项目五三角形螺纹加工

1、项目五 三角形螺纹加工教学目标知识目标：1. 掌握轴向切削固定循环指令G90、螺纹切削固定循环指令G92；2. 了解三角螺纹的尺寸计算方法；3. 会制订螺纹加工工艺及合理选择循环参数，确定切削用量。能力目标：1. 掌握螺纹车刀的安装及对刀方法；2. 掌握螺纹加工方法及尺寸控制；3. 会使用VNUC数控仿真软件进行练习；4. 完成三角螺纹零件加工。材料为Q235。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.

2、螺纹切削固定循环指令G92及应用；2. 三角形螺纹的尺寸计算方法；3. 三角形螺纹零件加工工艺制定及合理选择循环参数，确定切削用量；4. 三角形螺纹零件的加工工艺分析、程序编制；5. 三角形螺纹零件的加工、尺寸控制及检验方法。难点：1. 三角形螺纹零件加工工艺制定及合理选择循环参数，确定切削用量；2. 完成三角形螺纹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，让学生掌握三角螺纹的尺寸计算方法，螺纹加工指令及应用，螺纹车刀的安装及对刀方法，螺纹加工方法及尺寸控制；会制订螺纹加工工艺；使用VNUC数控仿真软件进行练习；并能进行三角形螺纹零件的加工工艺分析、编程与模拟仿真。教学方法总体方法

3、：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：到实训工厂去看看三角形螺纹零件的数控加工。教学过程一、项目提出图5-1 零件图图5-2 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、项目分析三角螺纹零件加工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. 轴向切削固定循环指令G90、径向切削固定循环指令G94、螺纹切削固定循环指令G92、螺纹加工指令G32；2. 三角螺纹零件加工工艺制定及循环参数选择；3. 三角螺纹零件加工、尺

4、寸控制及检验方法；4. 三角螺纹零件的加工工艺分析、编程和加工操作。三、知识学习（一）编程指令固定循环切削指令G90、G94、G92前面介绍的G指令，如G00、G01、G02、G03等，都是基本切削指令，即一个指令只使刀具产生一个动作。但一个切削循环指令可使刀具产生四个动作，即可将刀具“切入切削退刀返回”，用一个循环指令完成。故使用循环指令可简化编程。1. 轴向（内、外径）切削固定循环指令G90指令格式：G90 X（U） Z（W） F； （圆柱切削）G90 X（U） Z（W） R F； （圆锥切削）功能：该指令可使刀具从循环始点A开始走矩形（直线）轨迹，经B、C、D点后，回到A点，进刀后，再按

5、直线轨迹循环，依此类推，最终完成圆柱（圆锥）面车削。刀具路径如图5-3、5-4所示。图5-3图5-4说明：（1）执行该指令时，刀具刀尖从循环始点A开始，经ABCDA四段轨迹，其中AB和DA段按快速R移动；BC和CD段按指令进给速度F移动。（2）F值是进给速度。（3）R值为切削始点B与切削终点C的半径差，即Rr始-r终。注意：使用循环切削指令时，刀具必须先定位至循环起点，再执行循环切削指令，且完成一循环切削指令后，刀具仍回到此循环起点。循环切削指令为模态指令。2径向切削固定循环G94指令格式：G94 X（U） Z（W） R F；功能：该指令可使刀具从循环始点A开始走矩形（直线）轨迹，经B、C、D

6、点后，回到A点，进刀后，再按直线轨迹循环，依此类推，最终完成圆柱（圆锥）面车削。刀具路径如图5-5、5-6所示。图5-5图5-6说明： （1）执行该指令时，刀具刀尖从循环始点A开始，经ABCDA四段轨迹，其中AB和DA段按快速R移动；BC和CD段按指令进给速度F移动。（2）F值是进给速度。（3）R值为切削始点B相对于切削终点C在Z轴的相对坐标，即RZBZC。3螺纹切削固定循环G92指令格式：G92 X（U） Z（W） R F；功能：该指令可完成螺纹加工的四个动作。刀具路径如图5-7、5-8所示。图5-7图5-8说明：（1）执行该指令时，刀具刀尖从循环始点A开始，经ABCDA四段轨迹，其中AB和

7、DA段按快速R移动；BC和CD段按指令进给速度F移动。（2）F值是螺纹导程。（3）R值为螺纹始点B与螺纹终点C的半径差，即Rr始r终。（二）螺纹加工指令G32功能：G32为等距圆柱螺纹或圆锥螺纹车削指令，只需一个指令便可完成螺纹全部车削。指令格式：G32 X Z R F；其中：（1）X，Z值为螺纹加工轨迹终点的坐标值。（2）R表示螺纹切削的退尾量，R的符号表示回退方向。R为正表示沿X轴正向退回；R为负表示沿X轴负向退回。使用R可免除退刀槽。R可以省略，表示不用系统的回退功能。（3）F为螺纹的导程。即主轴每转一周，伺服轴的进给值。当加工锥螺纹时，斜角在45°以下为Z轴方向的螺纹导程；斜

8、角在45°以上为X轴方向的螺纹导程。指令使用说明：（1）使用螺纹切削指令时，进给倍率无效。（2）螺纹切削指令为续效指令，一经使用便一直有效，直到被同组的G代码取代为止。（3）加工螺纹时，刀具应处于螺纹起点位置。（4）在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段和降速退刀段，以消除伺服滞后造成的螺距误差。（5）从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数。（二）车削三角外螺纹尺寸计算1三角型外螺纹主要参数及计算公式表5-1 三角形外螺纹主要参数及计算公式名称代号计算公式牙型角60°螺距P螺纹大径d螺纹中径d2d2d0.6495p牙型高度h1h10.5413p螺纹小径d1d1d2

