项目三曲柄车削编程加工训练 思维导图 学习目标 知识目标 (1） 了解轴类零件加工精度，合理安排加工工艺。 (2） 将理论联系实际，灵活运用知识解决问题。 能力目标 (1） 能够独立确定加工工艺路线，并正确填写工艺文件。 (2） 能够正确判断工件工序是否合理。 (3） 能够根据零件结构特点和精度，合理选用合适的加工方法和加工方案。 素养目标 (1） 培养学生的科学探究精神和态度。 (2） 培养学生的工程意识。 (3） 培养学生的团队合作能力。 曲柄类零件广泛地应用于生产和生活中，主要由阶梯轴部分和偏心轴部分构成。偏心轴部分用于做变心运动。 任务引入 根据曲柄零件图（见图31）要求，制定加工工艺、编写数控加工程序，并完成曲柄零件的加工。该零件毛坯材料为45钢，要求表面光整。 图31曲柄零件图 任务一学习关键知识点 3.1四爪卡盘简介 3.1.1介绍 四爪单动卡盘的全称是机床用手动四爪单动卡盘，是由1个盘体、4个丝杆、1副卡爪组成的。在工作时是用4个丝杠分别带动四爪，因此，常见的四爪单动卡盘没有自动定心的功能。 随着人们对工作效率的要求越来越高，液压卡盘逐渐取代手动卡盘，得到了广泛应用。为满足不同工件的加工要求，如矩形面、圆柱毛坯面等一些不规则形面的工件，以及一些夹持面与加工面存在偏心的工件，通常需要采用四爪液压卡盘。纵观国内、外液压卡盘生产厂家生产的四爪液压卡盘，其结构均为一个油缸驱动4个卡爪同时夹紧，工件中心很难与主轴回转中心同轴，每次夹持中心的调整都需通过卡爪来实现，很不方便。即使调整得比较精确，但由于工件自身夹持面的偏差，根据三点定心的原理，仍旧不能实现四点同圆，因此，在4个卡爪中三爪夹紧后，第4爪为虚夹。当切削力较大时，夹持力可能不够，造成工件报废甚至发生事故，这些制约了四爪液压卡盘的应用。 四爪自定心卡盘的全称是机床用手动四爪自定心卡盘，是由1个盘体、4个小伞齿、1副卡爪组成的。4个小伞齿和盘丝啮合，盘丝的背面有平面螺纹结构，卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小伞齿时，盘丝便转动，它背面的平面螺纹就使卡爪同时向中心靠近或退出。因为盘丝上的平面矩形螺纹的螺距相等，所以四爪运动距离相等，有自动定心的作用。 四爪自定心卡盘的卡爪有两种： 整体爪与分离爪。整体爪是基爪和顶爪为一体的卡爪，1副整体爪分为4个正爪，4个反爪； 而1副分离爪只有4个卡爪，每个卡爪都是由基爪与顶爪构成的，通过顶爪的变换，达到正爪和反爪的功用。此外，还可根据用户要求提供软卡爪，经随机配车(磨)后可获得较高定心精度，满足夹持要求。 四爪单动卡盘的卡爪只有一种整体爪。一副卡爪可单独移动，适用于夹持偏心零件和不规则形状零件。 3.1.2适用范围 1. 四爪自定心卡盘 功能： 四爪同步移动适用于夹持四方形零件,也适用于轴类、盘类零件。 适用机床及附件： 普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件——分度头回转台等。 2. 四爪单动卡盘 功能： 每一个卡爪都可单独移动适用于夹持偏心零件和不规则形状零件。 适用机床及附件： 普通车床、经济型数控车床、磨床、铣床、钻床及机床附件——分度头回转台等。 3.1.3用途 车床附件，用以夹持圆形或方形、矩形工件，进行切削加工。四爪卡盘的四爪不能联动，需分别扳动，故还能用来夹持单边、不对中心的零件。 3.2车削偏心零件的加工方法 3.2.1利用三爪卡盘装夹 1. 车削方法 对于图32（a）所示的长度较短的偏心工件，可以在三爪卡盘上进行车削。先把偏心工件中的非偏心部分的外圆车好，随后在卡盘任意一个卡爪与工件接触面之间，垫上一块预先选好厚度的垫片，经校正母线与偏心距，并把工件夹紧后，即可车削。 在一般情况下，垫片厚度可用近似公式计算 x＝1.5e(偏心距) 若想计算得更精确一些，则需在近似公式中代入偏心距修正值k来计算和调整垫片厚度，则近似公式为 x=1.5e+k k≈1.5Δe Δe=e-e测 式中： e——工件偏心距； k——偏心距修正值，其正负按实测结果确定； Δe——试切后实测偏心距误差； e测——在试切后，实测偏心距。 