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1、項目四 盤套類零件的工藝設計及編程,教學內容,,盤套類零件的加工工藝,端面深孔鉆削循環(huán)指令G74,端面粗車復合循環(huán)指令72,徑向切槽循環(huán)指令G75,切槽相關知識鏈接,重點：,,,盤套類類零件的工藝性分析,1,,,編程指令G72、G74、G75的應用,2,難點：,,,盤套類零件合理的加工工藝的編寫,1,,,盤套類零件的工藝編制方法及編程方法,3,,,裝夾方案、工藝參數及切削刀具的正確選擇,3,1.掌握數控系統(tǒng)的G72、G74、G75等指令的編程格式及應用； 2.掌握盤套類零件的結構特點和加工工藝特點，正確分析腔 體零件的加工工藝； 3.掌握盤套類零件的工藝編制方法及編程方法,【知識目標】,1能
2、正確分析盤類零件圖紙（會分析零件圖紙技術要求，會檢 查零件圖的完整性和正確性，會分析零件的結構工藝性）， 并進行相應的工藝處理 2. 能正確選擇短套零件、盤類零件裝夾方案，正確選擇加工設 備、切削刀具與切削參數，會編寫數控加工工藝卡,【能力目標】,一、項目導入,如圖所示為軸套類零件，毛坯為6065的棒料，材料為45鋼，要求分析零件的加工工藝，填寫工藝文件，編寫零件的加工程序。,盤類零件一般指徑向尺寸比軸向尺寸大，且最大與最小內外圓直徑差較大，并以端面面積大為主要特征的零件，套類零件一般由外圓、內孔、端面、臺階和溝槽等組成,二、相關知識,（一）盤套類零件的加工工藝,1盤套類零件的結構特點及技術要
3、求,結構特點,盤類零件表面不僅有形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度的要求, 而且位置精度要求較高, 有的零件壁較薄,加工中容易變形，盤套類零件主要靠車削加工，,法蘭盤 透蓋 套環(huán) 滑動軸承套 氣缸套 盤盤類零件,技術要求,1）尺寸精度和幾何形狀精度,套類零件的內圓表面是起支承或導向作用的主要表面，它通常與運動著的軸、刀具或活塞相配合。 內圓直徑：尺寸精度一般為IT7，精密的軸套有時達IT6；形狀精度應控制在孔徑公差以內，一些精密軸套的形狀精度則應控制在孔徑公差的1/21/3，甚至更嚴。對于長的套筒零件，形狀精度除圓度要求外，還應有圓柱度要求。 外圓表面：是自身的支承表面，常以過盈配合或過渡
4、配合同箱體、機架上的孔相連接。外圓直徑的尺寸精度一般為IT7IT6，形狀精度控制在外徑公差以內。,內、外圓之間的同軸度是套類零件最主要的相互位置精度要求，一般為0.0050.01mm。 當套類零件的端面(包括凸緣端面)在工作中須承受軸向載荷，或雖不承受軸向載荷，但加工時用作定位面時，則端面對內孔軸線應有較高的垂直度要求，一般為0.050.02mm。,2）相互位置精度,為保證零件的功用和提高其耐磨性 內圓表面粗糙度值應為1.60.1m，要求更高的內圓，值應達到0.025m。 外圓的表面粗糙度值一般為3.20.4m。,3）表面粗糙度,2盤套類零件的孔加工特點及常用加工方法,（1）盤套類零件孔加工特
5、點,孔加工是在工件內部進行的，觀察切削情況比較困難，尤其是 小孔、深孔更為突出； 刀桿尺寸由于受孔徑和孔深的限制，既不能粗，又不能短，所 以在加工小而深的孔時，刀桿剛性很差； 排屑和冷卻困難； 當工件壁較薄時，加工時工件容易變形； 測量孔比測量外圓困難；,（2）盤套類零件孔加工的方法,加工內孔是盤套類零件的特征之一，不同精度要求的孔常用的加工工藝路線參見教材P127頁表41所示。,1）鉆孔,刀具：麻花鉆 尺寸精度：一般可達到IT11IT12 表面粗糙度：Ra12.525,麻花鉆,擴孔刀具：有麻花鉆（低精度）和擴孔鉆（高精度）等， 擴孔鉆加工精度： 尺寸精度：IT10IT11； 表面粗糙
