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1、第四届全国数控技能大赛决赛（实操）试题征集样题第四届全国数控技能大赛决赛实操试题向全社会征集，要求应征者提供试题图纸（包括装配图、零件图、节点坐标图）、图纸分析、刀具清单、工艺分析与方案（关键部位和加工难点分析、装卡方案、刀具选择与加工参数、加工顺序、走刀路线、加工时间等）、加工程序编制和实物照片（经过试切后的零件和装配效果）等方面的内容。现根据第一届全国数控技能大赛实操试题提出参考样式如下：一、题目：工种 、 组别 实操竞赛试题及其工艺方案应征者姓名联系电话单 位地址及邮编实操设备平台（如：沈阳机床VMC850e、FANUC 0iD）注：1。请注明工种。如数控车工、数控铣工、加工中心操作工2
2、请注明组别。职工（学生）组二、试题图纸（以数控铣工职工组XB-11为例）工件加工图纸包括XB-11-00、XB-11-01、XB-11-02、XB-11-03、XB-11-04共五张，见附图。三、图纸分析XB-11是一套以铣加工为主，并包括孔系加工等工序内容的试题。材料为调质45#钢，硬度为HRC2632，毛坯尺寸件一为18018042（长宽高），件二为18018019。从装配示意图中可以看出本套试题由件一、件二、和两个圆柱销组成，三种零件装配后高度尺寸为48-0.1，技术要求：件一和件二配合后两个16h7圆柱销同时插入。件一技术要求有两项：未注公差0.1mm（不含180180外形）；D向外轮
3、廓曲线形状公差-0.03mm，-0.06mm。加工要素有平面、曲线、腔槽和孔类加工。主要加工项目包括上下平面、D向视图壁厚0.88mm内外型腔、曲线b内腔槽、曲线c内腔槽、槽深5mm、工件高度41mm、螺孔M421.5-7H、销孔 2-16mm、位置尺寸1500.02mm、主视图中腔槽60上侧至D向外轮廓下侧13mm尺寸。件二技术要求有一项：未注尺寸允许偏差0.1mm。（不含180180外形）。加工要素同件一，主要加工项目包括上下平面、工件高度17mm、2-16mm销孔、位置尺寸1500.02mm、曲线外轮廓170mm、C向视图中的曲线c内腔槽、曲线b外轮廓，应控制在0.1mm之内，内腔槽上侧
4、过渡圆弧R3。 四、刀具清单序号刀具名称规格序号刀具名称规格1机卡立铣刀205球头刀 82机卡立铣刀326铰刀（16H）3整体合金立铣刀127钻头 114内螺纹孔单刃镗刀25五、工艺分析与加工方案1、关键部位加工分析1）从装配示意图技术要求中可以看出，要保证尺寸48mm，对件一和件二上下平面加工都提出了较高要求，即单件要厚度尺寸应控制在-0.05mm以内。两个16h7圆柱销同时插入，即对孔尺寸精度和位置精度，都有要求，从现场提供的圆柱销尺寸为16-0.01mm，该项公差配合最大间隙0.028mm，最小间隙0，为了保证该项配合精度2-16 mm销孔，尺寸应保证在+0.01+0.018mm。2）件
5、一是本套试题考核重点，要点如下：0.88 mm薄壁，内外轮廓加工，为了保证配合精度，外轮廓尺寸120和84.49，应控制在-0.03-0.05之间；2-16加工关键要控制销孔前留量；M421.5-7H深18螺纹，加工关键是：螺纹加工进给方向和切削参数的选。本题提供螺纹加工刀具为单刃螺纹镗刀，机床具备螺旋线插补功能，量具有专用螺纹塞规，现场提供的条件可以满足螺纹加工需求。2、试题精度考核重点1）件一、件二配合和二销孔同时插入，及尺寸48mm是精度考核重点。2）件一上下平面加工尺寸41mm、薄壁轮廓精度、壁厚0.880.06mm、尺寸120mm、84.49mm、腔槽中尺寸13、M421.5-7H螺