2. 偏心工件的测量、检查 在工件调整校正母线和偏心距时，主要是采用带有磁力表座的百分表在车床上进行校正，如图32（b）所示，直至符合要求后方可进行车削。待工件加工完成后，为确定偏心距是否符合要求，还需进行最后检查。检查方法是把工件放入V形铁中，用百分表在偏心圆处测量，缓慢转动工件，观察其跳动量。 图32三爪卡盘调偏心 （a） 偏心工件外形； （b） 车床校正偏心 3.2.2利用四爪单动卡盘装夹 找正步骤具体如下。 (1) 把划好线的工件装在四爪单动卡盘上。在装夹时，先调节卡盘的两爪，使其呈不对称位置，另两爪呈对称位置，工件偏心圆线在卡盘中央，如图33(a)所示。 (2) 在床面上放好小平板和划针盘，针尖对准偏心圆线，校正偏心圆。然后把针尖对准外圆水平线，如图33（b）所示，自左至右检查水平线是否水平。把工件转动90°，用同样的方法检查另一条水平线，然后紧固卡脚和复查工件装夹情况。 (3) 在工件校准后，把四爪再拧紧一遍，即可进行车削。在初车削时，进给量要小，车削深度要浅，等工件车圆后切削用量可以适当增加，否则会损坏车刀或使工件移位，如图33(a)所示。 图33四爪单动卡盘调偏心 上述两种方法都是比较常用的加工方法，但是都存在缺点： 装夹比较麻烦、不容易校正、容易产生误差，而且不适合批量生产。针对上述缺点，设计了一种专门用于批量生产的偏心夹具，并已投入生产，达到了一定的效果。 3.2.3偏心轮车夹具 偏心轮车夹具主要用于批量生产偏心零件，图34所示为该夹具零件图。 在装夹时打表校正60的内孔，保证零件形状、位置、公差的要求。装夹方法为夹具的左端装夹工件，通过百分表校正，右端装夹在三爪自定心卡盘上。 图34偏心轮车夹具零件图 任务二工 艺 准 备 3.3零件图分析 根据零件的使用要求，选择45钢作为曲柄零件的毛坯材料，毛坯下料尺寸定为35×40。在加工时，以35毛坯外圆作为粗基准，粗、精加工右侧端面、14和15圆柱表面至要求尺寸,切槽，然后掉头，四爪装夹15外圆处(装夹时注意做好保护，以防表面夹伤)，加工零件左端8偏心轴至要求尺寸，切槽。 注意： 在车削右侧32外圆时，车削长度要足够。另外，在装夹毛坯时，应注意棒料伸出的长度，以免刀具与卡盘发生碰撞。 3.4工艺设计 根据零件图分析，确定工艺过程，如表31所示。 表31工艺过程卡片 机械加工 工艺过程卡片 产品型号 XSB 零部件序号 XSB03 第1页 产品名称 吸水泵 零部件名称 曲柄 共1页 材料牌号C45毛坯规格35×40毛坯质量kg数量1 工序号工序名工 序 内 容工段工艺装备 工时/min 准结单件 5备料按35×40尺寸备料外购锯床 10车加工以35毛坯外圆作为粗基准，精加工15和32外圆及端面车车床 千分尺10020 15车加工切卡簧槽车床 游标卡尺10 20车加工以32外圆为精基准反向装夹，调偏心距车床20 续表 工序号工序名工 序 内 容工段工艺装备 工时/min 准结单件 25车加工精加工8外圆及端面车床 千分尺20 30车加工切卡簧槽车床 游标卡尺10 35清理清理工件，锐角倒钝钳5 40检验检验工件尺寸检5 本训练任务针对第10~第30工序车削加工，进行工序设计，制订工序卡片，如表32所示。 表32车削加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品型号 XSB 产品型号 XSB03 第1页 产品名称 吸水泵 产品名称 曲柄 共1页 工序号10~30 工序名车加工 材料C45 设备数控车床 设备型号CK6150e 夹具四爪卡盘 量具 千分尺 游标卡尺 千分尺 准结工时90min 单件工时80min 工步工 步 内 容刀具S/ （r/min）F/ （mm/r）ap/ mm 工步工时/min 机动辅助 1工件安装5 2粗加工32、15外圆表面、倒角及端面，精加工余量为0.2mm外圆粗车刀12000.21.515 3精加工32、15外圆表面、倒角及端面外圆精车刀15000.10.210 4切槽加工，切卡簧槽切槽刀6000.15 5反向装夹，调偏心距20 6粗加工8外圆及端面外圆粗车刀12000.21.515 7精加工8外圆及端面外圆精车刀15000.20.25 8拆卸、清理工件5 任务三软件编程训练 3.5编程练习 3.5.1零件造型 零件造型如图35所示。 