项目三加热腔车削编程加工训练



思维导图






学习目标

知识目标

(1) 了解加热腔零件的加工特点。

(2) 理解孔加工循环指令各参数的含义。

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) 能够正确操作数控车床，并根据加工情况调整加工参数。

(3) 能够根据零件结构特点和精度合理选用量具，并正确、规范地测量相关尺寸。

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。

任务引入

根据零件图（见图31）要求，制定加工工艺、编写数控加工程序，并完成加热腔零件的加工。该零件毛坯材料为45钢，调质处理，要求表面光整，无划伤。




图31加热腔零件图






任务一学习关键知识点

3．1CAXA数控车基本功能
3．1．1“车削槽加工（创建）”对话框
车削槽加工用于在工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面切槽。

切槽时要确定被加工轮廓，被加工轮廓就是加工结束后的工件表面轮廓，被加工轮廓不能闭合或自相交。车削槽加工的操作步骤如下。

(1) 在菜单栏中单击“数控车”标签，再单击“车削槽加工”按钮，弹出“车削槽加工（创建）”对话框，其中“加工参数”选项卡如图32所示。在“加工参数”选项卡中，首先要确定被加工的是外轮廓表面，还是内轮廓表面或端面； 接着按加工要求确定其他各加工参数。



图32“加工参数”选项卡


(2) 在确定参数后，拾取被加工轮廓，此时，可使用系统提供的“轮廓拾取”工具。

(3) 选择完轮廓后确定“进退刀点”。指定一点为刀具加工前和加工后所在的位置。右击可忽略该点的输入。

在完成上述步骤后，即可生成切槽加工轨迹。单击“数控车”标签，再单击“后置处理”按钮，拾取刚生成的切槽加工刀具轨迹，即可生成加工指令。

3．1．2“加工参数”选项卡

加工参数主要对切槽加工中各种工艺条件和加工方式进行限定。各加工参数含义说明如下。

1． “切槽表面类型”选项组

(1) “外轮廓”： 外轮廓切槽，或者用切槽车刀加工外轮廓。

(2) “内轮廓”： 内轮廓切槽，或者用切槽车刀加工内轮廓。

(3) “端面”： 端面切槽，或者用切槽车刀加工端面。

2． “加工工艺类型”选项组

(1) “粗加工”： 对槽只进行粗加工。

(2) “精加工”： 对槽只进行精加工。

(3) “粗加工+精加工”： 对槽进行粗加工之后，接着进行精加工。

3． “拐角过渡方式”选项组

(1) “圆弧”： 当切削过程遇到拐角时，在刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以圆弧的方式过渡。

(2) “尖角”： 当切削过程遇到拐角时，在刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以尖角的方式过渡。

