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1、,任务三 螺纹轴的加工工艺与程序编制,【知识目标】 掌握含圆柱面、锥面、沟槽和螺纹轴的车削工艺 掌握数控车削沟槽、螺纹的工艺知识及编程指令 【能力目标】 1. 能根据零件结构特点和技术要求，制订含螺纹的轴类零件的加工工艺方案 2. 能正确使用螺纹加工指令手工编制含螺纹的零件的数控加工程序,学习目标及能力要求,任务导入,如图所示螺纹轴，毛坯材料为45#钢，毛坯尺寸为40的棒料。分析零件的数控加工工艺，并编制数控加工程序。,任务分析,螺纹轴是联接件，外表由主要由螺纹、沟槽、锥面、圆柱面组成。本任务主要介绍沟槽和螺纹切削工艺，介绍G32、G92、G76螺纹加工指令，结合本任务所学的知识，完成螺纹轴加
2、工工艺的分析和数控加工程序的编制。,相关知识点 一、外沟槽的加工方法,（一）常用车槽刀 高速钢车槽刀 硬质合金车槽刀,（二）车外沟槽的方法,1.车削精度不高的和宽度较窄的沟槽 2.车削有精度要求、宽度较宽的沟槽 3.车削圆弧槽 4.车削较小梯形槽,（二）车外沟槽的方法,5 .车削45斜沟槽或圆弧斜沟槽,在安装时，刀具不宜伸出过长，同时刀具的中心线必须装得与工件中心垂直，以保证两个副偏角对称。 切断实心工件时，刀具的主切削刃必须装得与工件中心等高，否则不能车到中心，而且容易崩刃，甚至折断车刀。 刀具的底平面应平整，以保证两个副后角对称。 如果有顶尖顶住加工时，应在切断前及时移去顶尖，否则容易打坏
3、刀具。,（三）车槽刀(切断刀)的使用注意事项,1.切削深度 槽刀刀体的宽度。 2.进给量f 高速钢车刀车钢料时f=0.050.1mm/r；车铸铁材料时f=0.10.2mm/r。 用硬质合金车槽刀车钢料时f=0.10.2mm/r；车铸铁时f=0.150.25mm/r。 3.切削速 度 用高速钢车刀车钢料时，=3040m/min；车铸铁时=1525m/min。 用硬质合金车刀车钢料时，=80120m/min；车铸铁时=60100m/min。,（四）车槽的切削用量,二、槽的加工指令,暂停指令G04 格式：G04 X（U或P） ； 非模态指令。 G98方式指定暂停的时间，G99方式指定暂停时主轴的回转
4、数。 X、U后数值允许带小数点，单位为秒（或转）；P后数值不允许带小数点，单位为0.001秒（或转）。 G04暂停功能可以用在车槽时的暂停 钻孔时暂停和车螺纹前主轴转速的延时暂停。,应用举例：用G01车如图2-52所示的槽，槽刀宽为4mm，工件坐标零点在右端面中心。 G00 X22 Z-15； G01 X14 F30； G04 X0.5； 槽底暂停0.5S G01 X22 F100； Z-18； G01 X14 F30； G04 X0.5； 槽底暂停0.5S X22 F100； ,G01车槽,格式： G75 R(e)； G75 X(U) Z(W) P(i) Q(k) R(d) F(f) 其中：
5、 e：退刀量，模态值； X(U) Z(W) ：车槽终点处坐标 i：X方向的每次切深量，半径值，无正负号，单位为m k：刀具完成一次径向切削后，在Z方向的偏移量，无正负号，单位为m d：刀具在切削底部的退刀量，d的符号一定是正，单位为m。但是，如果X（U）及i省略，可用相应的正负符号指定刀具退刀量 f：进给量,（3）内（外）径车槽循环指令75,G75走刀路线,例：加工如图2.3.9所示四处3mm宽外沟槽,N30 G00 X32 Z-13； N40 G75 R1； R:退刀量1mm N50 G75 X20 Z-40 P3000 Q9000 F0.5； X向每次吃刀量3mm（半径值），Z向每次增量移
