模块二 轴类工件加工.docx
- 文档编号:24127320
- 上传时间:2023-05-24
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:131.96KB
模块二 轴类工件加工.docx
《模块二 轴类工件加工.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模块二 轴类工件加工.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
模块二轴类工件加工
模块二轴类工件加工
任务七螺纹加工
学习目标:
✧了解螺纹的作用及用途;能够对螺纹综合零件进行数控车削工艺分析,对螺纹部分相关尺寸进行计算并编程。
✧操作华中世纪星数控车床完成螺纹综合零件的加工。
一、任务描述
螺纹是零件上常见的一种结构,带螺纹的零件是机器设备中重要的零件之一。
作为标准件,它的用途十分广泛,能起到连接、传动、紧固等作用。
螺纹按用途可分为连接螺纹和传动螺纹两种。
在华中世纪星数控车床上加工螺纹可用G32指令、G82指令和G76指令来进行编程,但每种编程方法都有自己的特点。
本任务以图2—7—1螺柱零件为例,重点讲解螺纹部分的编程方法。
(图2—7—1为普通三角螺纹)。
图2—7—1螺柱
二、任务分析
该零件由外圆、退刀槽及螺纹构成,螺纹部分为普通三角螺纹。
本任务讲解螺纹加工的特点、工艺的确定、指令的应用、程序的编制、加工误差分析等内容。
三、相关知识与技能
利用数控车床加工螺纹时,由数控系统控制螺距的大小和精度,从而简化了计算,不用手动更换挂轮,并且螺距精度高且不会出现乱扣现象;螺纹切削回程期间车刀快速移动,切削效率大幅提高;专用数控螺纹切削刀具、较高的切削速度的选用,又进一步提高了螺纹的形状和表面质量。
(一)工件的装夹方案
在螺纹切削过程中,无论采用何种进刀方式,螺纹切削刀具经常是由两个或两个以上的切削刃同时参与切削,与前面所讨论的槽加工相似,同样会产生较大的径向切削力,容易使工件产生松动现象和变形。
因此,在装夹方式上,最好采用软卡爪且增大夹持面或者一夹一顶的装夹方式,以保证在螺纹切削过程中不会出现因工件松动导致螺纹乱牙,从而使工件报废的现象。
(二)刀具的选择与进刀方式
通常螺纹刀具切削部分的材料分为硬质合金和高速钢两类。
刀具类型有整体式、焊接式和机械夹固式三种。
在数控车床上车削普通三角螺纹一般选用精机夹可转位不重磨螺纹车刀,使用时要根据螺纹的螺距选择刀片的型号,每种规格的刀片只能加工一个固定的螺距。
如图2—7—2所示可转位螺纹刀。
图2—7—2可转位螺纹刀
进刀方式:
1.单向切入法:
图2—7—3(a)所示,此切入法切削刃承受的弯曲压力小,状态较稳定,成屑形状较为有利,切深较大,侧向进刀时,齿间有足够空间排出切屑。
用于加工螺距4mm以上的不锈钢等难加工材料的工件或刚性低易振动工件的螺纹。
2.直进切人法:
图2—7—3(b)所示,切削时左右刀刃同时切削,产生的V形铁屑作用于切削刃口会引起弯曲力较大。
加工时要求切深小,刀刃锋利。
适用于一般的螺纹切削,加工螺距4mm以下的螺纹。
图2—7—3螺纹进刀切削方法
(三)切削用量的选择
在螺纹加工中,背吃刀量ap等于螺纹车刀切入工件表面的深度,随着螺纹刀的每次切入,背吃刀量在逐步的增加。
受螺纹牙型截面大小和深度的影响,螺纹切削的背吃刀量可能是非常大的。
所以必须合理的选择切削速度和进给量。
1.加工余量
螺纹加工分粗加工工序和精加工工序,经多次重复切削完成,一般第一刀切除量可为O.7~1.5mm,依次递减,精加工余量在0.1mm左右。
进刀次数根据螺距计算出需切除的总余量来确定。
螺纹切削总余量就是螺纹大径尺寸减去螺纹小径尺寸,即牙深h的2倍。
牙深表示螺纹的单边高度,计算公式是:
h(牙深)=0.6495×P(螺距)
一般采用直径编程,须换算成直径量。
需切除的总余量是:
2×0.6495×P=1.299P
例如M30×2mm螺纹的加工余量=1.299×2=2.598(mm)
2.编程计算
小径值:
30-2.598=27.402
根据表4—4—1中进刀量及切削次数,计算每次切削进刀点的X坐标值:
第一刀X坐标值:
30-O.9=X29.1
第二刀X坐标值:
30-O.9-O.6=X28.5
第三刀X坐标值:
30-O.9-O.6-O.6=X27.9
