Fanuc系统数控车加工工艺与技能训练模块六-课件

课题一盲孔零件的加工

本课题要求编程并加工如图6.1所示盲孔零件，毛坯为φ53mm×100mm的棒料，材料为45钢。

a)零件图b)实体图图6.1盲孔零件一、基础知识1.孔加工特点

(1)孔加工是在工件内部进行的，观察切削情况比较困难，尤其是小孔、深孔更为突出。

课题一(2)刀杆尺寸由于受孔和孔深的限制，既不能粗，又不能短，所以在加工小而深的孔时，刀杆刚性很差。

(3)排屑和冷却困难。

(4)当工件壁较薄时，加工时工件容易变形。

(5)测量孔比测量外圆困难。2.孔加工刀具（1）麻花钻要在实心材料上加工出孔，必须先用钻头钻出一个孔来。常用的钻头是麻花钻。麻花钻由切削部分、工作部分、颈部和钻柄等组成，如图6.2所示。钻柄有锥柄和直柄2种，一般12mm以下的麻花钻用直柄，12mm以上用锥柄。

图6.2麻花钻的组成(2)刀杆尺寸由于受孔和孔深的限制，既不能粗，又不能短，所以（2）中心钻中心钻用于加工中心孔。有三种形式：中心钻、无护锥60º复合中心钻和带护锥60º复合中心钻。为节约刀具材料，复合中心钻常制成双端的，钻沟一般制成直的。复合中心钻的工作部分由钻孔部分和锪孔部分组成，钻孔部分与麻花钻相同，有倒锥度及钻尖几何参数，锪孔部分制成60º锥度，保护锥制成120º锥度。复合中心钻工作部分的外圆需经斜向铲磨，才能保证锪孔部分及锪孔部分与钻孔部分的过渡部分具有后角。

(3)深孔钻一般深径比(孔深与孔径比)在5~10范围内的孔为深孔，加工深孔可用深孔钻。深孔钻的结构有多种，常用的主要有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻和喷吸钻等。（2）中心钻（4）扩孔钻在实心零件上钻孔时，如果孔径较大，钻头直径也较大，横刃加长，轴向切削力增大，钻削时会很费力，这时可以钻削后用扩空钻对孔进行扩大加工。扩孔钻有高速钢扩孔钻和硬质合金扩孔钻两种，如图6.3所示。

(a)高速钢扩孔钻(b)硬质合金扩孔钻图6.3扩孔钻

(5)镗孔刀铸孔、锻孔或用钻头钻出来的孔，内孔表面还很粗糙，需要用内孔刀车削。车削内孔用的车刀，一般叫做镗孔刀，简称镗刀。常用镗刀有整体式和机夹式2种，如图6.4所示。（4）扩孔钻(a)高速钢扩

(a)整体式镗刀(b)机夹式镗刀图6.4常用镗刀（6）铰刀精度要求较高的内孔，除了采用高速精镗之外，一般是经过镗孔后用铰刀铰削。铰刀有机用铰刀和手用铰刀2种，由工作部分、颈和柄等组成，如图6.5所示。(a)整体式镗刀

(a)机用铰刀(b)手用铰刀图6.5铰刀3.孔加工的方法（1）钻孔钻孔前，先车平零件端面，钻出一个中心孔。(用短钻头钻孔时，只要车平端面，不一定要钻出中心孔)。将钻头装在车床尾座套筒内，并把尾座固定在适当位置上，这时开动车床就可以用手动进刀钻孔，如图6.6所示。(a)机

图6.6钻孔的方法用较长钻头钻孔时，为了防止钻头跳动，把孔钻大或折断钻头，可以在刀架上夹一铜棒或垫铁片，如图6.7所示，支住钻头头部(不能用力太大)，然后钻孔。当钻头头部进入孔中时，立即退出铜棒。