6、度Ra達6.312.5m。,2）擴孔,擴孔是指用擴孔刀具擴大工件的孔徑,鉸孔余量：一般粗鉸的余量為0.150.3mm，精鉸為0.040.15mm 鉸孔精度：加工精度可達IT6IT8，Ra可達1.60.4,3）鉸孔,用鉸刀從被加工孔的孔壁上切除微量金屬，使孔的精度和表面質量得到提高的加工方法，稱為鉸孔。,鉸孔刀具：鉸刀,4）車（鏜）孔,車刀種類：通孔車刀、不通孔車刀,安裝：刀尖應對準工件中心，刀桿與內孔中心線平行，刀桿伸出長 度略長于被加工孔的長度。,通孔車刀：刀具安裝受孔深的影響，刀桿伸出較長，刀具剛性差。為了減小徑向切削抗力，防止車孔時振動，主偏角應取得大些，一般取60 75；為減小刀具副
7、后刀面與孔壁的摩擦，副偏角也應取得較大，一般在15 30；為了防止內孔車刀后刀面和孔壁的摩擦，同時又考慮不使刀具的強度下降，在實際加工中，一般建議將車刀后角刃磨成雙后角。,通孔車刀結構參數 裝夾式通孔車刀 內孔（通孔）車刀結構與形狀,整體式通孔車刀,不通孔（盲孔）車刀：是用來車不通孔和臺階、圓弧等形狀的。切削部分的幾何形狀與90外圓車刀基本相似，它的主偏角大于90，后角的要求和通孔車刀一樣，不同之處是不通孔車刀的刀尖位刀具的最前端，當加工平底孔時，要求刀尖到刀桿外端的距離小于內孔半徑R，使內孔刀刀桿不與孔壁發(fā)生碰撞。,不通孔車刀結構參數 裝夾式不通孔車刀 內孔（不
8、通孔）車刀結構與形狀,整體式不通孔車刀,3車（鏜）內孔的關鍵技術,解決內孔車刀的剛性問題和內孔車削過程中的排屑問題,（1）盡量增加刀桿的截面積，但不能碰到孔壁。 通常內孔車刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較小，只有孔截面積的1/4左右；若使內孔車刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加。 （2）刀桿伸出的長度盡可能縮短，以增加車刀刀柄剛性，減少切削過程中的振動。,（3）控制切屑流出方向 通孔采用正刃傾角的內孔車刀，使切屑流向待加工表面（前排屑）；盲孔采用負刃傾角的內孔車刀，使切屑流向待加工表面（后排屑）,（4）充分加注切削液 切削液有潤滑、冷卻、清洗、防銹等作
9、用，孔加工時應保證切削區(qū)域切削液澆注充分，以減少工件的熱變形，提高零件的表面質量。 （5）合理選擇刀具幾何參數和切削用量 孔加工時由于加工空間狹小，刀具剛性不足，所以刀具一般要比較鋒利，且切削用量比外圓加工時要選得小些。,4孔加工的工藝方法,車削孔徑要求不高、孔徑又小的，如螺紋底孔，可直接用鉆頭鉆削 車削圓柱孔，孔徑要求較高或深孔，可采用端面深孔加工循環(huán)G74的車削方法加工，或采用外圓、內圓車削循環(huán)（G90）的車削方法加工。 車削有圓弧、臺階多、圓錐的內孔，可采用外圓粗車循環(huán)G71、端面粗車循環(huán)G72的車削方法加工。 車削內槽可采用端面車削循環(huán)G94或外圓、內圓切槽循環(huán)G75的車削方法加工。