6、动9mm 先用G75完成粗车，再用G01进行精车。,G75应用举例,三、螺纹数控车削加工工艺 （一）圆柱螺纹的主要参数,大径d、D：与外螺纹的牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱面的直径；这个直径是螺纹的公称直径(管螺纹除外)。 小径d1、D1：与外螺纹的牙底 (或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱面的直径。常用作危险剖面的计算直径。 中径d2、D2：是一假想的与螺栓同心的圆柱直径，此圆柱周向切割螺纹，使螺纹在此圆柱面上的牙厚和牙间距相等。,螺距P：螺距是相邻两螺牙在中径线上对应两点间的轴向距离，是螺纹的基本参数。 线数：螺纹的螺旋线根数。沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿条等距螺旋线形成的螺纹
7、称为线螺纹。 导程L：螺栓在固定的螺母中旋转一周时，沿自身轴线所移动的距离。在单头螺纹中，螺距和导程是一致的，在多头螺纹中，导程等于螺距和线数的乘积。,普通圆柱螺纹的基本尺寸的计算公式,螺纹车削几何尺寸说明,（1）高速车削三角形外螺纹时，受车刀挤压后会使螺纹大径尺寸胀大，因此车螺纹前的外圆直径，因比螺纹大径小。根据一般经验公式，螺纹顶径在车外圆时应车小（0.10.13）P（P为螺距） （2）车削三角内螺纹时，因为车刀切削时的挤压作用，内孔直径会缩小（车削塑性材料较明显），所以车削内螺纹前的孔径应比内螺纹小径略大些，实际生产中，普通螺纹在车内螺纹前的孔径尺寸，可以用下列近似公式计算： 车削塑性金
8、属的内螺纹时： 车削脆性金属的内螺纹时：,低速车削普通螺纹 直进法 车削时只朝X方向进给，在几次行程后，把螺纹加工到所需尺寸和表面粗糙度。 左右切削法 车螺纹时，除了朝X方向进行切削外，同时还进行了Z方向左右的微量进给，经过几次切削后，把螺纹加工到尺寸。 斜进法 当螺距较大螺纹槽较深，切削余量较大时，粗车为了加工方便，除了朝X方向进行切削外，同时还进行了Z方向一个方向的微量进给，经过几次切削后，把螺纹加工到尺寸。,a.直进法 b.左右切削法 c.斜进法,（二）普通螺纹的加工方法,高速车削普通外螺纹 高速车削螺纹时，只能采用直进法对螺纹进行加工，否则会影响螺纹精度。,（三）引入距离和引出距离,车
9、螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严密的速比关系。但在实际车削螺纹开始时，伺服系统不可避免地有一个加速过程，结束前也相应有一个减速的过程。为了能在伺服电机正常运转的情况下切削螺纹，螺纹切削应注意在两端设置足够的升速进刀段1和降速退刀段2，即在Z轴方向有足够的切入、切出的空刀量，如图所示。,（n为主轴转速，p为螺纹导程）。一般取1 为25mm，2 为1 的1/2左右）,（四）螺纹切削轴向起始位置的确定,在一个螺纹的整个切削过程中，螺纹起点的Z坐标值应始终设定为一个固定值，否则会使螺纹“乱扣”。 单线螺纹的切削：轴向上，每次切削时的起始点Z坐标都应当是同一个坐标值 多线螺纹的切削 ：
10、通过改变螺纹切削时刀具起点的Z坐标来确定各线螺纹的位置。当加工另一条螺纹时，刀具轴向切削起始点Z坐标偏移一个螺距P。,（五） 走刀次数与背吃刀量,如果螺纹牙型较深，螺距较大，可分几次进给。每次进给的背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量所得的差按递减规律分配。常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量可参考“分刀表”选取。,四、螺纹车削指令,单行程螺纹插补指令 G32 格式：G32 X(U)_ Z(W)_ F ； F 公制螺纹导程； X（U）、Z（W）为螺纹终点的绝对或相对坐标 X（U）省略时为圆柱螺纹切削，Z（W ）省略时为端面螺纹切削，X( U ）、Z( W ）都编入时可加工圆锥螺纹。,a)G32车直螺