图6.7防止钻头跳动的方法

（2）镗孔镗孔是把已有的孔直径扩大，达到所需的形状和尺寸。

①镗孔车刀的几何形状镗孔车刀可分为通孔镗刀、不通孔镗刀和内孔切槽刀3种。

a.通孔镗刀切削部分的几何形状与外圆车刀基本相似。

b.盲孔(不通孔)镗刀是用来车不通孔和台阶、圆弧等形状的。切削部分的几何形状与偏刀基本相似，它的主偏角大于90°。

c.内槽刀用于切削各种内槽。常见的内槽有退刀用槽、密封用槽、定位用槽。内槽刀的大小、形状要根据孔径和槽形及槽的大小而确定。

②镗孔的关键

a.尽量增加刀杆的截面积(但不能碰到孔壁)。

b.刀杆伸出的长度尽可能缩短。即应根据孔径、孔深来选择刀杆的大小和长度。

c.控制切屑流出方向，通孔用前排屑，盲孔用后排屑。（2）镗孔

③镗孔的方法

a.车削孔径要求不高、孔径又小的(例如螺纹孔)，可直接用钻头钻削。

b.车削圆柱孔，孔径要求较高或深孔可采用端面深孔加工循环(G74)的车削方法加工，或采用外圆、内圆车削循环(G90)的车削方法加工。

c.车削有圆弧、台阶多、圆锥的内孔，可采用外圆粗车循环(G71)、端面粗车循环(G72)的车削方法加工。

d.车削内槽可采用端面车削循环(G94)或外圆、内圆切槽循环(G75)的车削方法加工。（3）铰孔铰孔是对较小和未淬火孔的精加工方法之一，在成批生产中已被广泛采用。铰孔之前，一般先镗孔，镗孔后留些余量，一般粗铰为0.15mm～0.3mm，精铰为0.04mm～0.15mm，余量大小直接影响铰孔的质量。③镗孔的方法4.孔加工方法的选择在车床中，孔的加工方法与孔的精度要求、孔径以及孔的深度有很大的关系。一般来讲，在精度等级为IT12、IT13时，一次钻孔就可以实现。在精度等级为IT11，孔径≤10mm时，采用一次钻孔方式；当孔径>10~30mm时，采用钻孔和扩孔方式；孔径>30~80mm时，采用钻孔、扩钻、扩孔刀或车刀镗孔方式。在精度等级为ITl0、IT9，孔径≤10mm时，采用钻孔以及铰孔方式；当孔径>10~30mm时，采用钻孔、扩孔和铰孔方式；孔径>30~80mm时，采用钻孔、扩孔、铰孔、或者用扩孔刀镗孔方式。在精度等级为IT8、IT7，孔径≤10mm时，采用钻孔及一次或二次铰孔方式；当孔径>10~30mm时，采用钻孔、扩孔、一次或二次铰孔方式；当孔径>30~80mm时，采用钻孔、扩钻(或者用扩孔刀镗孔)以及一次或二次铰孔方式。4.孔加工方法的选择5.车内孔的关键技术车孔是常用的孔加工方法之一，可用作粗加工，也可用作精加工。车孔精度一般可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra1.6~3.2μm。车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性问题和内孔车削过程中的排屑问题。为了增加车削刚性，防止产生振动，要尽量选择粗的刀杆，装夹时刀杆伸出长度尽可能短，只要略大于孔深即可。刀尖要对准工件中心，刀杆与轴心线平行。精车内孔时，应保持刀刃锋利，否则容易产生让刀，把孔车成锥形。内孔加工过程中，主要是控制切屑流出方向来解决排屑问题。精车孔时要求切屑流向待加工表面(前排屑)，前排屑主要是采用正刃倾角内孔车刀。加工盲孔时，应采用负的刃倾角，使切屑从孔口排出。5.车内孔的关键技术6.加工孔的注意事项（1）内孔车刀的刀尖应尽量与车床主轴的轴线等高。（2）刀杆的粗细应根据孔径的大小来选择，刀杆粗会碰孔壁，刀杆细则刚性差，刀杆应在不碰孔壁的前提下尽量大些为宜。（3）刀杆伸出刀架的距离应尽可能短些，以改善刀杆刚性，减少切削过程中可能产生的振动。（4）精车内孔时，应保持刀刃锋利，否则容易产生让刀，把孔车出锥度。（5）精车后应检查内孔尺寸是否符合要求，如有误差应修改后重复精车到尺寸。（6）使用量具要正确，保证尺寸的准确性。6.加工孔的注意事项7.孔的精度套类零件的精度有下列几个项目。

(1)孔的位置精度。同轴度(孔之间或孔与某些表面间的尺寸精度)、平行度、垂直度、径向圆跳动和端面圆跳动等。(2)孔径和长度的尺寸精度。

(3)孔的形状精度(如圆度、圆柱度、直线度等)。

(4)表面粗糙度要达到哪一级表面粗糙度，一般按加工图样上的规定。8.孔的测量(1)内径千分尺测量当孔的尺寸小于25mm时，可用内径千分尺测量孔径，如图6.8所示。7.孔的精度

图6.8内径千分尺测量孔径（2）内径百分表测量采用内径百分表测量零件时，应根据零件内孔直径，用外径千分尺将内径百分表对“零”后，进行测量，测量方法如图6.9所示。取测得的最小值为孔的实际尺寸。

图6.9内径百分表测量孔径图6.8（3）塞规测量塞规由通端1、止端2和柄部组成，如图6.10所示。测量时，当通端可塞进孔内，而止端进不去时，孔径为合格。

图6.10塞规9.孔加工指令（1）G01

在数控车床上加上孔，无论是钻孔还是镗孔，都可以用G01指令来实现。（2）固定循环（G71、G72、G90、G94）前面学过的外圆粗车循环（G71）、端面粗车循环（G72）、外圆（内圆）车削循环（G90）和端面车削循环（G94）都可以用干孔的加工。详见本课题中前面所述“孔加工的方法”。（3）塞规测量（3）深孔钻削循环（G74）举例：使用G74加工如图6.11所示深孔。