6、孔、2-16尺寸和位置是精度考核重点。3）件二上下平面加工尺寸17mm、2-16尺寸和位置及过渡圆弧R3是考核重点。3、加工准备1）装夹方式。平面类零件装夹方式有两种，即底面安装和侧面安装。配有两组条形垫铁。垫铁作为平口钳平面定位使用。两组垫铁可以单独使用，也可以配合使用。正确选择合理使用垫铁，是对选手的一个考查。2）基准选择。分毛基准和精基准两种，应采用基准重合原则还是采用基准统一原则，要根据实际加工需要确定。是采用六点定位，还是采用一面两销定位，要根据工件特征确定，本套试题件一、件二，上下平面都要加工。基准选择原则是互为基准，即上平面为基准加工下平面。工件重新装夹后，已加工的下平面为基准，
7、再加工上平面。3）工件找正与夹紧。找正：用相应的工具和量具，确定工件与刀具的正确位置和角度过程，称为工件找正。用杠杆表找正平口钳，用杠杆表验证垫铁高度一致后装工件，轻夹工件，用胶木锤，轻敲工件上面，检查工件和垫铁接触状态，确认后终夹紧，再次检查工件和垫铁接触状态。确定无误后，此时工件装夹完成。夹紧：工件找正定位后，将工件固定，使其保持正确位置就是工件夹紧，为了保证工件加工质量，在夹紧过程中要注意以下事项： 工件在夹紧过程中，不应改变找正定位时的正确位置；夹紧力要稳定可靠，确保工件在加工过程中，工件不发生位移，即夹紧力不能过大，也不能太小；正确选择夹紧部位及夹压点，使工件在夹紧状态下的变形最小。
8、4）坐标零点确定：基准面推算法，用主轴标准检棒或寻边器，利用机床位置显示功能，确定零点。对称法，用杠杆表分别测工件两侧，利用机床位置显示功能，确定零点。比用检棒和寻边器测定更为准确。检棒有振摆误差，寻边器测头中心位置有误差，这些误差需要在零点确定过程中，进行必要的修正。注：以上四点主要考查选手的操作基本技能。5）刀具选择选择合适的刀具和加工参数，对于金属切削加工，能取到事半功倍的效果。12整体合金立铣刀为精加工用刀具，一般情况下不作粗加工，如果加工中出现尖叫声，或者是连续的冲击声，这种现象表明切削参数选择不合适，充分冷却在整个加工过程中必不可少。32机夹立铣刀应采用侧固刀柄；25内螺纹孔单刃镗
9、刀应采用侧固刀柄或强力弹簧夹套刀柄；20机夹立铣刀应采用强力弹簧夹套刀柄；16H铰刀应采用弹簧夹套刀柄；12整体硬质合金立铣刀和8球头刀可采用热装刀柄；11钻头应采用弹簧夹套刀柄。对于刀具使用，要兼顾粗精加工分开原则，防止精加工刀具过早的磨损。机夹立铣刀，由于有螺旋升角，铣刀侧刃直线性不好，不适合精加工，整体硬质合金刀，侧刃直线性好，精度高，适合精加工用，粗加工阶段，尽可能不用12整体硬质合金铣刀，以备精加工用。32机夹立铣刀，用于平面粗精加工，外轮廓粗加工，M421.5螺纹底孔扩孔。20机夹立铣刀，用于内外轮廓半精加工，腔槽底面精加工，M421.5螺纹底孔粗扩。12整体硬质合金立铣刀，用于内
10、外轮廓精加工2-16，铰前精加工，M421.5螺纹底孔精加工。8球头刀，用于圆弧面加工，点钻2-16孔位。11钻头，用于预钻2-16孔和12孔。16H7铰刀，用于精铰2-16孔。内螺纹孔单刃镗刀，用于M421.5孔口倒角及螺纹加工。6）切削参数选择推荐切削参数如下：32机夹立铣刀，端铣V=200250m/min，单齿进给量0.090.15mm/r。20机夹立铣刀，V=200 m/min，端铣单齿进给量0.08mm/r，侧铣单齿给进量0.07mm/r，25内螺纹单刃镗刀，V=70 m/min ，单齿给进量0.035mm/r，11高速钢钻头，V=30 m/min，进给量0.150.22mm/r，2
