项目三-螺纹轴的工艺分析与编程课件.ppt

1、项目导入项目导入一一相关知识相关知识 二二项目实施项目实施三三拓展知识拓展知识四四1.掌握含圆柱面、圆锥面、沟槽和螺纹要掌握含圆柱面、圆锥面、沟槽和螺纹要素复杂轴类零件的结构特点和工艺特点，素复杂轴类零件的结构特点和工艺特点，正确分析此类零件的加工工艺正确分析此类零件的加工工艺2.掌握数控车削加工螺纹的工艺知识和编掌握数控车削加工螺纹的工艺知识和编程指令程指令3.掌握复合循环指令掌握复合循环指令G71、G70的编程格的编程格式与应用式与应用1巩固数控车一般指令的使用方法巩固数控车一般指令的使用方法2会分析螺纹轴零件的工艺，能正确选择设备、刀具、会分析螺纹轴零件的工艺，能正确选择设备、刀具、夹具

2、与切削用量，能编制数控加工工艺卡夹具与切削用量，能编制数控加工工艺卡3能正确使用数控系统的螺纹加工指令编制含螺纹结能正确使用数控系统的螺纹加工指令编制含螺纹结构零件的数控加工程序，并完成零件的加工构零件的数控加工程序，并完成零件的加工4能正确使用数控系统的复合循环指令能正确使用数控系统的复合循环指令G71、G70编制编制外圆轮廓的粗、精加工程序外圆轮廓的粗、精加工程序5能正确运用数控系统仿真软件，校验编写的零件数能正确运用数控系统仿真软件，校验编写的零件数控加工程序，并虚拟加工零件控加工程序，并虚拟加工零件6培养学生独立工作的能力和安全文明生产的习惯培养学生独立工作的能力和安全文明生产的习惯

3、如图如图3-13-1所示螺纹轴，已知毛坯规格为所示螺纹轴，已知毛坯规格为 4545120 mm120 mm的棒料，材料为的棒料，材料为45#45#钢，要求制定零件的加工工艺，编写零件的数控加工程序，并通过钢，要求制定零件的加工工艺，编写零件的数控加工程序，并通过数控仿真加工调试、优化程序，最后进行零件的加工检验。数控仿真加工调试、优化程序，最后进行零件的加工检验。图图3-1 螺纹轴螺纹轴 螺纹是轴套类零件上的常见结构，本螺纹是轴套类零件上的常见结构，本项目以典型零件为载体，分析螺纹结构的项目以典型零件为载体，分析螺纹结构的数控加工工艺设计与程序编制，使学习者数控加工工艺设计与程序编制，使学习者

4、具备使用螺纹加工指令，编制零件的数控具备使用螺纹加工指令，编制零件的数控车削程序的能力。车削程序的能力。螺纹加工的类型包括：内外圆柱螺纹和圆锥螺纹、单螺纹加工的类型包括：内外圆柱螺纹和圆锥螺纹、单头螺纹和多头螺纹、恒螺距螺纹和变螺距螺纹。数控系统头螺纹和多头螺纹、恒螺距螺纹和变螺距螺纹。数控系统提供的螺纹指令包括：单一螺纹指令和螺纹固定循环指令。提供的螺纹指令包括：单一螺纹指令和螺纹固定循环指令。前提条件是主轴上有位移测量系统。不同的数控系统，螺前提条件是主轴上有位移测量系统。不同的数控系统，螺纹加工指令有差异，实际应用时按所使用数控机床的要求纹加工指令有差异，实际应用时按所使用数控机床的要求

5、编程。编程。（一）螺纹数控车削加工工艺（一）螺纹数控车削加工工艺（二）螺纹加工基本指令（二）螺纹加工基本指令（三）复合循环指令（三）复合循环指令G71、G70（一）螺纹数控车削加工工艺（一）螺纹数控车削加工工艺1螺纹车削的加工方法螺纹车削的加工方法螺纹数控车削加工的常用方法有螺纹数控车削加工的常用方法有3种，如图种，如图3-2所示。所示。图图3-2 螺纹车削的加工方法螺纹车削的加工方法 （1）直进法）直进法 直进法车螺纹可以得到比较准确的牙型，但是直进法车螺纹可以得到比较准确的牙型，但是车刀刀尖全部参加切削，切削力较大，而且排屑困难，车刀刀尖全部参加切削，切削力较大，而且排屑困难，因此在切削时

