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1、单元五 螺纹零件的加工,任务1 芯轴的编程与加工,图5-1 芯轴,一、任务描述,在数控机床上除了能加工轴类、套类、圆锥圆弧类等零件外，经常会遇到螺纹类零件，在各种机械电设备上，带有螺纹的零件应用非常广泛。如图5-1所示是一芯轴零件图，图5-2为实体图形，生产类型为单件或小批量生产，试正确设定工件坐标系，制定加工工艺方案，选择合理的刀具和切削工艺参数，正确编制数控加工程序并完成零件的加工。,图5-2 芯轴实体图,二、任务分析,该零件主要有外圆、槽、螺纹、圆弧、圆锥等形状组成。对于外圆、圆弧、圆锥及槽的加工，可用已学过的G00、G01、G02/G03、G90、G71等指令编程加工；螺纹部位是普通三
2、角形细牙右旋螺纹，可采用螺纹加工指令G32、G92及G76进行编程加工。数控车床上加工螺纹与普通车床加工螺纹既有相同之处，又有不同之处，加工过程中应加以注意。,1.螺纹编程指令 （1）等螺距螺纹切削指令（G32） 1）指令格式： G32 X(U)_Z(W)_F（I）_ ； X、Z：螺纹终点的绝对坐标值； U、W：螺纹终点相对于起点的增量坐标值； I:车削英制螺纹时每英寸的牙数； F：长轴方向的导程。,三、相关知识,2）说明： X、U省略时为圆柱螺纹切削，Z、W省略时为端面螺纹切削。 用G32指令可以切削直螺纹、锥螺纹、端面螺纹和连续的多段螺纹。 G32为模态G指令。,1）指令格式： G92 X
3、(U)_Z(W)_ R_ F（I）_； X、Z：螺纹终点的绝对坐标值； U、W：螺纹终点相对于起点的增量坐标值； R：切削螺纹起点和终点的半径差； I:车削英制螺纹时每英寸的牙数； F：螺纹导程（单线螺纹的螺距等于导程）。,2）说明： 切削圆柱螺纹时，R为0，可省略；切削锥螺纹时，R为圆锥螺纹起点和终点的半径差，R的正负号取决于螺纹切削的始点和终点坐标。当始点坐标值小于终点坐标值时，R取负值；反之取正值。 G92为模态G指令。 应用范围：螺纹切削循环（G92）指令可用于对圆柱或圆锥螺纹的车削加工。,3）圆柱螺纹固定循环G92指令切削路径如图5-3所示。,图5-3 G92指令切削循环路径,（3）
4、螺纹切削复合循环指令（G76） 1）G76指令格式： G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) Rd； G76 X(u) Z(w) R(i) P(k) Q(d) F(I)(p)；,2）指令功能,图5-4 G76指令的循环和进刀方式,2.螺纹的升降速与进刀方式,（1）由于伺服系统的滞后，在螺纹切削的开始及结束部分，螺纹导程会发生变化。为了保证螺纹精度，在数控车床上切削螺纹时必须设置升速进刀段L1和降速退刀段L2，如图5-5所示,图5-5 螺纹切削升、降速段,（2）数控车床上螺纹切削一般有两种进刀方式：一种是直进法，如图5-6a所示，另一种是斜进法，如图5-6b所示,图5-6 进刀方式,3.螺
5、纹大径尺寸和螺纹总切削深度的计算,（1）螺纹大径尺寸的计算 为保证车削的螺纹牙顶有0.125P的宽度，螺纹车削前大径尺寸一般比公称直径略小，其计算公式为：d0.13P。（P为螺纹螺距） （2）螺纹总切削深度的计算 螺纹总切削深度t0.65P。（P为螺纹螺距）,1.设备选择,选用GSK980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。,2.零件毛坯 选用32mm65mm棒料，多件练习时也可以采用加长棒料，毛坯材质为45钢。 3.刀具类型 选用90外圆车刀、4mm切槽刀、60外螺纹刀,四、任务准备,4.量具选用,（1）钢直尺：0300mm。 （2）游标卡尺：0.02mm/0150mm。
6、 （3）螺纹环规。 （4）表面粗糙度样板。,1.确定加工工艺,以零件右端面轴心处为零件坐标系原点，工艺路线安排如下： （1）车工件左端：齐端面、车外圆、长度至尺寸要求。 （2）调头车削零件右端面，保证总长尺寸合格。 （3）粗车零件圆柱面、圆锥面、圆弧面，留精加工余量0.5mm。,五、任务实施,（4）精车零件外圆柱面、圆锥面、圆弧面至尺寸要求。 （5）粗、精车42mm螺纹退刀槽。 （6）粗、精车M201.5mm外螺纹至尺寸要求。 （7）去毛刺。,2.程序的编制和输入,螺纹部分的加工，既可以采用G32指令加工，也可以采用G92指令加工，还可采用G76指令进行编程加工，下面就用三种指令分别编写螺纹部
