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1、项目三 内轮廓的加工,很多机器零件如齿轮、轴套、带轮等，不仅有外轮廓面，而且有内轮廓面，常见的内轮廓有内圆柱面、内圆锥面、内圆弧面等。图3.1所示为带内轮廓的零件。内轮廓面是起支承或导向作用的最主要表面，通常与运动的轴、刀具或活塞相配合，其配合精度影响零件的使用性能，所以内轮廓的加工非常重要。,图3.1 内轮廓零件,项目三 内轮廓的加工,任务一 内圆加工 任务二 内圆锥面的加工 任务三 内圆弧面的加工,任务一 内圆加工,任务描述 使用GSK980T系统数控车床加工如图3.2所示工件内孔，工件材料为45钢，毛坯为40mm 80mm，已钻出18mm的底孔，且已车平右端面。,图3.2 阶梯孔编程实例
2、,知识准备 一、数控车床上孔加工工艺 1麻花钻钻孔 2硬质合金可转位刀片钻头钻孔 3扩孔 4铰孔 5镗孔 二、车内孔的关键技术 车内孔的关键技术有两个，即内孔车刀的刚性和内孔车削过程中的排屑。 1内孔车刀的刚性 2内孔车削过程中的排屑 数控车床多用于车削盘套类和小型支架类零件的内孔。车孔分为车通孔和车盲孔两种，分别如图3.3（a）、（b）所示。车通孔基本上与车外圆相同，只是进刀和退刀方向相反。车内孔时也要进行试切和试测，其方法与车外圆相同。,知识准备 根据不同的加工情况，内孔车刀可分为通孔车刀和盲孔车刀两种。 1通孔车刀 为了减小径向切削力，防止振动，通孔车刀的主偏角一般取6075，副偏角取1
3、530。为了防止内孔车刀后刀面和孔壁摩擦又不使后角磨得太大，一般磨成两个后角。图3.4（a）所示为75通孔车刀。,图3.3 内孔加工,知识准备 2盲孔车刀 盲孔车刀是用来车盲孔或台阶孔的，其主偏角大于90，通常为9093。刀尖在刀杆的最前端，刀尖与刀杆外端的距离应小于内孔半径，如图3.3（b）中尺寸小于R所示，否则孔的底平面就无法车平。车内孔台阶时，只要不碰即可。图3.4（b）所示为93盲孔车刀。,图3.4 内孔车刀,知识准备 四、内孔车刀的安装 内孔车刀安装的正确与否，直接影响车削情况及孔的精度，所以在安装时应注意以下几个问题。 刀尖应与工件中心等高或稍高。如果装得低于中心，由于切削抗力的作
4、用，容易将刀柄压低而产生扎刀现象，并可造成孔径扩大。 刀柄伸出刀架不宜过长，一般比被加工孔长56mm左右。 刀柄基本平行于工件轴线，否则在车削到一定深度时刀柄后半部容易碰到工件孔口。 盲孔车刀装夹时，内偏刀的主刀刃应与孔底平面成35的角度，并且在车平面时要求横向有足够的退刀余地。 五、数控车削内孔编程 数控车削内孔的指令与外圆车削指令基本相同，但也有区别，编程时应注意以下方面。 1在中心线上钻、扩、铰孔加工编程时的注意事项 在车床上钻、扩、铰加工时，刀具在车床主轴中心线上加工，即X值为0。 （1）注意采用主运动模式。 （2）注意正确编写刀具趋近运动工件的程序段。,知识准备 如图3.5所示，钻内
5、轮廓的底孔时，刀具趋近运动工件的程序段如下。 N36 T0202；（设2号刀为钻头，工件右端面中心为编程原点） N37 G97 S700 M03； N38 G00 Z5 M08；（将Z轴移到距工件端面为5mm的安全位置） N39 X0；（移动X轴到主轴中心线） N40,图3.5 数控车削内孔编程,知识准备 （3）注意刀具返回运动的轨迹。刀具返回时一定要避免干涉、撞刀等。 如图3.5所示，钻内轮廓的底孔时，刀具的切削及返回运动程序如下。 N40 G01 Z-56 F30； N41 G00 Z2； 程序段N40为钻头的实际切削运动，切削完成后执行程序段N41，钻头将Z向退出工件。 2数控镗削内孔编
