单元三 套类零件的加工

1、 台阶孔套的编程与加工台阶孔套的编程与加工任务任务1 薄壁套的编程与加工薄壁套的编程与加工任务任务 2 图图3-1 台阶孔套台阶孔套 实际生产中，套类零件中的孔一般有直实际生产中，套类零件中的孔一般有直 孔、锥孔、阶梯孔、通孔、盲孔等形式，孔、锥孔、阶梯孔、通孔、盲孔等形式， 它们的加工、测量均比轴类零件困难。如它们的加工、测量均比轴类零件困难。如 图图3-1所示为一台阶孔套零件，所示为一台阶孔套零件，3-2为实物图为实物图 生产类型为单件或小批量生产，无热处理生产类型为单件或小批量生产，无热处理 工艺要求，试正确设定工件坐标系，制定工艺要求，试正确设定工件坐标系，制定 加工工艺方案，选择合理

2、的刀具和切削工加工工艺方案，选择合理的刀具和切削工 艺参数，正确编制数控加工程序并完成零艺参数，正确编制数控加工程序并完成零 件的加工。件的加工。 图图3-2 台阶孔套实物图台阶孔套实物图 此零件除此零件除28+0.021 0mm的内孔有的内孔有 较高的精度要求外，其它内容精度较高的精度要求外，其它内容精度 要求一般，表面粗糙度全部为要求一般，表面粗糙度全部为Ra3.2 ，内孔结构较为简单，注意保证精，内孔结构较为简单，注意保证精 度要求即可。内孔尺寸变化不大，度要求即可。内孔尺寸变化不大， 用用G00、G01指令编程加工时，程序指令编程加工时，程序 会变的冗长，编程容易出错，如果会变的冗长，

3、编程容易出错，如果 用循环指令用循环指令G90、G71编程加工，会编程加工，会 使程序简洁。使程序简洁。 1.孔加工刀具孔加工刀具 孔加工刀具按其用途可分为两大类：一类是孔加工刀具按其用途可分为两大类：一类是 钻头，它主要用于在实心材料上钻孔（有时钻头，它主要用于在实心材料上钻孔（有时 也用于扩孔）。根据钻头构造及用途不同，也用于扩孔）。根据钻头构造及用途不同， 又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等； 另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如镗另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如镗 刀、扩孔钻及铰刀等。镗刀分通孔和盲孔两刀、扩孔钻及铰刀等。镗刀分通孔和盲孔

4、两 种。种。 由于内孔车刀的刀体强度较差，在选择切削由于内孔车刀的刀体强度较差，在选择切削 用量时，应适当减小其数值。总的来说，内用量时，应适当减小其数值。总的来说，内 孔车刀的切削用量主要根据其截面尺寸、刀孔车刀的切削用量主要根据其截面尺寸、刀 具材料，工件材料以及加工性质等因素来选具材料，工件材料以及加工性质等因素来选 择，截面尺寸大的切削用量选的大些，硬质择，截面尺寸大的切削用量选的大些，硬质 合金内孔车刀比高速钢内孔车刀选用的切削合金内孔车刀比高速钢内孔车刀选用的切削 用量要大，车塑性材料时的切削速度比车脆用量要大，车塑性材料时的切削速度比车脆 性材料时的切削速度要高，而进给量要略小性

5、材料时的切削速度要高，而进给量要略小 一些。一些。 2.切削用量的选择切削用量的选择 1.设备选择设备选择 选用广州数控选用广州数控GSK980系统数控车床；计系统数控车床；计 算机及仿真软件；采用三爪自定心卡盘装夹算机及仿真软件；采用三爪自定心卡盘装夹 2.零件毛坯零件毛坯 选用选用42mm65mm圆钢，毛坯材质为圆钢，毛坯材质为 45钢。钢。 3.刀具类型刀具类型 选用选用90外圆车刀、主偏角为外圆车刀、主偏角为93内孔内孔 车刀及刀宽为车刀及刀宽为4mm的切断刀。的切断刀。 （1）钢直尺：）钢直尺：0300mm。 （2）游标卡尺：）游标卡尺：0.02mm/0150mm。 （3）外径千分尺

