切槽加工工艺学习资料-精

沟槽加工
【学习目标】
完成本学习任务后，你应当能：
◆知道内外沟槽加工的工艺知识；
◆在教师的指导下，正确使用工具和夹具，正确进行工件的安装及校正；
◆能查阅资料，设置切槽切削工艺参数；
◆会应用G01、G75等指令编制沟槽加工程序；
◆在教师的指导下，规范、安全地操作数控车床进行切槽加工；
◆能进行内外沟槽的尺寸测量。

建议完成本学习任务为8课时。

【内容框架】
【项目描述】
本项目研究槽的加工。

先了解槽加工的特点及槽的种类、作用。

1.槽加工的特点
槽加工是数控加工的重要内容之一，它包括外沟槽、内沟槽、端面槽（如图5-1所示）等。

轴类零件外螺纹一般都带有退刀槽、砂轮越程槽等；套类零件内螺纹也常常带有内沟槽。

切断与车外直沟槽相类似，不同的是要将槽一直切到工件中心故对切槽刀要求更高。

槽加工有如下特点：
外沟槽加工
内沟槽加工沟槽加工
(a)车外沟槽 (b)车内沟槽 (c)车端面槽
图5-1 槽的种类
（1）切槽刀刀头宽度较窄，一般为3-5mm，故刀具刚度较差，切削过程中容易产生扎刀、振动甚至断刀现象。

（2）加工窄槽时，槽宽有刀头宽度决定。

对尺寸要求高的窄槽，刀宽控制较为难。

（3）加工内沟槽时，刀具后刀面容易与工件加工表面发生干涉与挤压，不易装刀。

（4）槽尺寸测量困难。

2.槽加工的技术要求
对沟槽加工的技术要求主要有以下几个方面：
（1）尺寸公差等级通常为IT8级；
（2）形位公差等级IT8；
（3）表面粗糙度Ra值应达到um
2.3。

任务一切削外沟槽
【任务说明】
◎掌握外沟槽的加工与编程方法，为螺纹的加工和综合复杂零件的加工做好准备。

技能点
◎ G75与子程序指令的正确应用能力；
◎准确控制切槽宽度，保证零件加工精度并具备分析切槽质量的能力；
◎加工等距槽、不等距槽及宽槽的能力。

知识点
◎ G75的含义和编程格式；
◎子程序加工槽的应用；
【任务引入】
加工如图5-2所示的零件，如何编排工艺，如何编写程序？
图5-2 螺纹加工零件图
【工作任务】
在数控车床上加工如图5-2所示的零件，毛坯mm mm 10255⨯φ的45钢，需完成该零件程序编制并加工。

【任务分析】
加工此类零件，可直接采用三爪自定心卡盘装夹。

首先加工工件左端部分，夹毛坯mm 55φ，伸出卡盘右端面mm 55，加工工件右端
mm 55φ外圆，外切槽，R8圆弧并保证其尺寸精度。

然后掉头装夹mm
55φ外圆，伸长mm 58，打表找正，加工工件右半部分三角形外螺纹，退刀槽及外锥轮廓，并保证尺寸精度。

螺纹加工是本节课的学习重点，
掌握其加工方法和编程方法，并用螺纹环规进行精度检验.
1.图样分析
该零件毛坯尺寸为55φ。

由外圆、外切槽、圆弧、三角形外螺纹等轮廓组成。

通过分析，可通过两次装夹来完成本零件图纸加工。

工件所有加工表面的表面粗糙度为um Ra 2.3。

该零件尺寸标注完整，轮廓描述清楚，零件材料选用45钢，无热处理和硬度要求，适合在数控车床上加工。

2.难点分析
该零件虽然形状比较简单，但是计算有两处，程序编写比较繁杂，部分轮廓尺寸精度要求较高，形位公差要求较高。

该零件的加工难点在于如何确保外切槽宽尺寸及槽槽底尺寸精度和外螺纹与0039.050-φ外圆的同轴度要求。

3.工艺分析 （1）确定装夹方案
工件毛坯为Φ55钢料，因工件需要双头加工，所以需要两次装夹完成加工。

夹具用三爪自定心卡盘装夹，装夹面选择工件左端毛坯外圆，伸出长度＞60mm （应考虑机床的Z 向限位，刀架侧面与卡爪端面需保持一定安全距离），完成工件外沟槽部分加工。

