项目五 螺纹轴的数控加工教案.docx
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项目五螺纹轴的数控加工教案
学习任务五螺纹轴的数控加工
【组织教学】
集队点名、整理仪表、安全、文明生产教育
实习注意事项
1、严格执行数控车床安全操作规程。
2、认真实习、听从老师的安排。
3、不得擅自修改、删除系统内的程序和参数。
4、工作完毕后必须清擦机床，打扫环境卫生，清点工具量具。
5、注意节约材料。
数控车床安全操作规程
1、工作时必须穿工作服，长发必须戴安全帽，不允许戴手套操作机床。
2、开机前先检查机床运行状况是否正常，润滑是否良好。
3、安装刀具，工件必须牢固，不要把工具等物品遗留在机床内。
4、机床开动前必须关好安全防护门。
5、机床加工时禁止用手触摸刀尖，工件及铁屑。
6、禁止用手触摸运动中的主轴，刀架，尾座等运动部件。
【导入任务】
介绍本任务有关知识，从而激发学生兴趣，由此导入新课。
【开始任务】
学习活动一明确任务
【任务推进】
一、要求学生通过查阅资料或上网回答以下问题：
1、螺纹可以分为那几种类型？
2、普通螺纹、梯形螺纹、管螺纹的标注是怎样的？
粗牙普通螺纹：
细牙普通螺纹：
用螺纹密封的管螺纹：
60°圆锥管螺纹：
米制锥螺纹：
梯形螺纹：
3、M6——M24普通螺纹的螺距是多少？
型号
螺距
型号
螺距
型号
螺距
M6
M14
M22
M8
M16
M24
M10
M18
M12
M20
二、分发项目零件图，要求认真识读项目零件图，完成下列题目。
（附件1）
1、该螺纹销轴零件图中的两个图形的名称分别是和。
2、图中
外圆最大可以加工到，最小可以加工成。
该圆柱表面的粗糙度要求是。
3、
表示公称直径为，螺距为。
旋向为的（粗、细）牙螺纹。
其中，螺纹的大径为，小径为，牙高为。
4、螺纹左端的槽的宽度为，它的作用是。
5、利用AUTOCAD绘制出这个零件的零件图。
【评价与小结】
学生自评、小组互评、教师评价，结果填写在工作页考评表里面。
学习活动二制定加工方案
【任务推进】
一、制定本任务加工工艺单。
要求：
请结合以往学过的知识和操作的经验制订出螺纹销轴的加工工艺。
加工工艺单（附件2）
二、上网或查阅资料、教材，回答并在工作页中填写以下问题。
1、常见的外沟槽有哪几种形式？
作图表示。
2、外沟槽的作用有哪些？
3、车槽刀切削用量的选择原则是什么？
4、外螺纹参数的计算
如图3-2螺纹
所示，请计算出螺纹的大径、小径和牙深。
5、螺纹加工常用切削循环方式
螺纹的车削有两种不同的方法：
直进法（G32、G92）和斜进法（G76），如图5-3所示。
图5-3
直进法：
导程小于的螺纹加工。
斜进法：
导程大于的螺纹加工，斜进法使刀具单侧刃加工减径负载。
6、螺纹千分尺的使用方法及注意事项。
7、说明测量M18×1.5－6g和M42×3－7g两种螺纹选择螺纹千分尺的的区别。
【知识讲授】
常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量
螺纹车削当螺纹牙型深度较深、螺距较大时，可分次数进给，切深的分配方式有常量式和递减式，如图5-4所示。
图5-4
例如：
螺纹
，按照递减式分配螺纹车削余量，可以分做以下几次来加工。
第一刀车至Φ17.35mm（直径方向切深0.5mm）；第二刀车至Φ16.9mm（直径方向切深0.45mm）；第三刀车至Φ16.5mm（直径方向切深0.4mm）；第四刀车至Φ16.3mm（直径方向切深0.2mm）；第五刀车至Φ16.2mm（直径方向切深0.1mm）；第六刀车至Φ16.1mm（直径方向切深0.1mm）；第七刀车至Φ16.05mm（直径方向切深0.05mm）。
最后三刀可以看作是螺纹的精加工。
螺纹车削加工为成型车削，且切削进给量较大，刀具强度较差，一般要求分数次进给加工。
常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量（米制、双边），可参看表3-1。