6、：）外径千分尺：0.01mm/2550mm、 内卡钳。内卡钳。 （4）塞规：）塞规：28mm。 （5）表面粗糙度样板。）表面粗糙度样板。 1.确定加工工艺确定加工工艺 以零件右端面轴心处为编程原点，采用从右以零件右端面轴心处为编程原点，采用从右 到左的加工方式。工艺路线安排如下：到左的加工方式。工艺路线安排如下： （1）钻孔）钻孔18mm。 （2）粗、精车工件右端面及外圆。）粗、精车工件右端面及外圆。 （3）粗车零件内圆柱面，留精加工余量）粗车零件内圆柱面，留精加工余量 0.5mm。 （4）精车零件内圆柱面至尺寸要求。）精车零件内圆柱面至尺寸要求。 （5）切断。）切断。 本任务是套类零件中较简

7、单的，可以采本任务是套类零件中较简单的，可以采 用用G01指令进行加工，也可以采用循环指令进行加工，也可以采用循环 指令指令G90、G71编程加工，下面就用两种编程加工，下面就用两种 指令分别编写本任务的加工程序，见表指令分别编写本任务的加工程序，见表 3-3、3-4。 表表3-3 台阶孔套加工程序（用固定循环指令台阶孔套加工程序（用固定循环指令G90编写）编写） 加工程序加工程序程序说明程序说明实物图实物图 O0001；程序名程序名 G99 M03 T0101 S1000 F0.15； 主轴正转，转速为主轴正转，转速为10001000r/min ，选择，选择1 1号刀及号刀及1 1号刀补号刀

8、补 G00 X44. Z2.;1 1号刀快速移动到循环起点号刀快速移动到循环起点 G94 X17. Z1. F0.15; 粗、精车工件右端面粗、精车工件右端面 Z0; G90 X39.8. Z-45. F0.15车工件外圆至尺寸车工件外圆至尺寸 G00 X100. Z100.;1 1号刀快速退刀号刀快速退刀 T0202 S800; 换换2 2号刀及号刀及2 2号刀补，转速号刀补，转速 800r/min800r/min G00 X17. Z2.;2 2号刀快速到达循环起点号刀快速到达循环起点 G90 X19.5 Z-42. F0.15;粗车粗车20mm内孔内孔 X21.5 Z-25.; 粗车粗车

9、28mm内孔内孔 X23.5; X25.5; X27.5; G00 X27.; 2号刀改变切削循环号刀改变切削循环 起点起点 G90 X29.5 Z-4. F0.15; 粗车粗车35mm内孔内孔 X31.5; X33.5; X34.5; 表表3-3 台阶孔套加工程序（用固定循环指令台阶孔套加工程序（用固定循环指令G90编写）续表编写）续表1 G00 X35.1; 精车内孔精车内孔 G01 Z-4. F0.1; X28.01; Z-25.; X20.1; Z-42.; X17.; G00 Z120.;2号刀号刀Z轴快速退刀轴快速退刀 X120.;2号刀号刀X轴快速退刀轴快速退刀 M00;程序暂停

10、，测量零件尺寸程序暂停，测量零件尺寸 M03 T0303 S600; 换换3 3号刀及号刀及3 3号刀补，机床转号刀补，机床转 速速600r/min600r/min G00 X44. Z2.;3 3号刀快速靠近工件号刀快速靠近工件 Z-44.;3 3号刀快速到达切断位置号刀快速到达切断位置 G01 X19. F0.1;切断工件切断工件 G00 X100. Z100.;3 3号刀快速退刀号刀快速退刀 M30；程序结束光标回程序头程序结束光标回程序头 表表3-3 台阶孔套加工程序（用固定循环指令台阶孔套加工程序（用固定循环指令G90编写）续表编写）续表2 加工程序加工程序程序说明程序说明实物图实物

