套类零件加工.docx
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套类零件加工
项目三套类零件加工
教学目标
知识目标：
1.掌握恒定线速度切削功能指令及应用；
2.掌握内轮廓综合加工工艺制定及循环参数选择；
3.正确选择通孔加工刀具；
4.能合理确定切削用量。
能力目标：
1.恒定线速度切削功能指令及应用；；
2.内轮廓综合加工工艺制定及循环参数选择；
3.正确选择通孔加工刀具及内孔车刀的对刀方法；
4.掌握孔加工的方法及尺寸控制方法；
5.完成套类零件加工。
情感目标：
1.通过工件制作，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.掌握恒定速度切削功能指令及应用；
2.内轮廓综合加工工艺制定及循环参数选择；
3.正确选择通孔加工刀具及内孔车刀的对刀方法；
4.掌握孔加工的方法及尺寸控制方法；
5.完成套类零件加工。
难点：
1.内轮廓综合加工工艺制定及循环参数选择；
2.完成套类零件加工及其尺寸控制方法。
教学目的
通过本次课程的学习，让学生掌握恒线速度功能指令及应用；会选用内孔车刀及切槽刀；能合理确定切削用量；掌握内轮廓综合加工工艺制定及循环参数选择；掌握内孔车刀的对刀方法、孔加工的方法及尺寸控制方法；使用VNUC数控仿真软件进行练习；并能进行套类零件的加工工艺分析、编程与模拟仿真。
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：
到实训工厂去看看套类零件的数控加工。
教学过程
一、项目提出
图3-1套类零件图
图3-2套类零件三维效果图
引导学生进行该零件的结构及工艺分析，引出课题的实现方法。
二、项目分析
套类零件加工是学习数控车床编程与操作的最重要一环，也是学习其它回转体类零件加工基础，因此要掌握如下知识：
1.恒定线速度切削功能指令及应用；
2.内轮廓综合加工工艺制定及循环参数选择；
3.正确选择通孔加工刀具及内孔车刀的对刀方法；
4.内孔加工的方法及其尺寸控制方法。
三、知识学习
一、编程指令
介绍恒定切削速度功能指令G96和G97
1．指令代码含义
G96—恒线速度控制。
G97—恒转速控制。
2．指令功能
使用恒线速度切削功能指令，可以使刀具切削点切削线速度始终为常数（主轴转速×直径＝常数）。
如图示，切削速度不随刀具位置而发生变化，切削时工件直径发生，主轴转速亦随之变化，保证各点切削速度恒定。
图3-3
3．指令格式
G96S＿；恒线速度控制，S表示切削线速度（m/min）。
G50S＿；主轴转速上限，S表示主轴转度（r/min）。
G97S＿；恒转速控制，S表示主轴转速（r/min）。
4．指令使用说明
（1）主轴必须为受控主轴，该指令才能生效。
（2）当工件从大直径加工到小直径时，主轴转速可能提高得非常快，因此使用恒线速度控制G96时，必须设定主轴转速上限。
（3）用G00指令时，主轴转速不改变。
（4）取消恒线速度控制后，S地址下数值生效，单位为r/min。
如果没有重新写地址S，则主轴以原先的G96功能生效前的转速旋转。
5．编程示例
表3-1FANUC系统恒定切削速度功能指令编程示例
程序段号
程序内容
动作说明
N10
M3S500G97
恒转速控制，主轴正转，转速500r/min
N20
T0101
换T01号刀
N30
G00X10Z2
刀具移至进刀点
N40
G50S2000
设定主轴最高转速为2000r/min
N50
G96S150
设定恒线速度，150m/min
N60
G01Z-15F0.2
车外圆
N70
X18Z-20
N80
Z-25
N90
X24
N100
Z-30
N110
G97S600
取消恒线速，主轴转速500r/min
N120
…
四、制定计划
1.恒定线速度切削功能指令G96和恒转速削功能指令G97；
2.套类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.完成套类零件加工、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）工具选择圆钢毛坯装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正。
