任务三螺纹轴的加工工艺与程序编制.ppt

任务三任务三螺纹轴的加工工艺与程序编制螺纹轴的加工工艺与程序编制n【【知识目标知识目标】】n掌握含圆柱面、锥面、沟槽和螺纹轴的车削工艺n掌握数控车削沟槽、螺纹的工艺知识及编程指令n【【能力目标能力目标】】n1. 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n2. 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任务导入任务导入v如图所示螺纹轴，毛坯材料为45#钢，毛坯尺寸为Φ40的棒料分析零件的数控加工工艺，并编制数控加工程序 任务分析任务分析n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、外沟槽的加工方法（一）常用车槽刀（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（二）车外沟槽的方法n1.车削精度不高的和宽度较窄的沟槽 n2.车削有精度要求、宽度较宽的沟槽 n3.车削圆弧槽 n4.车削较小梯形槽 （二）车外沟槽的方法（二）车外沟槽的方法n5 .车削45°斜沟槽或圆弧斜沟槽 n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。

n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n刀具的底平面应平整，以保证两个副后角对称n如果有顶尖顶住加工时，应在切断前及时移去顶尖，否则容易打坏刀具 （三）车槽刀（三）车槽刀( (切断刀切断刀) )的使用注意事项的使用注意事项n1.切削深度n槽刀刀体的宽度n2.进给量fn高速钢车刀车钢料时f=0.05~0.1mm/r；车铸铁材料时f=0.1~0.2mm/rn用硬质合金车槽刀车钢料时f=0.1~0.2mm/r；车铸铁时f=0.15~0.25mm/rn3.切削速 度n用高速钢车刀车钢料时，=30~40m/min；车铸铁时=15~25m/minn用硬质合金车刀车钢料时，=80~120m/min；车铸铁时=60~100m/min四）车槽的切削用（四）车槽的切削用量量二、槽的加工指令二、槽的加工指令n⑴⑴暂停指令暂停指令G04G04n格式：G04 X（U或P） ；n非模态指令nG98方式指定暂停的时间，G99方式指定暂停时主轴的回转数nX、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）nG04暂停功能可以用在车槽时的暂停n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n……nG00 X22 Z-15；nG01 X14 F30；nG04 X0.5； 槽底暂停0.5SnG01 X22 F100；n Z-18；nG01 X14 F30；nG04 X0.5； 槽底暂停0.5S nX22 F100；n……⑵⑵G01车槽车槽格式：nG75 R(e)； G75 X(U) Z(W) P(△i) Q(△k) R(△d) F(f)n其中：ne：退刀量，模态值；nX(U) Z(W) ：车槽终点处坐标n△i：X方向的每次切深量，半径值，无正负号，单位为µmn△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µmn△d：刀具在切削底部的退刀量，△d的符号一定是正，单位为µm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nf：进给量 （（3））内（外）径车槽循环指令内（外）径车槽循环指令75G75走刀路线走刀路线例：加工如图2.3.9所示四处3mm宽外沟槽nN30 G00 X32 Z-13； nN40 G75 R1； R:退刀量1mm nN50 G75 X20 Z-40 P3000 Q9000 F0.5； X向每次吃刀量3mm（半径值），Z向每次增量移动9mm 先用G75完成粗车，再用G01进行精车。

G75应用举例应用举例三、螺纹数控车削加工工艺（一）圆柱螺纹的主要参数（一）圆柱螺纹的主要参数n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)n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n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n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n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称为线螺纹n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 名 称计算公式螺纹螺距P原始三角形高度H=0.866P螺纹大径（D、d）螺纹大径的基本尺寸=公称直径螺纹中径（D2、d2）d2= D2=d-0.6495P螺纹大径（D1、d1）d1= D1=d-1.0825P螺纹的牙型高度（h）h=0.54P 普通圆柱螺纹的基本尺寸的计算公式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 1）高速车削三角形外螺纹时，受车刀挤压后会使螺纹大）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小根据一般经验公式，螺纹顶径在车外圆时应车小（（0.10.1～～0.130.13））P P（（P P为螺距）为螺距）（（2 2）车削三角内螺纹时，因为车刀切削时的挤压作用，内）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螺纹在车内螺纹前的孔径尺寸，可以用下列近似公式计算：算：车削塑性金属的内螺纹时：车削塑性金属的内螺纹时：车削脆性金属的内螺纹时：车削脆性金属的内螺纹时：⑴⑴低速车削普通螺纹低速车削普通螺纹n①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n ②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n③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.a.直进法直进法 b.b.左右切削法左右切削法 c.c.斜进法斜进法（二）普通螺纹的加工方法（二）普通螺纹的加工方法n⑵⑵高速车削普通外螺纹高速车削普通外螺纹 n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（三）引入距离和引出距离n车螺纹时，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δ1和降速退刀段δ2，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δ1 为2～5mm，δ2 为δ1 的1/2左右） （四）螺纹切削轴向起始位置的确定（四）螺纹切削轴向起始位置的确定n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”n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 n多线螺纹的切削 ：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）（五） 走刀次数与背吃刀量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、螺纹车削指令四、螺纹车削指令 n单行程螺纹插补指令单行程螺纹插补指令 G32G32n格式：G32 X(U)__ Z(W)__ F ；nF ——公制螺纹导程；nX（U）、Z（W）——为螺纹终点的绝对或相对坐标nX（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车直螺纹车直螺纹 b)G32车锥螺纹车锥螺纹G32应用举例应用举例n如图用G32加工M20×1.5圆柱螺纹，nGOO X28.0 Z3.0nX19.2nG32 Z-22　F1.5nG00X28nZ3nG00X18.6nG32 Z-22　F1.5nG00X28nZ3n……n格式：G92　X(U) __ Z(W) __ F__R　； nX(U)、Z（W）为螺纹终点坐标值nF为螺纹导程，R为螺纹切削路线的半径差。