图6.11深孔钻削循环加工程序如下：O0003；N10G50X200.0Z1000.0T0202；建立工件坐标系，选择2号刀和2号刀补N20M03S600；N30G00X0Z1.0；快速移到起刀点N40G74R1；（3）深孔钻削循环（G74）N50G74Z-80.0Q20.0F0.1；钻孔，深80mm，每次钻20mmN60G00X200.0Z1000.0T0200；快速退刀，取消2号刀补N70M05；N80M30；程序结束并返回二、课题实施1.工艺分析与工艺设计（1）图样分析图6.1所示零件由圆柱面、圆角和盲孔组成，零件的尺寸精度和表面粗糙度要求较高。（2）加工工艺路线设计①粗车外轮廓；②精车外轮廓；③倒角2×45º；④钻φ3的小孔，深为4mm；N50G74Z-80.0Q20.0F0.1；⑤钻φ16的孔，深为30mm；⑥镗φ18孔，深28mm；⑦镗φ20孔，深30mm；⑧倒内孔1×45º的倒角⑨切断（3）刀具选择①外圆刀，设为1号刀②φ3mm钻头，设为2号刀③切断刀，设为3号刀④φ16mm钻头，设为4号刀⑤镗刀，设为6号刀2.程序编制选取工件轴线与工件右端面的交点O为工件坐标原点。程序如下：⑤钻φ16的孔，深为30mm；O0001；N10M03S800T0100；选1号刀N20G00X60.0Z2.0；N30G71U1.5R1.0；N30~N80为粗车外轮廓N40G71P50Q80U0.5W0.5F150；N50G00X40.0Z2.0；N60G01X40.0Z-45.0F100S1000；N70G02X50.0Z-50.0R5.0；N80G01X50.0Z-73.0；N90G70P50Q80；精车外轮廓N100G00X34.0Z1.0；N110G01X42.0Z-3.0；车削倒角N120G00X150.0Z20.0；退刀N130G00X0Z2.0T0202；换2号刀N140G01Z-4.0F0.12；钻φ3的孔N150G00Z2.0；O0001；N160X150.0Z20.0T0200；取消2号刀补N170T0404M08；换4号刀具，开切削液N180G00X0Z2.0；N190G01W-15.0F1.2；第一次钻φ16的孔，深15mmN200G00W5.0；刀具抬出，排小屑N210G01W-15.0F0.12；第二次钻φ16的孔，深10mmN220G00W5.0；N230G01W-15.0F0.12；第三次钻φ16的孔，深10mmN240G00W5.0；N250G0lW-10.0F0.12；第四次钻φ16的孔，深10mm

N160X150.0Z20.0T0200；N260G00W40.0；N270M09；关切削液N280G00X150.0Z20.0T0400；退刀，取消4号刀补N290X18.0Z2.0T0606M08；换6号刀，开切削液N300G01Z-30.0S1000F0.1；镗φ20孔至φ18，深28mmN310G00X16.0；N320Z2.0；N330X20.0；N340G01Z-30.0F0.1；镗φ20孔N350G00X18.0；N360Z2.0；N370X22.0；N380G01Z0F0.3；N390X20.0Z-1.0；倒内孔1×45º的倒角N260G00W40.0；N400G00Z2.0；N410X150.0Z20.0T0600；取消6号刀补N420G00X52.0Z-70.0S500T0303；换3号刀N430G01G98X-1.0F0.1；切断N440G00X55.0；N450X150.0Z20.0T0300；取消3号刀补N460M05；N470M09；N480M30；程序结束并返回3.装夹刀具注意事项同前。4.装夹工件用自定心三爪卡盘装夹工件，注意工件要和车床主轴同心。5.输入程序6.对刀使用试切法对刀。N400G00Z2.0；7.启动自动运行，加工零件8.测量零件，修正零件尺寸三、拓展训练：通孔零件加工通孔零件如图6.12所示，编程并加工该零件。a)零件图b)实体图图6.12通孔零件7.启动自动运行，加工零件1.加工工艺设计（1)用卡盘装夹φ60工件毛坯外圆车右端面。（2)调头装夹φ60工件毛坯外圆，车左端并保证长度35mm。（3)用φ10麻花钻头钻通孔。

(4)用90º不通孔内镗刀粗车，内孔径向留0.8mm精车余量，轴向留0.5mm精车余量，精车各孔径至尺寸。2.刀具选择（1)有断屑槽的90º内孔镗刀。（2)45º端面刀。（3)φ10麻花钻头。

3.相关计算(孔径公差取中间值，略)4.编制程序

O0030；

T0101；

G40G97G99S700M03；1.加工工艺设计

G00X10.0Z2.0M08；到内孔循环点

G71U2.0R0.5；

G71P10Q20U-0.8W0.5F0.2；内端面粗车循环加工

N10G00X30.015；移动到精车起点处

G01Z-17.0；

X20.015；

Z-28.0；精车零件各部分尺寸

X12.0；

Z-36.0；

N20G00X10.0；

G70P10Q20；

G28U0W0T0M05；返回参考点，主轴停转

M30；G00X10.0Z2.0M08；

课题二内腔零件加工

本课题要求编程并加工如图6.13所示内腔零件，毛坯为φ50棒料，材料为45钢。

a)零件图b)实体图图6.13内腔零件课题二一、基础知识1.加工外轮廓、内腔集一体零件的相关知识（1）零件加工特点。①对于此类件一般都有经过调头装夹。②加工深孔时，孔的轴线容易歪斜；钻孔时，钻头易偏。③切屑不易排除，切削液不易进入切削区，因此切削温度高，冷却困难。④加工内腔时，观察、测量困难，加工质量难保证。（2）车削加工要点。①加工此类零件在编程时先从工艺角度看，是否有接刀，根据实际需要编出内腔一组或两组程序，外轮廓需要一组或两组程序。②加工时，先装夹加工内腔的所有刀具，对刀，调内腔程序加工内腔；加工完成后，将刀具换下再装夹加工外轮廓的所有刀具，再一次对刀，调外轮廓程序加工，直至完成整个零件的加工。一、基础知识③尽量将内腔或外轮廓全部车削一次完成，若实在无法完成，应找好接刀点的位置，最好以内外台阶、变径、车槽处作为接刀点，尽量避免以内外圆柱面、内外锥面、内外圆弧面作为接刀点，以避免产生接痕影响内外表面质量。④调头装夹应垫铜皮或用软卡爪，夹紧力要适当，不要将已加工好的外圆夹伤。（3）刀具的装夹。①一般数控机床刀架上装夹刀具的数量有限，而加工这种零件所使用的刀具往往多达6~8把，因此需要在加工过程中停机进行手动换刀。②装夹内孔镗刀时，要注意主切削刃应稍高于主轴线。因刀杆有“让刀现象”，并根据所加工孔的实际深度，决定刀杆伸出的长短。要适宜，既不能过短也不能过长。③尽量将内腔或外轮廓全部车削一次完成，若实在无法完成，应找好2.刀尖圆弧半径补偿指令(1)指令格式：G41G01／G00X