第四刀X坐标值:
30-0.9-0.6-O.6-0.4=X27.5
第五刀X坐标值:
30-O.9-O.6-O.6-0.1=X27.4
表2-7-1常用螺纹切削的进给次数与进刀量
米制螺纹
螺距p/mm
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
牙深h/mm
0.649
0.974
1.299
1.624
1.949
2.273
2.598
背
吃
刀
量
及
切
削
次
数
1次
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.5
2次
0.4
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
0.8
3次
0.2
0.4
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
4次
0.16
0.4
0.4
0.4
0.6
0.6
5次
0.1
0.4
0.4
0.4
0.4
6次
0.15
0.4
0.4
0.4
7次
0.2
0.2
0.4
8次
0.15
0.3
9次
0.2
注:
表中给出的背吃刀量及切削次数为推荐值,编程者可根据自己的经验和实际情况进行选择。
3.螺纹实际直径的确定
由于高速车削挤压引起螺纹牙尖膨胀变形,因此外螺纹的外圆应车到最小极限尺寸,内螺纹的孔应车到最大极限尺寸,螺纹加工前,先将加工表面加工到的实际直径尺寸可按公式计算,如标注为M30×2mm的螺纹:
内螺纹加工前的内孔直径:
D孔=d-1.0825P
外螺纹加工前的外圆直径:
d外=d-(0.1~0.2)P
4.主轴转速
数控车床进行螺纹切削是根据主轴上的位置编码器发出的脉冲信号,控制刀具移动形成螺旋线的。
不同的系统采用的主轴转速范围不同,可参照机床操作说明书要求,一般经济型数控车床推荐车螺纹时的最高转速为:
式中,P为被加工螺纹螺距,mm;
k为保险系数,一般为80。
因为螺纹切削是在主轴上的位置编码器输出一转信号时开始的,所以螺纹切削在圆周上是从固定点开始的,且刀具在工件上的轨迹不变而重复切削螺纹。
注意:
主轴速度从粗切到精切必须保持恒定,否则螺纹导程不正确。
在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速段和降速退刀段,以消除伺服滞后造成的螺距误差。
如图2—7—4所示,实际加工螺纹的长度应包括切入和切出的空行程量,切入空刀行程量,一般取2~5mm;切出空刀行程量,一般取0.5~1mm。
数控车床可加工无退刀槽的螺纹。
图2—7—4螺纹加工进、退刀点
(四)螺纹编程指令
1.G32螺纹切削指令格式:
G32X(U)_Z(W)_R_E_P_F/I_;
说明:
X_Z_:
为螺纹切削终点绝对坐标值;
U_W_:
螺纹切削终点相对于起点的增量坐标;
F:
螺纹的导程(单线螺纹时为螺距);
R_E_:
螺纹切削的退尾量。
R表示Z向退尾量,一般取2倍螺距;E为X向退尾量,取螺纹的牙型高;均以增量方式指定,使用R、E可免去退刀槽。
P_:
主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。
X省略时为圆柱螺纹切削;Z省略时为端面螺纹切削;X,Z均不省略时,则与切削起点不同时为锥螺纹切削。
使用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。
G32编程时,为了方便编程,一般采用直进式切削方法。
由于两侧刃同时工作切削力较大,而且排屑困难,因此在切削时,两切削刃容易磨损。
在切削螺距较大螺纹时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差;但是其加工的牙型精度较高,因此一般多用于小螺距螺纹的加工。
由于其刀具移动、切削均靠编程来完成,所以加工程序较长;由于刀刃容易磨损,所以加工中要做到勤测量。
编程举例:
零件如图2-7-5,用G32指令编制M30×2的加工程序。
(此指令每完成一刀需四个程序段,共要16个程序段)
图2-7-5螺纹加工
表2-7-2图2-7-5螺纹加工程序
程序内容
程序说明
N2;
N010G95M03S600T0202
N020G00X100.Z100.;
