零件综合加工训练一.docx
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零件综合加工训练一
项目六零件综合加工训练一
教学目标
知识目标：
1.会选择加工各种表面的刀具；
2.会制订螺纹轴加工工艺及合理选择循环参数，确定切削用量；
3.了解数控加工刀具卡、数控加工工序卡等工艺文件。
能力目标：
1.会识读零件图样；
2.车削循环程序输入与校验；
3.基本操作，螺纹的数控车削加工；粗、精加工过程控制；
4.用量具对孔类加工零件进行测量，评估加工质量
情感目标：
1.通过创工件制作，学生体验成功的喜悦，感受软件和机器的综合魅力，从而提高学生专业课的学习兴趣；
2.通过任务驱动的方法逐步完成项目，培养学生发现和分析问题的能力；
3.通过分工协作，加强团队合作精神。
教学重点与难点
重点：
1.制订螺纹轴加工工艺；
2.螺纹轴零件的加工工艺分析与编程；
3.使用VNUC数控仿真软件进行螺纹轴零件的加工模拟仿真练习；
4.螺纹轴零件的加工及其尺寸控制、螺纹精度控制方法。
难点：
1.螺纹轴零件加工工艺的制定，程序编制；
2.螺纹轴零件的加工，尺寸控制及螺纹精度控制方法。
教学目的
通过本次课程的学习，让学生会识读零件图样，会选择加工各种表面的刀具，会制订螺纹轴加工工艺；了解数控加工刀具卡、数控加工工序卡等工艺文件；掌握一般轴类零件加工方法，尺寸控制及螺纹精度控制方法；能使用VNUC数控仿真软件进行螺纹轴零件加工仿真练习。
教学方法
总体方法：
任务驱动法
具体方法：
讲述法、引导文法、小组讨论法、示范教学法
学时、教具和课前准备
学时：
10学时
教具：
VNUC仿真软件、动画演示、数控机床、工件和刀具、夹具等。
课前准备：
到实训工厂去看看螺纹轴零件的数控加工。
教学过程
一、项目提出
图6-1零件图
图6-2三维效果图
引导学生进行该零件的结构及加工工艺分析，引出课题的具体实现方法。
二、项目分析
螺纹轴零件的综合加工训练是学习数控车床编程与操作的最重要一环，因此要掌握如下知识：
1.数控加工工艺文件的制定；
2.尺寸控制及螺纹精度控制方法；
3.螺纹轴零件的加工工艺分析、编程和加工操作。
三、知识学习
数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，又是操作者应遵守、执行的规程，同时做必要的工艺资料积累。
该文件主要包括数控加工工序卡、数控加工刀具卡、数控加工程序单等。
（1）数控加工工序卡数控加工工序卡是编制加工程序的主要依据和操作人员进行数控加工的指导性文件，它包括工步顺序、工步内容、各工步使用的刀具和切削用量等。
格式见表6-3。
（2）数控加工刀具卡数控加工刀具卡主要反映刀具编号、刀具名称、刀具数量、加工表面等内容。
格式见表6-2。
（3）数控加工程序单数控加工程序单是操作者根据工艺分析，经过数值计算，按照机床指令代码特点编制的。
它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单，是手动数据输入实现数控加工的主要依据。
不同数控机床和数控系统，程序单格式是不一样的。
四、制定计划
1.数控加工工艺文件；
2.螺纹轴零件加工工艺分析及循环参数选择；
3.编制参考加工程序；
4.完成螺纹轴零件的模拟仿真、实际加工、尺寸控制方法及检验。
五、项目实施
（一）加工工艺分析
1．工、量、刃具选择
（1）工具选择工件装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正。
其它工具见表6-1。
（2）量具选择长度尺寸选用游标卡尺测量；外圆选用外径千分尺测量；圆弧表面用半径样板测量；螺纹用螺纹环规测量；表面粗糙度用表面粗糙度样板比对。
（3）刀具选择加工材料为Q235，选用90°硬质合金外圆车刀进行粗、精车，并分别置于T01、T02号刀位；切槽和切断用切槽刀T03，并置于T03号刀位；选用60°外螺纹车刀T04车螺纹，并置于T04号刀位。
详见表6-2。
表6-1零件综合加工训练一工、量具清单
工、量、刃具清单
图号
种类
序号
名称
规格
精度
单位
数量
工具
1
三爪自定心卡盘
个
1
2
卡盘扳手
副
1
3
刀架扳手
副
1
4
垫刀片
块
若干
5
划线盘
个
1
量具
1
游标卡尺
0～150mm
0.02mm
把
1
2
外径千分尺
0～25mm
25～50mm
0.01mm
把
1
3
螺纹环规
M16×1
副
1
4
半径样板
R1～R6.5mm
个
1
5
表面粗糙度样板
套
1
表6-2零件综合加工训练一数控加工刀具卡
产品名称或代号
数控车床综合训练
零件名称
综合训练一
零件图号
序号
刀具号
刀具名称
数量
加工表面
刀尖半径
刀尖方位
1
T01
90°硬质合金外圆粗车刀
1
粗车外轮廓
0.4mm
3
2
T02
90°硬质合金外圆精车刀
1
精车外轮廓
0.2mm
3
3
T03
