项目 3— 数控车削加工任务 3— 外槽、外螺纹加工

项目 3— 数控车削加工任务 3— 外槽、外螺纹加工

滁州机电工程学校数控教研室

滁州机电工程学校

数控教研室数控教研室

任务 3— 外槽、外螺纹加工职业能力

1.能对带槽螺纹类零件进行数控车削加工工艺分析并确定加工顺序。2.能正确选择对带槽的螺纹零件数控车削加工所用刀具材料及螺纹车刀几何参数，并能正确使用所选刀具。3.能合理选择外螺纹表面加工所用切削用量。4.能正确编写带槽的螺纹零件的数控车削加工程序。5.能合理使用数控车床对带槽螺纹零件进行加工。6.能选择并使用螺纹环规等量具对外螺纹表面进行质量检测。7.能对螺纹表面进行质量评估并能初步分析超差原因。8.能制定外螺纹数控车削加工工艺规程。



任务 3— 外槽、外螺纹的车削加工教学内容

1.外螺纹数控车削加工工艺、刀具选用、切削用量选用2.G32、 G82 等基本编程指令格式、含义及使用方法3.数控车床的操作、螺纹车刀对刀4.切槽刀、螺纹车刀几何角度和切削用量参数的选择5.切槽刀螺纹车刀的安装方法，普通三角螺纹的测量方法6.螺纹车削的引入长度和超出长度确定7.螺纹加工中的参数计算方法8.该类零件加工质量评价及超差原因分析的基本方法



任务 3— 外槽、外螺纹的车削加工

第一部分：工作任务描述

第二部分：学习情境教学设计

教学框架设计




1.加工零件项目工作任务名称：螺纹轴练习件的车削加工2.零件类型描述：该零件属于较简单的带外螺纹的轴类零件，是使用数控车床加工的基本零件轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。

3.任务内容描述：已知毛坯材料为 45钢，毛坯尺寸为Ф45mm×100mm的棒料。制定零件加工工艺，编写零件加工程序，并在仿真软件上进行虚拟操作加工，最后在数控车床上进行实际操作加工，并对加工后的零件进行检测、评价。



第二部分：学习情境教学设计学习目标

1.掌握带槽的螺纹轴练习件加工工艺制定方案。2.掌握带槽的螺纹轴练习件编程方法并能在仿真软件上进行

虚拟操作加工。 3.能将零件正确安装在三爪卡盘上。4.能将外圆车刀、切槽刀及螺纹车刀正确安装在刀架上。5.正确操作加工所需工具、量具。6.能按操作规范合理使用 CK6140卧式数控车床，并完成

螺纹轴练习件的加工。7.能正确使用量具、螺纹环规对螺纹轴练习件进行检测。8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。



第二部分：学习情境教学设计学习内容

1.根据零件图纸进行零件工艺信息分析，确定加工顺序，并填入相应的卡片中。

2.合理选择适合该零件加工的刀具，并完成相应卡片的填写。3.合理选择适合该零件加工的切削用量，并完成相应卡片的填

写。4.合理选择该零件工件坐标原点，确定走刀路线，并完成相应

卡片的填写。5.根据该零件编程要求计算基点坐标，完成相关的尺寸链计算。6.根据该零件的加工要求编制程序清单，进行虚拟及实际操作

加工。7.正确选择并使用游标卡尺对该零件进行检测，并完成相应卡

片的填写。8.学习零件加工质量评价及超差原因分析的方法。




宏观教学方法

引导文教学法项目教学法任务单元训练法

教学方法

微观教学方法演示法讲述法讨论法仿真法实操法引导法讲解法范例法




学习环境设计环境 1 ：“教、学、做一体化” 多媒体教学平台

环境 2 ：数控编程与仿真加工实训中心环境 3 ：数控加工实训中心教学实训基地环境 4 ：数控加工实训中心工量具室环境 5 ：数控加工实训中心备料室



第二部分：学习情境教学设计学习方法设计

1.教师采用引导文教学法引导学生进入学习情境2.教师布置项目工作任务，对教学班级进行分组，提出问题，学生进行资讯

3.教师当学生，参与学生分组讨论，听取学生决策4.学生根据零件图完成学习环境的实施5.教师讲述、演示、解惑、6.学生对加工后的零件进行自检互评7.由教、学、做逐渐过渡为做、学、教，做中学，学中做，边学、边做、边修正