Z

F

；(刀尖圆弧半径左补偿)G42G01／G00X

Z

F

；(刀尖圆弧半径右补偿)G40G0l／G00X

Z

F

；(取消刀尖圆弧半径补偿)（2）指令说明编程时，刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别如图6.14所示。沿Y坐标轴由正向负观察，沿刀具的移动方向看，当刀具处在加工轮廓左侧时，称为刀尖圆弧半径左补偿，用G41表示；当刀具处在加工轮廓右侧时，称为刀尖圆弧半径右补偿，用G42表示。2.刀尖圆弧半径补偿指令

(a)后置刀架，+Y轴向外(b)前置刀架，+Y轴向内图6.14刀尖圆弧半径补偿偏置方向的判别在判别刀尖圆弧半径补偿偏置方向时，一定要沿Y轴由正向负观察刀具所处的位置，故应特别注意如图6.14(a)所示后置刀架和如图6.14(b)所示前置刀架对刀尖圆弧半径补偿偏置方向的区别。3.圆弧车刀刀具切削沿位置的确定

数控车床采用刀尖圆弧补偿进行加工时，如果刀具的刀尖形状和切削时所处的位置(即刀具切削沿位置)不同，那么刀具的补偿量与补偿方向也不同。(a)后置刀架，+Y轴向外(b)前置刀架，+Y轴

根据各种刀尖形状及刀尖位置的不同，数控车刀的刀具切削沿位置共有9种，如图6.15所示。常用车刀的刀沿位置号如图6.16所示。

(a)后置刀架(b)前置刀架图6.15数控车床的刀具切削沿位置

P-假想刀尖点；S-刀具切削沿圆心位置；r-刀尖圆弧半径根据各种刀尖形状及刀尖位置的不同，数控车刀的刀具切

(a)后置刀架，+Y轴向外时的刀沿位置号

(b)前置刀架，+Y轴向里时的刀沿位置号图6.16常用车刀的刀沿位置号4.刀尖圆弧半径补偿注意事项（1）G41／G42不带参数，其补偿号(代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值)由T指令指定。该刀尖圆弧半径补偿号与刀具偏置补偿号对应。（2）采用切线切入方式或法线切入方式建立或取消刀补。(a)后置刀架，+Y轴向(3）为了防止在刀具半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象，在建立与取消补偿时，程序段的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧。（4）在刀具补偿模式下，一般不允许存在连续两段以上的补偿平面内非移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作。补偿平面非移动指令通常指：仅有G、M、S、F、T指令的程序段(如G90、M05)及程序暂停程序段(G04X10.0)。提示：在选择刀尖圆弧偏置方向和刀沿位置时，要特别注意前置刀架和后置刀架的区别。5.切槽的加工要点（1）选择切槽切削用量时，切削速度通常取外圆切削速度的60％~70％；进给量一般取0.05~0.3mm／r；背吃刀量受切槽刀宽度的影响，调节范围较小。（2）切槽刀主切削刃要平直，各角度要适当。刀具安装时刀刃与工件中心要等高，主切削刃要与轴心线平行。(3）为了防止在刀具半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象（3）端面切槽刀的一侧副后面应磨成圆弧形，以防与槽壁产生摩擦。车端面槽时容易产生振动，必要时可采用反切法车削。（4）要正确使用切削液。二、课题实施1.工艺分析与工艺设计（1）图样分析图6.13所示零件是外轮廓、内腔集一体的零件，由外螺纹、槽、圆柱面、内腔圆弧面组成，尺寸精度要求较高。（2）加工工艺路线设计上数控车床车削工件之前，毛坯先钻φ18、深15mm的孔。（3）刀具选择①T01外圆车刀②T02外切槽刀③T03外螺纹车刀④T04内孔车刀（3）端面切槽刀的一侧副后面应磨成圆弧形，以防与槽壁产生摩擦2.程序编制O0011；加工右端内外轮廓G99G21G40；程序初始化