其它工具见表3-2。
（2）量具选择外圆尺寸精度要求不高，用游标卡尺测量；内孔精度较高，用内径千分尺测量；内孔深度用深度千分尺测量；内锥面用游标万能角度尺测量；表面粗糙度用粗糙度样板比对。
（3）刀具选择加工材料为Q235，外圆加工选用90°硬质合金外圆车刀，置于T01刀位；内孔车削选用硬质合金内孔车刀（不通孔车刀），置于T02刀位。
表3-2套类零件加工工、量、刃具选择
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
6
钻夹头
个
1
7
磁性表座
个
1
量具
1
游标卡尺
0～150mm
0.02mm
把
1
2
内径千分尺
0～25mm
0.01mm
把
1
3
游标万能角度尺
0～320°
2′
把
1
4
表面粗糙度样板
套
1
5
深度千分尺
0～200mm
0.01mm
把
1
6
百分表
0～10mm
0.01mm
只
1
刀具
1
外圆车刀
90°
把
1
2
内孔粗车刀
93°
把
1
3
内孔精车刀
93°
把
1
4
中心钻
A3
只
1
5
麻花钻
Φ14mm
只
1
2．加工工艺路线
本零件需加工端面、外圆、内孔，加工时还须调头装夹。
先加工右端面、Φ30mm外圆及内轮廓表面；然后调头加工左侧端面及Φ34mm外圆。
外圆精度要求不高，可不分粗、精车；内轮廓分粗、精加工完成。
3．合理选择切削用量
加工材料为Q235，硬度不高，切削力不大，切削用量选择如下表。
表3-3套类零件加工工艺
工步号
工步内容
刀具号
切削用量
背吃刀量ap/（mm）
进给速度f/（mm/r）
主轴转速n/（r/min）
1
夹持毛坯外圆，车右端面
T01
1～2
0.2
600
2
车Φ30mm外圆
T01
1～2
0.2
600
3
手动钻中心孔
T04
1.5
0.1
800
4
手动钻Φ14mm中心孔
T05
7
0.08
400
5
粗车Φ16
mm、Φ18
mm等内轮廓，留0.4mm精加工余量
T02
1～2
0.15
600
6
精车Φ16
mm、Φ18
mm等内轮廓至尺寸
T03
0.2
0.1
800
7
调头装夹Φ30mm外圆，车左端面，控制工件总长为（40±0.1）mm
T01
1～2
0.15
600
8
车外圆Φ34mm至尺寸要求
T01
1～2
0.2
600
（二）编制参考加工程序
1．建立工件坐标系
加工右侧表面时，工件原点设在右端面与主轴轴线的交点上，如图3-1所示。
加工左侧表面时，工件原点设在左端面与主轴轴线的交点上。
这里零件左侧面的加工程序略。
2．计算基点坐标
基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3-4。
表3-4基点坐标
基点
坐标（X，Z）
基点
坐标（X，Z）
P1
（24，0）
P7
（16.035，-28.125）
P2
（18.042，-20.075）
P8
（16.035，-40）
P3
（18.042，-28.125）
3．参考程序（见表3-5）
FANUC系统程序名为“O9402”。
表3-5套类零件加工参考程序
程序段号
程序内容
动作说明
N05
G97G99M03S600G21
设置初始状态
N10
T0101
选择T01外圆车刀
N20
G00X0Z5
刀具移近至进刀点
N30
G01Z0F0.2
刀具加工至工件原点
N40
X32
车右端面
N50
Z-25
粗车Φ30外圆
N60
X36
刀具沿X方向退出
N70
G00Z2
刀具沿Z方向退出
N80
X30
刀具沿X方向进刀
N90
G01Z-25F0.1
车Φ30外圆至尺寸
N100
X36
刀具沿X方向退出
N110
G00X100Z100
刀具沿Z方向退出
N120
M00
程序停，手动钻中心孔，钻孔
N130
T0404
换内孔粗车刀
N135
G50S1500
设定主轴最高转速为1500r/min，恒线速度控制，切削线速度为100m/min。
N140
G96S100
N150
G00X12Z5
刀具移至循环起点
N160
G71U2R1
设置循环参数，调粗加工循环
N170
G71P180Q240U-0.4W0.2
N180
G00X24F0.1
精加工内轮廓程序段
N190
G01Z0
N200
X18.042Z-20.075