切槽刀4mm×15mm
1
切槽、切断
刀宽4mm
4
T04
60°硬质合金螺纹刀
1
车螺纹
0.2mm
编制
审核
批准
共页
第页
2．制定加工工艺路线
采用一次装夹车削，再切断成零件的加工方法。
加工路线安排如下：
①粗车外轮廓表面留0.2mm的精加工余量；
②精车外轮廓表面至尺寸；
③车退刀槽；
④车螺纹；
⑤切断工件，保证尺寸60±0.1。
具体加工工艺见表6-3。
3．合理选择切削用量
加工材料为Q235，硬度不高，切削力不大，切削用量可选大些。
具体见数控加工工序卡6-3。
表6-3零件综合加工训练一数控加工工序卡
单位名称
实习工厂
产品名称及代号
零件名称
零件图号
数控车床综合训练
综合训练一
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
数控系统
车间
001
三爪自定心卡盘
FANUC0iMateTC
实习车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm×mm
转速n/（r/min）
进给量f/（mm/r）
背吃刀量ap/mm
备注
1
车端面
T01
20×20
600
0.2
1.0
自动
2
粗车外轮廓留余量0.2mm
T01
20×20
600
0.2
1.5
自动
3
精车各表面至尺寸
T02
20×20
800
0.1
0.1
自动
4
车槽5mm×Φ12mm至尺寸
T03
20×20
300
0.08
4
自动
5
粗精车螺纹M16×1-g至尺寸
T04
20×20
400
1.5
0.1～0.4
自动
6
切断，控制总长
T03
20×20
300
0.08
4
自动
编制
审核
批准
共页
第页
（二）编制参考加工程序
1．建立工件坐标系
根据工件坐标系建立原则，工件原点设在右端面与主轴轴线的交点上，如图6-1所示。
2．计算基点坐标
基点P1～P9点坐标按各点极限尺寸平均值为准作为编程尺寸。
具体坐标见表6-4。
表6-4基点坐标
基点
坐标（X，Z）
基点
坐标（X，Z）
O
（0，0）
P5
（16，-27）
P1
（11.95，-6）
P6
（21.974，-39）
P2
（11.95，-11）
P7
（21.974，-46）
P3
（15.9，-11）
P8
（21.974，-49）
P4
（15.9，-27）
P9
（21.974，-65）
3．参考程序（见表6-5）
FANUC系统程序名为“O9405”。
表6-5零件加工参考程序
程序段号
程序内容
动作说明
N05
G40G99G21
取消刀尖半径补偿，每转进给，公制
N10
T0101M03S600F0.2
选择T01号外圆粗车刀，主轴正转，转速为600r/min，进给速度为0.2mm/r
N20
G00X32Z5
刀具快速移动至循环起点
N30
G71U1R1
调用毛坯外圆循环，设置加工参数
N40
G71P50Q170U0.2W0.1
N50
G01G42X0
轮廓精加工程序段
N60
Z0
N70
G03X11.95Z-6R6
N80
G01Z-11
N90
G01X15.9C1
N100
Z-27
N110
X16
N120
X21.974Z-39
N130
Z-46
N140
G02X27.974Z-49R3
N150
G01Z-65
N160
X32
N170
G40X34
N180
G00X100Z100
刀具退回至换刀点
N190
M00M05
程序停，主轴停，测量
N200
T0202
换外圆精车刀
N210
M03S800F0.1
精加工转速为800r/min，进给速度为0.1mm/r
N220
G70P50Q170
调用精加工程序
N230
G00X100Z100
刀具退回至换刀点
N240
M00M05
程序停，主轴停，测量
N250
T0303
换切槽刀
N260
M03S300
主轴转速为300r/min
N270
G00X24Z-27
刀具移至螺纹退刀槽处
N280
G01X12.1F0.08
切槽
N290
G01X24
N300
Z-26
N310
G01X12F0.08
N320
Z-27
N330
X24
N340
G00X100Z100
刀具退回至换刀点
N350
T0404
换螺纹刀
N360
G00X20Z-9
刀具快速移动至循环起点
N370
G92X15.3Z-24F1
车螺纹
N380
G92X14.9Z-24F1
N390
G92X14.7Z-24F1
N400
G00X100Z100
刀具退回至换刀点
N410
M00M05
程序停，主轴停，测量
N420
T0303
换切槽刀
N430
G00X32Z-64
刀具移至切断处
N440
G01X0F0.08
切断工件
N450
X32F0.5
X方向退出刀具
N460
G00X100Z100
刀具退回至换刀点
N470
M05
主轴停止
N480
M30
程序结束
（三）VNUC仿真操作