nG92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螺纹切削单一固定循环指令G92G92　n① 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n② 如果在单段方式下执行 G92 循环，则每执行一次循环必须按四次循环起动按钮n ③ 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 n④ 执行G92 循环，在螺纹切削的收尾处，沿接近 45º的方向斜向退刀，退刀 Z 向距离 n⑤ 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指令G92G92使用注意事项使用注意事项n如图所示用G92加工M20×1.5圆柱螺纹，分四刀完成：n……nN50G00X28.Z3.；nN60G92X19.2Z-23.F1.5;nN70X18.6；nN80X18.2；nN90X18.04；n……G92应用举例应用举例n如图所示用G92加工M20×1.5圆锥螺纹，分四刀完成n…… nN50G00X28.Z2.；nN60G92X19.2Z-22.R-3.F1.5；nN70X18.6；nN80X18.2；nN90X18.04；n……G92应用举例应用举例n例4．用G92加工M24×4/2圆柱螺纹，假设每条螺纹分两刀完成。

nN50 G00 X28. Z3;快速靠近工件nN60 G92 X21.9 Z-22. F4;n加工第一头螺纹nN70X21.4；　　nN80 G00 X28.Z5;n重新定位，移动一个螺距nN90G92 X21.9 Z-22. F4;n加工第二头螺纹nN100X21.4；　　v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，需移动一个螺距，然后加工第不过双线螺纹在加工完第一条螺纹后，需移动一个螺距，然后加工第二条螺纹，直至完成二条螺纹，直至完成 双头螺纹的加工举例双头螺纹的加工举例螺纹切削复合循环指令G76 n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nG76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指令格式指令格式nG76 P m r α Q Δdmin R d nG76 X(u)_ Z(W)_ R i P k Q Δd F Ln说明：nm：最终精加工重复次数为1～99；nr：螺纹尾端倒角值，该值得大小可设置在（0.0～9.9）L之间，系数应为0.1的整数倍，用00～99之间的两位整数表示，其中L为导程；nα：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；nm，r，α：同用地址P同时指定，例如：m=2，r=1.2L，α=60°，表示为P021260；nΔdmin：最小切深度，用半径值指定，单位为μmnd：精加工余量，用半径值指定，单位为μm；nX(U) 、Z(W) 为终点坐标；ni：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半径差nk：螺纹牙型的高度，用半径值指定，单位为μm，nΔd：第一次的切深量，X轴方向的半径值，单位为μmnL：螺纹导程G76 G76 螺纹切削复合循环轨迹螺纹切削复合循环轨迹n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n用G76加工如图所示的螺纹n……nN230 G00 X 34 Z5； n（刀具定位到循环起点）nG76 P01060 Q200 R100；（螺纹车削循环，最小切深0.2mm，精加工余量0.1mm ） nG76 X28.04 Z-27. P974 Q400 F1.5；nG00 X150 Z150； 刀具回换到点n……任务实施 一、工艺分析 n1.1.图样分析：图样分析：n该为零件为一螺纹短轴，由外圆、槽、锥度及螺纹等特征组成n外圆基本尺寸为Φ38，尺寸公差为IT8，基轴制，表面粗糙度Ra1.6v槽有两处，右边处是尺寸为3×2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Φ32，公差为对称公差±0.02锥度尺寸为1：4，表面粗糙度为Ra1.6v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70±0.1，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Φ40×732.2.夹紧定位方案的选择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n方案一n（1）车左头n粗车Φ38外圆→精车Φ38外圆及左端倒角→粗车Φ32×8外沟槽→精车Φ32×8外沟槽→切断n（2）调头，软爪夹φ38外表面，车右端面保证总长70n粗车螺纹外圆柱面、锥面→精车螺纹外圆柱面、锥面→车3×2退刀槽→车M22×1.5普通螺纹 3.3.加工顺序和进给路线的确定加工顺序和进给路线的确定3.3.加工顺序和进给路线的确定加工顺序和进给路线的确定n方案二 n车端面→粗车整个外表面→精车整个外表面→车3×2退刀槽粗车→粗车Φ32×8外沟槽→精车Φ32×8外沟槽→车M22×1.5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 n为了减少装夹次数，在这里采用加工方案二。