6、程时的注意事项 （1）粗车循环指令G71、G73，在加工外径时余量U为正，但在加工内轮廓时余量U应为负。 （2）若精车循环指令G70采用半径补偿，要注意刀具半径左补偿与右补偿的分辨。以刀具从右向左进给为例，如加工外径时半径补偿指令用G42，则在加工内轮廓时半径补偿指令用G41。 （3）加工内孔轮廓时，切削循环的起点（见图3.5中P点）、切出点（见图3.5中Q点）的位置选择要慎重，要保证刀具在狭小的内结构中移动而不干涉工件。起点S、切出点Q的X值一般取与预加工孔直径稍小一点的值。,知识准备 如图3.5所示，零件内轮廓加工编程如下。 N20 X19； G00 X19 Z5；（快进到内径粗车循环起刀
7、点） G71 U1 R0.5； G7l P10 Q20 U-0.5 W0.1 F150； N10 G0l X36； N20 G01 X19； G0 G41 X19 Z5；（引入半径补偿加工内轮廓） G70 P10 Q20 F80； G40 G0 Z50 X100； ,任务二 内圆锥面的加工,任务描述 工件如图3.7所示，工件材料为45钢，毛坯为40mm 80mm，已钻出14mm的底孔，加工机床为GSK980T系统数控车床，试编写工件内轮廓的加工程序，完成工件加工并对加工工件进行正确测量。,图3.7 内圆锥面编程实例,知识准备 一、内孔测量用量具介绍 孔径尺寸精度要求较低时，可采用钢直尺、内卡钳
8、或游标卡尺测量；精度要求较高时，可用内径千分尺或内径量表测量；标准孔还可以采用塞规测量。 1游标卡尺 （1）测量孔径。测量孔径时，应将两量爪张开到略小于被测尺寸，将固定量爪的测量面贴靠着工件，然后轻轻用力移动副尺，使活动量爪的测量面也紧靠工件，并使卡尺测量面的边线垂直于被测表面，如图3.8所示，然后把制动螺钉拧紧。,图3.8 游标卡尺测量内孔,知识准备 （2）测量深度。测量深度时应将测深杆伸 长到略大于被测尺寸，将主尺的测量面贴 靠着工件，然后轻轻 用力移动副尺，使测 深杆的测量面也紧靠工件， 并使卡尺测量 面的边线紧贴于被测表面，如图3.9所示， 然后把制动螺钉拧紧。 2内径千分尺 内径千分
9、尺及使用方法如图3.10所 示。这种千分尺刻度线方向和外径千分 尺相反，当微分筒顺时针旋转时，活动爪 向右移动，量值增大。 测量时，固定爪与被测表面接触，转动微分筒，活动爪移动，使活动爪在正确的位置上与被测工件接触。所谓正确位置是指：测量两平行平面间距离，应测得最小值；测量内径尺寸，轴向找最小值，径向找最大值。离开工件读数前，应用锁紧内径千分尺装置将测微螺杆锁紧，再进行读数。,图3.9 用游标卡尺测内孔深度的方法,知识准备 测量时必须注意温度影响，防止手的传热或其他热源，特别是大尺寸内径千分尺受温度变化的影响较显著。测量前应严格等温，还要尽量减少测量时间。 3内径百分表 内径百分表是将百分表装
10、夹在测架上构成。测量前先根据被测工件孔径大小更换固定测量头，用千分尺将内径百分表对准“零”位。内径百分表及其测量内孔的方法如图3.11所示，摆动百分表取最小值为孔径的实际尺寸。,图3.10 内径千分尺测量内孔,知识准备 4塞规 如图3.12所示，塞规由通端和止端组成。通端按孔的最小极限尺寸制成，测量时应塞入孔内，止端按孔的最大极限尺寸制成，测量时不允许插入孔内。当通端能塞入孔内，而止端插不进去时，说明该孔尺寸合格。,图3.11 内径百分表测量内孔,图3.12 塞规 1通端；2手持部位；3止端,知识准备 用塞规测量孔径时，应保持孔壁清洁，塞规不能倾斜，以防造成孔小的错觉，把孔径车大。相反，在孔径
11、小的时候，不能用塞规硬塞，更不能用力敲击。从孔内取出塞规时，要防止与内孔刀碰撞。孔径温度较高时，不能用塞规立即测量，以防工件冷缩把塞规“咬住”。 二、内孔加工质量分析 内孔尺寸精度超差。主要是由于没有仔细测量或测量方法有误造成。 孔有锥度。可能是由于切削用量选择不当，车刀磨损，刀刃不够锋利，刀杆刚性差而产生“让刀”等原因造成，车床主轴轴线歪斜，床身导轨严重磨损也是造成所加工孔有锥度的原因。 孔表面粗糙度超差。可能是由于切削用量选择不当，产生积屑瘤；或车刀磨损，刀刃不够锋利，切削时刀杆振动造成。如果切削拉毛已加工表面，则换用正刃倾角的内孔车刀，使切削流向未加工表面。,任务三 内圆弧面的加工,任务
