任务2　台阶孔的加工与编程

2.1　任务引入

加工图5-6所示台阶孔类零件，毛坯为ϕ47mm、45钢棒料，试按零件图要求编制该零件内表面的加工程序。

2.2　工艺知识

套类零件在设备中主要起支撑和导向作用，在实际中应用非常广泛。这类零件结构上有共同的特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外回转面，零件的壁厚较薄易变形，通常长径比L/D＞1。套筒、轴承套等都是典型的套类零件。

1.套类零件的精度要求

（1）尺寸精度：内孔直径的尺寸精度一般为IT7，精密轴套有时取IT6，外径的尺寸精度通常为IT6～IT7。

（2）形状精度：内孔的形状精度应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1/3～1/2。

（3）相互位置精度：套类零件本身的内外圆之间的同轴度一般为0.01～0.05mm。套孔轴线与端面的垂直度精度一般为0.01～0.05mm。

（4）表面粗糙度要求：内孔表面粗糙度R_a为0.16～2.5μm，外径的表面粗糙度R_a达0.63～5μm。

2.套类零件的材料和毛坯 套类零件一般选用钢、铸铁、青铜或者黄铜等材料。有些滑动轴承采用在钢或铸铁套的内壁上浇铸巴氏合金等轴承合金材料。孔径较小（如D＜20mm）的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸铁。孔径较大的套类零件常采用无缝钢管或带孔的空心铸件和锻件。

3.套类零件内孔的车削方法 车孔是套类零件常用的孔加工方法之一，可用做粗加工，也可用做精加工。车孔精度一般可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra为1.6～3.2μm。

4.内孔车刀的安装

（1）刀尖应与工件中心等高或稍高。

（2）刀杆伸出长度不宜过长，一般比被加工孔长5～6mm。

（3）刀杆基本平行于工件轴线，否则在车削到一定深度时，刀杆后半部分容易碰到工件孔口。

（4）盲孔车刀安装时，内偏刀的主刀刃应与孔底平面成一定角度，并且在车平面时要求横向有足够的退刀余地，如图5-7所示。

5.车孔的关键技术 车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。

（1）增加内孔车刀的刚性(www.daowen.com)

1）尽量增加刀柄的截面积：通常车刀的刀尖位于刀杆的上面，这样刀杆的截面积较小，还不到孔截面积的1/4，如图5-8b所示。如果使内孔车刀的刀尖位于刀杆的中心线上，那么刀杆在孔中的截面积可大大地增加，如图5-8a所示。

2）尽可能缩短刀杆的伸出长度：缩短刀杆的伸出长度，可以增加车刀刀杆刚性，减小切削过程中的振动，如图5-8c所示。

（2）解决排屑问题：主要是控制切屑流出方向。精车孔时要求切屑流向待加工表面（前排屑），为此采用正刃倾角的内孔车刀，如图5-9a所示。加工盲刀时，应采用负刃倾角的内孔车刀，使切屑从孔口排出，如图5-9b所示。

6.台阶孔的加工 数控车削内孔的指令与外圆车削指令基本相同，关键应该注意外圆柱在加工过程中是越加工越小，而内孔在加工过程中是越加工越大，这在保证尺寸方面尤为重要。对于内外径粗车复合循环指令G71，在加工外径时余量X为正，但在加工孔时余量X应为负，否则内孔尺寸肯定会增大，内径粗车复合循环指令为“G71 U1 R1 P12 Q13X-0.5Z0.1F0.3”。

7.内沟槽的加工 内沟槽的加工与外沟槽的加工方法类似。宽度较小和要求不高的内沟槽可采用主切削刃宽度等于槽宽的内沟槽车刀采用直进法一次车出，如图5-10a所示。要求较高或较宽的内沟槽可采用直进法分几次车出。有精度要求的槽先粗车槽壁和槽底，然后根据槽宽、槽深进行精车，如图5-10b所示。如果槽较大较浅，那么可以先用内圆粗车刀车出凹槽，再用内沟槽刀车沟槽的两端垂直面，如图5-10c所示。

2.3　任务实施

2.3.1　加工工艺的确定

1.零件图分析 该零件表面由内外圆柱面、圆弧等表面组成，工件在加工的过程中要进行两次装夹才能够完成加工。同时，根据在加工孔类零件时一般按照先进行内腔加工工序，后进行外形的加工工序的原则应该首先进行孔的加工。

2.加工方案的确定 根据零件精度要求，各表面的加工方案均确定为先粗车后精车。

3.装夹方案的确定 内孔加工时以外圆定位，用三爪自定心卡盘夹紧。

4.加工工序的确定 见表5-4。

表5-4 数控加工工序卡

5.刀具的确定 见表5-5。

表5-5 数控加工刀具卡

2.5.2　编制加工程序

1.建立坐标系 以工件右端面与轴线的交点为编程原点建立工件坐标系。

2.参考程序 见表5-6。

表5-6 台阶孔数控加工参考程序