10、,5盤套類零件的定位與裝夾方法,粗基準：粗基準盡量選擇不加工表面或牢固、可靠的表面。 精基準：精基準盡量滿足基準重合原則，即設計基準、裝配基準、測量基準與編程計算基準重合。,（1）基準的選擇,（2）常用裝夾方法,1）一次裝夾,2）以內孔為基準裝夾,當需以內孔作為定位基準保證工件的同軸度和垂直度要求時，零件要先進行內孔加工至圖紙要求，再按孔的尺寸配置芯軸。,常用的芯軸：圓柱芯軸、錐度芯軸、脹力芯軸等,圓柱心軸,圓柱芯軸,特點：圓柱心軸結構簡單，制造方便，夾緊力較大，定心精度較低 。,圓柱表面與工件定位配合，并保持較小的間隙，工件靠螺母壓緊,脹力心軸,特點：裝夾方便，定位精度高，同軸 度一般可達
11、0.010.02mm。 適用：零件的精加工和半精加工,依靠錐形彈性套受軸向力擠壓而產生徑向彈性變形而定位夾緊工件,脹力芯軸,錐度心軸,心軸的外圓呈錐體，錐度為1：1000至1：5000。工件壓入錐度心軸時，工件孔產生彈性變形而脹緊工件，并借壓合處的摩擦力傳遞轉矩帶動工件旋轉。,特點：心軸的結構簡單，制造方便，不需要夾緊元件，心軸與安裝孔之間無間隙，故定位精度高，但能承受的切削力小，工件在心軸的軸線位移誤差較大，不能加工端面，裝夾不太方便； 適用：同軸度要求較高工件的精加工,錐度芯軸,3）以外圓為基準定位裝夾,以外圓為精基準終加工內孔，為獲得較高的位置精度,夾具：彈性膜片卡盤、液性塑料夾具、經修
12、磨后的三爪自定心卡盤及軟爪等,三爪自定心卡盤配合軟爪加工軸套,6、防止套筒變形的工藝措施,為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應分開進行；并嚴格控制精加工的切削用量，以減少零件加工時的變形； 為減少熱處理變形的影響，熱處理工序應置于粗加工之后、精加工之前，使熱處理引起的變形在精加工中得以糾正。 減少夾緊力的影響，工藝上可以采取以下措施： 改變夾緊力的方向，即變徑向夾緊為軸向夾緊，使夾緊力作用在工件剛性較好的部位； 當需要徑向夾緊時，為減少夾緊變形使變形均勻，應盡可能使徑向夾緊力沿圓周均勻分布，加工中可用開口過渡套或彈性套及扇形夾爪來滿足要求； 制造工藝凸邊、工藝肋或工藝螺紋，屆時夾工藝凸邊或
13、用螺母夾緊，以減少夾緊變形。,7盤套類零件孔徑的測量,（1）內徑千分尺測量,當孔的尺寸小于25mm時，可用內徑千分尺測量孔徑,內徑千分尺測量孔徑,（2）內徑百分表測量,采用內徑百分表測量零件時，應根據零件內孔直徑，用外徑千分尺將內徑百分表對“零”后，進行測量，取測得的最小值為孔的實際尺寸。,（二）端面粗車復合循環(huán)指令（G72）,G72指令適合于粗車軸向余量大于徑向余量且需多次走刀才能完成的棒料毛坯的內、外徑多臺階軸或孔的加工，所加工的零件要求符合X軸、Z軸方向同時單調增大或單調減小的特點。,編程格式： G72 W(d) R(e)； G72 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f)
14、S(s) T(t)； N（ns）； S(s) F(f)； N(nf)；,其中： d：每次切削背吃刀量，即 X 軸向的進刀深度,以半徑值 表示，一定為正值。 e：每次切削結束的退刀量； ns：精車加工程序第一個程序段的順序號； nf：精車加工程序最后一個程序段的順序號； u：x方向精加工余量的大小和方向，以直徑值表示； w：z方向精加工余量的大小和方向；,f、s、t：包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能在粗加工 循環(huán)中被忽略，而在G72程序段中的F、S或T功能有效。, G72指令必須帶有P、Q地址，否則不能進行該循環(huán)加工 在ns的程序段中應包含G00/G01指令，