9、h1d-1.083p2车螺纹前圆柱面及螺纹实际小径的确定车塑性材料螺纹，在车刀的挤压作用下，会使外径胀大，故车螺纹前，圆柱面直径应比螺纹公称直径小0.10.2mm，一般取d计d0.1p。螺纹实际牙型高度考虑刀尖圆弧半径等因素的影响，一般取h1实0.65p；螺纹实际小径d1实d-2h1实d-1.3p。四、制定计划1. 轴向切削固定循环指令G90、径向切削固定循环指令G94、螺纹切削固定循环指令G92、螺纹加工指令G32；2. 车削三角外螺纹尺寸计算；3. 三角螺纹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. 完成三角螺纹零件加工、尺寸控制方法及检验。五、项目实施（一）加工工艺分析

10、1工、量、刃具选择（1）工具选择 圆钢装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正。其它工具见表5-2。（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；螺纹用螺纹环规测量。（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。表5-2 加工三角形外螺纹工、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12卡盘扳手副13刀架扳手副14垫刀片块若干5划线盘个1量具1游标卡尺015

11、0mm0.02mm把12外径千分尺025mm0.01mm把13螺纹环规M12×1副14角度样板60°块1刀具1外圆粗车刀90°把12外圆精车刀90°把13切槽刀4mm×15mm把14螺纹刀60°把12制定加工工艺路线先用外圆车刀T01粗车，再外圆车刀T02精车，然后用切槽刀T03切槽，用60°螺纹刀T04车螺纹，最后用用切槽刀T03切断工件。3合理选择切削用量加工材料为Q 235，硬度不高，切削力不大，切削用量选择如下表。表5-3 车削普通三角形外螺纹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/

12、r)主轴转速n(r/min)1车右端面T01120.26002粗加工螺纹外圆及18mm外圆，留0.4mm精车余量T01120.26003精加工螺纹外圆及18mm外圆至尺寸T020.20.18004车4×9mm螺纹退刀槽T0340.084005粗、精车M12×1至尺寸T04010.414006切断，控制工件总长T0340.08400（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5-1所示。2计算基点坐标基点P1P5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5-4。表5-4 基点坐标基点坐标（X，Z）基点坐

13、标（X，Z）P1（9.9，0）P4（18.026，-20.05）P2（11.9，-1）P5（18.026，-35）P3（11.9，-20.05）3参考程序（见表5-5）FANUC系统程序名为“O9404”。表5-5 车削普通三角形外螺纹零件参考程序程序段号程序内容动作说明N05T0101选择T01号外圆粗车刀N10G40 G99 M03 S600 F0.2取消刀尖半径补偿，绝对坐标编程，转速为600r/min，进给速度为0.2mm/r。N20G90 G00 G42 X22 Z5刀具快速移动至循环起点N30G90 X18.4 Z-40粗加工18mm和12mm的外圆N40G90 X16 Z-19.

14、9N50G90 X14 Z-19.9N60G90 X12.3 Z-19.9N70G40 G00 X100 Z100刀具退回至换刀点N80M00 M05程序停，主轴停，测量N90T0202换外圆精车刀N100M03 S800 精加工转速为800r/minN110G00 G42 X5.9 Z2精加工18mm和12mm的外圆至尺寸N120G01 X11.9 Z-1 F0.1N130Z-20.05N140X18.026N150Z-36N160G00 G40X100 Z100刀具退回至换刀点N170M00 M05程序停，主轴停，测量N180T0303换切槽刀N190M03 S400主轴转速为400r/m

15、inN200G00 X20 Z-20.05切槽N210G01 X9 F0.08N220X20 F0.3N230G00 X100 Z100刀具退回至换刀点N240T0404换螺纹刀N250M03 S300主轴转速为300r/minN260G00 X14 Z2刀具定位到螺纹加工循环起点N270G92 X11.3 Z-18 F1车螺纹N280G92 X10.9 Z-18 F1N290G92 X10.7 Z-18 F1N300G00 X100 Z100刀具退回至换刀点N310T0303换切槽刀N320M03 S400主轴转速为400r/minN330G00 X20 Z-39切断工件N340G01 X0

16、 F0.08N350X20 F0.3N360G00 X100 Z100刀具退回至换刀点N370M05主轴停止N380M30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22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

17、断刀T03时应注意使刀杆垂直于工件轴线。（4）工件装夹。将22的棒料装夹在三爪自定心卡盘上，伸出50mm，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。螺纹车刀对刀步骤如下：1Z轴对刀主轴正转，使螺纹车刀刀尖与工件右端面对齐，采用目测法或借助于金属直尺对齐。把此时刀尖相对于工件原点的Z向坐标输入到试切长度中。2X轴对刀主轴正转，移动螺纹车刀，使刀尖轻轻碰至工件外圆表面或车一段外圆面，Z方

18、向退出刀具；停车，测量外圆直径。把所得值输入到工件的试切直径中。（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外圆及长度尺寸控制同前。螺纹尺寸控制是将螺纹车刀设置一定磨损量，当程序运行到N300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（螺纹通规能通过，止规通不过为合格）。（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5-6中。表5-6 三角形圆柱外螺纹加工评分表班级姓名学号课题三角形螺纹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52切削用量选择合理53程序正确、简单、规范5操作4设备操作、维护保养正确55安全文明生产56刀具选择、安装正确、规范57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918 mm10长度10(35±0.1) mm51120 mm5倒角12C15槽134×9 mm5螺纹14M12×120表面粗糙度 15Ra1.