TG-0059机械零件数控车削加工项目四

数控车床编程与操作项目四套类零件的加工促成目标对零件图样进行工艺与技术要求分析1制定套类零件的加工方案2刀具进行选择并确定合理的切削用量3编制成型面零件的加工程序4会常用套类零件检测工具的使用5本项目组成任务一小孔径套筒加工1任务二轴套加工2任务一小孔径套筒加工小孔径套筒由于孔径偏小，靠车削方法难以完成，因此钻孔、扩孔和铰孔便成为了这类零件的主要加工手段。钻孔和扩孔由于加工精度较低，通常用于孔的粗加工，而铰孔则常作为一种孔的精加工手段。本任务从刀具、切削用量、加工方法、零件的检测和实际操作等多个方面，使学生掌握加工小孔径套类零件所需知识及实际操作。促成目标零件图样进行工艺与技术要求分析1制定小孔径套类零件的加工方案2小孔径套类加工刀具及合理的切削用量3小孔径套类零件的实际加工操作4塞规、内测千分尺等量具的使用5牢记安全文明生产规范要求61工作任务未注倒角C1其余2相关知识2.1车削成型面的刀具套类零件在机器中主要起支承和导向作用，在实际中应用非常广泛。这类零件结构上有共同的特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外回转面；零件的壁厚较薄易变形；通常长径比L/D１等。如套筒、轴承套等都是典型的套类零件。2相关知识2.1套类零件1、套类零件的精度要求⑴尺寸精度内孔直径的尺寸精度一般为IT7，精密轴套有时取IT6外径的尺寸精度通常为IT6～IT7。⑵形状精度内孔的形状精度，应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1／2-1／3。2相关知识2.1套类零件⑶相互位置精度套类零件本身的内外圆之间的同轴度一般为0.01～0.05mm。套孔轴线与端面的垂直度精度一般为0.01～0.05mm。⑷表面粗糙度要求内孔表面粗糙度Ra值为2.5—0.16µm，外径的表面粗糙度达Ra5～0.63µm。2、套类零件的材料和毛坯套类零件的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。套类零件一般选用钢、铸铁、青铜或者黄铜等材料。有些滑动轴承采用在钢或铸铁套的内壁上浇铸巴氏合金等轴承合金材料。孔径较小（如D20mm）的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸铁。孔径较大时，常采用无缝钢管或带孔的空心铸件和锻件。大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺。1、中心孔与中心钻中心孔又称顶尖孔，它是轴类零件的基准，对轴类零件的作用是非常重要。中心孔可分A型中心孔，B型中心孔、C型中心孔和R型中心孔。2相关知识2.2孔加工刀具a)A型中心孔b)B型中心孔c)C型中心孔d)R型中心孔A型和B型中心孔可以分别用A型中心钻和B型中心钻加工。A型中心钻B型中心钻2、麻花钻⑴麻花钻的组成部分麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。柄部是钻头的夹持部分，装夹时起定心作用，切削时起传递转矩的作用。颈部是柄部和工作部分的连接段，颈部较大的钻头在颈部标注有商标、钻头直径和材料牌号等信息。工作部分是钻头的主要部分，由切削部分和导向部分组成，起切削和导向作用。⑵麻花钻工作部分的几何形状有两条对称的主切削刃，两条副切削刃和一条横刃。麻花钻钻孔时，相当于两把反向的车孔刀同时切削，所以它的几何角度的概念与车刀基本相同。麻花钻的螺旋角（β）、前刀面、主后刀面、主切削刃、顶角（2kr）、前角（γo）、后角（αo）、横刃、横刃斜角（ψ）和棱边3、扩孔钻扩孔钻的主要特点是：扩孔钻齿数较多（一般有3~4刃），导向性好，切削平稳。切削刃不必自外缘一直到中心，没有横刃，可避免横刃对切削的不利影响。扩孔钻钻心粗，刚性好，可选较大的切削用量。