1、数控机床加工零件数控机床加工零件情景四：情景四：复杂零件的数控综合车削加工复杂零件的数控综合车削加工【工作流程工作流程】任务描述任务描述知识链接知识链接制定计划制定计划组织实施组织实施检查评价检查评价知识技能拓展知识技能拓展【任务描述任务描述】加工零件图如下，毛坯mmmm36110，材料为45钢【任务描述任务描述】知识点：知识点：装夹定位的知识复杂零件的数控加工工艺技能点：技能点：工艺制定及运用所学指令编程运用仿真软件验证程序、调试程序能熟练数控车床加工此零件熟练使用常用的量具检测零件【知识链接知识链接】1装夹定位知识装夹定位知识2复杂零件加工的工艺复杂零件加工的工艺 在机械制造中，为完成需要
2、的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1-1 机床夹具机床夹具夹具的组成夹具的组成 定位装置 夹紧装置 夹具体其它装置或元件作用是使工件在夹具中占据正确的位置作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离
3、开已经占据的正确位置将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1-1 机床夹具机床夹具夹具的组成夹具的组成按用途分类通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具成组夹具按适用机床分类车床夹具铣床夹具钻床夹具磨床夹具镗床夹具【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1-1 机床夹具机床夹具夹具的分类夹具的分类基准轴第二定位基准面第三定位基准面基准轴主定位基准面基准轴工件定位基本原理任何一个自由刚
4、体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的6个自由度工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1-2 六点定位原则六点定位原则原理原理一个位于空间自由状态的物体，对于直角坐标系来说，具有六个自由度。【知识链接知识链接】1【知识
5、链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1-2 六点定位原则六点定位原则自由度自由度即：用合理即：用合理布置的六个布置的六个支承点（可支承点（可想象为定位想象为定位元件中的支元件中的支承钉），来承钉），来限制工件的限制工件的六个自由度六个自由度【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】1【知识链接知识链接】1-2 六点定位原则六点定位原则自由度自由度工件的xoy面上的3个支承点限制了移动：z；转动：X,Y。3个自由度。xoy面为主要定位基准面。工件上的yoz面上的2个支承点限制了移动：x；转动：Z。2个自由度。Yoz面
6、为导向基准面。工件上的xoz面上的1个支承点限制了移动：Y。1个自由度。xoz面为止推基准面。【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-2 六点定位原则六点定位原则自由度自由度1.工件的定位问题也就是工件哪些自由度需要被限制。2.工件的定位并不是说工件固定在那里不可动，那是夹紧。3.定位与夹紧是安装的两个过程，两者不可混淆。定位不意味着夹紧，夹紧也并不代表着定位好了。4.定位必须满足三个条件：工件有具体的定位表面（定位基准或定位基面）夹具的定位元件两者接触。【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链
7、接】【知识链接知识链接】1-2 六点定位原则六点定位原则注意点注意点完全定位不完全定位工件在夹具被限制的自由度欠定位过定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位在满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的定位根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的定位工件的某个或几个自由度被重复限制的定位称为过定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-3 工件定位的分类工件定位的分类【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-3 工件定位的分类工件定位的分类完全定位完全
8、定位Z轴旋转未被定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-3 工件定位的分类工件定位的分类不完全定位不完全定位a)b)Z轴旋转未限制ZXZ【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-3 工件定位的分类工件定位的分类不完全定位不完全定位a图：完全自由b、c、d图：可以沿Y轴方向移动，e图：可以沿x、Y轴方向移动，绕Z轴旋转【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-3 工件定位的分类工件定位的分类不完全定位不完全