6、，两侧切削刃容易磨损，螺纹不易车光，因此在切削时，两侧切削刃容易磨损，螺纹不易车光，并且容易产生并且容易产生“扎刀扎刀”现象。现象。（2）左右切削法）左右切削法 在每次螺纹切削往复行程后，车刀除了沿横在每次螺纹切削往复行程后，车刀除了沿横向（向（X向）进给外，还要纵向（向）进给外，还要纵向（Z向）作微量左、向）作微量左、右两个方向进给（借刀），这样反复多次切削行右两个方向进给（借刀），这样反复多次切削行程，完成螺纹加工，这种方法称为左右切削法，程，完成螺纹加工，这种方法称为左右切削法，如图如图3-2（b）所示。左右切削法精车螺纹可以使）所示。左右切削法精车螺纹可以使螺纹的两侧都获得较小的表面粗

7、糙度。螺纹的两侧都获得较小的表面粗糙度。（3）斜进法）斜进法 在粗车螺纹时，为了操作方便，在每在粗车螺纹时，为了操作方便，在每次切削往复行程后，车刀除了沿横向（次切削往复行程后，车刀除了沿横向（X向）进给外，还要纵向（向）进给外，还要纵向（Z向）只沿一个向）只沿一个方向作微量进给，这种方法称为斜进法，方向作微量进给，这种方法称为斜进法，如图如图3-2（c）所示。斜进法粗车螺纹后，）所示。斜进法粗车螺纹后，必须用左右切削法精车螺纹才能使螺纹的必须用左右切削法精车螺纹才能使螺纹的两侧都获得较小的表面粗糙度。两侧都获得较小的表面粗糙度。2走刀次数及进刀量的计算走刀次数及进刀量的计算 螺纹车削加工需分

8、粗、精加工工序，螺纹车削加工需分粗、精加工工序，经多次重复切削完成，可以减小切削力，经多次重复切削完成，可以减小切削力，保证螺纹精度。螺纹加工中的走刀次数和保证螺纹精度。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进刀量（背吃刀量）会直接影响螺纹的加工质量，每次切削量的分配应依次递减。工质量，每次切削量的分配应依次递减。一般精加工余量为一般精加工余量为0.050.1 mm。3螺纹车削前顶径的计算螺纹车削前顶径的计算普通螺纹各基本尺寸计算如下：普通螺纹各基本尺寸计算如下：螺纹大径螺纹大径 d=D（螺纹大径的基本尺寸与公（螺纹大径的基本尺寸与公称直径相同）；称直径相同）；螺纹中径螺纹

9、中径 d2=D2=d0.6495P；螺纹小径螺纹小径 d1=D1=d1.082 5P；螺纹牙深螺纹牙深 ap1.3 P。式中，式中，P螺纹的螺距。螺纹的螺距。如图如图3-3所示，车螺纹时，刀具沿螺纹方向所示，车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降为零，驱动系统必需有一个过渡过程，进给速度降为零，驱动系统必需有一个过渡过程，因此沿轴向进给的加工路线长度除保证加工螺纹因此沿轴向进给的加工路线长度除保证加工螺纹长度外，还应该增加刀具引入距

10、离长度外，还应该增加刀具引入距离 1和刀具引出和刀具引出距离距离 2，即升速段和减速段。，即升速段和减速段。1、2的数值与螺的数值与螺距和转速有关，由各系统设定。一般；（距和转速有关，由各系统设定。一般；（n为主为主轴转速，轴转速，P为螺纹导程）。一般取为螺纹导程）。一般取 1为为25 mm，2为为 1的的1/2左右。左右。4引入距离引入距离 1和引出距离和引出距离 2图图3-3 切螺纹时的引入、引出距离切螺纹时的引入、引出距离5螺纹切削起始位置的确定螺纹切削起始位置的确定 在一个螺纹的整个切削过程中，螺纹起点的在一个螺纹的整个切削过程中，螺纹起点的Z坐坐标值应始终设定为一个固定值，否则会使螺

11、纹标值应始终设定为一个固定值，否则会使螺纹“乱乱扣扣”。根据螺纹成线原理，螺纹切削起始位置决定。根据螺纹成线原理，螺纹切削起始位置决定了螺纹在螺纹母体上的位置。而螺纹切削起始位置了螺纹在螺纹母体上的位置。而螺纹切削起始位置由两个因素决定：一是螺纹轴向起始位置；二是螺由两个因素决定：一是螺纹轴向起始位置；二是螺纹圆周起始位置。纹圆周起始位置。（1）单线螺纹）单线螺纹 在单线螺纹分层切削时，要保证刀具每次都在单线螺纹分层切削时，要保证刀具每次都切削在这同一条螺纹线上，就要保证刀具的轴向和切削在这同一条螺纹线上，就要保证刀具的轴向和圆周起始位置都是固定的，即轴向上，每次切削时圆周起始位置都是固定的，

