆、外圆锥面。2)粗车45mm径向槽、左端?40mm外圆。3)粗车端面槽。4)精车端面槽。5)精车右端?40mm外圆、外圆锥面。6)精车4个5mm径向槽、左端?40mm外圆。7)切断。图2-83端面车槽
41、刀4.刀具选择 该零件的加工主要涉及外圆加工、径向切槽加工、端面切槽加工及切断，故应选择外圆车刀、径向车槽与切断刀、端面车槽刀。粗车和精车可以使用同一把车刀，以节省换刀时间，且可以避免对刀误差。径向车槽和切断采用外圆车槽刀，刀宽3mm。5.切削用量的选择(1)背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选ap=2mm、精车ap=0.3mm。(2)主轴转速的选择车直线和圆弧时，可参考切削用量手册选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min。(3)进给速度的选择参考切削用量手册选择粗车、精车时的进给量，根据加工的实际情况确定粗车进给量为0.2mm/r，精车进给量为0.1mm/r。5.切削
42、用量的选择表2-20图2-66所示工件数控加工工艺卡二、数值计算 该零件轮廓简单，无圆弧连接点的计算，但是该工件外圆锥面处需计算小端直径。锥度计算方法如下。三、编制程序表2-21图2-66所示工件的加工程序三、编制程序表2-21图2-66所示工件的加工程序三、编制程序表2-21图2-66所示工件的加工程序三、编制程序表2-21图2-66所示工件的加工程序四、工件加工1.装夹工件2.安装刀具、对刀 将外圆车刀、外圆车槽刀、端面车槽刀对应装在刀架的13号刀位上，注意使刀尖对准工件中心，安装切断刀时还必须使两侧副偏角对称。端面车槽刀X向对刀时，先在端面试切一刀，测量切出的端面槽直径，然后将测量值输入
43、到X向刀补即可；Z向对刀与外圆车刀对刀相同。注意：两个刀尖，靠近工件中心的刀尖是按外圆测量，靠外部的刀尖是按内孔测量对刀；如果端面没有余量了，试切时两个刀尖就要注意X向的位置要位于槽的最大和最小直径之间，如果有足够余量则不必考虑。3.程序输入4.程序校验5.自动加工任务六普通螺纹的加工任务六普通螺纹的加工图2-87螺纹的种类a)管螺纹b)矩形螺纹c)梯形螺纹 将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。螺纹按牙型分有管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹等(图2-87)，其中普通米制管螺纹(简称普通螺纹)应用最广。图2-86普通螺纹加工示例一、螺纹加工工艺1.普通螺纹的尺寸计算及参数普通螺纹的基本牙型如图2-8
44、8所示。2.普通螺纹的切削深度 螺纹的牙型高度H0.866P。实际加工时，由于螺纹车刀刀尖圆弧半径的影响，螺纹的实际切深有变化。一般地，普通螺纹的总切削深度为H-2H80.6495P(半径值)，换作直径值约为1.3P。图2-88普通螺纹的基本牙型图2-89普通螺纹切削方法a)直进式b)斜进式3.普通螺纹的常用数控车削方法(1)直进法车螺纹时，螺纹车刀刀尖及两侧切削刃都参加切削，每次进刀只作径向进给。(2)斜进法采用这种车削方法时，螺纹车刀沿着与牙型一侧平行的方向斜向进刀至牙底处。4.车削螺纹前直径尺寸的确定 车削外螺纹时，由于车刀挤压会使螺纹大径尺寸缩小，车削完毕后大径尺寸会涨大，所以大径一般
45、应车得比公称尺寸(即公称直径)小些。5.螺纹加工中的升速进刀段长度和降速退刀段长度 车螺纹时必须保证主轴的旋转与进给运动同步，即主轴转一转，螺纹车刀恰好移动一个导程(单线螺纹为一个螺距，后同)，这样车出的螺纹才是正确的。如果主轴转一圈，螺纹车刀没有移动一个导程(螺距)，则车出来的导程(螺距)就不符合要求。5.螺纹加工中的升速进刀段长度和降速退刀段长度图2-90螺纹加工中的升速进刀段长度和降速退刀段长度6.车螺纹时的切削用量(1)车螺纹时的主轴转速1)影响螺纹车削主轴转速的因素。2)车螺纹时主轴转速的确定原则(2)车螺纹时的进给速度在螺纹导程(螺距)确定的条件下，切削螺纹时X轴、Z轴方向的进给速