12、描述 使用GSK980T系统数控车床加工如图3.14所示工件，工件材料为45钢，毛坯为40mm 52mm，已钻出16mm的预孔。,图3.14 内圆弧面加工示例,知识准备 一、基点、节点的概念 1基点的概念 一个零件的轮廓往往是由许多不同的几何元素组成，如直线、圆弧、二次曲线以及其他公式曲线等。构成零件轮廓的这些不同几何元素的连接点称为基点，如图3.15中的A、B、C、D等点都是该零件轮廓上的基点。显然，相邻基点间只能是一个几何元素。 2节点的概念 采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制中，常常需要用直线或圆弧去近似代替非圆曲线，称为拟合处理。拟合线段的交
13、点或切点就称为节点。如图3.16中的P1、P2、P3、P4等点为直线拟合非圆曲线时的节点。,图3.15 零件轮廓中的基点 图3.16 零件轮廓中的节点,知识准备 二、基点计算方法 常用的基点计算方法有列方程求解法、三角函数法、计算机绘图求解法等。 1列方程求解法 由于基点计算主要内容为直线和圆弧的端点、交点、切点的计算，因此，列方程求解法中用到的直线与圆弧方程如下。 直线方程的一般形式为 Ax + By + C = 0 式中，A、B、C为任意实数，并且A、B不能同时为零。 直线方程的标准形式为： y = kx + b 式中，k为直线的斜率，即倾斜角的正切值； b为直线在Y轴上的截距。 圆的标准
14、方程为 (x a)2 + (y b)2 = R2 式中，a、b分别为圆心的横、纵坐标； R为圆的半径。,知识准备 圆的一般方程为 x2 + y2 + Dx + Ey + F = 0 式中，D为常数，并等于2a，a为圆心的横坐标； E为常数，并等于2b，b为圆心的纵坐标； F为常数，并等于a2 + b2 R2，其圆半径 。 2三角函数计算法 三角函数计算法简称三角计算法。在手工编程工作中，是进行数学处理时应重点掌握的方法之一。三角函数计算法常用的三角函数定理的表达式如下。 正弦定理： 余弦定理： 式中，a、b、c分别为角A、B、C所对边的边长； R为三角形外接圆半径。,知识准备 例 如图3.17
15、所示工件，其中R12圆弧与两直线AB和OC相切，求B、C两点坐标。 解：如图3.17所示，建立XOY直角坐标系，根据作图可知，R12圆弧的圆心位置是平行于AB、OC的L1和L2两直线的交点D。 直线AB的方程：y 0 = tan150(x 50) 整理得y = 0.577 x + 28.85； 直线OC的方程：y 0 = tan45(x 0) 整理得y = x； 在Rt0EA中，因为OE = sin30OA = 0.5 50 = 25 EF = 12 所以OF = 0E EF = 25 12 = 13； 直线方程可化为直线的法线式标准方程为xcos + ysin P = 0 式中，为正向X轴到正向法线间沿逆时针方向的夹角； P为直线到坐标原点的距离。 直线L1的方程为xcos60+ ysin6013 = 0 整理得y = 15.012 0.577x； 直线L2的方程为xcos315+ ysin31512 = 0 整理得y = x 16.973；,知识准备 （1）D点的坐标： y = 15.012 0.577 x 得 x = 20.28 y = x 16.973 y = 3.307 所以，R12圆弧的圆方程为(x20.28) +(y3.307) =12 （2）B点的坐标： y =0.577 x + 28.85 得 x = 26.28 (x