15、進行由A到A的 動作，且該程序段中不應編有X向移動指令。 在順序號為ns到順序號為nf的程序段中，可以有G02/G03 指令，但不應包含子程序。,注意：,例41 編制如圖所示零件的加工程序，循環(huán)起點在A（80，1），切削深度2mm。退刀量1mm，X方向精加工余量為0.2mm，Z方向精加工余量為0.5mm，其中雙點劃線部分為工件毛坯。,O4001； G50 X150. Z200. T0100； G96 S150.； G50 S2500 M03； G00 X80. Z1. T0101 M08； G72 W2. R1.； G72 P10 Q20 U0.2 W0.5 F0.25；
16、 N10 G00 G41 Z50.；,G01 X54. Z40. S180. F0.07； Z30.； G02 U8. W4. R4.； G01 X30.； Z15.； U16.； G03 U-4. W2. R2.； Z2.； U6. W3.； N20 G00 G40 X50.； G00 X150. Z200. T0100； T0202； X80. Z1.； G70 P10 Q20； G00 X150. Z200. T0200； M30；,（三）端面深孔鉆削循環(huán)指令（G74）,G74指令本來用于端面縱向斷續(xù)切削，實際多用于深孔鉆削加工，故也稱之為深孔鉆削循環(huán)。用于內外
17、圓的斷續(xù)切削，端面圓環(huán)槽的斷續(xù)切削，若省略X和I、D的指令，則可用于鉆深孔加工。,編程格式： G74 R(e)； G74 X（u） Z(W) P(i) Q(k) R(d) F（f）；,端面深孔鉆削循環(huán)G74,其中： e：每次沿Z方向切削k后的退刀量。沒有指定R(e) 時，用參數也可以設定。 X：B點的X方向絕對坐標值。 U：A到B沿X方向的增量。 Z：C點的Z方向絕對坐標值。 W：A到C沿Z軸方向的增量。 i：X方向的每次循環(huán)移動量（無符號，單位：微米）（直徑） k：Z方向的每次切削移動量（無符號，單位：微米）。 d：切削到終點時X方向的退刀量（直徑），通常不指定，省略X(U)和i時，則視為0
18、。 f：進給速度。,注意：,對于程序段中的i、k值，在FANUC系統(tǒng)中，不能輸入小數點，而直接輸入最小編程單位。,例42 加工如圖所示的端面環(huán)形槽及中心孔零件，編寫加工程序。,說明：以工件右端面中心為工件坐標系原點，切槽刀（T01）刀寬為3，以左刀尖為刀位點；選擇10鉆頭（T02）進行中心孔加工。,O4002； T0101；（切槽） G97 M03 S600； G00 X24. Z2.； G74 R0.3； G74 X20. Z-5. P2000 Q2000 F0.1； G00 X100. Z50.； T0202；（鉆孔） G00 X0 Z2； G74 R0.3； G74
19、Z-28 Q2000 F0.08； G00 X100 Z50； M05； M30；,（四）徑向切槽循環(huán)指令（G75）,G75用于徑面的斷續(xù)切削，外圓槽的斷續(xù)切削，若省略Z 和K、D的指令，則可用于切斷或切窄槽加工。,編程格式： G75 R(e)； G75 X(U) Z(W) P(i) Q(k) R(d) F(f）；,其中：,e：每次沿X方向切削i后的退刀量。另外，用參數（No056）也 可以設定，根據程序指令，參數也改變。 X：C點的X方向絕對坐標值。 U：A到C的增量。 Z：B點的Z方向絕對坐標值。 W：A到B的增量。 i：X方向的每次循環(huán)移動量（無符號單位：微米）（直徑） k：Z方