11、图 O0002；程序名程序名 G99 M03 T0101 S1000 F0.15； 主轴正转，转速为主轴正转，转速为10001000r/min ，选择，选择1 1号刀及号刀及1 1号刀补号刀补 G00 X44. Z2.;1 1号刀快速移动到循环起点号刀快速移动到循环起点 G94 X17. Z1. F0.15; 粗、精车工件右端面粗、精车工件右端面 Z0; G90 X39.8. Z-45. F0.15车工件外圆至尺寸车工件外圆至尺寸 G00 X120. Z120.;1 1号刀快速退刀号刀快速退刀 T0202 S800 F0.15; 换换2 2号刀及号刀及2 2号刀补，转速号刀补，转速 800r/

12、min800r/min G00 X17. Z2.;2号快速到达循环起点号快速到达循环起点 表表3-4 台阶孔套加工程序（用复合循环指令台阶孔套加工程序（用复合循环指令G71编写）编写） G71 U1. R0.5; G71粗加工循环粗加工循环 G71 P10 Q11 U-0.5 W0.03; N10 G00 X35.1; 内孔精加工程序内孔精加工程序 G01 Z-4. F0.1; X28.01; Z-25.; X20.1; Z-42.; N11 G01 X17.; G70 P10 Q11；G70G70精加工循环精加工循环 表表3-4 台阶孔套加工程序（用复合循环指令台阶孔套加工程序（用复合循环指

13、令G71编写）续表编写）续表1 G00 X120. Z120.;2 2号刀快速退刀号刀快速退刀 M00;程序暂停，测量尺寸程序暂停，测量尺寸 M03 T0303 S600; 换换3 3号刀及号刀及3 3号刀补，号刀补， 机床转速机床转速600r/min600r/min G00 X44. Z2.;3 3号刀快速靠近工件号刀快速靠近工件 Z-44.; 3 3号刀快速到达切断号刀快速到达切断 位置位置 G01X19.F0.1;切断工件切断工件 G00 X120. Z120.;3 3号刀快速退刀号刀快速退刀 M30； 程序结束光标回程序程序结束光标回程序 头头 表表3-4 台阶孔套加工程序（用复合循环

14、指令台阶孔套加工程序（用复合循环指令G71编写）续表编写）续表2 图图3-3 台阶孔套的加工过程模拟台阶孔套的加工过程模拟 工件装夹在三爪自定心卡盘软爪上，毛工件装夹在三爪自定心卡盘软爪上，毛 坯右端面伸出坯右端面伸出50mm左右，装夹要牢固。左右，装夹要牢固。 车刀安装时不宜伸出过长，车孔刀刀尖车刀安装时不宜伸出过长，车孔刀刀尖 高度应与机床中心等高或略高，保证主高度应与机床中心等高或略高，保证主 偏角大于偏角大于90，以保证台阶面与轴线垂，以保证台阶面与轴线垂 直。直。 三把刀分别对刀，然后正确输入对应的刀补值，对三把刀分别对刀，然后正确输入对应的刀补值，对 刀结束。刀结束。 6.数控加工

15、与精度控制数控加工与精度控制 （1）加工）加工 首件加工应单段运行，通过机床控制面板上的首件加工应单段运行，通过机床控制面板上的“ 倍率选择倍率选择”按钮修正加工参数，然后自动运行加按钮修正加工参数，然后自动运行加 工，当程序暂停时可以对加工尺寸检测，以保证工，当程序暂停时可以对加工尺寸检测，以保证 精度要求。精度要求。 （2）精度控制）精度控制 加工过程中，各尺寸精度都要保证在公差范围之加工过程中，各尺寸精度都要保证在公差范围之 内，如出现误差可采用刀补修正法进行修正。内，如出现误差可采用刀补修正法进行修正。 （1）修整工件，去毛刺等。）修整工件，去毛刺等。 （2）尺寸精度检测：用游标卡尺测

16、量）尺寸精度检测：用游标卡尺测量 40mm外圆尺寸，外圆尺寸，20mm、35mm内孔内孔 尺寸，深度尺寸，深度25mm、4mm及总长及总长40mm尺寸尺寸 ，用内卡钳配合外径千分尺或塞规检测，用内卡钳配合外径千分尺或塞规检测 28+00.021 mm内孔。内孔。 （3）表面质量检测：用粗糙度样板对比检）表面质量检测：用粗糙度样板对比检 测零件加工表面质量。测零件加工表面质量。 七、问题及防治七、问题及防治 问题现象问题现象产生原因产生原因解决方法解决方法 切削过程出切削过程出 现干涉现干涉 现象现象 1.1.刀具参数不正确刀具参数不正确 2.2.刀具安装不正确刀具安装不正确 1.1.正确设置刀