T0101；换1号外圆车刀M03S800；主轴正转，800r／minG00X100.0Z100.0M08；刀具至目测安全位置

X48.0Z2.0；毛坯直径为φ50mmG01Z-30.0F0.1；加工右端外圆

X52.0；

G00X100.0Z100.0；T0404S600；换内孔车刀

G00X15.0Z2.0；G7lU1.0R0.5；毛坯切削循环G71P80Q140U-0.3W0.2F0.1；N80G42G00X44.0S1200F0.05；

G01Z0.0；N80~N140为精加工轮廓描述2.程序编制G02X30.0Z-7.0R7.0；G01Z-8.0；

G03X16.0Z-15.0R7.0；G01X15.0；N140G40；G70P80Q140；精加工右端内轮廓G00X100.0Z100.0；

M05M09；M30；

O0012；加工左端轮廓程序……程序开始部分省略G00X52.0Z2.0；G71U2.0R0.5；G71P100Q200U0.5W0.2F0.2；粗车左端轮廓N100G00X25.8S1500F0.05；G02X30.0Z-7.0R7.0；N100~N200为精加工轮廓描述G0lZ0.0；X29.8Z-2.0；Z-21.0N200X52.0；G70P100Q200；精加工左端轮廓G00X100.0Z100.0；换外切槽刀T0202S600；G00X32.0Z-18.0；G75R0.5；切槽加工G75X24.0Z-21.0P2000Q2000F0.1；G00X100.0Z100.0；T0303S600；换外螺纹车刀G00X32.0Z2.0；G76P020560Q50R0.05；加工外螺纹N100~N200为精加工轮廓描述G76X28.05Z-17.0P975Q400F1.5；G00X100.0Z100.0；M05M09；M30；3.装夹刀具注意事项同前。4.装夹工件用自定心三爪卡盘装夹工件，注意工件要和车床主轴同心。5.输入程序6.对刀使用试切法对刀。7.启动自动运行，加工零件8.测量零件，修正零件尺寸G76X28.05Z-17.0P975Q40三、拓展训练1.内球的车削零件如图6.17所示，毛坯为φ60mm×35mm,材料为45钢，编程并加工该零件。

a)零件图b)实体图图6.17内球零件三、拓展训练（1）加工工艺设计①用卡盘装夹φ60工件毛坯外圆，车右端面。

②调头装夹φ60工件毛坯外圆，车左端并保证长度30mm。

③用φ10麻花钻头钻通孔。

④用90º不通孔内镗刀粗车内孔，径向留0.6mm精车余量，轴向留0.4mm精车余量。

⑤粗车与精车用同一把刀，精车各孔径至尺寸。(2)刀具选择

①有断屑槽的90º不通孔内镗刀；②45º端面刀；③φ10麻花钻头。（3）数值计算①求A点坐标：

②求C点坐标：

（1）加工工艺设计(4)程序编制O0002；T0101；调1号内镗刀，确定坐标系G00X100Z100；到程序起点M03S700；主轴正转、转速700r／minG01X9Z2M08；到内孔循环起点G72U1.5R1.0；G72P10Q20U-0.6W0.4F200；内端面粗车循环加工N10G00Z-32；到精车起点处，内径延长线G01X12；精车零件φ12内径Z-9.532；精车零件各部分尺寸G02X25.69Z0R13；N20G01Z2M09；精车终点处，内球延长线G00X100Z100；返回对刀位置M02；(4)程序编制2.套筒零件加工套筒零件如图6.18所示，毛坯为φ45×42，材料为Q235，编程并加工该零件。毛坯已钻底孔φ20，孔口倒角C1，外轮廓已加工完毕。

a)零件图b)实体图图6.18套筒零件2.套筒零件加工a（1）加工工艺设计①分两刀镗孔φ22；②切出一边孔口倒角；③分三次粗车内槽φ26，留余量；④精车内槽至尺寸。（2）刀具选择①有断屑槽的90º不通孔内镗刀，T01；②内槽车刀，刀宽5.0mm，T02。（3）程序编制O0003；N10S600M03；主轴正转、转速600r／minN20T0101；换1号镗刀N30G00X21.5Z2；快速进刀N40G01Z-41F100；粗镗φ22直孔，先至尺寸φ21.5留精车量

0.5mmN50X18；X向退刀（1）加工工艺设计

N60G00Z2；Z向快速退刀

N70G00X24Z1；快速到倒孔角位置

N80G01X22Z-1F50；倒孔角

N90Z-41；精镗φ22直孔

N100X18；X向退刀

N110G00Z100；

N120X100T0100；快速到换刀点位置N130T0202；换2号内槽刀刀宽为5mmN140G00X20Z2；快速进刀N150Z-17.5；快速进至车槽位置

N160G01X25.5F50；第一次车至φ25.5，留精加工余量0.5mmN170X20；X向退刀

N180Z-22.5；Z向进刀

N190X25.5；第二次车至φ25.5，留精加工余量0.5mm

N60G00Z2；Z向快N200X20；X向退刀

N210Z-27.5；Z向进刀

N220X25.5；第三次车至φ25.5，留精加工余量0.5mmN230X20；X向退刀N240Z-28；Z向进刀N250X26；X向进刀至φ26图样尺寸N260Z-17；槽Z向精车至尺寸N270X20；X向退刀N280G00Z5；Z向退刀N290X100Z100；返回换刀点N300T0200；取消刀补N310M05；主轴停转N320M02；主程序结束N200X20；X向退

课题三内螺纹零件加工

本课题要求编程并加工如图6.19所示零件，毛坯为φ62mm×30mm棒料，左右两端面和外圆已加工过，材料为45钢。

a)零件图b)实体图图6.19内螺纹零件课题三一、基础知识1.安装螺纹车刀的注意事项（1）车刀刀尖必须与零件轴线等高(用弹性刀杆应略高于轴线，约高0.2mm)。（2）车刀刀尖角平分线必须垂直于零件轴线。一般用样板找正装夹(如图6.20所示)，以免产生螺纹半角误差。

图6.20螺纹车刀的安装（3）刀头伸出不要过长，一般为20mm~25mm（约为刀杠厚度的1.5倍）。一、基础知识图2.加工螺纹时各项参数的计算车外螺纹时，由于受车刀挤压会使螺纹大径尺寸胀大，所以车螺纹前大径一般应车得比基本尺寸小0.2～0.4mm(约0.13P)，车好螺纹后牙顶处有0.125P的宽度(P为螺距)。同理，车削三角形内螺纹时，内孔直径会缩小，所以车削内螺纹前的孔径要比内螺纹小径略大些，可采用下列近似公式计算：车削外螺纹D底＝D小≈d-1.3P