4． “粗加工参数”选项组

(1) “延迟时间”： 在粗加工槽时，刀具在槽的底部停留的时间。

(2) “切深行距”： 在粗加工槽时，刀具每一次纵向切槽的切入量(机床X向)。

(3) “平移步距”： 在粗加工槽时，刀具在切到指定的切深平移量后，进行下一次切削前的水平平移量(机床Z向)。

(4) “退刀距离”： 在粗加工槽中，进行下一行切削前，退刀到槽外的距离。

(5) “加工余量”： 在粗加工槽时，被加工表面未加工部分的预留量。

5． “精加工参数”选项组

(1) “切削行距”： 精加工槽行与行之间的距离。

(2) “切削行数”： 精加工槽刀具轨迹的加工行数，不包括最后一行的重复次数。

(3) “退刀距离”： 在精加工槽中切削完一行之后，进行下一行切削前，退刀的距离。

(4) “加工余量”： 在精加工槽时，被加工表面未加工部分的预留量。

(5) “末行刀次”： 在精加工槽时，为提高加工表面的质量，最后一行常常在相同进给量的情况下，进行多次车削，该处定义最后一行多次切削的次数。

3．1．3“切槽车刀”选项卡

单击“刀具参数”标签可进入“切槽车刀”选项卡(见图33、图34)。该选项卡用于对加工中所用的切槽刀具参数进行设置。具体参数说明请参考2.7.2节中的说明。



图33“切槽车刀”选项卡




图34“切削用量”选项卡


3．1．4车削槽加工实例

车削槽加工实例的步骤具体如下。

1． 确定加工轮廓

如图35所示，螺纹退刀槽凹槽部分为要加工出的轮廓。



图35工件图纸

2． 填写参数表

在“切槽车刀”选项卡中填写完参数后，单击“确认”按钮。

3． 拾取轮廓

提示用户拾取轮廓线。拾取轮廓线可以利用曲线拾取工具菜单，按空格键弹出工具菜单，如图36所示。工具菜单提供3种拾取方式： “单个拾取”“链拾取”“限制链拾取”。


在拾取第一条轮廓线后，此轮廓线变为虚线。系统给出提示： “选择方向”，要求用户选择一个方向，此方向只表示拾取轮廓线的方向，与刀具的加工方向无关，如图37所示。


在选择方向后，如果采用“链拾取”方式，则系统自动拾取首尾连接的轮廓线； 如果采用“单个拾取”方式，则系统提示继续拾取轮廓线。此处采用“限制链拾取”方式，系统继续提示： “选取限制线”，选取终止线段即凹槽的左边部分，凹槽部分变为虚线，如图38所示。

4． 确定“进退刀点”

指定一点为刀具加工前和加工后所在的位置。右击可忽略该点的输入。




图36拾取方式




图37选择轮廓线方向





5． 生成刀具轨迹

在确定进退刀点之后，系统生成刀具轨迹，如图39所示。




图38“链拾取”方式




图39生成刀具轨迹



注意： 被加工轮廓不能闭合或自相交。生成刀具轨迹与切槽车刀刀角半径、刀刃宽度等参数密切相关。可按实际需要只绘出退刀槽的上半部分。

3．1．5“车螺纹加工（创建）”对话框

车螺纹加工为非固定循环方式加工螺纹，可对螺纹加工中的各种工艺条件、加工方式进行更为灵活的控制。车螺纹加工的操作步骤如下。

(1) 单击“数控车”标签，再单击“车螺纹加工”按钮，弹出“车螺纹加工（创建）”对话框，如图310所示。用户可在该对话框中确定各加工参数。



图310“螺纹参数”选项卡


(2) 拾取螺纹“起点”“终点”“进退刀点”。

(3) 参数填写完毕，单击“确认”按钮，即生成螺纹车削刀具轨迹。

(4) 单击“数控车”标签，再单击“后置处理”按钮，拾取刚生成的刀具轨迹，即可生成螺纹加工指令。

3．1．6“螺纹参数”选项卡

单击“车螺纹加工（创建）”对话框中的“螺纹参数”标签，进入“螺纹参数”选项卡，“螺纹参数”选项卡主要包括与螺纹性质相关的参数，如“螺纹类型”“螺纹节距”“螺纹头数”等。螺纹“起点”和“终点”坐标来自前一步的拾取结果，用户也可以进行修改。各螺纹参数含义说明如下。

(1) “起点”坐标： 车螺纹的起始点坐标，单位为mm。

(2) “终点”坐标： 车螺纹的终止点坐标，单位为mm。

(3) “进退刀点”坐标： 车螺纹加工进刀与退刀点的坐标，单位为mm。

(4) “螺纹牙高”： 螺纹牙的高度。

(5) “螺纹头数”： 螺纹起始点到终止点之间的牙数。

(6) “螺纹节距”： 包括5种，“恒节距”是指两个相邻螺纹轮廓上对应点之间的距离为恒定值； “节距”是指恒定节距值； “变节距”是指两个相邻螺纹轮廓上对应点之间的距离为变化值； “始节距”是指起始端螺纹的节距； “末节距”是指终止端螺纹的节距。

3．1．7“加工参数”选项卡

“加工参数”选项卡用于对螺纹加工中的工艺条件和加工方式进行设置，如图311所示。



图311“加工参数”选项卡


各螺纹加工参数含义说明如下。

1． “加工工艺”选项组

(1) “粗加工”： 直接采用粗加工方式加工螺纹。

(2) “粗加工+精加工”方式： 根据指定的粗加工深度进行粗切后，再采用精加工方式(如采用更小的行距)切除剩余余量(精加工深度)。

2． “参数”选项组

(1) “末行走刀次数”： 为提高加工表面的质量，最后一行常常在相同进给量的情况下，进行多次车削，该处定义最后一行多次切削的次数。

(2) “螺纹总深”： 螺纹粗加工和精加工总的切深量。

(3) “粗加工深度”： 螺纹粗加工的切深量。

(4) “精加工深度”： 螺纹精加工的切深量。

3． “每行切削用量”下拉列表框

“每行切削用量”包括以下内容。

(1) “恒定行距”： 定义在沿恒定的行距进行加工时的行距。

(2) “恒定切削面积”： 为保证每次切削的切削面积恒定，各次切削深度将逐步减小，直至等于最小行距。用户需指定第一刀行距及最小行距。吃刀深度规定为第n刀的吃刀深度为第一刀的吃刀深度的n倍。