11、0机夹立铣刀，扩孔V=100 m/min，单齿进给量0.08mm/r，12整体硬质合金立铣刀，精铣孔V=150 m/min，单齿进给量0.05mm/r，16H7铰刀，V=15 m/min，进给量0.16mm/r，8球头刀，V=150 m/min，单齿进给量0.05mm/r。4、加工顺序确定实操试题评分标准共三部分，即件一、件二、和配合组件，都有独立得分，能在规定时间内完成全部考核项目最佳，由于条件限制，有可能不能够完成全部考核项目，就需要合理安排，加工顺序和加工工艺。其最终目的以获得高分为原则。对于一般选手来讲，应当先加工件二后加工件一。从加工部位考虑，应先加工非配合面，最后加工配合面。件二对
12、件一来讲，工作量和难度相对简单一些，所需时间要少一些。对于选手来讲，无论是从加工难度和工作量，都有一个逐渐适应过程。从测量角度看，件二加工结束，可以作为件一的测量基准，并且件二重量较轻，易于操作。一旦由于时间限制，件一不能全部完成考核项目，只要完成配合部位加工，就可以争取到相应的得分。所以合理确定加工顺序对提高选手成绩至关重要。本试题中2-16孔，既是加工尺寸，又是工件自检中，尺寸传递基准。由于工件在一次装夹中要完成铣、钻、铰、外形和螺纹加工等工序，粗精加工又不可能截然分开，再加上平口钳夹紧力有限，毛坯经过调质后有一定的硬度，粗加工过程中，可能有微量位移现象发生。为了保证2-16孔对型面位置精
13、度。正确的做法是，各个加工部位粗精加工结束后，再进行2-16孔精加工，这样有利于保证整个零件的位置精度。加工顺序确定原则是先面后孔，先粗后精和工序集中原则，对刚度和强度低的表面在后面加工，精度高的表面在后面加工。合理安排粗精加工余量。粗精加工分开原则，可以减少在粗加工去除毛坯余量过程中，产生的工件微量位移和热变形，及加工变形等影响。六、加工程序编制1、要具有快速编程能力本套试题工件一，给定轮廓节点16个，需要输入32个。工件二，给定轮廓节点12个，需要输入40个。此外需要输入程序中准备指令，圆弧半径，和其他辅助机能指令。人工编程工作量较大，在较短时间内完成程序编制及输入，需要熟练的技能和快速敏
14、捷的手法。由于图纸给定的轮廓曲线都具有对称特点，节点数据有从头至尾重复规律。掌握此规律，按进给方向确定节点正负号，增加圆弧半径指令，输入切削参数，轮廓曲线加工程序，可较快编制完成。程序验证方式有两种：（a）用动态模拟验证，在CRT屏幕上，显示刀具轨迹，验证加工程序。（b）刀具验证，用8球头刀，利用刀具半径补偿，对件一曲线a外轮廓向外偏1mm，内腔槽向内偏1mm（不含壁厚0.88mm），浅铣轮廓外形（不含壁厚0.88mm），铣深0.1mm。曲线b内腔槽向内偏1mm，曲线c内腔槽向内偏1mm，浅铣轮廓外形，铣深0.1mm。用此方式验证件一a、b c曲线程序。对件二曲线a向内偏1mm，曲线b外轮廓向
15、外偏1mm，浅铣出轮廓外形。铣深0.1mm。用此方式验证件二a、b 曲线程序。利用刀具验证作用，一是可以检查程序是否正确；二是在加工中，为刀具进入和退出，选择合适进给位置；三是为了提高效率，编制粗加工程序，做为轮廓外形基准。2、平面加工编程是数控加工的基本功，刀具选用端铣刀，给进方式有：平行铣（行铣）、环铣、螺旋铣等。本套试题中件一和件二下平面是基准面，可采用平行铣给进方式。其特点是编程简单易行，而且加工效率高。端铣刀参数选择，端铣刀铣削宽度，为刀具直径的75，每转进给量选择，必须大于刀具倒角尺寸。如刀片倒角尺寸R0.15 mm，选择单齿进给量必须大于0.15mm。件一、件二上平面是尺寸加工平面，外轮廓平面加工不易采用平行铣，而应采用环铣方式。环铣可以保证单方向走刀，能保证加工中顺逆铣一致性，表面加工质量好。装配尺寸48 mm。由件一41 mm和件二17 mm组合保证。件一41 mm为零件自身尺寸公差，而配合尺寸精度基准，需要用41mm -10 mm31 mm尺寸来保证。3、孔类加工包括钻孔、扩孔、铣孔、铰孔和螺纹孔铣削加工。钻孔前用8球头引孔，因为球头刀横刃过中心，