N210
Z-28.125
N220
X16.035
N230
Z-42
N240
X14
N250
G00X100Z100
刀具退回至换刀点
N260
M00M05
主轴停，程序停，测量
N270
T0303
换内孔精车刀
N275
G50S2000
设定主轴最高转速为2000r/min，恒线速度控制，切削线速度为120m/min。
N280
G96S120
N290
G00X12Z5
刀具移至循环起点
N300
G70P180Q240
调用精加工循环，精加工内轮廓
N310
G00G97X100Z100
恒转速
N320
M05M30
主轴停，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Φ35/Φ14的钢管。
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）装夹刀具。
将外圆车刀T01、内孔粗车刀T02、内孔精车刀T03分别装在刀架的1、2、3号刀位，并按要求夹紧。
（4）装夹工件。
将棒料装夹在三爪自定心卡盘上，伸出55mm，找正并夹紧，调头装夹用百分表效正。
（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
内孔精车刀采用试切法（车端面、车内孔）进行对刀，并把操作得到的数据输入到T03号刀具补偿中；外圆粗车刀和内孔粗车刀对刀时，分别将刀位点移至工件右端面和外圆（或内孔）处进行对刀操作，并把操作得到的数据输入到T01、T02号刀具补偿中。
（六）空运行及仿真
打开程序，选择MEM（自动）工作方式，打开机床锁住开关，按空运行键，再按循环启动键，观察程序运行情况；若按图形显示键再按循环启动键，可进行轨迹仿真，观察加工轨迹。
空运行结束后，使空运行及机床锁住功能复位，机床重新回参考点。
（七）零件自动加工及尺寸控制
1．零件自动加工
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。
2．零件加工过程中尺寸控制
对于内孔尺寸仍然采用试切和试测方法保证尺寸精度，具体做法：
当程序运行到N260程序段时，停车测量精加工余量。
根据精加工余量设置内孔精车刀T03的磨损量，避免因对刀不精确而使精加工余量不足出现缺陷。
然后运行精加工程序，程序运行结束后，停车测量；根据测量结果修调内孔精车刀T03的磨损值，再次运行精加工程序，直到达到尺寸要求为止。
内轮廓长度尺寸控制同外轮廓长度控制方法，通过修调刀具长度方向磨损值进行控制。
（八）零件检测与评分
零件加工结束后进行检测。
检测结果写在表3-6中。
表3-6套类零件加工评分表
班级
姓名
学号
课题
内轮廓综合加工
零件编号
基本检查
编程
序号
检测内容
配分
学生自评
教师评分
1
切削加工工艺制定正确
5
2
切削用量选择合理
5
3
程序正确、简单、规范
5
操作
4
设备操作、维护保养正确
5
5
安全文明生产
5
6
刀具选择、安装正确、规范
5
7
工件找正、安装正确、规范
5
工作态度
8
行为规范、纪律表现
5
外圆
9
Φ34mm
5
10
Φ30mm
5
内孔
11
Φ18
mm
10
12
Φ16
mm
10
长度
13
（40±0.1）mm
5
14
25mm
4
15
20
mm
6
16
8
mm
6
锥度
17
3:
10
6
其余
18
3
综合得分
100
（九）加工结束，清理机床
六、项目评价
表3-7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．加工前，应先检查内孔车刀是否会与工件发生碰撞。
2．手动钻中心孔及钻孔时，进给量要均匀，以防止中心钻及麻花钻折断。
3．车内轮廓刀具进给方向、刀具磨损补偿值等均与车外轮廓相反。
4．内孔精车刀车端面对刀后，其它刀具不能再通过车端面对刀，否则长度尺寸将无法控制。
5．工件调头，加工左侧外圆及左侧面时，刀具都应重新对刀。
6．对于套类零件夹紧力不能过大，以防止工件变形。
思考与练习
1.车内轮廓毛坯外圆循环参数如何选择？
2．编写图示零件的加工程序并练习。
毛坯材料为Q235。
图3-4练习零件图
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