先在VNUC仿真软件上加工，所用毛坯为Φ32的圆钢。
步骤如下：
（1）打开仿真软件，选择机床和系统。
（2）开机、手动、回参考点。
（3）设置毛坯、装夹工件。
（4）选择安装刀具。
（5）新建或调入程序。
（6）对刀。
（7）程序校验。
（8）自动加工。
（四）加工准备
（1）检查坯料尺寸。
（2）开机、回参考点。
（3）刀具装夹。
将外圆粗车刀T01、外圆精车刀T02、切槽刀T03、60°螺纹刀T04分别装在刀架的1、2、3、4号刀位，并按要求夹紧。
其中安装切断刀T03时应注意使刀杆垂直于工件轴线。
（4）工件装夹。
将Φ32的棒料装夹在三爪自定心卡盘上，伸出75mm，找正并夹紧。
（5）程序输入。
把已经仿真的程序通过数控机床MDI键盘输入数控机床，或拷贝到计算机后再调出。
（五）对刀
四把刀依次采用试切法（车端面、车外圆）进行对刀，并把操作得到的数据输入到各自的刀具补偿中。
切断刀仍取左侧刀尖为刀位点，螺纹车刀取刀尖为刀位点。
（六）空运行及仿真
对输入的程序进行空运行或仿真。
（七）零件自动加工及尺寸控制
打开程序，选择MEM（自动）工作方式，调好进给倍率，按循环启动键，进行自动加工。
加工过程中进行精度控制，具体方法如下：
1．外圆及台阶长度控制
当程序运行到粗加工循环结束，即N190程序段，停车测量；根据测量结果设置精加工外圆车刀T02在X、Z方向刀具磨损量，然后执行精加工程序；精加工程序执行结束后，即N240程序段，停车测量，根据测量结果，修调刀具磨损量，重新执行外圆精加工程序，直到达到尺寸要求为止。
2．螺纹精度控制
螺纹尺寸控制是将螺纹车刀设置一定磨损量。
加工前，螺纹车刀磨损量设置为0.1～0.2mm，当程序运行到N410时，停车用螺纹环规检测。
根据螺纹旋合松紧程度调小刀具磨损量，重新运行螺纹加工程序段，直至尺寸符合要求为止。
（八）零件检测与评分
零件加工结束后，进行尺寸检测。
检测结果写在表6-6中。
表6-6零件综合加工训练一评分表
班级
姓名
学号
日期
课题名称
零件综合加工训练一
零件编号
序号
考核内容
考核要求
配分
评分标准
学生自评
教师自评
得分
1
外圆
Φ28
mm
10
超差0.01mm扣5分
2
Φ22
mm
10
超差0.01mm扣2分
3
Φ12
mm
5
超差0.01mm扣2分
4
长度
（60±0.1）mm
10
超差0.01mm扣2分
5
49mm
3
超差不得分
6
39mm
3
超差不得分
7
27mm
3
超差不得分
8
11mm
3
超差不得分
9
圆弧
R6mm
5
超差不得分
10
R3mm
5
超差不得分
11
倒角
C1
1
超差不得分
12
槽
4×Φ9mm
4
超差不得分
13
螺纹
M16×1-6g
10
超差0.01mm扣2分
14
表面粗糙度
Ra1.6μm（2处）
6
表面粗糙度值增大一级扣2分
15
Ra3.2μm
3
表面粗糙度值增大一级扣2分
16
锥度
1：
2
3
超差不得分
17
工艺
工艺制定正确合理
5
工艺不合理每处扣2分
18
程序
程序正确、简单、明确、规范
5
程序不正确不得分
19
安全文明生产
按国家颁布的安全生产规定标准评定
3
1．违反有关规定酌情扣1～10分，危及人身或设备安全者终止考核
2．场地不整洁，工、夹、刀、量具等放置不合理酌情扣1～5分
20
其余
3
每错一处扣1分
合计
100
总分
（九）加工结束，清理机床
六、项目评价
表6-7项目考核量化表
项目
观测点
分值
评价方法（K）
1
0.8
0.6
0.4
计划决策
项目计划合理、实施准备充分、实施过程中有完整详细的记录。
20
实施检查
在规定的时间内能完成项目，加工产品尺寸精度高、表面光滑，无缺陷；机床操作过程中动作规范。
25
评估讨论
能完整总结项目的开始、过程、结果，准确总结分析加工结果、加工中出现的各种现象，正确回答思考题。
20
职业素养
时间观念
不迟到、不早退，中途离开项目实施现场
10
机床保养
严格按机床操作规范，每次操作机床时进行日常保养，态度认真。
5
5S
按照5S要求，机床打扫干净，工具、量具摆放整齐，地面无污水及其它垃圾。
5
团结协作
配合很好，服从组长的安排，积极主动，认真完成本项目
10
语言能力
积极回答问题，调理清晰。
5
总评
操作注意事项
1．对刀不准确，会使精加工余量不足，造成废品。
故加工前，外圆精车刀、螺纹车刀刀具磨损号中X轴可预设一定数值作为尺寸控制余量，一般为0.1～0.3mm。
2．FANUC系统空运行后需重新回机床参考点。
3．安装切槽刀应使刀头垂直于工件轴线，否则易产生副后刀面干涉而损坏刀具；螺纹刀刀头也应严格垂直于工件轴线，否则加工出的螺纹牙型会歪斜。
4．用螺纹环规检测螺纹精度时以通规能通过，止规不能通过为合格。
思考与练习
1．编写图示零件的加工程序并加工练习，材料为Q235。
图6-3练习零件图
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