9、定位1、工件以平面定位、工件以平面定位支承板、支承钉支承板、支承钉2、工件以内孔定位、工件以内孔定位定位销（长，短）定位销（长，短）3、工件以外圆定位、工件以外圆定位V形块（长，短）形块（长，短）【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-3 常见的定位方式及定位元件常见的定位方式及定位元件粗基准加工的起始工序中，只能用毛坯加工的起始工序中，只能用毛坯 上未上未经加工的表面作定位基准经加工的表面作定位基准精基准利用已加工的表面作定位基准。利用已加工的表面作定位基准。【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接
10、知识链接】【知识链接知识链接】1-4 定位基准定位基准分类分类保证各主要加工表面都有足够的余量，应选择坯 余量最小的表面作粗基准对于工件上的某些重要表面，为了尽可对于工件上的某些重要表面，为了尽可能使其加工余量均匀，则应选择重地表面能使其加工余量均匀，则应选择重地表面作粗基准作粗基准粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常兴允许使用一次向上，粗基准通常兴允许使用一次选作粗基准的表面应平整，以便定位可靠选作粗基准的表面应平整，以便定位可靠【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-4 定位基准
11、定位基准粗基准选择原则粗基准选择原则设计基准（工序基准）与定位基准一致。否则产生基准不重合误差整个工艺过程或有关的几道工序采用同一个（或一组）定位基准来定位当精加工或光整加工工序要求余量尽可能 小而均匀时，应选择 加工表面本身作为定位基准为了得到均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准、反复加工基准重合原则基准统一原则自为基准原则互为基准原则【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-4 定位基准定位基准精基准选择原则精基准选择原则夹紧力的确定方向作力点大小l夹紧力方向有助于定位；l夹紧力应指向主定位面；l落在定位支承范围内；l
12、在工件刚性较好的部位l靠近加工表面主要根据切削力大小，由计算法或类比法确定确定【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1 装夹定位装夹定位【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】1-5 工件的夹紧工件的夹紧夹紧力应指向主要定位面夹紧力作用点的位置作用点应在工件刚性较好的方向或部位作用力靠近加工面【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】2 复杂零件的加工工艺复杂零件的加工工艺【知识链接知识链接】【知识链接知识链接】2-1 工件的夹紧工件的夹紧【制定计划制定计划】1零件的工艺分析及制定零件的工艺分析及制定2数控车削加工程序的编写数控车削加工程序的编写1 零件的工艺分析及制定零件的工艺分析及制定【制
13、定计划制定计划】如图所示，毛坯的直径为82mm，长为112mm的45钢。无热处理和硬度的要求，单件生产。加工部位有内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求。轮廓描述清楚完整。1-1 零件图工艺分析零件图工艺分析1 零件的工艺分析及制定零件的工艺分析及制定【制定计划制定计划】1-2 装夹及定位装夹及定位1 1、内孔加工、内孔加工 定位基准：内孔加工时以外圆定位。装夹方案：用三爪自定心卡盘夹紧（在卡盘内放置合适的圆盘件或隔套，工件装夹时只须靠紧圆盘件或隔套即可准确轴向定位）。2
14、2、外轮廓加工、外轮廓加工 定位基准：确定零件轴线为定位基准。装夹方案：加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。外轮廓车削装夹方案外轮廓车削装夹方案1 零件的工艺分析及制定零件的工艺分析及制定【制定计划制定计划】选用7把刀具，外圆刀两把，螺纹刀一把，内孔车刀一把，中心钻一把，钻头一把，端面车刀一把。切削用量见下表1先车两端面。2打中心孔。3钻孔到28mm。4 粗车内孔及倒角，精车内孔及倒角。5 调头粗车锥孔6精车锥孔7粗车外轮廓8精车外轮廓9车螺纹1-3 加工工序安排加工工序安排1-4
15、确定刀具及切削用量确定刀具及切削用量工步工步工步内容工步内容刀具号刀具号刀具名称刀具名称量具量具背背吃刀吃刀(mm)进给进给速速(mm/r)主轴（主轴（r/min)备注备注1车两端面T0101端面车刀游标卡尺10.25350手动2打中心孔T02023中心钻0.38003钻28孔T030328钻头游标卡尺10.25004粗车32内孔，15斜面及C0.5倒角T040420内孔车刀游标卡尺0.80.38005精车32内孔，15斜面及C0.5倒角T040420内孔车刀游标卡尺0.20.0810006粗车1：20锥孔T040420内孔车刀游标卡尺0.80.3800调头装夹7精车1：20锥孔T040420
