矿用接头的加工

一、任务导入

(一) 任务描述

通过本任务学习将掌握典型零件矿用接头的加工，编制典型零件加工程序。零件如图1-6-1所示，毛坯尺寸为φ50mm×150mm的棒料，材料为45号钢，分析零件加工工艺，编写加工程序。

(二) 知识目标

(1) 掌握典型零件加工程序的编制。

(2) 掌握加工典型零件的加工指令。

(三) 能力目标

(1) 掌握典型零件加工工艺分析。

(2) 掌握数控车床典型零件的加工方法。

二、知识准备

(一) 工序的划分

在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。一般工序划分有以下几种方式。

1. 按零件装卡定位方式划分

工序由于每个零件结构外形不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时以内形定位，加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。

2. 粗、精加工划分工序

根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不应将零件某一部分表面加工完毕后再加工零件的其他表面。如图1-6-1所示的零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。

3. 按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。

(二) 工步的划分

工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工，为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则:

同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。

对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，以减少由变形引起的对孔精度的影响。

按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高生产率。

三、方案设计

(一) 分析零件图

1. 形位公差

形位公差包括形状公差和位置公差。图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要要求。在工艺准备过程中，除了按其要求确定零件的定位基准和检测基准并满足其设计基准的规定外，还可以根据机床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制其形状和位置误差。

2. 表面粗糙度

零件主要工作表面的表面粗糙度是根据其运动速度和尺寸精度等级来决定的。

3. 技术要求

(1) 分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。

(2) 分析各项的数控车床加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施(如磨削) 弥补时，则应给后续各项留有余量。

(3) 找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。

(二) 工序及机床设备的选择

1. 机床设备的选择

该零件的外形是轴类零件，比较适合在数控车床上加工，由于零件上有切槽，且精度要求较高，故在普通车床上是难以保证其技术要求的。要想保证技术要求，只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。选择FANUC0i T数控车床加工该零件。

2. 工序的划分

由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序，则在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较烦琐，所以不可取; 如果按所用的刀具划分工序，则刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序; 只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

(三) 制定加工方案

本零件为内螺纹零件，因是单件加工，故采用自定心卡盘装夹，用工件的外圆定位。以零件右端面中心作为工件坐标系原点，设定工件坐标系。

零件的加工路线如下:

1. 加工工件的右端面

(1) 车端面。

(2) 粗、精车φ43mm的外圆。

(3) 用中心钻钻孔 (手动加工)。

(4) 钻φ19.2mm的孔，深度为37mm (手动加工)。

(5) 粗、精镗内孔。

2. 加工工件的左端面

(1) 车端面。

(2) 粗、精车外轮廓。

(3) 用中心钻钻孔 (手动加工)。

(4) 钻φ19.2mm的孔，深度为36mm (手动加工)。

(5) 粗、精镗内孔。

(6) 车槽。

(四) 刀具的选择

1号刀具为90°外圆车刀，用于粗加工外轮廓和端面; 2号刀具为内孔镗刀，用于粗车内轮廓和精车内轮廓; 3号刀具为切槽刀 (3mm)，用于车槽; 4号刀具为精车外圆车刀，用于精加工外轮廓和端面。

(五) 切削用量的选择

1号刀具: 粗车主轴转速为n=1000r/min，进给量为f=0.3mm/r; 精车主轴转速为n=1200r/min。

2号刀具: 粗镗主轴转速为n=1200r/min，粗镗进给量为f=0.3mm/r; 精镗进给量为f=0.25mm/r。

3号刀具: 主轴转速为n=600r/min，精车进给量为f=0.08mm/r。

4号刀具: 主轴转速为n=1200r/min。

四、任务实施

(一) 编写零件的加工程序

加工程序如下:

13A (矿用接头);

(1) 矿用接头的右部分。

材料直径45mm，长度71mm; 先钻直径19.2mm的孔，深度37mm。

O6011

G99;

T0101; 外圆刀

M08;

M03 S1000;

G00 X48 Z3;

G72 W0.5 R0.2; 车端面

G72 P100 Q200 U0 W0.2 F0.3;

N100 G01 Z0 F0.25;

X18;

N200 Z3;

G00 X49 Z3;

G71 U1 R0.3; 车外圆

G71 P300 Q400 U0.8 W0.2 F0.3;