12、即轴向上，每次切削时的起始点的起始点Z坐标都应当是同一个坐标值。坐标都应当是同一个坐标值。（2 2）多线螺纹）多线螺纹 多线螺纹的分线方法有两种：一是轴向分线多线螺纹的分线方法有两种：一是轴向分线法；二是圆周分度分线法。法；二是圆周分度分线法。轴向分线法是在数控车床上车削多线螺纹常轴向分线法是在数控车床上车削多线螺纹常用的方法。它是通过改变螺纹切削时刀具起始点用的方法。它是通过改变螺纹切削时刀具起始点Z坐标来确定各线螺纹的位置。坐标来确定各线螺纹的位置。圆周分度分线法是通过改变螺纹切削时主轴圆周分度分线法是通过改变螺纹切削时主轴在圆周方向（数控车床上称为在圆周方向（数控车床上称为C轴）起始点轴

13、）起始点C轴轴角位移坐标来确定各线螺纹的位置。这种方法只角位移坐标来确定各线螺纹的位置。这种方法只用在有用在有C轴控制功能的数控车床上。轴控制功能的数控车床上。6螺纹的测量螺纹的测量（1）用螺纹量规综合测量。）用螺纹量规综合测量。螺纹量规有螺纹环规和塞规两种螺纹量规有螺纹环规和塞规两种 螺纹量规螺纹量规螺纹环规用来测量外螺纹的综合尺寸精度；螺螺纹环规用来测量外螺纹的综合尺寸精度；螺纹塞规用来测量内螺纹的综合尺寸精度。纹塞规用来测量内螺纹的综合尺寸精度。（2）用螺纹千分尺测量螺纹中径（单项测量）用螺纹千分尺测量螺纹中径（单项测量）螺纹千分尺有一套可换测头，每一对测头用测螺纹千分尺有一套可换测头，

14、每一对测头用测 量一定螺距范围的螺纹。测量步骤如下：量一定螺距范围的螺纹。测量步骤如下：根据被测螺纹的螺距，选取一对测量头。根据被测螺纹的螺距，选取一对测量头。装上测量头并校准千分尺的零位。装上测量头并校准千分尺的零位。将被测螺纹放入两测量头之间，找正中径部位。将被测螺纹放入两测量头之间，找正中径部位。分别在同一截面相互垂直的两个方向上测量中分别在同一截面相互垂直的两个方向上测量中径，取它们的平均值作为螺纹的实际中径。径，取它们的平均值作为螺纹的实际中径。螺纹千分尺适用于精度较低的螺纹工件测量。螺纹千分尺适用于精度较低的螺纹工件测量。（3）用三针测量法测量螺纹中径（单项测量）用三针测量法测量螺

15、纹中径（单项测量）三针测量法是测量外螺纹中径的一种比较精密的三针测量法是测量外螺纹中径的一种比较精密的测量方法。测量时，将测量方法。测量时，将3根直径相等的量针放在螺根直径相等的量针放在螺纹相对应的螺旋槽中，用千分尺量出两边量针顶点纹相对应的螺旋槽中，用千分尺量出两边量针顶点之间的距离之间的距离M，用螺纹千分尺测量螺纹中径用螺纹千分尺测量螺纹中径 三针测量三针测量普通三角螺纹三针测量螺纹中径的简化公普通三角螺纹三针测量螺纹中径的简化公式为式为M=d2+3dD0.866P式中，式中，M三针测量时千分尺测量值三针测量时千分尺测量值（mm）；）；d2螺纹中径（螺纹中径（mm）；）；dD量针直径（量针

16、直径（mm）；）；P螺纹螺距（螺纹螺距（mm）。）。（二）螺纹加工基本指令 1单一螺纹指令单一螺纹指令G32编程格式：编程格式：G32 X(U)_Z(W)_F_；功能：该指令用于车削等螺距圆柱螺纹、圆锥螺纹。功能：该指令用于车削等螺距圆柱螺纹、圆锥螺纹。2螺纹车削单一循环指令螺纹车削单一循环指令G92螺纹切削循环指令螺纹切削循环指令G92把把“切入切入螺纹切削螺纹切削退刀退刀返回返回”4个动作作为个动作作为1个循环个循环 3螺纹车削复合循环指令螺纹车削复合循环指令G76螺纹切削复合循环指令用于多次自动循环车螺纹，数螺纹切削复合循环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