11、纹 b)G32车锥螺纹,G32应用举例,如图用G32加工M201.5圆柱螺纹， GOO X28.0 Z3.0 X19.2 G32 Z-22 F1.5 G00X28 Z3 G00X18.6 G32 Z-22 F1.5 G00X28 Z3 ,格式：G92 X(U) _ Z(W) _ F_R ； X(U)、Z（W）为螺纹终点坐标值 F为螺纹导程，R为螺纹切削路线的半径差。 G92指令实际上是把“快速进刀-螺纹切削-快速退刀-返回起点”四个动作作为一个循环。 G92为模态指令，,螺纹切削单一固定循环指令G92, 在螺纹切削期间，按下进给保持时，刀具将在完成一个螺纹切削循环后再进入进给保持状态。 如果在
12、单段方式下执行 G92 循环，则每执行一次循环必须按四次循环起动按钮。 G92 指令是模态指令，当 Z 轴移动量没有变化时，只需对 X 轴指定移动指令即可重复固定循环。 执行G92 循环，在螺纹切削的收尾处，沿接近 45的方向斜向退刀，退刀 Z 向距离。 在G92指令执行期间，进给速度倍率、主轴速度倍率均无效。,指令G92使用注意事项,如图所示用G92加工M201.5圆柱螺纹，分四刀完成： N50G00X28.Z3.； N60G92X19.2Z-23.F1.5; N70X18.6； N80X18.2； N90X18.04； ,G92应用举例,如图所示用G92加工M201.5圆锥螺纹，分四刀完成
13、。 N50G00X28.Z2.； N60G92X19.2Z-22.R-3.F1.5； N70X18.6； N80X18.2； N90X18.04； ,G92应用举例,例4用G92加工M244/2圆柱螺纹，假设每条螺纹分两刀完成。 N50 G00 X28. Z3;快速靠近工件 N60 G92 X21.9 Z-22. F4; 加工第一头螺纹 N70X21.4； N80 G00 X28.Z5; 重新定位，移动一个螺距 N90G92 X21.9 Z-22. F4; 加工第二头螺纹 N100X21.4；,双线及多线螺纹的加工方法，其实与单线螺纹的加工方法差不多，只不过双线螺纹在加工完第一条螺纹后，需移动
14、一个螺距，然后加工第二条螺纹，直至完成。,双头螺纹的加工举例,螺纹切削复合循环指令G76,当螺纹的螺距较大、牙型较深时，直进法螺纹会由于刀具两边切削产生较大切削抗力，也因此会引起工件振动，影响加工精度和表面粗糙度。而且由于所需刀具较多，用G32或G92编程的程序冗长，编程效率较低，这时我们可以采用G76指令进行螺纹加工。 G76指令既可以用于外螺纹的加工，也可以用于内螺纹的加工。既可以用于单线螺纹加工，也可以用于多线螺纹的加工。既可以用于直螺纹加工，也可以用于锥螺纹的加工。既可用于三角螺纹加工，也可以用于梯形螺纹的加工。,G76指令格式,G76 P m r Q dmin R d G76 X(u
15、)_ Z(W)_ R i P k Q d F L 说明： m：最终精加工重复次数为199； r：螺纹尾端倒角值，该值得大小可设置在（0.09.9）L之间，系数应为0.1的整数倍，用0099之间的两位整数表示，其中L为导程； ：刀尖的角度（决定螺牙的角度）可选择80，60，55，30，29，0六种中的一种，由两位整数表示； m，r，：同用地址P同时指定，例如：m=2，r=1.2L，=60，表示为P021260； dmin：最小切深度，用半径值指定，单位为m。 d：精加工余量，用半径值指定，单位为m； X(U) 、Z(W) 为终点坐标； i：螺纹锥度值，螺纹部分的半径差即螺纹切削起始点与切削终点的