20、向的每次切削移動量（無符號單位：微米）。 d：切削到終點時Z方向的退刀量，通常不指定，省略X(U)和 i時，則視為0。 f：進給速度。,當出現(xiàn)以下情況而執(zhí)行切槽復合固定循環(huán)指令時，將會出現(xiàn)程序報警。 X(U)或Z(W)指定，而i或k值未指定或指定為0。 k值大于Z軸的移動量W或k值設定為負值。 i值大于U/2或i值設定為負值。 退刀量大于進刀量，即e值大于每次切深量。 由于i和k為無符號值，所以，刀具切深完成后的偏移方向由系統(tǒng)根據刀具起刀點及切槽終點的坐標自動判斷。 切槽過程中，刀具或工件受較大的單方向切削力，容易在切削過程中產生振動，因此，切槽加工中進給
21、速度F的取值應略?。ㄌ貏e是在端面深孔鉆削時），通常取50100mm/min。,使用切槽復合固定循環(huán)時的注意事項：,例4-3 采用外徑切槽功能將圖示零件切斷，試編寫加工程序。,O4003； G50 X200 Z100 T0200； M03 S600； G00 X35. Z-50. T0202 ； G75 R1.； G75 X-1. P2000 F0.05； G00 X200 Z100 T0200； M30；,參考程序：,切槽相關知識鏈接,1關于槽加工刀具的選擇,（1）切斷刀刀頭各尺寸的確定 1）切斷刀寬度確定 切斷刀的刀頭寬度經驗計算公式為： a（0.50.6）D a主刀刃寬度；
22、 D被切斷工件的直徑。 2）切斷刀刀頭部分長度L確定 切斷實心材料：LD2十(23)。 切斷空心材料：L=h+(23)。 h為被切工件的壁厚,（2）切槽刀各相關尺寸的確定 1）切槽刀刀頭寬度確定 切槽刀的刀頭寬度一般根據工件的槽寬、機床功率和刀具的強度綜合考慮確定。 2）切槽刀的長度確定 切槽刀長度為L槽深十(23)。,2關于槽加工路線設計,（1）車外溝槽,精度不高的較窄溝槽，選擇刀頭寬度等于槽寬采用橫向直進切削而成,槽寬精度要求較高時，可采用粗車、精車二次進給車成,精度要求較高的較寬外圓溝槽加工，可以分幾次進給，要求每次切 削時刀具要有重疊的部分，并在槽溝兩側
23、和底面留一定的精車余量,加工精度不高的溝槽 加工高精度溝槽 加工高精度寬溝槽 外溝槽的加工,（2）車內溝槽,寬度較小和要求不高的內溝槽，可用主切削刃寬度等于槽寬的內溝槽刀采用直進法一次車出 要求較高或較寬的內溝槽，可采用直進法分幾次車出，粗車時槽壁和槽底留精車余量，然后根據槽寬、槽深進行精車 若內溝槽深度較淺，寬度很大，可用內圓粗車刀先車出凹槽，再用內溝槽刀車溝槽兩端垂直面,直進法一次車削 直進法多次車削 雙車綜合車削 內溝槽的加工,（3）車槽的退刀路線,切槽刀和切斷刀都有左右兩個刀尖，兩個刀尖及切削刃中心都可以成為刀位點，編程時應該根據圖紙尺寸標注以及對刀的難易程度確定具
24、體的刀位點。一定要避免編程和實際對刀選用的刀位點不一致。,一般應先退X方向，再退Z方向，應避免與工件外階臺發(fā)生碰撞，造成車刀甚至是機床損壞。,（4）車槽刀和切斷刀刀位點的確定,例44 加工如圖所示工件，編寫加工程序。 零件加工時選擇三把刀具： T0101:外圓端面粗加工刀具，刀尖角55； T0202:外圓端面精加工刀具，刀尖角35，刀尖半徑R0.8； T0303:切槽刀，刀寬4。,,O4004； T0101；（外圓表面粗加工） M03 S300； G00 X38.0 Z2.0； G71 U1.5 R0.5； G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F0.5； N10 G00 G
