圆锥面的加工

任务三　圆锥面的加工

一、任务情景

现有GSK980TDa系统的CAK6140数控车床和常用工夹量具的设备条件，请完成如图2－6所示零件图的单件生产加工，毛坯Ø25mm×80mm的45＃钢棒。

图2－6　单件生产加工零件图

二、任务要求

（1）正确进行对刀操作。

（2）认识GSK980TDa编程指令。

（3）编写加工程序并进行仿真加工。

三、新知链接

（一）车削锥面加工路线分析

在车床上车外圆锥时可以分为车正锥和车倒锥两种情况，而每一种情况又有两种加工路线。如图2－7（a）所示为车倒锥的两种加工路线。按图车倒锥时，需要计算终刀距S。假设圆锥大径为D，小径为d，锥长为L，背吃刀量为a_p，则由相似三角形可得：

（D－d）/2L＝a_p/S

则S＝2La_p/（D－d）。

按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短。

当按图2－7（b）的走刀路线车倒锥时，则不需要计算终刀距S，只要确定了背吃刀量a_p，即可车出圆锥轮廓，编程方便。但在每次切削中背吃刀量是变形的，且刀切削运动的路线较长。如图2－8为车正锥的两种加工路线，车正锥原理与倒锥相同。

图2－7　粗车倒锥进给路线示意图

图2－8　粗车正锥进给路线示意图

（二）切削用量的选用原则

粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。

选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量a_p，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的刀削速度v_c。增大背吃刀量a_p，可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。

精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。

1．背吃刀量的选择

粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8—10mm；半精加工的背吃刀量取0．5—5mm；精加工的背吃刀量取0．2—1．5mm。

2．进给速度（进给量）的确定

粗加工时，由于对工件表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性，刀体的强度和刚性，刀具材料，刀体和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。

进给速度v_f可以按公式v_f＝f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0．3—0．8mm/r；精车时常取0．1—0．3mm/r；切削时常取0．05—0．2mm/r。

3．切削速度的确定

切削速度v_c可根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。

粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。

切削速度v_c确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n＝1　000v_c/πD来确定主轴转速n（r/min）。

在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验或通过查表的方式进行选取。

四、任务实施

（一）零件加工工艺设计

1．零件图工艺分析

（1）零件加工内容分析：材料毛坯为45＃，该零件形状比较简单，主要加工面为右端面及大端Ø25mm、小端Ø15mm，锥度1∶3，长30mm的圆锥面。

（2）尺寸精度分析：没有具体标明公差要求。

（3）表面粗糙度分析：没有具体公差要求。

（4）形位公差分析：形位公差无特殊要求。

通过上述分析，采用圆锥车削加工编程即可。

2．确定装夹方案

采用三爪自定心卡盘装夹。

3．选择刀具

端面及圆锥面加工选择硬质合金90°外圆车刀。

4．确定加工工艺路线

（1）夹住Ø25mm外圆表面，外伸50mm左右；

（2）车削端面，保证表面质量；

（3）加工圆锥面1∶3表面。

5．工件坐标系的设定

工件坐标系原点设置在工件右端面与工件轴线的交点处。

（二）锥面车削工艺计算

锥度定义：C＝

根据图样标注的参数和上面的公式，可求出d＝D－CL＝25－30×1/3＝15mm。

切削起始点在端面前3mm位，L＝30＋3＝33mm，所以d＝14mm。

（三）程序示例

（四）刀具路径

刀具路径如图2－9所示。

图2－9　刀具路径图