D顶＝D大≈d-(0.2～0.4mm)车削内螺纹D孔＝D顶≈d-P(塑性金属)

D孔＝D顶≈d-1.05P(脆性金属)

D底＝D大=d式中，D底为螺纹底径，D顶为螺纹顶径，D孔为车螺纹前的孔径，d为螺纹公称直径，P为螺距。2.加工螺纹时各项参数的计算二、课题实施1.工艺分析与工艺设计（1）图样分析该零件由内孔、内槽和内螺纹组成。（2）加工工艺路线设计该零件为典型的车床加工零件，轴心线及左端面为工艺基准，用三爪及工件左端面定位工件，用三爪自定心卡盘夹持外圆，一次装夹完成所有加工。工步顺序如下：①手动钻中心孔及φ30孔；②粗加工螺纹底孔；

③切螺纹退刀槽；

④精加工螺纹底孔：

⑤车螺纹。二、课题实施（3）刀具选择根据加工要求，选用6把刀具，T01为盲孔车刀，粗加工M48×1.5-6G螺纹底孔；T02为精加工M48×1.5-6G螺纹底孔用盲孔车刀；T03为内槽车刀，刀宽为5mm；T04为60º内螺纹车刀；T05为中心钻，钻中心孔；T06为φ30mm的钻头。2.程序编制（1）数值计算螺纹大径（螺纹底径）：D大=D底=d=48mm车内螺纹前的孔径，毛坯材料为45钢，为塑性金属，故D孔＝d-P=48-1.5=46.5mm（2）编制程序。程序如下：O0003；N10M03S600T0101；换粗加工用盲孔车刀N20G00X80.0Z65.0；设置换刀点N30M08；冷却液开（3）刀具选择N40G00X32.0Z2.0；N50G90X34.0Z-18.0F80；加工M48×1.5-6G螺纹底孔N60X36.0；N70X38.0；N80X40.0；N90X42.0；N100X44.0；N110X46.0；N120G00X80.0Z65.0T0100；回换刀点N130T0303换内槽车刀N140G00X28.0Z2.0S400；N150Z-20.0；N160G01X50.0F50；切螺纹退刀槽N170G00X28.0；退刀N180Z2.0；N40G00X32.0Z2.0；N190X80.0Z65.0T0300；回换刀点N200T0202；换精加工用盲孔车刀N210G00X46.5Z2.0S800；N220G90X46.5Z-16.0F50；工M48×1.5-6G螺纹底孔N230G00X80.0Z65.0T0200；回换刀点N240T0404；换内螺纹车刀N250G00X45.0Z3.0S200；N260G92X47.1Z-16.5F1.5；车削内螺纹N270X47.8Z-16.5F1.5；N280X48.0Z-16.5F1.5；N290X48.0；光整加工一次N300G00X80.0Z65.0T0400；回换刀点N310M09M05；N320M30；N190X80.0Z65.0T0300；3.装夹刀具注意事项同前。4.装夹工件用自定心三爪卡盘装夹工件，注意工件要和车床主轴同心。5.输入程序6.对刀使用试切法对刀。7.启动自动运行，加工零件8.测量零件，修正零件尺寸

三、拓展训练：内球面零件加工内球面零件如图6.21所示，毛坯为φ60mm×40mm，φ10的孔已钻好，材料为45钢，编程并加工该零件。3.装夹刀具

a)零件图b)实体图图6.21内球面零件1.加工工艺设计（1）粗车内腔轮廓；（2）精车内腔轮廓；（3）切螺纹退刀槽；（4）切内螺纹。a)零件图2.刀具选择（1）T01：内孔车刀（2）T02：内割槽刀（3）T03：内螺纹刀3.数值计算内螺纹大径（螺纹底径）：D大＝D底=42mm

车内螺纹前的孔径（材料为45钢，为塑性金属）：

D孔＝d-P=42-1.5=40.5mm

将工件坐标系原点设在毛坯右端面中心，用CAD绘图，测定点坐标，内球面与退刀槽交点A的坐标为：X=29.054、Z=-17，内球面与φ10孔交点B的坐标为：X=10，Z=-28.8682.刀具选择4.编制程序O0004；N10M03S400T0101；N20G00X8.0Z2.0M07；N30G71U1.0R0.5；N30~N100粗车内腔轮廓N40G71P50Q100U-0.4W0.2F100；N50G41G01X46.5Z2.0F60S600；N60X40.5Z-1.0；N70Z-17.0；N80X29.054；N90G03X10.0Z-28.868R15.0；N100G01X9.0；N110G70P50Q100；精车内腔轮廓N120G40G00Z80.0T0100；4.编制程序N130T0202；换2号内割槽刀N140G00X35Z2.0S400；N150G01Z-15.0F100N160G01X44F40；N170G04X0.2；N180X38.0F100；N190Z-17.0N200X40.0F40；N210G04X0.2；N220X38.0F100；N230G00Z100T0200；N240M05N250M00；暂停，进行中间检测N260T0303；换3号内螺纹刀N270M03S120；N130T0202；N280G00X35.0Z5.0；N290G92X41.15Z-14.0F1.5；切内螺纹N300X41.75；N310X42.0；N320X42.0；螺纹底部光整一次N330G00Z100M09T0300；N340X50.0M05；N350M30；N280G00X35.0Z5.0；