7、分的加工程序，见表5-4、5-5、5-6、5-7。,表5-4 芯轴的加工程序左端,表5-5 芯轴的加工程序右端（G32指令加工螺纹）,表5-5 芯轴的加工程序右端（G32指令加工螺纹）续表1,表5-5 芯轴的加工程序右端（G32指令加工螺纹）续表2,表5-5 芯轴的加工程序右端（G32指令加工螺纹）续表3,表5-6 芯轴的加工程序（G92指令加工螺纹部分）,表5-7 芯轴的加工程序（G76指令加工螺纹部分）,3.零件加工模拟（视频）,图5-8 芯轴右端加工过程模拟图,4.工件与刀具的安装,工件装夹在自定心卡盘上，一夹一顶，装夹要牢固。车刀安装时不宜伸出过长，刀尖高度应与机床中心等高，螺纹刀的中
8、心线必须与工件中心线垂直，以保证牙型角的对称。,5.对刀并输入刀补值,螺纹刀对刀时可利用角度样板辅助对刀，在满足刀位点与主轴轴线等高的同时，也要保证刀尖角的角平分线垂直于主轴轴线,6.数控加工与精度控制,（1）加工 首件加工应单段运行，通过机床控制面板上的“倍率选择”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，以保证精度要求。 （2）精度控制 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。,7.零件检测,（1）修整工件，去毛刺等。 （2）尺寸精度检测：用游标卡尺测量零件外圆、总长，阶台、锥面、倒角及槽各部尺寸，用螺纹环规对螺纹部分进行
9、检测。 （3）表面质量检测：用粗糙度样板对比检测零件加工表面质量。,六、检查评议,七、问题及防治,表5-10 加工螺纹时易产生的问题、原因及解决方法,表5-10 加工螺纹时易产生的问题、原因及解决方法（续表）,任务2 轴套的编程与加工,图5-12 轴套,一、任务描述,如图5-12所示为一轴套零件图，图5-13为实体图形，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件的加工。,图5-13 轴套实物图,二、任务分析,该零件由外圆、圆柱孔、圆锥孔、内槽及内螺纹等部分组成。外圆和圆柱孔精度要求较高，其他
10、表面精度要求一般，22mm内孔与39mm外圆有较高同轴度要求，表面粗糙度Ra3.2要求也不是很高。外圆形状简单，粗车可采用固定循环指令G92，精车用直线插补指令G01加工即可；孔表面加工时可采用内外径复合循环指令G71粗车，复合循环指令G70进行精车，一次加工出圆柱孔、圆锥孔及内螺纹底孔，然后再切内槽和切削内螺纹至尺寸，最后切断工件。,车削塑性金属的内螺纹时：,三、相关知识,D孔dP,车削脆性金属的内螺纹时：,D孔d1.05P,1.设备选择 选用GSK980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。 2.零件毛坯 选用42mm95mm棒料，多件练习时也可以采用加长棒料，毛坯材质为
11、45钢。 3.刀具类型 20mm钻头、90外圆刀、内孔车刀、内螺纹车刀、5mm内沟槽车刀、4mm切断刀,四、任务准备,4.量具选用,（1）钢直尺：0200mm。 （2）游标卡尺：0.02mm/0150mm。 （3）塞规：22mm。 （4）外径千分尺：2550mm。 （5）表面粗糙度样板。 （6）螺纹塞规M321.5mm。,1.确定加工工艺 以零件右端面与轴线交点为零件编程原点，采用从右到左加工的原则。工艺路线安排如下： （1）钻孔20mm。 （2）车零件外圆柱面至尺寸要求。 （3）粗车精度孔、内锥孔、螺纹底孔，留精加工余量0.4mm。 （4）精车零件精度孔、内锥孔、螺纹底孔至尺寸要求。 （5）
12、车退刀槽。 （6）粗精车螺纹至尺寸。 （7）切断工件。,五、任务实施,本任务精度孔、内锥孔、螺纹底孔应用复合循环G71指令编程加工，内螺纹既可以采用G92指令编程，也可以采用G32指令编程。用循环指令编程加工内孔或内螺纹时，注意循环起点的X轴坐标应小于底孔尺寸。下面就用两指令分别编写本任务的加工程序，见表5-14、5-15所示。,2.程序的编制和输入,表5-14 轴套的加工程序（G92指令编程车内螺纹）,表5-14 轴套的加工程序（G92指令编程车内螺纹）续表1,表5-14 轴套的加工程序（G92指令编程车内螺纹）续表2,表5-14 轴套的加工程序（G92指令编程车内螺纹）续表3,表5-15
13、轴套的加工程序（G32指令车内螺纹部分）,表5-15 轴套的加工程序（G32指令车内螺纹部分）续表1,3.零件加工模拟（视频）,图5-14 轴套加工模拟图,4.数控加工与精度控制,（1）加工 首件加工应单段运行，通过机床控制面板上的“倍率选择”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，以保证精度要求。 （2）精度控制 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。,5.零件检测,（1）修整工件，去毛刺等。 （2）尺寸精度检测：用游标卡尺测量零件总长，阶台、锥面、倒角各部尺寸，用外径千分尺检测外圆尺寸，用塞规测量内孔，用螺纹塞规测量螺纹精度。 （3）表面质量检测：用粗糙度样板对比检测零件加工表面质量。,