学习环节设计 1.制定工艺方案 2.编制程序、仿真操作加工 3.实际操作加工 4.零件检测 5.学习评价



学习环节一：制定工艺方案

1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作任务，学生资讯，教师记录学

生资讯问题并给出零件图工艺信息卡片中分析理由的具体内容，见表 1-1。




单位名称滁州一职高

班级学号姓名成绩

零件图号 C03-03 零件名称外槽、外螺纹加工练习件分析内容分析理由

形状、尺寸大小该零件的加工面由端面、外圆柱面、倒角面、槽及螺纹组成。形状比较简单，是较典型的轴类零件。因此，可选择现有设备 CK6140，可选 3 把外圆车刀即可完成。

结构工艺性该零件的结构工艺性好，便于装夹、加工。因此，可选用标准刀具进行加工。

几何要素、尺寸标注该零件轮廓几何要素定义完整，尺寸标注符合数控加工要求，有统一的设计基准，且便于加工、测量。

精度、表面粗糙度

该零件外圆柱面 M30X1.5-6g，尺寸精度要求较高，其中外圆柱面尺寸公差等级为 IT12-IT13级，图中未注尺寸公差按 IT12级处理。该零件表面质量要求最高为 Ra3.2,其余为不加工表面。由于该零件精度和表面质量要求不太高。因此，可考虑采用以下加工方案：粗车—精车加工外圆—切槽—车螺纹

表 1-1 零件图工艺信息分析卡片




材料及热处理

零件材料为 45号钢为优质碳素结构用钢 , 无热处理要求，抗拉强度为 600MPa，屈服强度为 355MPa，伸长率为 16％，断面收缩率为 40％，冲击功为 39J。硬度不高易切削加工 ,广泛用于机械制造。这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至 HRC42-46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥 45号钢优越的机械性能，常将 45号钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。因此，选硬质合金或涂层刀具材料均可，在加工时不宜选择过大的切削用量，切削过程中可加冷却液。

其它技术要求该零件要求锐角倒钝，故编程时在锐角处安排 1×450 的倒角。

生产类型、定位基准该零件生产类型为单件生产，因此，要按单件小批生产类型制定

工艺规程。由于该零件生为单件生产，因此，定位基准可选在外圆表面。




1.2确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见并填写卡片，见表 1-2。

单位名称

滁州一职高


零件图号零件名称使用设备场地

C03-03外槽、外螺纹加

工练习件CK6140数控

车床数控加工实训中心

程序编号零件材料 45钢数控系统 HNC-22T

工步序号工步内容确定理由

量具选用备注

名称量程

1 车端面车平端面，建立长度基准，保证工件长度要求。车削完的端面在后续加工中不需再加工。

0.02mm游标卡尺 0-150mm 手动

表 1-2 加工顺序卡片




2 粗车各外圆表面

较短时间内去除毛坯大部分余量，满足精车余量均匀性要求。

0.02mm游标卡尺

（ 25-50mm ）外径千分尺

0-150mm 自动

3 精车各外圆表面

保证零件加工精度，按图纸尺寸，一刀连续车出零件轮廓。

（ 25-50mm ））外径千分尺

0-150mm 自动

4 切槽保证螺纹车削通透，不至于打刀

0.02mm游标卡尺

0-150mm 自动

5 车螺纹保证螺纹牙型角，是螺

纹配合牢靠M30X1.5

-6g 螺纹环规

1.5螺距自动




数控车床一般均使用机夹可转位车刀。本零件为钢材，对刀片材料无特殊要求，刀片均选用常用的涂层硬质合金刀片。对于本例由于有球面的加工。机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度，选择菱形刀片适合加工本工件，刀尖角选择 80°。粗精车外圆主偏角 93°，所选刀片刀尖圆弧半径为 0.4mm.切槽刀选择刀宽 3mm，螺纹刀选择刀尖角 60度的。

1.3选择刀具：教师提出问题，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学生填写刀具卡片，见表 1-3。