表3-1常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量
【任务推进】
三、制定加工工艺
1、要求：
修订螺纹销轴的加工工艺。
加工工艺单
日期
姓名
设备
数控车床
图号
零件名
销轴
数量
1
材料
工序号
程序名
刀具
刀补号
操作说明
1
下料
2
O0001
外圆车刀
T0101
工步一：
用卡盘夹住
mm毛坯，夹持长度约为
。
平端面。
粗车图样坐端轮廓
。
以外端面中心点建立工件坐标系。
工步二：
调整粗车误差、修正刀具补偿，精车图样坐端轮廓
。
以外端面中心点建立工件坐标系。
3
O0002
外圆车刀
T0101
掉头，用三爪卡盘夹
处，夹持长度约
，校正。
保证总长。
粗车零件右端轮廓
外径、
外圆面、
圆弧面。
以外端面中心点建立工件坐标系。
调整粗车误差，修正磨耗，精车零件右端轮廓
外径、
外圆面、
圆弧面。
以外端面中心点建立工件坐标系。
外槽车刀
宽度
T0202
车槽。
以外端面中心点建立工件坐标系。
外螺纹车刀
T0303
粗车外螺纹
。
以外端面中心点建立工件坐标系。
调整粗车误差，修正刀具补偿，精车
外螺纹。
以外端面中心点建立工件坐标系。
2、在工作页上选择刀具，并绘制的刀具示意图，对用的刀具给出理由。
3、填写数控加工刀具卡片和数控加工工艺卡片。
（附件3、附件4）
【评价与小结】
学生自评、小组互评、教师评价，结果填写在工作页考评表里面。
学习活动三加工准备
【知识讲授】
1、暂停指令（G04）
功能：
该指令可使刀具做短时间的停顿。
格式：
G04X（U）或G04P
说明：
（１）X、U指定时间，允许小数点；
（２）P指定时间，不允许小数点。
应用场合：
（１）车削沟槽或钻孔时，为使槽底或孔底得到准确的尺寸精度及光滑的加工表面，在加工到槽底或孔底时，应暂停适当时间；
（２）使用G96车削工件轮廓后，改成G97车削螺纹时，可暂停适当时间，使主轴转速稳定后再执行车螺纹，以保证螺距加工精度要求。
2、车螺纹（G32）
该指令用于车削等螺距直螺纹、锥螺纹。
格式：
G32X（U）__Z（W）__F__
说明：
（1）X（U）、Z（W）是螺纹终点坐标；
（2）F是螺纹螺距。
注意：
（1）在车螺纹期间进给速度倍率、主轴速度倍率无效（固定100%）；
（2）车螺纹期间不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97；
（3）车螺纹时，必须设置升速段L1和降速段L2，这样可避免因车刀升降速而影响螺距的稳定，如图3-5所示。
通常L1、L2按下面公式计算：
L1=n×P/400，L2=n×P/1800
式中，n是主轴转速；P是螺纹螺距。
由于以上公式所计算的L1、L2是理论上所需的进退刀量，实际应用时一般取值比计算值略大。
（4）因受机床结构及数控系统的影响，车螺纹时主轴的转速有一定的限制。
（5）螺纹加工中的走刀次数和进刀量（背吃刀量）会直接影响螺纹的加工质量，车削螺纹时的走刀次数和背吃刀量可参考表3-1。
升、降速段示例
图5-5
4、螺纹切削单一循环G92
适用于对直螺纹和锥螺纹进行循环切削，每指定一次，螺纹切削自动进行一次循环。
（1）直螺纹切削
格式：
G92X（U）Z（W）F
其中F为螺纹螺距，其轨迹如图3-6所示。
用G92车直螺纹示意图
图5-6
5、车螺纹复合循环G76
该指令用于多次自动循环车螺纹，数控加工程序中只需指定一次，并在指令中定义好有关参数，则能自动进行加工，车削过程中，除第一次车削深度外，其余各次车削深度自动计算，该指令的执行过程如图3-7所示。
图3-7
螺纹车削循环G76指令
G76的编程需要同时用两条指令定义，其格式为：
G76PmraQdminRd
G76X（u）Z（W）RiPkQdFL
说明：
（1）m是精车重复次数，从1～99，该参数为模态量；
（2）r是螺纹尾端倒角值，该值的大小可设置在0.0L～9.9L之间，系数应为0.1的整数倍，用00～99之间的两位整数来表示，其中L为螺距。
该参数为模态量；