n外圆的粗精车一次完成除槽和螺纹外的所有外形n粗车左边Φ32×8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Φ32×8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4.4.刀具及切削用量的选择刀具及切削用量的选择n根据零件的形状及尺寸，选择四把车刀：n1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n根据刀具材料、工件材料等参考有关资料，选择切削用量5.5.数控加工工序卡数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号螺纹轴45钢工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间0204三爪卡盘数控实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格(mm)主轴转速(r/min)进给速度(mm/r)背吃刀量(mm)备注1车端面T0195°外圆车刀8000.12粗车外圆T018000.251.53精车外圆T0293°外圆车刀12000.14车3×2退刀槽T03切槽刀（3mm宽）5500.085粗车Φ32×8沟槽T035500.086精车Φ32×8外沟槽T035500.060.157车螺纹T0460°外螺纹车刀6009切断T03切槽刀5500.08二、数学处理与坐标计算二、数学处理与坐标计算n（1）对于左头Φ38外圆，由于其公差较为小，故X向可直接取基本尺寸。

n（2）在对于左头的Φ32×8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 n⑶、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Φ26n⑷、对于右头M22×1.5三角螺纹，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X20.04Z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、编制加工程序程序内容程序说明N10 T0101；选择95°外圆粗车刀N20 M03 S800；　　主轴正转，转速为800r/minN30 G00 X42. Z2.;；　快速接近工件（运动到循环起点）N40 G94 X0 Z0 F0.1；车端面N50 G71 U1.5 R0.5；　　外圆粗车循环，背吃刀量1.5mm，进给量0.2mm/r，X向精车余量1mm，Z向精车余量0.2mmN60 G71 P70 Q130 U1 W0.2 F0.2；N70 G00 G42 X15.；X向进刀，并建立刀具半径右补偿精加工轮廓程序段N80 G01 X21.8 Z-1.5 F0.1；车C1.5倒角，进给量0.1mm./rN90 Z-18.；车M22×1.5螺纹的大径N95 X24；车台阶面N100 G01 X26 W-1.；车C1倒角N110 X29. Z-30.；车1：4圆锥面N115 X36.；车台阶面N120 X38 W-1；车C1倒角N125 Z-73；车φ38外圆N130 G40 X42.；退刀，并取消刀具半径补偿。

N140 G00 X150 Z100；刀具快速返回换刀点编制加工程序N150 T0202；　　选择93°外圆精车刀N160 M03 S1200；主轴正转，转速为1200r/minN170 G00 X42. Z2.；快速运动到循环起点N190 G70 P70 Q130；　精车循环N200 G00 X100. Z100.；快速退刀远离工件N210 T0303；选择3mm车槽刀N220 M03 S550；主轴正转，转速为550r/minN230 G00 X28. Z-18.；　快速靠近工件（刀位点为左刀尖）N240 G01 X20. F0.08 ；切槽N250 G04 X0.5；　暂停0.5秒N260 G00 X40.；　退刀N270 G00 Z-47.15；Z向进刀至粗切槽Φ32×8的位置粗加工Φ32×8的槽N280 G01 X32.3 F0.08；切槽，单边留0.15余量N290 G00 X40；X向退刀N300 Z-49.5；Z向进刀N310 G01 X32.3 ；切槽，单边留0.15余量N320 G00 X40；X向退刀N330 Z-51.85；Z向进刀N340 G01 X32.3；切槽，单边留0.15余量N350 G00 X40；X向退刀三、编制加工程序N360 G00 Z-47；Z向刀具运动到精加工槽的起始位置N370 G01X32 F0.06；车右侧壁N380 Z-52；车槽底N390 X40；车左槽壁N400 G00 X150. Z100.；快速退刀至换刀点远离工件N410 T0404；换60°螺纹车刀N420 M03 S600； 主轴正转，转速为600r/minN430 G00 X26. Z3.；　快速接近工件N440 G92 X21.2 Z-16.5 F1.5；螺纹加工，第一次进刀0.8mmN450 X20.6；螺纹加工，第二次进刀0.6mmN460 X20.2；　　螺纹加工，第三次进刀0.4 mmN470 X20.04；螺纹加工，第四次进刀0.16mmN480 X20.04；螺纹光整加工N490 G00 X150 Z100；快速退刀至换刀点三、编制加工程序N500 T0303；换切槽刀（3mm宽）N510 M03 S550；主轴正转，转速为550r/minN520 G00 X42 Z-73；快速接近工件N530 G01 X35 F0.08；切断一部分N540 X42；退刀N550 X38 W1；刀具运动到N560 X36 W-1；切倒角N570 X0；切断N580 G00 X150；X方向快速退刀N590 Z100；Z向快速退刀至换到点N600 M05；主轴停止N610 M30；程序结束。