单位名称滁州

一职高


零件图号 C03-03 零件名称外槽螺纹加工练习件

工步号

刀具号

刀具名称刀具参数

刀片材料偏置号

刀柄型号刀尖半径

刀尖方位刀片型号

1 T193°外圆

车刀 0.4 3DCMT11T30

4-HF

涂层硬质合金

SDJCR2020K11（ 20X20 ）

2 T2外圆切槽

刀 0.2DCMT11T30

4-HF

涂层硬质合金 01

SDJCR2020K11（ 20X20 ）

3 T3外圆螺纹

刀 0.2RT16.01W-11 BSPT

涂层硬质合金 01

SDJCR2020K11（ 20X20 ）

表 1-3 刀具卡片




1.4选择切削用量：小组讨论，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学

生填写切削用量卡片，见表 1-4。粗加工：首先取 ap=2.0 mm；其次取 f=0.2mm/r；最后取 Vc=120 m/min。然后根据公式计算出主轴转速n=1000r/min，根据公式计算出进给速度 Vf=200mm/min，填入表 1-4中。

精加工 : 首先取 ap=0.2mm；其次取 f=0.08mm/r；最后取 Vc=200 m/min。然后根据公式计算出主轴转速n=1500r/min，根据公式计算出进给速度 Vf=100mm/min，填入表中。






零件图号 C03-03 零件名称外槽螺纹练习件

工步号

刀具号

切削速度Vc（ m/min

）

主轴转数（ r/min ）

进给量f （ mm/r）

进给速度vf（ mm/min

）

背吃刀量ap（ mm）

1 T01

90 800 0.2 160 2

2 T01

120 1000 0.1 100 0.8

3 T02

60 500 0.05 25

4 T03

200 500 1.5 750

表 1-4 切削用量卡片



1.5确定工件零点，绘制走刀路线图：学生绘制数控加工走刀路线图卡片，见表 1-5。

表 1-5 数控加工走刀路线图卡片

1.6数学处理：该零件主要尺寸的程序设定值计算：一般取为工件尺寸的中值。如本例尺寸为，则编程尺寸为 Φ23.975。


数控加工走刀路线图滁州一职高

7 8工步号：、

CK6136机床型号：

HNC-21T系统型号：

零件图号：

程序号：

加工内容：典型外圆轴

含义

符号

抬刀下刀编程原点

起刀点走刀方向

走刀线相交

爬斜坡铰孔行切

编程校对审批共页第页




学习环节一：制定工艺方案1.6数学处理：该零件主要尺寸的程序设定值计算：一般取为工

件尺寸的中值。如本例尺寸为 M30x1.5-6g需要计算牙高。我们可以根据估算公式来计算：

h=(1.2-1.3)P=1.2X1.5=1.8mm式中： h-为牙高 P-为导程每次螺纹切削深度为：第一刀切： 0.6第二刀切： 0.4第三刀切： 0.2第四刀切： 0.2第五刀切： 0.2第六刀切： 0.2



学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工

2.1编制程序清单，并填入表 2-1 。表 2-1 数控加工程序清单

滁州一职高数控加工程序清单零件图号零件名称班级学号姓名成绩

C03-03外槽螺纹练

习件

程序名 O0001 子程序名%1111T0101G95M03S1000G00X100Z100X50Z1G71P1Q2U3R0.5X0.3Z0.05F200N1G00X24S1200G01X30Z-2F80G01Z-40X40 Z-60N2G01X50G00X100Z100

工步及刀具说明粗车外圆各

表面。T0101精车外圆表

面。T0101T0202切槽T0303车螺

纹

T0202M03S500G00X50Z-40G01X26F25X50G00X100Z100T0303M03S500G00X35Z5G82X29.4Z-37F1.5G82X28.8Z-37F1.5G82X28.6Z-37F1.5G82X28.4Z-37F1.5G82X28.2Z-37F1.5

G00X100Z100M05M30%



学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工

2.2仿真操作加工打开数控仿真加工与远程教学系统、选择机床机床回零点选择毛坯、材料、夹具、安装工件安装刀具建立工件坐标系上传 NC语言自动加工

仿真加工后工件如图：



学习环节三：实际操作加工3.1毛坯、刀具、工具、量具准备①将 Ф45mm×100mm的棒料毛坯正确安装在三爪卡盘上②将 93°外圆车刀正确安装在刀架 1 号刀位上 ; 外切槽刀正确安装在刀架 2 号刀位上；外螺纹刀正确安装在 3 号刀位上③正确摆放所需工具、量具