（3）a是刀具角度，可从80o、60o、55o、30o、29o、0o六个角度中选择，用两位整数来表示，该参数为模态量；
m、r、a用地址P同时指定，例如，m=2，r=1.2L，a=60o，表示为P021260。
（4）dmin是最小车削深度，用半径值编程。
车削过程中每次的车削深度为（d－d），当计算深度小于这个极限值时，车削深度锁定在这个值。
该参数为模态量；
（5）d是精车余量，用半径值编程，该参数为模态量；
（6）X（U）、Z（W）是螺纹终点坐标值；
（7）i是螺纹锥度值，用半径值编程。
若R=0，则为直螺纹；
（8）k是螺纹高度，用半径值编程；
（9）d是第一次车削深度，用半径值编程；i、k、d的数值应以无小数点形式表示。
（10）L是螺距。
【任务推进】
一、自主学习
1、在工作业中根据资料抄写暂停指令的指令格式、指令说明。
2、在工作业中抄写车螺纹（G32）指令的指令格式、指令说明。
3、在工作业中抄写螺纹切削单一循环G92指令的指令格式、指令说明。
4、在工作业中抄写车螺纹复合循环G76指令的指令格式、指令说明。
5、在工作业中写出G32、G92、G76螺纹加工指令的区别？
6、根据制订的加工工艺，编制零件的数控加工程序，并写在工作页中。
二、小组互动
7、你自己编制的程序和其他同学编制的程序相比，有什么区别？
请老师评判哪一个更好一些？
8、按小组在电脑上用CAXA数控车或autoCAD中画出零件图纸：
9、计算图纸中的各点坐标，将各轴数值写入下表。
10、手动移动坐标轴时，在什么情况下使用手动操作、在什么情况下使用手轮操作？
11、根据开关机、主轴启动、轴移动作业指导书：
开关机、主轴启动、轴移动（JOG方式、手轮的使用），进行机床操作，记录开关机步骤、主轴启动步骤及要点、轴移动注意事项。
12、将对刀的数据输入步骤进行整理并记录。
13、总结《对刀作业指导书》有几部分构成，根据《对刀作业指导书》描述对刀要点。
三、仿真加工
（一）示范操作
1、仿真操作系统中，车槽刀的对刀
（1）选刀，如图5-8
图5-8
（2）建立工件坐标系
X方向：
“试切法”。
与外圆车刀对刀方法相同，只是车削量尽量少一点。
如图5-9、5-10。
图5-9
图5-10
Z方向：
“触碰法”。
略微触碰一下端面即可，因为外圆车刀在对刀时已经保证好了总长，如图5-11。
图5-11
2、仿真操作系统中，螺纹刀的对刀
（1）选刀：
如图5-12。
图5-12
（2）建立工件坐标系
X方向：
“试切法”。
与外圆车刀的方法相似，但车削深度要尽量少。
也可“触碰法”。
先测量外圆的尺寸
，再略微触碰一下外圆面即可，在OFFSETSETTING的形状中输入X
，测量即可。
如图5-13。
图5-13
Z方向：
目测，如图5-14。
图5-14
请在数控仿真系统中，校验编好的程序并进行仿真加工。
（二）按小组分配电脑，上机模拟加工。
【评价与小结】
学生自评、小组互评、教师评价，结果填写在工作页考评表里面。
学习活动四零件加工
【任务推进】
一、小组互动
1、实习现场以小组为单位，根据数控加工工艺表，写出物品清单，向老师领取工具、刀具、量具、毛坯，并签字。
加工物品领取单（附件5）
2、写出程序校验时的注意事项。
3、以小组为单位按照《程序输入及校验作业指导书》进行程序代码输入及校验。
将程序校验出的错误，记在下表中。
操作员
错误
原因
4、各小组成员排好操作的顺序，将顺序名单写出，贴在机床侧面。
以便按顺序操作完毕后的名字后签字。
5、阅读《自动加工作业指导书》，填写下面的表格
序号
操作要点
易出现的问题说明
1
2
3
4
5
6
7
【知识讲授】
1、车槽刀（切断刀）的安装:
（现场操作示范）
（1）安装车刀时，车槽刀（切断刀）不宜伸出过长，同时车槽刀（切断刀）的中心线必须装得与工件中心线垂直，以保证两个副偏角对称。
如图5-15。
图5-15
（2）车槽刀（切断刀）的主切削刃必须装得与工件中心等到高，否则不能车到中心，而且容易崩刀，甚至折断车刀。
如图5-16。
图5-16
（3）车槽刀的底平面应平整，以保证两个副后角对称。