(3) “变节距”： 两个相邻螺纹轮廓上对应点之间的距离为变化值。

(4) “始节距”： 起始端螺纹的节距。

(5) “末节距”： 终止端螺纹的节距。

4． “每行切入方式”下拉列表框

“每行切入方式”： 刀具在螺纹始端切入时的切入方式。刀具在螺纹末端的退出方式与切入方式相同。

(1) “沿牙槽中心线”： 切入时沿牙槽中心线。

(2) “沿牙槽右侧”： 切入时沿牙槽右侧。

(3) “左右交替”： 切入时沿牙槽左右交替。

3．1．8“进退刀方式”选项卡

单击“进退刀方式”标签，进入“进退刀方式”选项卡。如图312所示，该选项卡用于对加工中的进、退刀方式进行参数设定。



图312“进退刀方式”选项卡


1． 进刀方式

(1) “垂直”： 刀具直接进刀到每一切削行的起始点。

(2) “矢量”： 在每一切削行前，加入一段与系统X轴(机床Z轴)正方向成一定夹角的进刀段，刀具进刀到该进刀段的起点，再沿该进刀段进刀至切削行。

① “长度”： 定义矢量(进刀段)的长度。

② “角度”： 定义矢量(进刀段)与系统X轴正方向的夹角。

2． 退刀方式

(1) “垂直”： 刀具直接退刀到每一切削行的起始点。

(2) “矢量”： 在每一切削行后，加入一段与系统X轴(机床Z轴)正方向成一定夹角的退刀段，刀具先沿该退刀段退刀，再从该退刀段的末点开始垂直退刀。

① “长度”： 定义矢量(退刀段)的长度。

② “角度”： 定义矢量(退刀段)与系统X轴正方向的夹角。

3． 退刀距离

以给定的退刀速度回退的距离(相对值)，在此距离上，以机床允许的最大进给速度退刀。

3．1．9“切削用量”选项卡

“切削用量”选项卡的说明与2.11.1节中介绍的“车削粗加工”过程类似，具体设置如图313所示。


3．1．10“螺纹车刀”选项卡

单击“螺纹车刀”标签可进入“螺纹车刀”选项卡。如图314所示，该选项卡用于对加工中所用的螺纹车刀参数进行设置。具体参数说明请参考2.7.3节中的说明。



图313“刀具参数”选项卡




图314“螺纹车刀”选项卡



任务二工艺准备

3．2零件图分析

根据零件的使用要求，选择6061铝合金作为加热腔零件的毛坯材料，毛坯下料尺寸定为50×102。在加工时，以50毛坯外圆作为粗基准，粗、精加工右侧24外圆、45圆柱表面至要求尺寸，切削加工外圆环槽，然后掉头装夹24外圆处(在装夹时，注意做好保护，以防表面夹伤)，加工零件左端26、28和21内孔至要求尺寸。