N030G00X29.1Z3.;
N040G32Z-22.0F2.0;
N050G00X32.0;
N060G00Z3.;
N070G00X28.5.;
N080G32Z-22.0F2.0;
N090G00X32.0;
N100G00Z3.;
N110G00X27.9;
N120G32Z-22.0F2.0;
N130G00X32.0;
N140G00Z3.;
N150G00X27.5;
N160G32Z-22.0F2.0;
N170G00X32.0;
N180G00Z3.;
N190G00X27.42
N200G32Z-22.0F2.0;
N210G00X32.0;
N220X100.0Z100.0;
N230M05;
N240M30;
第二程序段号(螺纹加工段)
进给量mm/r,主轴正转600r/min,选2号刀,
换刀点
第一刀起点,切深0.9mm,导入空行程3mm
切削螺距2至退刀槽中,导出空行程2mm
X向退刀
Z向退刀(须同一Z起点)
第二刀起点(切深0.6mm)
切削至退刀槽中
X向退刀
Z向退刀
第三刀起点
切削至退刀槽中
X向退刀
X向退刀
第四刀起点
切削至退刀槽中
X向退刀
X向退刀
第五刀起点(精车)
切削至退刀槽中
X向退刀
返回换刀点
主轴停
程序结束返回程序头
2.G82螺纹切削循环指令
该指令可循环加工圆柱螺纹和锥螺纹。
应用方式与G80外圆循环指令有类似
处。
(1)圆柱螺纹切削循环格式:
GOOX_Z_(循环起点)
G82X(U)_Z(W)_F_
其中,X_Z_:
螺纹切削终点坐标值;
U_W_:
螺纹切削终点相对于循环起点的坐标增量;
F:
螺纹的导程,单线螺纹时为螺距。
执行G82指令时,动作路线如图2—7—6所示:
①从循环起点快速至螺纹起点(由循环起点Z和切削终点X决定);
②螺纹切削至螺纹终点;
③X向快速退刀;
④Z向快速回循环起点。
图2-7-6圆柱螺纹切削循环示意
编程举例图2-7-6,螺纹M30×2,程序原点为左端轴中心。
(小径=30-1.3×2=27.4mm,分五刀加工完成)。
表2—7—3螺纹循环切削编程实例(图2—7—5)
程序内容
程序说明
N3;
N010G95M03S600T0303
N020G00X32Z3
N030G82X29.1Z-22F2
N040X28.5Z-22
N050X27.9Z-22
N060X27.5Z-22
N070X27.4Z-22
N080X100Z100
N090M05
N100M30
第三程序段号(螺纹加工段)
进给量设置mm/r,主轴正转,600转/分,选3号刀
循环起点
螺纹切削循环1,进0.9mm
螺纹切削循环2,进0.6mm
螺纹切削循环3,进0.6mm
螺纹切削循环4,进0.4mm
螺纹切削循环5,进0.1mm
返回换刀点
主轴停
程序结束返回程序头
(2)锥螺纹切削循环格式:
GOOX_Z_;(循环起点)
G82X(U)_Z(W)_I_F_
其中,X_Z_:
螺纹切削终点坐标值;
U_W_:
螺纹切削终点相对于循环起点的坐标增量;
I_:
锥螺纹切削起点与圆锥面切削终点的半径之差;加工圆柱螺纹时,R(I)为零,可省略;
F:
螺纹的导程,单线螺纹时为螺距。
如图2—7—7所示,刀具从循环起点开始按梯形循环,最后又回到循环起点,图中虚线表示按R快速移动,实线表示按指令的工件进给速度移动。
进行编程时,应注意R的正负符号。
元论是前置或后置刀架、正、倒锥体或内、外锥体,判断原则都是假设刀具起始点为坐标原点,以刀具X向的走刀方向确定正或负。
R(I)值的计算与判断与G80相同。
图2—7—7锥螺纹切削循环示意
(4)编程举例如图2—7—8,锥螺纹加工
图2—7—8锥螺纹循环切削
表2—7—4锥螺纹循环切削编程实例(图2—7—8)
程序内容
程序说明
N3;
N010G95M03S600T0303
N020G00X80Z62
N030G82X49.1Z12I-5F2
N040X48.5Z12
N050X47.9Z12
N060X47.5Z12
N070X47.1Z12
N080X47Z12
N090X100Z100
N100M05
N110M30
第三程序段号(螺纹加工段)
进给量设置mm/r,主轴正转,600r/min,选3号刀
循环起点
螺纹切削循环1
螺纹切削循环2
螺纹切削循环3
螺纹切削循环4
螺纹切削循环5
螺纹切削循环6
返回换刀点