如图5-17。
图5-17
2、车槽的方法：
（现场操作示范）
（1）直进法。
（2）左右车削法。
（3）车槽与切断一般是最低转速到200r/min左右。
（4）车槽与切断的过程必须要放冷却液直行冷却车削。
（以上这两种方法是我们实训用到最多的车削方法）
3、防止刀体折断的方法，如图5-18。
（1）增强刀体强度，切刀的副后角或副偏角不要过大。
（2）切刀应安装正确，不得歪斜或高于，低于工件中心太多。
（3）切断毛坯工件前，应先车圆再切断或开始时尽量减小进给量。
图5-18
4、车槽刀对刀的方法
与外圆车刀相似，现场操作示范）。
5、螺纹车刀的安装
（1）装夹车刀时，刀尖位置应对准工件中心。
（2）车刀刀尖角的对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可用样板来对刀，如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜。
如图5-19，5-20。
图5-19
图5-20
（3）刀头伸出不要过长，一般为20-25mm（约为刀杆厚度的1.5倍）
6、螺纹的旋向与刀的进给方向
车右螺纹，螺纹车刀从右往左进行切削，主轴必须正转。
对于螺纹刀安装在主轴下方的，此时，车螺纹程序中的X轴坐标均取负值。
否则，螺纹刀要方向安装。
7、注意：
（1）从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；
（2）在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险；因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；
（3）在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能；
（4）在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段和降速退刀段，以消除伺服滞后造成的螺距误差。
8、车削螺纹常见故障分析
（1）螺纹刀安装得过低或过高
（2）工件装夹不牢
（3）刀安装倾斜
（4）对刀有较大的偏差
【任务推进】
请根据学习任务单，完成外圆车刀、车槽刀和螺纹刀的安装和对刀。
数控加工
根据加工工艺，一边操作一边完成以下学习任务单。
学习任务单
工序一：
零件左端的加工
工序二：
掉头加工零件右端
工步一：
利用外圆车刀加工轮廓。
工步二：
利用车槽刀加工退刀槽
1、车槽刀的安装。
应注意：
（1）主切削刃要与工件回转中心。
（2）主切削刃要与工件轴线。
2、对刀，建立工件坐标系。
步骤：
（1）测量并记录零件右端圆柱面的直径：
（2）Z方向对刀，记录下刀补T0202中，Z的坐标
（3）X方向对刀，记录下刀补T0202中，X的坐标
3、检查工件坐标系。
检查结果：
4、调出程序，自动加工。
注意：
在车槽的过程中，不能中途停止车削。
5、你们加工过程中有没有遇到问题？
有的话，请简单记录。
工步三：
利用螺纹刀加工外螺纹
1、螺纹刀的安装。
应注意：
（1）刀尖高：
刀尖位置一般应与车床主轴轴线。
（2）用校对刀型与工件垂直。
（3）刀头伸出长度：
约为刀杆厚度的倍。
2、对刀，建立工件坐标系。
步骤：
（1）测量并记录零件右端圆柱面的直径：
（2）X方向对刀，记录下刀补T0303中，X的坐标
（3）Z方向对刀，记录下刀补T0303中，Z的坐标
3、检查工件坐标系。
检查结果：
4、调出程序，自动加工。
注意：
（1）螺纹切削过程中，进给速度倍率无效，速度被限制在100%。
（2）螺纹加工过程中，不能停止进给，一旦停止，切深会急剧增加，非常危险。
（3）如果改变主轴转速倍率，则不能切出正确的螺纹。
5、检查螺纹
利用螺纹环规检查螺纹是否合格。
合格标准：
通规旋合通过，螺纹止规不完全旋合通过。
你们的检查结果是
如果不合格，还能进行修正吗？
你们是怎样做的？
【评价与小结】
学生自评、小组互评、教师评价，结果填写在工作页考评表里面。