注意： 在车削右侧45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。

3．3工艺设计

根据零件图分析，确定工艺过程，如表31所示。


表31工艺过程卡片


机械加工
工艺过程卡片
产品型号STL00零部件序号STL03第1页

产品名称斯特林发动机模型零部件名称加热腔共1页



材料牌号6061毛坯规格50×102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




















本训练任务针对加热腔零件进行工序设计，制订工序卡片，如表32所示。


表32车削加工工序卡片


机械加工
工序卡片
产品型号STL00零部件序号STL03第1页

产品名称斯特林发动机模型零部件名称加热腔共1页



工序号15

工序名车加工

材料6061

设备数控车床

设备型号CK6150e

夹具三爪自定心卡盘


量具
游标卡尺

千分尺

内径百分表



准结工时

单件工时


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


























3．4数控加工程序编写

根据工序加工工艺，利用CAXA数控车分别对右端和左端创建轮廓模型，生成刀具轨迹，以及数控加工程序。

任务三上机训练

3．5设备与用具

设备： CK6150e数控车床。

刀具： 外圆车刀、切断车刀(刀宽2mm)、镗孔车刀和螺纹车刀。

夹具： 三爪自定心卡盘。

工具： 卡盘扳手、刀架扳手等。

量具： 0~150mm游标卡尺、0~25mm千分尺、内测千分尺或内径百分表。

毛坯： 50×102。

辅助用品： 垫刀片、毛刷等。

3．6开机前检查

可参考表33对机床状态进行点检。


表33机床开机准备卡片



检 查 项 目检 查 结 果异 常 描 述


机械部分
主轴部分

进给部分

刀架

三爪自定心卡盘


电器部分
主电源

冷却风扇


数控系统
电气元件

控制部分

驱动部分


辅助部分
冷却系统

压缩空气

润滑系统



3．7加工前准备

在加工前，应先将本任务所需刀具准备齐全，并安装正确。根据工艺要求设定工件原点，录入数控加工程序，并进行图形校验。

3．8零件加工

在图形校验过程验证无问题后，即可进行零件加工。在零件加工前，应详细了解机床的安全操作要求，穿戴好劳动保护服装和用具。在进行零件加工时，应熟悉数控车床各操作按键的功能和位置，了解紧急状况的处置方法。在加工过程中，尤其是在即将切削之前，应对照显示屏“剩余移动量”栏显示的剩余移动量，观察刀具与工件之间的实际距离。若实际距离与剩余移动量相差过大，则应果断停机检查，以免发生撞机事故。若有异常，则应及时停止机床运动。

3．9零件检测

在零件加工完成后，应当认真清理工件，并按照质量管理的相关要求，对加工完成的零件进行相关检验，保证生产质量。机械加工零件“三级”检验卡片如表34所示。


表34机械加工零件“三级”检验卡片



零部件图号零部件名称工序号


材料送检日期工序名称

检验项目自检结果互检结果专业检验备注

















检验结论□合格□不合格□返修□让步接收

检验签章： 

年月日

不符合项描述


项 目 总 结

加热腔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

一、 选择题

1． 固定循环指令： ()。



A． 只需1个指令，便可完成某项加工
B． 只能循环1次

C． 不能用其他指令代替
D． 只能循环2次

2． 在进行孔类零件加工时，钻孔→平底钻扩孔→倒角→精镗孔的方法适用于()。

A． 阶梯孔
B． 小孔径的盲孔

C． 大孔径的盲孔
D． 较大孔径的平底孔

3． 在数控系统中，()指令在加工过程中是非模态的。

A． G01
B． G04
C． G17
D． G81

4． 当数控机床主轴以800r/min转速顺时针转时，其指令应是()。

A． S800 M03；
B． S800 M04；
C． S800 M05；
D． S800 M06；

5． 数控机床空运行主要用于检查()。

A． 程序编制的正确性
B． 刀具轨迹的正确性

C． 机床运行的稳定性
D． 加工精度的正确性

6． 在测量孔内径时，应选用()。

A． 正弦规
B． 内测千分尺
C． 三角板
D． 块规

二、 判断题

1． 在FANUC系统中，00组的G代码都是非模态指令。()

2． G04指令为模态代码。()

3． 非模态代码，只在该代码的程序段中才有效。()

4． FANUC系统数控车床的G73指令中不能含有宏程序加工指令。()

5． 钻工件内孔表面的IT值为5．9。()

三、 填空题

1． FANUC系统数控车床内、外圆切削单一固定循环用指令来指定，而端面切削循环则采用指令来指定。

2． FANUC系统数控车床中的径向切槽固定循环用指令来实现，而端面切槽固定循环用指令来实现。

3． 孔加工循环指令为，一旦某个孔加工循环指令有效，在接着所有的位置均采用该孔加工循环指令进行孔加工，直到用指令取消孔加工循环为止。

4． 如果槽的宽度小于深度，则使用； 如果宽度大于深度，则使用； 在加工细长工件时，可以使用。

四、 简答题

1． 简述凹槽加工的方法和注意事项。

2． 完成加热腔的手工编程。

3． 什么是模态代码和非模态代码？请分别举例说明。

自我学习检测评分表如表35所示。


表35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) 掌握车削槽加工的操作步骤及加工参数的设定

(2) 掌握车螺纹加工的操作步骤及加工参数的设定

(3) 掌握进、退刀方式，切削用量，螺纹车刀的设置方法20理解与掌握

工艺准备(1) 能够正确识读零件图

(2) 能够根据零件图分析、确定工艺过程

(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

上机训练(1) 会正确选择相应的设备与用具

(2) 能够正确操作数控车床，并根据加工情况调整加工参数50(1) 理解与掌握

(2) 操作流程



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