16、半径差。 k：螺纹牙型的高度，用半径值指定，单位为m， d：第一次的切深量，X轴方向的半径值，单位为m L：螺纹导程,G76 螺纹切削复合循环轨迹,由图可知，其以斜进法方法分层切削螺纹，因此更适合加工螺距较大、牙型较深的螺纹。,G76应用举例,用G76加工如图所示的螺纹 N230 G00 X 34 Z5； （刀具定位到循环起点） G76 P01060 Q200 R100； （螺纹车削循环，最小切深0.2mm，精加工余量0.1mm ） G76 X28.04 Z-27. P974 Q400 F1.5； G00 X150 Z150； 刀具回换到点 ,任务实施 一、工艺分析,1.图样分析： 该为零件为
17、一螺纹短轴，由外圆、槽、锥度及螺纹等特征组成。 外圆基本尺寸为38，尺寸公差为IT8，基轴制，表面粗糙度Ra1.6。,槽有两处，右边处是尺寸为32的螺纹退刀槽，精度要求不高，左边处是一8mm宽的槽，槽底直径为32，公差为对称公差0.02。锥度尺寸为1：4，表面粗糙度为Ra1.6。 右端的外螺纹为公制普通三角外螺纹，右旋，单线，公称直径22，螺纹1.5，中径公差6g。零件总长700.1，其它表面的粗糙度要求为Ra3.2。毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为4073。,2.夹紧定位方案的选择,选用数控车床通用夹具三爪自定心卡盘进行装夹,方案一 （1）车左头 粗车38外圆精车38外圆及左端倒角粗车328外沟
18、槽精车328外沟槽切断 （2）调头，软爪夹38外表面，车右端面保证总长70 粗车螺纹外圆柱面、锥面精车螺纹外圆柱面、锥面车32退刀槽车M221.5普通螺纹,3.加工顺序和进给路线的确定,3.加工顺序和进给路线的确定,方案二 车端面粗车整个外表面精车整个外表面车32退刀槽粗车粗车328外沟槽精车328外沟槽车M221.5普通螺纹切断并倒左端倒角，零件的加工过程如图所示,（a)外圆粗精车 （b）切槽 （c)螺纹加工,为了减少装夹次数，在这里采用加工方案二。 外圆的粗精车一次完成除槽和螺纹外的所有外形 粗车左边328外沟槽，采用直进法，分3刀，槽两侧面与槽底均留0.15余量。如图（a）；精车左边32
19、8外沟槽，采用先右侧壁、再槽底、最后左侧壁的走刀路线，如图2-64（b）,（a）粗车进给路线 （b）精车进给路线,4.刀具及切削用量的选择,根据零件的形状及尺寸，选择四把车刀： 1号刀为95外圆车刀，2号刀为93外圆车刀，3号刀为3mm宽的车槽刀，4号刀为60螺纹车刀。 根据刀具材料、工件材料等参考有关资料，选择切削用量。,5.数控加工工序卡,二、数学处理与坐标计算,（1）对于左头38外圆，由于其公差较为小，故X向可直接取基本尺寸。 （2）在对于左头的328槽，根据工艺安排内容，考虑到槽底与槽侧壁留0.15的余量，经分析可知，三刀起点到工件端面的距离分别为47.15，49.5，51.85 。,、对于右头的1：4锥度，考虑到计算与编程方法，可求出忽略C1倒角时的尺寸26。 、对于右头M221.5三角螺纹，查表可知，牙深为0.974，结合工艺安排的内容，可知四刀对应的直径分别为X21.2、X20.6、X20.2和X20.04。Z向考虑到车刀加速与减速过程，选择车刀的切入与切出空刀量分别取3和1.5。,三、编制加工程序,编制加工程序,三、编制加工程序,三、编制加工程序,Thank You !,