N300 G01 X41 F0.26;

Z0;

X43 Z-1;

Z-37;

N400 X49;

G00 X49 Z3;

X100 Z200;

M05;

M09;

T0100;

T0404; 精车

M03 S1200;

M08;

G00 X49 Z3;

G70 P100 Q200;

G00 X49 Z3;

G70 P300 Q400;

G00 X49 Z3;

X100 Z200;

M05;

M09 ;

T0400;

T0202; 镗刀，车内孔

M03 S1200;

M08;

G00 X19 Z3;

G71 U1 R0.3;

G71 P500 Q600 U-0.8 W0.2 F0.3;

N500 G01 X31 F0.25;

Z0;

X29 Z-1;

Z-15.7;

X27.929;

X24 Z-17.7;

Z-28;

X20 Z-29;

N600 X19;

G00 X19 Z3;

G70 P500 Q600 ;

G00 X19 Z3;

X100 Z200;

M05 ;

M09;

T0200;

M30;

(2) 矿用接头的左部分。

反方向加工，钻孔直径19.2mm，深度36mm。

O6022

G99;

T0101;

M08;

M03 S1000;

G00 X48 Z3;

G72 W0.5 R0.02;

G72 P100 Q200 U0 W0.2 F0.3;

N100 G01 Z0 F0.25;

X17;

N200 Z3;

G00 X48 Z3;

G71 U1 R0.2;

G71 P300 Q400 U1 W0.2 F0.3;

N300 G01 X29.845 F0.25;

Z0;

X31 Z-1;

Z-11;

X36;

X39 Z-12.5;

Z-35;

X41;

X45 Z-39;

N400 X48;

G00 X48 Z3;

G00 X100 Z200;

M05;

M09;

T0100;

T0404; 外圆精车

M03 S1200;

M08;

G00 X48 Z3;

G70 P100 Q200;

G00 X48 Z3;

G70 P300 Q400 ;

G00 X48 Z3;

G00 X100 Z200;

T0400;

M09;

M05;

T0202; 镗刀，镗内孔

M03 S1000;

M08;

G00 X17 Z3;

G71 U1 R0.2;

G71 P500 Q600 U-1 W0.2 F0.3;

N500 G01 X20 F0.25;

X18 Z-1;

Z-44;

N600 X17;

G00 X17 Z3;

G00 X100 Z200;

T0200;

M05;

M09;

T0303; 外切槽刀，车外槽

M03 S600;

M08;

G00 X48 Z3;

G00 X33 Z-3;

G01 X26 F0.08;

G01 X33 F0.3;

Z-3.6;

G01 X26 F0.08;

G01 X33 F0.3;

G00 X48 Z3;

G00 X39 Z-17.1;

G01 X29.1 F0.08;

X39 F0.5;

Z-19.9;

X29.1 F0.08;

X39;

G00 X41 Z-16;

G73 U1 W0.01 R2;

G73 P700 Q800 U0.1 W0 F0.08;

N700 G01 X39.0 F0.06;

Z-16.5;

G02 X38.0 Z-17 R0.5;

G01 X31;

G03 X29 Z-18 R1;

G01 Z-20.1;

G03 X31 Z-21.1 R1;

G01 X38;

G02 X39 Z-21.6 R0.5;

N800 X41;

G00 X41 Z-16;

G70 P700 Q800;

G00 X100 Z200;

M05;

M09;

T0300;

M30;

(二) 零件的加工

(1) 开机并进行机床检查。

(2) 输入程序。

(3) 装夹刀具和工件。

(4) 对刀，测量刀补值。

(5) 检查程序与模拟加工。

(6) 机床的清扫和润滑。

五、任务考核 (见表1-6-1)

表1-6-1 任务考核

六、拓展练习

(1) 试分析如图1-6-2所示的零件图，完成零件的加工工艺分析及程序的编制，并完成零件的加工。

(2) 试分析如图1-6-3所示端直通接头的零件图，完成零件的加工工艺分析及程序的编制，并完成零件的加工。

(3) 试分析如图1-6-4所示焊接法兰的零件图，完成零件的加工工艺分析及程序的编制，并完成零件的加工。

图1-6-2 拓展练习 (一)

图1-6-3 拓展练习 (二)

图1-6-4 拓展练习 (三)