17、中定义好有关参控加工程序中只需指定一次，并在指令中定义好有关参数，就能自动进行加工。数，就能自动进行加工。（三）复合循环指令（三）复合循环指令G71G71、G70G701外圆外圆/内径粗切循环内径粗切循环G71 该指令适用于车削圆棒料毛坯，粗车外圆和粗该指令适用于车削圆棒料毛坯，粗车外圆和粗车圆筒毛坯料内径，需多次走刀才能完成的粗加工车圆筒毛坯料内径，需多次走刀才能完成的粗加工 编程格式：编程格式：G71 U(d)R(e)G71 P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)；2精加工循环精加工循环G70 该指令用于执行该指令用于执行G71、G72、G73粗加工循环指粗加工循环指

18、令后的精加工循环令后的精加工循环 编程格式：编程格式：G70 P(ns)Q(nf)式中：式中：ns为精加工轮廓程序段中开始程序段的段为精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；号；nf为精加工轮廓程序段中结束程序段的段为精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。号。（一）加工工艺分析（一）加工工艺分析1零件图的工艺分析零件图的工艺分析2装夹方案的确定装夹方案的确定3加工顺序和进给路线的确定加工顺序和进给路线的确定4刀具及切削用量的选择刀具及切削用量的选择5工艺文件的编制工艺文件的编制（二）编制加工程序（二）编制加工程序（三）零件的仿真加工（三）零件的仿真加工（1）进入数控车仿真软件。）进入数控车仿真软件。

19、（2）选择机床、数控系统并开机。）选择机床、数控系统并开机。（3）机床各轴回参考点。）机床各轴回参考点。（4）安装工件。）安装工件。（5）安装刀具并对刀。）安装刀具并对刀。（6）输入加工程序，并检查调试。）输入加工程序，并检查调试。（7）手动移动刀具退到距离工件较远处。）手动移动刀具退到距离工件较远处。（8）自动加工。）自动加工。（9）测量工件，优化程序。）测量工件，优化程序。（四）零件的实操加工（四）零件的实操加工 在实操加工中，注意事项如下：在实操加工中，注意事项如下：（1）工件装夹时应使顶尖顶紧力适度。）工件装夹时应使顶尖顶紧力适度。（2）二次装夹时应避免夹伤已加工表面。）二次装夹时应避

20、免夹伤已加工表面。（3）切削过程中，要随时注意顶尖的松紧）切削过程中，要随时注意顶尖的松紧程度，及时加以调整，以防止工件不同轴。程度，及时加以调整，以防止工件不同轴。（4）安装车刀时，刀具伸出长度要合理，）安装车刀时，刀具伸出长度要合理，注意检查行程，要特别注意刀具在右端面注意检查行程，要特别注意刀具在右端面进到进到X最小尺寸时与顶尖的距离，不要发最小尺寸时与顶尖的距离，不要发生碰撞。生碰撞。（5）螺纹切削时必须采用专用的螺纹车刀，）螺纹切削时必须采用专用的螺纹车刀，螺纹车刀刀尖形状决定螺纹形状。螺纹车刀刀尖形状决定螺纹形状。（五）零件检验（五）零件检验 按图纸要求检测工件，对工件进行误差按图

21、纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。与质量分析。西门子西门子802S/C802S/C系统相关指令系统相关指令 （一）恒螺距螺纹切削指令（一）恒螺距螺纹切削指令G331功能 用用G33可以加工各种类型的恒螺距螺纹，如圆柱可以加工各种类型的恒螺距螺纹，如圆柱螺纹，圆锥的内外螺纹，单线、多线螺纹等。螺纹，圆锥的内外螺纹，单线、多线螺纹等。2指令格式 圆柱螺纹：圆柱螺纹：G33 Z_K-_;圆锥螺纹：圆锥螺纹：G33 Z_X_K-_;锥角小于锥角小于45。G33 Z_ X_I-_;锥角大于锥角大于45。端面螺纹：端面螺纹：G33 Z_ I-_;1功能功能 用螺纹切削循环指令可以在纵向或横向表面中加用螺纹切削循环指令可以在纵向或横向表面中加工具有恒螺距的圆形和圆锥形的内外螺纹。螺纹可工具有恒螺距的圆形和圆锥形的内外螺纹。螺纹可以是单头螺纹和多头螺纹，多头螺纹加工时，每个以是单头螺纹和多头螺纹，多头螺纹加工时，每个螺纹依次加工。左旋螺纹或右旋螺纹由主轴的旋转螺纹依次加工。左旋螺纹或右旋螺纹由主轴的旋转方向确定，它必须在调用循环之前的程序中编入，方向确定，它必须在调用循环之前的程序中编入，在螺纹加工期间，进给修调开关和主轴修调开关均在螺纹加工期间，进给修调开关和主轴修调开关均无效。无效。