3.2程序输入与编辑①开机②回参考点③输入程序④程序图形校验



学习环节三：实际操作加工

3.3零件的数控车削加工①主轴正转②X 向对刀， Z 向对刀，设置工件坐标系③进行相应刀具参数设置④自动加工



学习环节四：零件检测

4.1学生对加工完的零件进行自检学生使用游标卡尺、螺纹环规规等量具对零件进行检测。

4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表 4-1。

4.3小组互相检查、点评，见表 4-2。4.4教师填写考核结果报告单，见表 4-3。




40

5.130M



零件图号 C03-03 零件名称外槽螺纹练习件

项目

序号考核内容配

分评分标准检测结果

得分学生教师

圆柱面

1IT

10

超差 0.01扣 2分

Ra10降一级扣 2 分

2IT

10

超差 0.01扣 2分


槽 3 5X2IT

10

超差 0.01扣 2分


长度

4 40 IT10

超差 0.01扣 2分

5 60 IT10

超差 0.01扣 2分

螺纹 6 M30X1.5-6g

IT10

超差 0.01扣 2分


表 4-1 零件质量检测结果报告




表 4-2 小组评价单位名称滁州一职高

零件名称零件图号小组编号外槽螺纹练

习件C03-03

班级学号姓名表现零件质量排名

4.3小组互相检查、点评，见表 4-2。



学习环节四：零件检测4.4 教师填写考核结果报告单，见表 4-3 。



零件图号 C03-03 零件名称螺纹练习件

序号项目考核内容配分标准 %

配分

得分

项目成绩

1

零件质量

（ 40分）

圆柱面 40% 20

槽 20% 4

长度 20% 12

螺纹 20% 4

2工艺方案制定（ 20分）

学习环节 1.1分析零件图工艺 30% 6

表 4-3 考核结果报告




2工艺方案制定（ 20分）

学习环节 1.1分析零件图工艺 30% 6

学习环节 1.2确定加工顺序 30% 6

学习环节 1.3选择刀具 15% 3

学习环节 1.4选择切削用量 15% 3

学习环节 1.5确定工件零点，绘制走刀路线图 10% 2

3编程仿真

（ 15分）

学习环节 2.1程序编制 40% 6

学习环节 2.2仿真操作加工 60% 9




4刀、夹、量具使用（ 10分）

游标卡尺使用 20% 3

螺纹环规使用 30% 2

刀具的安装 30% 3

工件的安装 20% 2

5

安全文明生产（ 10分）

按要求着装 20% 2

操作规范，无操作失误 50% 5

认真维护机床 30% 3

6团队协作（ 5 分）

能与小组成员和谐相处，互相学习，互相帮助，不一意孤行。 100% 5



学习环节五：学习评价

加工质量分析报告 , 表 5-1

个人工作过程总结 , 表 5-2

小组总结报告 , 表 5-3

小组成果展示表 5-4、表 5-5

注：附最终加工零件




表 5-1 加工质量分析报告单位名称滁州一职高

零件名称零件图号

外槽螺纹练习件

C03-03

班级学号姓名成绩超差形式原因外圆尺寸精度超差读尺有误或测量方法有误

外圆表面粗糙度不达要求切削用量选择不当；刀刃有磨损；加工刚性不够；冷却液问题

螺纹牙型不正确




表 5-2 个人工作过程总结单位名称滁州一职高

零件名称零件图号外槽螺纹练习

件C03-03





表 5-3 小组总结报告单位名称滁州一职高

零件名称零件图号螺纹练习件 C03-03

班级组名



表 5-4 数控加工工序卡片

单位名称

滁州一职高

数控加工工序卡片

零件名称零件图号材料牌号

材料硬度


C03-03

工序名称工序号程序编号加工车间设备名称设备

型号夹具名称

工步号工步内容刀具

号刀具规格mm

使用工步号

量具

切削速度

m/min

主轴转速r/min

进给量mm/r

进给速度mm/min

背吃刀量mm

进给次数

备注

编制审核批准共页第页




表 5-5 数控加工刀具卡片

单位名称滁州一职高数控加工刀具卡片

零件名称零件图号材料牌号

材料硬度


C03-03

工序名称工序号程序编号加工车间设备名称设备型号夹具名称

工步号

刀具号

刀具名称

刀具参数偏置号

刀柄型号

备注

刀具直（半）径mm

半径补偿量mm

长度（位置）补偿量mm

刀尖方位

半径长度

编制审核批

准共页第页


项目 3— 数控车削加工 任务 3— 外槽、外螺纹加工

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项目 3— 数控车削加工任务 3— 外槽、外螺纹加工