17、具参数正确设置刀具参数 2.2.正确安装刀具正确安装刀具 尺寸不对尺寸不对 1 1对刀不正确对刀不正确 2 2产生积屑瘤产生积屑瘤 3 3程序中计算错误程序中计算错误 1 1仔细对刀，认真测量。仔细对刀，认真测量。 2 2研磨前刀面，使用切削液，增大前研磨前刀面，使用切削液，增大前 角，选择合理的切削速度角，选择合理的切削速度 3 3认真计算认真计算 内孔有锥度内孔有锥度 1 1刀具磨损刀具磨损 2 2刀柄刚性差，产生刀柄刚性差，产生“让刀让刀”现象现象 1 1采用耐磨的车刀材料采用耐磨的车刀材料 2 2尽量采用大尺寸的刀柄，减小切削尽量采用大尺寸的刀柄，减小切削 用量用量 内孔表面内孔表面

18、粗糙度差粗糙度差 1 1车刀磨损车刀磨损 2 2车刀刃磨不良，表面粗糙度大车刀刃磨不良，表面粗糙度大 3 3车刀几何角度不合理，装刀低于车刀几何角度不合理，装刀低于 中心中心 4 4切削用量选择不当切削用量选择不当 5 5刀柄细长，产生振动刀柄细长，产生振动 1 1重新刃磨车刀重新刃磨车刀 2 2保证刀刃锋利，研磨车刀前后面保证刀刃锋利，研磨车刀前后面 3 3合理选择刀具角度，精车装刀时可合理选择刀具角度，精车装刀时可 略高于工件中心略高于工件中心 4 4适当降低切削速度，减小进给量适当降低切削速度，减小进给量 5 5加粗刀柄和降低切削速度加粗刀柄和降低切削速度 表表3-6 孔加工时的加工问题

19、、产生原因及解决方法孔加工时的加工问题、产生原因及解决方法 图图3-9 薄壁套薄壁套 如图如图3-9所示为一薄壁套零件，所示为一薄壁套零件，3-10为实为实 物图，生产类型为单件或小批量生产，物图，生产类型为单件或小批量生产， 无热处理工艺要求，试正确设定工件坐无热处理工艺要求，试正确设定工件坐 标系，制定加工工艺方案，选择合理的标系，制定加工工艺方案，选择合理的 刀具和切削工艺参数，正确编制数控加刀具和切削工艺参数，正确编制数控加 工程序并完成零件的加工。工程序并完成零件的加工。 图图3-10 薄壁套实物图薄壁套实物图 薄壁套类零件孔壁较薄，装夹过程中很容易变薄壁套类零件孔壁较薄，装夹过程中

20、很容易变 形，因此装夹难度较大，一般可采用以外圆定形，因此装夹难度较大，一般可采用以外圆定 位和内孔定位夹紧的方法来完成，外圆定位时位和内孔定位夹紧的方法来完成，外圆定位时 可使用特制的软卡爪装夹，内孔定位时可使用可使用特制的软卡爪装夹，内孔定位时可使用 芯轴来装夹。该任务即为一薄壁套零件，零件芯轴来装夹。该任务即为一薄壁套零件，零件 外圆、内孔精度及表面粗糙度要求较高；右端外圆、内孔精度及表面粗糙度要求较高；右端 面与面与26+00.03 mm孔轴线有垂直度要求，加工孔轴线有垂直度要求，加工 时应在一次装夹中完成；时应在一次装夹中完成；30 0 0.03 外圆既有 外圆既有 圆度形位公差要求