主轴停
程序结束返回程序头
3.G76螺纹切削复合循环
在加工螺纹的指令中,G32指令编程时程序繁琐,G82指令相对较简单且容易掌握,但需计算出每一刀的编程位置,而采用螺纹切削循环指令G76,给定相应螺纹参数,只用两个程序段就可以自动完成螺纹粗、精多次路线的加工。
G76螺纹切削复合循环格式:
G76C(c)R(r)E(e)A(α)X(U)Z(W)I(i)K(k)U(d)V(△dmin)Q(△d)P(p)F(L)
说明:
C:
为精车重复次数,从01~99,用两位数表示,该参数为模态量;
r、e:
为螺纹尾端倒角值,用00~99之间的两位整数来表示,该参数为模态量;
α:
为刀尖角度,可从80°,60°,55°,30°,29°,0°六个角度中选择用两位整数来表示,该参数为模态量;
X(U)Z(W):
为螺纹终点绝对坐标或增量坐标;
i:
为螺纹锥度值,用半径编程指定。
如果i=0,则为直螺纹,可省略;
k:
为螺纹高度,用半径编程指定;
Δdmin:
为最小车削深度,用半径编程指定,该参数为模态量;
d:
为精车余量,用半径编程指定,该参数为模态量;
Δd:
为第一次车削深度,用半径编程指定;
p:
主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角;
L:
为螺纹的导程;
如图2—7—9所示为螺纹循环加工路线及进刀法。
G76一般采用斜进式切削方法。
图2—7—9螺纹循环加工路线及进刀法
⒋编程示例:
零件如图2—7—10所示,零件毛坯直径为Φ40mm,无热处理要求。
图2—7—10螺纹循环
(1)工艺处理
根据零件图分析,需加工外形、切槽、车螺纹。
需刀具1号刀外圆刀,2号刀切槽刀,3号刀螺纹刀。
工艺及编程路线如下。
1)G71循环指令外形粗加工。
2)外形精加工。
3)切槽。
4)G76循环车螺纹。
(2)程序如表2—7—5G76螺纹循环例
表2—7—5 G76螺纹循环举例
程序内容
程序说明
O4011
%0010
N1
G95T0101M03S800
GOOX42Z2
G71U2R1P50Q100X1ZO.5FO.2
N50GOOX17
G01Z0FO.05M03S1000
X19.8Z-1.5
Z-24
X20
X28Z-39
Z-40
G02X36Z-44R4
G01X38
N100Z-56
G00X100Z100
N2
G95T0202M03S400
G00X22Z-24
G01X16F0.1
G00X80
Z150
G00X100Z100
N3
G95T0303M03S600
G00X30Z10
G76C2R0E0A60X18.05Z-22K0.975U0.05V0.05Q0.2F1.5
G00X100Z100
M05
M30
文件名
程序名
第1程序段号(外轮廓粗、精加工段)
进给量mm/r,1号外圆刀,主轴转速800r/min
快速至G71循环起点
外圆粗车循环,每层切深2mm,退刀量1mm
倒角X向起点精车路线为N50~N1OO
空切至倒角Z向起点,精车主轴指令
倒角,X19.8
精车螺纹外圆
锥体起点
车锥体
R4圆弧起点
车R4圆弧角
台阶
精车末段
精车循环
退至换刀点
第2程序段号(切槽段)
换2号切槽刀,切宽4mm,主轴转速1200r/min
切槽起点
切至槽底
X向退出(只能单轴移动)
Z向退出
第3程序段号(加工螺纹段)
换3号螺纹刀,主轴转速600r/min,
循环起点
精加工1次,倒角量0,60°三角螺纹;最小切深0.05mm;精加工余量0.05mm
牙深0.975mm,第一刀切深0.2mm,
返回换刀点
主轴停
程序结束返回程序头
(五)检验方法
外螺纹的检验方法有两类:
综合检验和单项检验。
通常我们进行综合检验,综合检验就是用环规对影响螺纹互换性的几何参数偏差的综合结果进行检验,如图2-7-11所示。
图2-7-11外螺纹环规
外螺纹环规分为通端与止端,如果被测外螺纹能够与环规通端旋合通过,且与环规止端不完全旋合通过(螺纹止规只允许与被测螺纹两段旋合,旋合量不得超过两个螺距),就表明被测外螺纹的中径没有超过其最大实体牙型的中径,且单一中径没有超出其最小实体牙型的中径,那么就可以保证旋合性和连接强度,则被测螺纹中径合格,否则不合格。
(六)操作注意事项
1.为了保证加工基准的一致性,在多把刀具对刀时,可以先用一把刀具加工出一个基准,其它各把刀具依次为基准进行对刀。