46、度由主轴转速决定，与切削进给速度倍率无关，进给速度指令无效。(3)车螺纹时的背吃刀量车螺纹时的背吃刀量遵循后一刀的背吃刀量不能超过前一刀背吃刀量的原则，其分配方式有常量式和递减式。表2-24切削普通螺纹时常用的进给次数与背吃刀量图2-91螺纹车刀a)焊接式螺纹车刀b)机夹式螺纹车刀7.普通螺纹车刀的类型 螺纹车刀的选择主要考虑工件材料、螺纹牙型和几何角度三个方面。高速工具钢螺纹车刀用于加工塑性材料(钢件)上的螺纹，硬质合金螺纹车刀适用于加工脆性材料(铸铁)上的螺纹和高速切削塑性材料上的螺纹。8.多线螺纹的车削方法 多线螺纹的编程方法和单线螺纹相似，可采用改变切削螺纹初始位置或起始角来实现。加工
47、多线螺纹时，常用方法是车好一条螺纹后，轴向进给移动一个螺距(用G00指令)，再车另一条螺纹。1.连续螺纹切削指令(G32)(1)指令格式(2)功能应用G32指令可以加工米制或寸制等螺距的圆柱螺纹、锥螺纹、端面螺纹和连续的多段螺纹。(3)指令说明当“X(U)”省略时为圆柱螺纹切削，“Z(W)”省略时为端面螺纹切削，当“X(U)Z(W)”均不省略时为锥螺纹切削。(4)刀具轨迹省略J、K、Q时，G32指令的执行轨迹如图2-92所示。图2-92应用G32指令进行圆柱螺纹切削时刀具的运动轨迹二、螺纹加工指令1.连续螺纹切削指令(G32)例2-17如图2-93所示，工件材料为45钢，试用G32指令编写工件
48、的螺纹加工程序(升速进刀段长度1取3mm，降速退刀段长度2取1mm)。图2-93车圆柱螺纹实例2.螺纹切削循环指令(G92)(2)指令功能从切削起点开始，进行径向(X轴)进刀、轴向(Z轴或X、Z轴同时)切削，实现等螺距的圆柱螺纹、锥螺纹切削循环。(3)循环轨迹省略J、K时，应用G92指令进行圆柱螺纹切削，其刀具的循环轨迹如图2-94a所示，刀具从循环起点A沿X向快速移动至点B以每转一导程的进给速度沿Z向切削进给至点CX向快速退刀至点D返回循环起点A，完成第一次切削，准备下一次循环。图2-94G92循环轨迹a)圆柱螺纹切削循环b)圆锥螺纹切削循环c)G92进刀方式2.螺纹切削循环指令(G92)例
49、2-18如图2-93、2-95所示工件，材料为45钢，试用G92指令编写工件圆柱/圆锥螺纹加工程序。其中图2-93、2-95中升速进刀段长度1分别取3mm、6mm，降速退刀段长度2分别取1mm、3mm。图2-95中螺纹的Z向螺距为1.5mm。图2-95应用G92指令车圆锥螺纹实例任务七梯形螺纹的加工任务七梯形螺纹的加工图2-105梯形螺纹加工示例 图2-105所示工件带有梯形螺纹，因此，该工件加工的主要内容是加工Tr203的梯形螺纹。梯形螺纹的导程(螺距)和牙型都大，故加工时背吃刀量大、走刀快、切削余量大、切削力大。梯形螺纹加工时容易产生“扎刀”和“爆刀”现象，这均说明梯形螺纹的车削加工难度较
50、大。加工梯形螺纹时可采用斜进法进行进刀，以防止螺纹加工过程中三个切削刃同时参与切削，这种方法可通过G76指令来编程实现。一、梯形螺纹加工工艺1.梯形螺纹的基本参数及尺寸计算 国家标准规定，米制梯形螺纹的牙型角为30，其牙型如图2-106所示，各公称尺寸计算公式见表2-29。图2-106梯形螺纹的牙型表2-29梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式一、梯形螺纹加工工艺2.梯形螺纹加工特点 与管螺纹相比，梯形螺纹的导程(螺距)和牙型尺寸都大，而且精度要求高，牙型两侧面表面粗糙度值较小，致使梯形螺纹车削时，背吃刀量大、走刀快、切削余量大、切削力大。这就导致了梯形螺纹车削加工的难度较大。3.车削梯形螺纹时