高速钢扩孔钻硬质合金扩孔钻4、铰刀⑴铰刀的组成铰刀由工作部分、颈部和柄部组成柄部是铰刀的夹持部分，切削时起传递转矩的作用。工作部分由引导部分、切削部分、修光部分和倒锥组成。引导部分是铰刀开始进入孔内时的导向部分，其导向角（k）一般为45°。切削部分担负主要切削工作，其切削锥形角较小，因此铰削时定心好，切屑薄。修光部分上有棱边，它起定向、碾光孔壁、控制铰刀直径和便于测量等作用。倒锥部分可减小铰刀与孔壁之间的摩擦，还可防止产生喇叭形孔和孔径扩大。铰刀的前角一般为0°，粗铰钢料时可取前角γo=5°~10°。铰刀后角一般取αo=6°~8°。主偏角一般取kr=3°~1.5°。4、铰刀⑵铰刀的种类铰刀按用途分有机用铰刀和和手用铰刀。机用铰刀的柄有直柄和锥柄两种。铰孔时由车床尾座定向，标准机用铰刀的主偏角kr=15°。手用铰刀的柄部做成方榫形，以便套入铰杠铰削工件。手用铰刀工件部分较长，主偏角较小，一般为kr=40′~1.5°。铰刀按切削部分材料分有高速钢和硬质合金铰刀。2.3套类零件内孔的加工方法1、钻中心孔⑴钻中心孔的步骤①中心钻装在钻夹头上的安装用钻夹头钥匙逆时针方向旋转钻夹头的外套（图a），使钻夹头的三个爪张开，然后将中心钻插入三个夹爪中间，再用钻夹头钥匙顺时针方向转动钻夹头外套，通过三个夹爪将中心钻夹紧（图b）。②钻夹头在尾座锥孔中安装先擦净钻夹头柄部和尾座锥孔，然后用左手握钻夹头，沿尾座套轴线方向将钻夹头锥柄部用力插入尾座套锥孔中如钻夹头柄部与车床尾座锥孔大小不吻合，可增加一合适过渡锥套后再插入尾座套筒的锥孔内（图c）。③校正尾座中心工件装夹在卡盘上，启动车床、移动尾座，使中心钻接近工件端面，观察中心钻钻头是否与一件旋转中心一致，并校正尾座中心使之一致，然后坚固尾座。④转速的选择和钻削由于中心钻直径小，钻削时应取较高的转速，进给量应小而均匀，切勿用力过猛。当中心钻钻入工件后应及时加切削液冷却润滑。钻毕时，中心钻在孔中应稍作停留，然后退出，以修光中心孔，提高中心孔的形状精度和表面质量。⑵、钻中心孔的注意事项①中心钻轴线必须与工件旋转中心一致。②工件端面必须车平，不允许留凸台，以免钻孔时中心钻折断。③及时注意中心钻的磨损状况，磨损后不能强行钻入工件，避免中心钻折断④及时进退，以便排除切屑，并及时注入切削液。2、钻孔钻孔是在实体材料上加工孔的方法，它属于粗加工，其尺寸精度一般可达IT11~IT12，表面粗糙度Ra12.5~25μm。⑴、麻花钻的选用对于精度要求不高的孔，直接可以用麻花钻钻出；对于精度要求较高的孔，钻孔后还要经过车削或扩孔、铰孔才能完成，在选用麻花钻时应留出下道工序的加工余量。选用麻花钻长度时，一般应使麻花钻螺旋槽部分略长于孔深。⑵、麻花钻的安装直柄麻花钻的安装一般情况下，直柄麻花钻用钻夹头装夹，再将钻夹头的锥柄插入尾座锥孔内。锥柄麻花钻的安装锥柄麻花钻可以直接或用莫氏过渡锥套插入尾座锥孔中，或用专用的工具安装⑶、钻孔时切削用量的选择①切削深度（背吃刀量）钻孔时的切削深度是钻头直径的1/2。②切削速度钻孔时的切削速度是指麻花钻主切削刃外缘处的线速度用麻花钻钻钢料时，切削速度一般选15~30m/min；钻铸件时，进给速度选75~90m/min。扩钻时切削速度可略高一些。2dDap③进给量f在车床上钻孔时，工件转1周，钻头沿轴向移动的距离为进给量。在车床上是用手慢慢转动尾座手轮来实现进给运动的。进给量太大会使钻头折断用直径为12~25mm的麻花钻钻钢料时，f选0.15~0.35；钻铸件时，进给量略大些，一般选f=0.15~0.4mm/r。⑷、钻孔的步骤①钻孔前先将工件平面车平，中心处不许留凸台，以利于钻头定心。②找正尾座，使钻头中心对准工件旋转中心，否则可能会使孔径钻大、钻偏甚至折断钻头。③用细长麻花钻钻孔时，为防止钻头晃动，应先在端面钻出中心孔，然后用直径小于5mm的麻花钻钻孔，这样既可以便于定心且钻出的孔同轴度好。④在实体材料上钻孔，小孔径可以一次钻出，若孔径超过30mm，则不宜用在钻头一次钻出。