学习活动五检验零件及评价
【知识讲授】
1、螺纹的检查：
批量生产，一般用螺纹量规（综合测量），如图5-22。
图5-22
利用螺纹量规可能出现的检查结果：
通规
止规
检验结果
通过
不通过
合格
通过
通过
不合格，报废
不通过
不通过
利用磨耗，进行修正
不通过
通过
不合格
2、螺纹尺寸的测量
（1）螺纹测量的主要内容：
螺距、牙型角、螺纹中径
（2）测量工具：
螺距规、螺纹千分尺，如图5-23。
图5-23
3、螺纹的测量和检查
（1）大径的测量：
可用游标卡尺或千分尺测量
（2）螺距的测量：
①用钢直尺量10个螺距的长度，用长度除以10得出一个螺距的尺寸。
②用螺距规测量。
（3）中径的测量：
精度较高的三角形螺纹，可用螺纹千分尺测量。
（4）综合测量：
用螺纹环规综合检查，应通规进，止规不进为合格，其次检查Ra。
对有退刀槽的螺纹，通规应拧到底。
【任务推进】
1、请根据下面的QC工程表，完成对加工零件的互评。
客户
上海亨远船舶设备公司
QC工程表
制定
品号
销轴
校对
图号
HY623-07
审核
材料
AL5051
批准
质量控制点
误差与质量分析
1
外圆尺寸
2
螺纹
3
表面质量
操作者评价者
2、请组长对根据自己组内的工作过程情况，完成对组员的评价。
（附件6）
附件1
附件2
加工工艺单
日期
姓名
设备
数控车床
图号
零件名
销轴
数量
1
材料
工序号
程序名
刀具
刀补号
操作说明
1
下料
2
O0001
3
O0002
附件3
刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
零件图号
序号
刀具号
刀具名称
数量
刀尖半径
刀具规格
刀具示意图
编制
审核
批准
第页
共页
附件4
数控加工工艺卡片
（工厂）
数控加工工序卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
加工车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
主轴
转速
r/min
进给
速度
mm/r
切削
深度
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
编制
审核
批准
第页
共页
附件5加工物品领取清单
序号
物品
规格
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
小组成员签字
加工物品领取清单
序号
物品
规格
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
小组成员签字
加工物品领取清单
序号
物品
规格
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
小组成员签字
加工物品领取清单
序号
物品
规格
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
小组成员签字
加工物品领取清单
序号
物品
规格
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
小组成员签字
加工物品领取清单
序号
物品
规格
数量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
小组成员签字
附件6工作过程记录评价表
班组长
姓名
评价要素
A
B
C
A
B
C
A
B
C
工
作
习
惯
1、工作衣帽穿戴整齐。
2、工具量具合理排放。
3、自动加工不忘关门。
4、运动部位不用手碰。
5、机床用完清洁保养。
工
作
态
度
1、操作（记录）认真。
2、小组内互相协作。
工
作
纪
律
1、服从实训安排。
2、机床操作过程中，不随意乱窜，不讲闲话。
A—自觉B—需要提醒C—提醒后，仍没做到位。
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