25、42 X22.0； G01 X30.0 Z-2.0 S600 F0.2； Z-30.0； N20 G40 X38.0； G00 X100.0 Z50. T0000；,T0202；（外圓表面精加工） G00 X38. Z2.0； G70 P10 Q20； G00 X100.0 Z50.0 T0200； M05；,T0303；（4寬切槽刀溝槽加工） M03 S300； G00 X32.0 Z-21.0； G75 R0.5； G75 X27.0 Z-21.0 P1000 F0.1； G00 X100.0 Z50.0 T0300； M05； M30；,三、項目實施,1零件圖的工藝分析
26、,（一）加工工藝分析,套筒零件的幾何元素包括內外圓柱面、內外溝槽和端面倒角，其中58mm外圓、45mm外圓和30mm內圓有較高的的尺寸精度與表面粗糙度要求。58mm外圓對30mm內孔軸線有同軸度為0.02mm的技術要求。,2裝夾方案的確定,套筒類零件在加工時的定位基準主要是外圓和內孔。圖所示的套筒零件，外形規(guī)則，生產批量小，粗、精基準都選擇三爪卡盤夾持外圓柱表面的方式。針對該零件的結構特性，需要掉頭裝夾才能完成整個零件的加工。 第一次以毛坯外圓為定位基準，裝夾右端，車左端58mm外圓及30mm內孔，保證58mm外圓與30mm內孔的同軸度要求； 工件掉頭，第二次以58mm外圓為定位基準，采用軟爪
27、裝夾完成右端外形加工。,3加工順序的確定,按照數控加工工序集中的原則，結合零件的結構特點，以一次安裝加工內容做為一道工序。此零件需二次裝夾才能完成加工，所以分兩道工序。工序1為工序2提供精基準。,（1）工序的劃分,套筒零58mm外圓對30mm內孔軸線有同軸度為0.02mm的技術要求，所以在確定加工順序時要保證內外圓表面的同軸度的要求，遵循“在一次安裝中完成內外圓表面及端面的全部加工”原則確定加工順序,（2）加工順序的確定,具體加工順序的安排如下： 工序一 三爪卡盤夾60毛坯外圓，伸出卡盤端面部分長度35mm左右 車端面； 鉆28毛坯孔； 粗、精車58外圓； 粗、精車30內孔和32內工藝槽。,工
28、序二 工件調頭，三爪卡盤軟爪夾持58已加工外圓表面 車右端面，保證工件總長； 粗、精車45外圓； 粗、精車左端30內孔； 切外溝槽；,4刀具及切削用量的選擇,為了避免重新裝夾刀具，外表面的粗、精車使用同一把車刀，內孔的粗、精鏜使用同一把鏜刀。根據零件結構形狀及工件材料的性質，套筒零件的切削用刀具及切削參數如表所示。,套筒零件數控車削加工刀具卡,5工藝文件的編制,套筒零件數控加工工序卡1,套筒零件數控加工工序卡2,5確定工件坐標系和對刀點,當裝夾小端，加工大端面、外圓及內孔時，工件坐標原點為大端面中心點；當裝夾大端，加工小端面、外圓及溝槽時，工件坐標原點為小端面中心點,裝夾小端時 裝夾大端時 工件坐標系,（二）程序編制,1第一次安裝 數控加工參考程序單1見P142頁表4-5。,2第二次安裝 數控加工參考程序單2見P143頁表4-6。,小 結,本項目以盤套類零件為載體，介紹了該類零件的結構特點、加工方法，詳細闡述了內孔車刀的選用，車內表面走刀路線設計，重點講解了數控車復合循環(huán)指令G72、G74、G75、G70的使用方法和注意事項。通過本項目的學習要求讀者能夠獨立完成對盤套類零件的工藝分析，制定合理的工藝路線，編寫正確的加工程序,
項目四盤套類零件的工藝設計及編程.ppt