21、，又有同轴度要求，又因内圆度形位公差要求，又有同轴度要求，又因内 孔存在阶台，无法采用一次装夹工件完成全部孔存在阶台，无法采用一次装夹工件完成全部 加工内容的方法，因此可采取先加工完零件右加工内容的方法，因此可采取先加工完零件右 端面及内孔，再使用芯轴装夹完成零件外圆加端面及内孔，再使用芯轴装夹完成零件外圆加 工的方法。工的方法。 1.编程指令编程指令 （1）深孔加工多重循环指令）深孔加工多重循环指令G74 1）指令格式）指令格式 G74 R(e)； G74 X(u) Z(w) P(i) Q(k) R(d) F(f) S(s) T(t) 2）说明：）说明： G74指令的运动轨迹如图指令的运动轨

22、迹如图3-11所示，刀具从循所示，刀具从循 环起点环起点A开始，按照指令指定的参数加工，加工开始，按照指令指定的参数加工，加工 完成后快速退回到循环起点，结束粗车循环所有完成后快速退回到循环起点，结束粗车循环所有 动作。动作。 该循环可处理断削，如果省略该循环可处理断削，如果省略X(u)、P(i)， 结果只在结果只在Z轴操作，用于钻孔。轴操作，用于钻孔。 e和和d都用地址都用地址R指定，他们的区别在于有无指定，他们的区别在于有无 指定指定X(u)，如果，如果X(u)被指令了，则为被指令了，则为d，否则，否则 为为e。 图图3-11 G74指令运动轨迹图指令运动轨迹图 1.设备选择设备选择 选用

23、广州数控选用广州数控980系统数控车床；计算机及系统数控车床；计算机及 仿真软件；采用三爪自定心卡盘及心轴装夹。仿真软件；采用三爪自定心卡盘及心轴装夹。 2.零件毛坯零件毛坯 选用选用42mm50mm圆棒料，毛坯材质为圆棒料，毛坯材质为45 钢。钢。 3.刀具类型刀具类型 选用选用90外圆车刀、车孔刀。外圆车刀、车孔刀。 . （1）钢直尺：）钢直尺：0300mm。 （2）游标卡尺：）游标卡尺：0.02mm/0150mm。 （3）深度游标卡尺：）深度游标卡尺：0.02mm/0150mm （4）外径千分尺）外径千分尺25mm50mm。 （5）内径百分表或）内径百分表或26mm塞规。塞规。 （6）磁

24、力表座及百分表。）磁力表座及百分表。 （7）表面粗糙度样板。）表面粗糙度样板。 1.确定加工工艺确定加工工艺 以零件轴线与右端面的交点为编程原点，为以零件轴线与右端面的交点为编程原点，为 了保证零件尺寸链正确，采用从右到左加工了保证零件尺寸链正确，采用从右到左加工 的原则。工艺路线安排如下：的原则。工艺路线安排如下： （1）三爪卡盘夹持工件一端约）三爪卡盘夹持工件一端约20mm左右，左右， 车端面（车平即可），车外圆至车端面（车平即可），车外圆至40mm长长 23mm。 （2）调头软卡爪夹持）调头软卡爪夹持40外圆，夹持长度外圆，夹持长度 20mm左右左右 （3）钻孔）钻孔18mm，车另一端面

25、至总长，车另一端面至总长45mm ，车外圆，车外圆380 -0.1mm至尺寸，长至尺寸，长23mm。 （4）分别加工）分别加工20mm、26mm孔、深度孔、深度 41mm及倒角至尺寸。如图及倒角至尺寸。如图3-12所示。所示。 图图3-12 薄壁套工序图薄壁套工序图 （5）在机床主轴上安装芯轴，零件安装到）在机床主轴上安装芯轴，零件安装到 芯轴上，以内孔定位轴向螺母夹紧，加芯轴上，以内孔定位轴向螺母夹紧，加 工零件工零件300 -0.03mm外圆、长度外圆、长度40mm 至尺寸要求。如图至尺寸要求。如图3-13所示。所示。 图图3-13 薄壁套工序图薄壁套工序图 本任务主要由外圆、圆弧、槽等部