16、内孔车刀内径千分尺0.20.0810008从右至左粗车外轮廓T0505外圆车刀游标卡尺10.3800心轴装夹9从左至右粗车外轮廓T0606外圆车刀游标卡尺10.3800心轴装夹10从右至左精车外轮廓T0505外圆车刀游标卡尺0.20.081000心轴装夹11从左至右精车外轮廓T0606外圆车刀游标卡尺0.20.081000心轴装夹12车螺纹M45X1.5T0707螺纹车刀螺纹环规1.5600三爪卡盘1 零件的工艺分析及制定零件的工艺分析及制定【制定计划制定计划】2 数控车削加工程序的编写数控车削加工程序的编写【制定计划制定计划】FANUC-0i T程序程序说明说明G54M06 T0101S80
17、0 M03G00 X32 Z3 M08G71U1R1粗车G71P100Q200U0.4W0.1F0.2N100 G01 X0 Z0描绘工件轮廓G03 X10 Z-5 R5G01 X14Z-12X18X20 Z-13FANUC-0i T程序程序说明说明Z-39G02 X26 Z-42 R3G01 X30N200 Z-53G00 X50 Z50 M09退刀M06 T0202换刀S600 M03G00 X22 Z-30切槽循环起点G75 R1G75X16Z-32 P2000Q2000R0F0.063切槽G00 X50Z50122-1 数控加工程序数控加工程序FANUC-0i T程序程序说明说明M06
18、 T0303S1100 M03G00 X-2 Z5G42 G01 X-2 Z0 F0.1半径补偿X0 Z0精加工刀G03 X10 Z-5 R5G01 X13.975 Z-12X18X19.85 Z-13螺纹大径Z-28X19.985 Z-32FANUC-0i T程序程序说明说明Z-39G02 X26 Z-42 R3G01 X29.97Z-53换成切断刀X32G40 G00 X50 M09取消刀补Z50M06 T0404螺纹加工S700 M03G00 X22 Z-10 M08G92 X19.2 Z-29 I0 F1.5X18.6342 数控车削加工程序的编写数控车削加工程序的编写【制定计划制定计
19、划】2-1 数控加工程序数控加工程序FANUC-0i T程序程序说明说明X18.2X18.04G00 X50 Z50 M09M06 T0202换成切断刀52 数控车削加工程序的编写数控车削加工程序的编写【制定计划制定计划】2-1 数控加工程序数控加工程序2-2 仿真加工（略）仿真加工（略）【组织实施组织实施】1领取工具领取工具2零件加工零件加工3学生自行完成任务学生自行完成任务1 领取工具领取工具【组织实施组织实施】领取本次任务数控车削加工所需的工件、刀具、量具、毛坯材料等，清单见下表：序号序号名称名称规格规格数量数量备注备注1游标卡尺0150mm，0.02mm12外径千分尺025mm，255
20、0mm，0.01mm各13内径千分尺2550mm，0.01mm14外圆粗精车刀机夹可转位式左偏刀15外圆粗精车刀机夹可转位式右偏刀16内孔车刀2017中心钻318麻花钻2819端面车刀45110毛坯80mm长112mm的45钢111螺纹环规1.5螺距112其他毛刷、计算器、机床编程操作说明书选用2 零件加工零件加工【组织实施组织实施】2-1 机床开机机床开机2-2 机床回零机床回零2-3 安装工件安装工件2-4 安装刀具安装刀具2-5 试切对刀及刀参设定试切对刀及刀参设定2-6 输入程序输入程序2 零件加工零件加工【组织实施组织实施】2-7 程序校验程序校验2-8 自动加工自动加工2-9 零件
21、检测零件检测2-10 卸下零件及刀具卸下零件及刀具2-11 清理机床清理机床2-12 关机关机3 学生自行完成任务学生自行完成任务【组织实施组织实施】在老师的指导下，以学生为主体，让学生自行加工工件，从“做中学”，在自己动手实践中去理解、加深老师课堂讲解的理论知识。使学生学以致用，更好地锻炼学生的实际动手能力、解决实践加工过程中的问题能力、现场处理问题的能力。【检查评价检查评价】学生自行加工完工件后，去毛刺，对零件进行检测。检测评分表如下：项目项目序号序号技术要求技术要求配分配分评分标准评分标准得分得分工序制定及编程（15分）1工序安排合理5不合理每处扣1分2切削用量合理5不合理每处扣2分3程
22、序格式、指令格式正确，程序正确5不正确每处扣0.5分现场操作（40分）4刀具选择、安装正确5不正确每次扣1分5对刀及刀参设定10不正确每次扣1分6机床操作动作规范10不规范每次扣1分7量具的正确使用5不正确每次扣1分8机床清洁维护及保养5不合格全扣9工作场所整理5不合格全扣工件质量（30分）10尺寸精度符合要求20不符合要求每处扣1分11表面粗糙度及形位公差符合要求10不符合要求每处扣1分相关知识及职业能力（15分）12自学能力3由教师根据这几方面的表现酌情扣分13表达沟通能力14合作能力15现场问题解决能力16创新能力【知识技能拓展知识技能拓展】1G01倒角功能倒角功能2G94端面切削单循环指令端面切削单循环指令3数控车床编程七个问数控车床编程七个问4FANUC系统与系统与SIEMENS系统基本编程指令的对比系统基本编程指令的对比5车刀刃磨技术车刀刃磨技术