课题四薄壁零件加工

本课题要求编程并加工如图6.22薄壁零件，工件材料为HT200，毛坯为铸造件，毛坯长度56mm。

a)零件图b)实体图图6.22薄壁套筒零件一、基础知识1．薄壁类零件的加工特点薄壁类零件的内、外直径差非常小，由于夹紧力、切削力、切削热、内应力等诸多因素的影响，加工难度比较大。

（1）薄壁类零件承受不了较大的径向夹紧力，用通用夹具装夹比较困难。（2）薄壁类零件刚性差，在夹紧力的作用下极易产生变形，常态下工件的弹性复原能力会影响工件的尺寸精度和形状精度。如图6.23a所示为夹紧后产生弹性变形；如图6.23b所示为镗孔加工时正确的圆柱形；如图6.23c所示为取下工件后，由于弹性恢复，内孔变形。

a）夹紧后产生弹性变形b）镗孔加工时正确的圆柱形

c）取下工件后，内孔变形图6.23薄壁类的工件变形（1）薄壁类零件承受不了较大的径向夹紧力，用通用夹具装夹比较（3）工件的径向尺寸受切削热的影响大，热膨胀变形的规律难以掌握，因而工件尺寸精度不易控制。（4）由于切削力的影响，容易产生变形和振动，工件的精度和表面粗糙度不易保证。（5）由于薄壁类零件刚性差，不能采用较大的切削用量，因而生产效率低。2．薄壁类零件的编程注意事项（1）增加切削次数。对于薄壁类零件至少要安排粗车、半精车和精车，甚至多道工序。在半精车工序中修正因粗车引起的工件变形，如果还不能消除工件变形，要根据具体变形情况适当再增加切削工序。（2）工序分析。薄壁类零件应按粗、精加工划分工序，以降低粗加工对变形的影响。对于需要内、外表面均要加工的情况，应首先全部完成内、外表面的粗加工，然后再进行全部表面的半精加工，最后完成所有的精加工。这样虽然增加了走刀路线，降低了加工效率，但保证了加工精度。（3）工件的径向尺寸受切削热的影响大，热膨胀变形的规律难以掌

（3）加工顺序安排。薄壁类零件的加工要经过内、外表面的粗加工、半精加工和精加工等多道工序，工序间的顺序安排对工件变形量的影响较大，一般应作如下考虑：

1）粗加工优先考虑去除余量较大的部位。因为余量去除大，工件变形量就大。如果工件外圆和内孔需切除的余量相同，则首先进行内孔的粗加工，因为先去除外表面余量时工件刚性降低较大，而在内孔加工时，排屑较困难，使切削热和切削力增加，两方面的因素会使工件变形扩大。

2）精加工时优先加工精度等级低的表面。因为虽然精加工切削余量小，但也会引起被切工件的微小变形。然后再加工精度等级高的表面，精加工可以再次修正被切工件的微小变形量。3．减少薄壁类零件变形的一般措施（1）合理确定夹紧力的大小、方向和作用点

①粗、精加工采用不同的夹紧力。（3）加工顺序安排。薄壁类零件的加工要经过内、外表面的粗加

②正确选择夹紧力的作用点，使夹紧力作用于夹具支承点的对应部位或刚性较好的部位，并尽可能靠近工件的加工表面。

③改变夹紧力的作用方向，变径向夹紧为轴向夹紧，如图6.24所示。因为薄壁类零件轴向承载能力比径向大。

图6.24轴向夹紧夹具④增大夹紧力的作用面积，将工件小面积上的局部受力变为大面积上的均匀受力，可大大减少工件的夹紧变形。如图6.25所示。②正确选择夹紧力的作用点，使夹紧力作用于夹具支承点的对应部

a）扇形卡爪b）开缝套筒c）开缝胀套心轴图6.25增大夹紧面积（2）尽量减少切削力和切削热①合理选择刀具的几何参数。精车薄壁类零件时，刀柄的刚性要求高，刀具的修光刃不宜过长，刀具刃口要锋利。

②合理选择切削用量。切削用量中对切削力影响最大的是背吃刀量，对切削热影响最大的是切削速度。因此车削薄壁类零件时应减小背吃刀量和降低切削速度，以减少切削力和切削热，同时应适当增大进给量。a）扇形卡爪b）开缝套筒

③充分浇注切削液。浇注切削液可以迅速降低切削温度，并减小摩擦系数，减小切削力。（3）使用辅助支承。使用辅助支承可提高工件的安装刚性，减少工件的夹紧变形。如用支撑块对准卡爪位置，支承于工件内壁，用来承受夹紧力。（4）增加工艺筋。有些薄壁类零件可在装夹部位铸出工艺加强筋，以减少夹紧变形。二、课题实施1.工艺分析与工艺设计（1）图样分析图6.22所示零件为薄壁零件，刚性较差，零件的尺寸精度和表面粗糙度要求都较高。该零件表面由内外圆柱面组成，其中有的尺寸有较严格的精度要求，因其公差方向不同，故编程时取中间值，即取其平均尺寸偏差。（2）加工工艺路线设计③充分浇注切削液。浇注切削液可以迅速降低切削温度，并减小摩确定加工顺序，加工顺序由粗到精，留余量0.5mm。①三爪卡盘夹持外圆小头，粗车内孔、大端面。②夹持内孔、粗车外圆及小端面。③扇形软卡爪装夹外圆小头，精车内孔、大端面。④以内孔和大端面定位，心轴夹紧，精车外圆。（3）确定工件原点①粗、精车内孔、大端面，以工件左端面中心线交点为工件原点。②粗、精车外圆、小端面，以工件右端面中心线交点为工件原点。（4）刀具选择①T01：端面车刀②T02：内孔车刀确定加工顺序，加工顺序由粗到精，留余量0.5mm。2.程序编制（1）粗车内孔及大端面O0001；主程序