此时可分两次钻出，即第一次先用一支小钻头钻出底孔，再用大钻头钻出所要求的尺寸，一般情况下，第一支钻头直径为第二次钻孔直径的0.5~0.7倍。⑤钻孔后如需铰孔，由于所留的铰孔余量较小，应在钻头钻进1~2mm后将钻头退出，停车检查孔径，以防因孔扩大没有铰孔余是而报废。⑥钻不通孔与钻通孔的方法基本相同，不同的是钻不通孔时需要控制孔的深度。控制深度的方法可以是当钻尖开始进入工件端面时，用钢直尺量出尾套筒的伸出长度，然后继续摇动尾座手轮，直到套筒新增伸出量达到指定的深度。3、扩孔扩孔是指用扩孔刀具扩大工件的孔径。常用的扩孔刀具有麻花钻和扩孔钻等。一般精度要求低的孔可用麻花钻扩孔，精度要求高的孔的半精加工可用扩孔钻。用扩孔钻加工，生产效率较高，加工质量较好，精度可达IT10~IT11，表面粗糙度达Ra6.3~12.5μm。扩孔的操作与钻孔基本相同，但进给量可以比钻孔稍大些。4、铰孔铰孔是用铰刀对末淬硬孔进行精加工的一种加工方法，其精度可达到IT7~IT9，表面粗糙度可达Ra0.4μm。铰孔的质量好、效率高，操作简便，目前在批量生产中已得到广泛应用。⑴、铰刀尺寸的选择铰孔的尺寸主要取决于铰刀的尺寸。铰刀的基本尺寸与孔的基本尺寸相同。铰刀的公差是根据孔的公差等级、加工时可能出现的扩大量或收缩量及允许铰刀的磨损量来确定的。一般可按下面计算方法来确定铰刀的上、下偏差：上偏差=2/3被加工孔公差下偏差=1/3被加工孔公差⑵、铰刀的装夹在车床上铰孔时，一般将机用铰刀的锥柄插入尾座套筒的锥孔中，并调整尾座套筒轴线与主轴轴线相重合，同轴度应小于0.02mm。⑶、铰孔余量的确定铰孔前，一般先经过钻孔、扩孔或车孔等半精加工，并留有适当的铰削余量。余量的大小影响到铰孔的质量。铰孔余量一般为0.08~0.15mm，用高速钢铰刀铰削余量取小值，用硬质合金铰刀取大值。当孔径大于Φ12mm时，用车孔的方法来预留铰削余量，由于车孔能纠正钻孔带来的轴线不直或径向跳动度等缺陷，因而可以可以使铰出的孔达到同轴度和垂直度的要求。当孔径小于Φ12mm时，用车孔的方法留铰削余量比较困难，通常选用扩孔方法作为铰孔前的半精加工。但由于扩孔不能修正钻孔造成的缺陷，因此在扩孔前钻孔时必须采取定中心措施，保证钻孔质量。铰孔前的内孔表面粗糙度不得大于Ra6.3μm，否则会因铰削余量小难以去除铰孔前的表面缺陷。⑷、铰孔的操作步骤①准备工作铰孔前应找正尾座中心、将尾座固定在适当位置、先好铰刀。②铰通孔摇动尾座手轮，使铰刀的引导部分轻轻进入孔口，深度约1~2mm。启动车床，充分加冷却液，双手均匀摇动尾座手轮，进给量0.5mm/r，均匀地进给至铰刀切削部分的3/4超出孔末端时，即反向摇动尾座手轮，将铰刀从孔内退出。将内孔擦净后，检查孔的尺寸。③铰不通孔开启机床，加冷却液，摇动尾座手轮进行铰孔，当铰刀端部与孔底接触后会对铰刀产生轴向切削抗力，手动进给当感觉到轴向切削抗力明显增加时，应立即将铰刀退出。⑸、铰削切削用量铰削时，切削速度越低，表面粗糙度值越小，一般最好小于5m/min，而进给量则取大些，一般可取0.2~1mm/r。5、啄式自动钻孔通过尾座摇动手轮实现钻孔的方法在单件、小批量生产中应用广泛，但被加工孔为深孔且批量较大时，这种人工的机械式操作会严重影响到生产效率的提高。为此我们可以通过程序指令来实现啄式自动钻孔。实现啄式自动钻孔的指令为G74。G74既可以用于端面槽的加工，也可以用于钻孔。G74用于啄式钻孔时的格式为：G74R(e)；G74Z(W)P0Q(△k)F；式中：e——退刀量；Z(W)——钻削深度；∆k——每次钻削长度，单位是μm。例1．加工深80的孔，设定退刀量为1，每次钻削深度8mm，进给量0.1mm/r，则啄式钻孔的程序段为：G00X0Z3G74R1G74Z-80Q8000F0.1如果R设定为0，整个钻孔过程将一次进刀完成，这种加工方式可以应用于扩孔和铰孔。2.4套类零件小径孔的检测1、塞规在成批生产中，为了测量的方便，常用塞规测量孔径。塞规由通端、止端和手柄组成。通端尺寸等于孔的最小极限尺寸，止端的尺寸等于孔的最大极限尺寸。测量时，通端通过，而止端通