26、分组成本任务主要由外圆、圆弧、槽等部分组成 程序编制并不复杂，外圆部分可用复合指程序编制并不复杂，外圆部分可用复合指 令令G71来加工，槽部分可用我们新学的指令来加工，槽部分可用我们新学的指令 复合指令复合指令G75加工。加工。 2.程序的编制和输入程序的编制和输入 表表3-9 薄壁套的加工程序薄壁套的加工程序 加工程序加工程序1（零件左端面及夹（零件左端面及夹 持外圆）持外圆） 程序说明程序说明零件实体图零件实体图 O0001; ;程序号程序号 G97 G99 M03 S800 T0101 F0.15； 主轴正转，转速为主轴正转，转速为800r/min，1号号 刀及刀及1号刀补，进给量为号刀

27、补，进给量为 0.15mm/r G00 X44. Z2.；刀具快速靠近工件刀具快速靠近工件 G94 X-1. Z0 F0.15；车削工件左端面车削工件左端面 G90 X40. Z-23. F0.15；车削工件外圆至车削工件外圆至40mm长长23mm G00 X100. Z100.；1号刀具快速离开工件号刀具快速离开工件 M30；程序结束程序结束 加工程序加工程序2（零件右端面、外圆及内孔）（零件右端面、外圆及内孔） O0002；程序号程序号 G97 G99 M03 S500 T0202 F0.15 ； 主轴正转，转速主轴正转，转速500r/min，2号刀及号刀及 2号刀补，进给量为号刀补，进给

28、量为0.15mm/r G00 X0 Z6.M08；切削液开，钻头快速到达循环起点切削液开，钻头快速到达循环起点 G74 R0.5； G74多重循环指令钻孔多重循环指令钻孔 G74 Z-65. Q5000 F0.15； G00 X100. Z100. M09；切削液关，钻头快速离开工件切削液关，钻头快速离开工件 S800 T0101； 主轴转速变为主轴转速变为800 r/min，换，换1号刀及号刀及 1号刀补号刀补 G00 X44.0 Z3.0；1号刀具快速到达循环起点号刀具快速到达循环起点 G94 X17. Z1. F0.15； 粗、精车工件右端面粗、精车工件右端面 Z0； G90 X40.0

29、 Z-23.0 F0.15；G90指令粗、精车外圆指令粗、精车外圆380 -0.1mm 至尺寸至尺寸 X37.95； G00 X100. Z100.；刀具快速离开工件刀具快速离开工件 T0303 S700； 换换3号刀及号刀及3号刀补，主轴转速为号刀补，主轴转速为 700r/min G00 X17.0 Z2.0；快速靠近工件快速靠近工件 表表3-9 薄壁套的加工程序（续表薄壁套的加工程序（续表1） G74 R0.5； G74多重循环指令粗车多重循环指令粗车20+0.1 0mm内孔内孔 G74 X19.7 Z-47. P1000 Q4000 R0.5 F0.1； G00 X18.；改变改变3号刀

30、循环起点号刀循环起点 G74 R0.5； G74多重循环指令粗车多重循环指令粗车26+0.03 0mm内孔内孔 G74 X25.7 Z-41. P1000 Q4000 R0.5 F0.1； G00 X28.0 S800； 精车精车20+0.1 0mm、26+0.03 0mm内孔内孔 G01 Z0 F0.08； X26.015 Z-1.； Z-41.025； X20.05； Z-46.； G00 X18.； Z100.0； Z向及向及X向快速退刀向快速退刀 X100.； M30；程序结束程序结束 表表3-9 薄壁套的加工程序（续表薄壁套的加工程序（续表2） 加工程序加工程序3（零件安装在芯轴上车

31、外圆）（零件安装在芯轴上车外圆） O0003；程序名程序名 G97 G99 M03 S1000 T0101 F0.2； 主轴正转，转速主轴正转，转速1000r/min， 1号刀及号刀及1号刀补，进给量为号刀补，进给量为 0.2mm/r G00 X42.0 Z2.0；1号刀具快速到达循环起点号刀具快速到达循环起点 G90 X35. Z-40. F0.2； 粗车粗车300 -0.03mm外圆，留外圆，留 余量余量0.5mm X30.5； X29.985 F0.1；精车精车300 -0.03mm外圆至尺外圆至尺 寸寸 G00 X100. Z100.；1号刀具快速离开工件号刀具快速离开工件 M30；程序结束程