2.加工螺纹时主轴转速、“倍率”不能改变,否则造成乱扣。
四、任务实施
(一)准备工作
1.工件:
材料为45#钢毛坯尺寸为Φ34×80mm
2.设备:
华中世纪星(HNC-21/22)系统数控车床
3.工、量、刃具,清单见表2—7—6
表2-7-6 工、量、刃具清单
序号
名称
规格
数量
备注
1
千分尺
0~25/0.01
1
2
游标卡尺
0~150/0.02
1
3
螺纹环规
M20×2
1副
4
外圆粗、精车刀
93o
1
T01
5
切槽刀
刀宽3mm
1
T02
6
外螺纹车刀
60o
1
T03
7
切断刀
4
1
T04
(二)加工方案的制定
1.加工工序与装夹方式
(1)采用三爪自定心卡盘夹紧定位,一次加工完成。
工件伸出一定长度55mm便于切断加工操作。
(2)粗、精加工,工件外轮廓至图纸尺寸,螺纹大径车至Φ19.8
(3)切槽(刀宽3mm)
(4)车削M20×2螺纹
(5)切断
2.螺柱加工工艺卡(表2-7-7)
表2-7-7螺柱加工工艺卡
零件图号
2—7—1
数控车床加工工艺卡
机床型号
CAK4085si
零件名称
螺柱
机床编号
刀具表
量具表
刀具号
刀补号
刀具名称
刀具参数
量具名称
规格
T01
01
93o外圆粗、精车刀
D型刀片R=0.4
游标卡尺
千分尺
0~150/0.02
25~50/0.01
T02
02
切槽刀
刀宽3mm
游标卡尺
0~150/0.02
T03
03
60o外螺纹车刀
游标卡尺
环规
0~150/0.02
M20×2
工序
工艺内容
切削用量
加工
性质
S/(r/min)
F/(mm/r)
α/mm
1
粗车外形
600~800
0.2
2
自动
2
精车外形
1200
0.1
0.5~1
自动
3
切槽
400
0.15
自动
4
车螺纹
600
2
自动
5
切断
600
0.15
手动
(三)工件坐标及编程尺寸的确定
编程尺寸是根据工件图中相应的尺寸进行换算,得出在编程中使用的尺寸。
如螺纹M20×2,在编程时需要使用到螺纹小径尺寸值。
螺纹的牙深度为h=0.6495P=0.6495×2=1.299mm
螺纹小径尺寸值d1=d-2h=20-2×1.299=17.02mm
(四)编写加工程序
表2—7—8 螺柱零件切削程序
程序内容
程序说明
O2012
%0011
N1
N010G95M03S600T0101
N020G00X35Z2
N030G80X30.5Z-50F0.2
N040X25Z-35
N050X21.5
N060G00X18Z0M03S1200
N070G01X19.8Z-1F0.1
N080Z-28
N090X20
N100Z-35
N110X30
N120Z-50
N130G00X100Z100
N2
N140G95M03S400T0202
N150G00X23Z-35
N160G01X17F0.15
N170X22
N180G0X100Z100
N3
N0190G95M03S600T0303
N200G00X22Z5
N210G82X19.1Z-26F2
N220X18.5ZZ-26
N230X17.9Z-26
N240X17.5Z-26
N250X17.4Z-26
N260G00X100Z100
N270M05
N280M30
文件名
第一程序段号(外圆粗、精加工段)
进给量设置mm/r,主轴正转,600r/min,选1号刀
循环起点
粗车循环1
粗车循环2
粗车循环3
精车起点,1200转/分
倒角C1
精车螺纹外圆
退刀
精车Φ20外圆
退刀
精车Φ30外圆
返回换刀点
第二程序段号(切槽)
进给量设置mm/r,主轴正转,400r/min,选2号刀
切槽起点
切槽至底径
X向退出
返回换刀点
第三程序段号(车螺纹)
进给量设置mm/r,主轴正转,600r/min,选3号刀
螺纹循环起点
螺纹切削循环1
螺纹切削循环2
螺纹切削循环3
螺纹切削循环4
螺纹切削循环5
返回换刀点
主轴停
程序结束返回程序头
(五)加工操作
1.打开机床,回参考点。
2.安装工件、刀具(T01、T02、T03),对刀(T01、T02、T03)。
3.输入程序(O2012)并校验。
4.自动加工。
5.测
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模块二 轴类工件加工 模块 工件 加工