N10G50X150.0Z100.0；设置工件坐标系

N20T0101；换1号刀(端面车刀)N30S500M03；主轴正转

N40G00X100.0Z55.0；快速到达切削起点

N50G01X60.0F0.2；粗车大端面

N60G00Xl50.0Z100.0T0100；退回换刀点，取消1号刀补

N70T0202；换2号刀

N80G00X74.015Z54.5；快速到达切削起点

N90G01X72.5Z53.0F0.2；车倒角

N100W-50.515；车内孔φ72N110X59.05；车内孔端面2.程序编制

N120W-2.0；车内小孔φ58N130G00X20.0；退刀

N140X60.0；

N150X150.0Z100.0T0200；返回起刀点，取消2号刀补

N160M05；主轴停

N170M02；程序结束(2)粗车外圆及小端面O0002；N10G50X150.0Z100.0；设置工件坐标系

N20T0101；换1号刀(端面车刀)N30S600M03；主轴正转

N40G00X82.0Z54.5；快速到达切削起点

N50G01X54.0F0.2；切削端面

N60G00X150.0Z100.0T0100；退回换刀点，取消1号刀补

N70T0202；换2号刀

N80G00X81.985Z55.0；快速到达切削起点N120W-2.0；

N90G01Z4.0F0.2；车外圆φ80N100X98.95；车外圆端面

N110W-4.0；车外圆φ98N120X150.0Z100.0T0200；刀点，取消2号刀补

N130M05；主轴停

N140M02；程序结束(3)精车内孔及大端面O0003；主程序

N10G50X150.0Z100.0；设置工件坐标系

N20T0101；换1号刀(端面车刀)N30S500M03；主轴正转

N40G00X100.0Z54.5；快速到达切削起点

N50G01X60.0F0.1；切削端面

N90G01Z4.0F0.2；N60G00X150.0Z100.0T0100；退回换刀点，取消1号刀补

N70T0202；换2号刀

N80G00X75.015Z54.5；快速到达切削起点

N90G01X72.015Z53.0F0.15；车倒角

N100W-50.025；车内孔φ72N110X58.05；车内孔端面

N120Z-2.0；车内小孔φ58N130G00X20.0T0200；退刀，取消2号刀补

N140Z60.0；

N150M05；

N160M02；（4）精车外圆及小端面O0004；N10G50X150.0Z100.0；设置工件坐标系

N20T0101；换1号刀(端面车刀)N30S800M03；主轴正转N60G00X150.0Z100.0T010

N40G00X82.0Z54.0；快速到达切削起点

N50G01X55.0F0.15；切削端面

N60G00X150.0Z100.0T0100；退回换刀点，取消1

号刀补

N70T0202；换2号刀

N80G00X79.985Z55.0；快速到达切削起点

N90G01Z4.0F0.15；车外圆φ80N100X97.95；车外圆端面

N110Z-2.0；车外圆φ98N120X150.0Z100.0T0200；回起刀点，取消2号刀补

N130M05；主轴停

N140M02；程序结束3.装夹刀具注意事项同前。N40G00X82.0Z54.0；4.装夹工件该零件为薄壁套筒零件，可用特制的扇形软卡爪及心轴安装。5.输入程序6.对刀使用试切法对刀，在机床刀具表中设定长度补偿。7.启动自动运行，加工零件为防止出错，最好使用单段方式加工。8.测量零件，修正零件尺寸三、拓展训练：轴套类零件数控车削加工工艺下面以图6.26所示的锥孔螺母套零件为例，介绍数控车削加工工艺。单件小批量生产，所用机床为CJK6240。4.装夹工件

图6.26锥孔螺母套零件图

1．零件工艺分析该零件表面由内外圆柱面、圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及内螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度、表面粗糙度和形位公差要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。图6.26

通过上述分析，采取以下几点工艺措施：（1）零件图样上带公差的尺寸，除内螺纹退刀槽尺寸公差值较大，编程时可取平均值24.958外，其他尺寸因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。（2）左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。（3）内孔圆锥面加工完后，需掉头再加工内螺纹。2．确定装夹方案内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证同轴度要求和便于装夹，以坯件左端面和轴心线为定位基准，为此需要设计一心轴装置（图6.27双点划线部分），用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。通过上述分析，采取以下几点工艺措施：

图6.27外轮廓车削心轴定位装夹方案3．确定加工顺序及进给路线加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由远到近的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先粗、精加工内孔各表面，然后粗、精加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，进给路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削进给路线可沿零件轮廓顺序进行，如图6.28所示。图6.27

图6.28外轮廓车削进给路线4．刀具选择（1）车削端面选用45°硬质合金端面车刀。（2）φ4中心钻，钻中心孔以利于钻削底孔时刀具找正。（3）φ31.5高速钢钻头，钻内孔底孔。（4）粗镗内孔选用内孔镗刀。（5）内孔精加工选用φ32铰刀。（6）螺纹退刀槽加工选用5mm内槽车刀。（7）内螺纹切削选用60°内螺纹车刀。