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项目8 数控车床加工综合实例
本任务加工如图8-1所示轴承套零件，毛坯尺寸为φ80mm×125mm，材料为 45钢，单件小批量生产。该零件结构典型，有圆柱、圆弧、圆锥、螺纹、槽及倒角，加工精度中等，检测手段常规，难度适中。本任务要求学生能够熟练地确定零件的加工工艺，正确地编制零件的加工程序，并完成零件的加工。
任务一 综合加工实例一
1.零件图工艺分析
该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚、完整。零件材料为 45 钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。
通过上述分析，采取以下几点工艺措施：
（1）零件图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺
寸即可。
（2）左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应先将左右端面车出来。
（3）内孔尺寸较小，镗锥度为1 : 20 锥孔、φ 32 mm 孔及 15° 斜面时需掉头装夹。
2.确定装夹方案
加工内孔时以外圆定位，用三爪自定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一圆锥心轴装置（如图 8-2 所示蓝色划线部分），用三爪自定心卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧，以提高工艺系统的刚性。
3.确定加工顺序及走刀路线
加工顺序按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可按零件轮廓顺序进行，如图 8-3 所示。在确定换刀点时，要避免刀具与工件、尾座、防护罩等机床部件发生干涉现象。
4.刀具选择
将所选定的刀具参数填入表 8-1 中，以便编程和操作管理。
注意车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。本例中选 kr ' = 55° 。
5.切削用量的选择
6.填写相关工艺卡片
将前面分析的各项内容综合成表 8-2 所示的数控加工工艺卡片。
1.左端内锥起点 X 坐标
X = 32＋2×10 tan15° = 32 + 5.359 = 37.359（mm）
2.1:20 锥体左端 X 坐标
X = 32－（120×78）= 28.1（mm）
3.右端 R2 和 45° 锥体的交点坐标
X = 45－2Rsin45° = 45－2.828 = 42.172（mm）
Z = －（30.172 + Rcos45°）=－31.586（mm）
4.螺纹大径和小径
螺纹大径： d大 = D－0.13P = 45－0.13×1.5 ≈ 44.8（mm）
螺纹小径： d小 = D－1.08P = 45－1.08×1.5＝43.38（mm）
1.左端内孔加工程序
O8001； 程序名
N5 G98 M03 S300； 每分钟进给，主轴正转，转速为 300 r/min
N10 T0404 M08； 切削液开，选 4 号刀，执行 4 号刀补
N20 G00 X24.0 Z5.0； 快速靠近工件
N30 G71 U0.8 R0.5； 设置粗加工循环参数
2.右端内孔加工程序
O8002； 程序号
N5 G98 M03 S300； 每分钟进给，主轴正转，转速为 300 r/min
N10 M08 T0404； 切削液开，选 4 号刀，执行 4 号刀补
N20 G00 X24.0 Z5.0； 快速靠近工件
N30 G71 U0.8 R0.5； 设置粗加工循环参数
N40 G71 P50 Q80 U-0.2 W0 F40；
N50 G01 G41 X32.0 F20； 精加工第一句，并建立刀尖半径左补偿
N60 Z0； 锥体起始点
N70 X28.1 Z-78.0； 精车 1：20 锥体
N80 X24.0； X 向退刀
N90 G70 P50 Q80 S400； 精车循环
N100 G00 G40 X20.0 Z50.0 退至安全点，并取消刀尖半径左补偿
N110 M30； 程序结束
3.外轮廓加工程序
O8003； 程序号
N5 G98 M03 S300； 每分钟进给，主轴正转，转速为300 r/min
N10 T0404 M08； 切削液开，选 4 号刀，执行 4 号刀补
N20 G00 X82.0 Z1.0； 快速靠近工件
N30 G71 U2.0 R0.5； 设置右端粗车循环参数
N40 G71 P50 Q90 U1.0 W0 F100；
N50 G00 X45.0； X 向进刀
N60 G01 Z-35.0； 车φ 45 mm 外圆
N70 X52.0； X 向退刀
N80 Z-45.0； 车φ 52 mm外圆
N90 X82.0； X 向退刀
N100 G73 U2.0 W0 R2； 固定形状循环
N110 G73 P120 Q220 U0.5 W0 F100；
N120 G00 G42 X39.0； 精加工第一句，并建立刀尖半径右补偿
N130 G01 X45.0 Z-2.0； 倒 C2 角
N140 Z-30.172； 精车φ 45 mm外圆
N150 X42.172 Z-31.586； 精车 45° 锥体
N160 G02 X45.0 Z-35.0 R2.0； 精车 R2 mm 圆弧
N170 G01 X48.0； 精车端面
N180 X52.0 Z-37.0； 倒 C2 角
N190 Z-45.0； 精车φ 52 mm 外圆
N200 X74.0； 精车端面
N210 X80.0 Z-48.0； 倒 C2 角
N220 X82.0； X 向退刀
N230 G70 P120 Q220 S800 F60； 设置精加工循环参数
N240 G00 G40 X150.0 Z2.0； 退至安全点，取消刀尖圆弧半径补偿
N250 M03 S600 T0606； 换 6 号刀具，执行 6 号刀补
N260 G00 X82.0 Z-109.0； 快速靠近工件
N270 G71 U2.0 R0.5； 粗车循环
N280 G71 P290 Q360 U0.5 W0 F100；
N290 G00 G41 X44.0；
N300 G01 X50.0 Z-106.0； 倒 C2 角
N310 Z-78.0； 精车φ 50 mm外圆
N320 X58.0； 精车端面
N330 G03 X68.0 Z-73.0 R5.0； 精车 R5 圆弧
N340 G01 X74.0； 精车端面
N350 X78.0 Z-71.0； 倒 C2 角
N360 Z-44.0； 精车φ 78 mm外圆
N370 X82.0； X 向退刀
N380 G70 P290 Q370 S800 F60； 设置左端精车循环参数
N390 G00 G40 X150.0 Z2.0；
N400 M30； 程序结束
4.螺纹加工程序
O8004； 程序名
N10 G98 M03 S600； 主轴正转，转速为 600 r/min
N20 M08 T0707； 切削液开，选 7 号刀具，执行 7 号刀补
N30 G00 X46.0 Z3.0； 快速靠近工件
N40 G01 X44.8 F100； X 向进刀
N50 Z-31.0； 车削φ 45 mm 外圆至φ 44.8 mm
N60 X46.0； X 向退刀
N70 Z3.0； Z 向退刀
N80 G92 X44.0 Z-32.0 F1.5； 螺纹循环，第一次切入 0.8 mm
N90 X43.5； 第二次切入 0.5 mm
N100 X43.38； 第三次切入 0.12 mm
N110 G00 X100.0 Z50.0； 退至安全点
N120 M30； 程序结束

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