图35零件造型 3.5.2加工刀具轨迹 加工刀具轨迹如图36和图37所示。 图36端面、外圆加工刀具轨迹 图37卡簧槽切槽刀具轨迹 3.5.3反向装夹调偏心后造型及加工刀具轨迹 反向装夹调偏心后造型如图38所示，其外圆和端面加工刀具轨迹如图39所示，卡簧槽切槽刀具轨迹如图310所示。 图38反向装夹调偏心后造型 图39反向装夹外圆、端面加工刀具轨迹 图310反向装夹卡簧槽切槽刀具轨迹 注意： 此曲柄零件存在外四方形状，目前车床不能加工，须上加工中心进行铣削加工，故在车床加工时留有加工余量。 项 目 总 结 曲柄作为数控车床的典型加工零件，在生产和生活中应用广泛。根据设备情况和精度的要求，其加工工艺也存在一些差别。编程人员及操作人员需要结合加工条件，合理制定加工工艺，以提高零件的加工精度和生产效率。 课 后 习 题 1. 填空题 (1） 四爪单动卡盘全称是机床用手动四爪单动卡盘，是由1个、4个、1副组成的。 (2） 四爪自定心卡盘的卡爪分为两种： 与。 (3） 四爪单动卡盘适用于夹持和零件。 (4） 加工偏心圆中垫片厚度的近似公式为： 。 (5） 偏心轮车夹具主要是用于。 2. 判断题 (1） 四爪液压卡盘应用中当切削力较大时，夹持力可能不够，造成废品甚至发生事故，制约四爪液压卡盘的应用。() (2） 四爪自定心卡盘适用于夹持四方、四方形零件,也适用于轴类、盘类零件。() (3） 偏心圆加工垫片厚度的近似公式中e表示偏心距修正值。() (4） 偏心工件的检测方法是把工件放入V形铁中，用百分表在偏心圆处测量，缓慢转动工件，观察其跳动量。() (5） 鉴于常用四爪夹具在加工偏心圆时装夹麻烦，容易产生误差，偏心夹具很好地解决了这些问题，且适用于批量生产。() 3. 选择题 (1） 车床上的三爪卡盘和铣床上的平口钳属于()。 A. 通用夹具B. 专用夹具C. 组合夹具D. 随行夹具 (2） 组合夹具不适用于()生产。 A. 单件小批量B. 位置精度高的工件 C. 大批量D. 新产品试制 (3） 四爪单动卡盘与四爪自定心卡盘在构成上的区别是()。 A. 盘体B. 夹紧装置C. 活动卡爪D. 驱动装置 (4） 在偏心工件的测量中，利用四爪单动卡盘装夹找正步骤共()部分。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 (5） 以下不属于偏心轮夹具的优点是()。 A. 装夹比较麻烦B. 容易找正 C. 精度较高D. 适用于批量生产 4. 简答题 （1） 简述偏心零件的车削加工方法。 （2） 简述如何加工11×11的四方形。 （3） 实操学习四爪卡盘调偏心距。 （4） 根据图311所示的曲柄零件图的要求，预习制造工程师软件的内容。 图311题4图 自我学习检测评分表如表33所示。 表33自我学习检测评分表 项目 目 标 要 求 分值 评分细则 得分 备注 学习关键 知识点（1） 了解偏心轴车削工艺 （2） 掌握偏心轴车削加工方法 （3） 学会用基础知识解决复杂轴类零件加工的问题20理解与掌握 工艺准备（1） 能够正确识读零件图 （2） 能够独立确定加工工艺路线，并正确填写工艺文件 （3） 能够根据工序加工工艺，编写正确的加工程序30理解与掌握 编程训练（1） 能够完成复杂零件的加工编程 （2） 熟练使用加工坐标系变换指令 （3） 合理配置机床加工参数50（1） 理解与掌握 （2） 操作流程 思政小课堂