（2）工件原点
以工件右端面与轴线交点为工件原点，建立工件坐标系（采用试切对刀建立）。

（3）加工工艺路线
为解决上述加工难点，在编制加工工序时，应按粗精加工分开原则进行编制。

用自定心三爪卡盘夹持毛坯外圆，粗精加工零件左端轮廓，再加工右边轮廓，制订以下加工工艺路线：
手动加工mm 003.050-φ的端面→粗加工mm 0
03.050-φ的外圆和R8圆
弧（留有0.5㎜的余量）→精加工mm 003.050-φ的外圆和R8圆弧→粗加工外沟槽（留有0.5㎜的余量）→精加工外沟槽保证槽底和槽宽→调头，装夹50φ外圆，伸长65mm →手动加工端面→粗加工26φ外圆和锥度（留有0.5㎜的余量）→精加工26φ外圆和锥度→粗加工退刀槽4X1.5→精加工退刀槽4X1.5→加工M26X2-6g 螺纹。

4.编制数控加工工艺卡片（见表6-1）
表6-1 螺纹轴数控加工工艺卡片
零件图
程序名称
工量
具T刀
具
切削用量
主轴转
数S/
（r/mi
n）
进给
速度
F/(mm
/r)
背吃
刀量
ap/(
mm)
工序号工
步
工步内容
1 1 装夹毛坯，伸长60mm
卡盘
扳手
2 车平端面，试切外圆
T01
01
800 0.2 1.5 3 粗加工50
外圆和R8外圆T011500 0.05 0.5
11 精加工26
外圆和锥
度
外径
千分
尺
T01
01
1200 0.1 0.5
12 粗加工退刀槽4X1.5
游标
卡尺T02
02
600 0.05 1
13 精加工退刀槽4X1.5
游标
卡尺T02
02
1000 0.1 0.5
14 加工M26X2-6g螺纹
螺纹
环规T03
03
600 2
15
拆下零件，去毛刺，
检测
【知识链接】
方法一: 用G01直线插补切槽,指令如下：
G01 X30 F0.15
G04 X1.5
G04 表示暂停。

G04的格式：
G04 P 或G04 X/U
其中，P、 X/U为暂停时间，P后面的数字为整数，单位为ms，X/U后面为带小数点的数，单位为s。

G04P1500或G04X1.5，均为暂停 1.5s。

该指令使指令暂停执行，但主轴不停转，用于车削环槽、不通孔。

方法二：用G75宽槽及等距槽
G75 R（e）；
G75 X（U） Z（W） P（Δi）Q（Δk）R（Δd）F ；
e—退刀量，该值是模态值；
X（U）、Z（W）—切槽终点处坐标值；
Δi—X方向每次切削深度（该值用不带符号的值表示），单位微米（半径值）；
Δk—刀具完成一次径向切削后，在Z方向的移动量，单位微米；
Δd—刀具在切削底部的退刀量，d的符号总是“+”值，通常不指定；
F—切槽进给速度。

编程举例用G75编写下图中的宽槽，将工件原点设在工件的右端面，刀宽3mm，刀位点在切断刀左刀尖。

参考程序如下：
【任务实施】
一、加工准备与加工要求
1.加工准备
（1）选用机床为FANUC 0i系统的CKA6140型数控车床。

（2）刀具准备（具体参数见表6-2）
表6-2 数控加工刀具选用卡
刀具号
刀具名
称刀片规
格
加工表面参考图片备注
T0101
93°外
圆车刀35°菱
形
R0.4
外圆、端
面
粗车、
精车
T0202 车断刀宽3mm
车槽、车
断
—
T0303
螺纹车
刀16ER2.
外螺纹—
（3）工、量具准备（具体参数见表6-3）
表6-3 数控工、量具选用卡
序号量具名称规格精度参考图片备注
1 游标卡尺0～150 0.02
2 叶片千分尺25～50 0.01
3 外径千分尺25～50 0.01
4 螺纹环规M26X2-6g
5 游标深度尺0～150 0.02
6
卡盘、刀架
扳手
2.加工要求
（1）操作技能考核总成绩见表6-4。

表6-4 操作技能考核总成绩表序号项目名称配分得分备注
1 现场操作规范10
（2）现场操作规范评分见表6-5。

表6-5 现场操作规范评分表
（3）工件质量评分见表6-6。

表6-6 工件质量评分表
二、参考程序
外切槽参考加工程序如下表6-7所示。

表6-7 加工工件外沟槽参考程序
N30 G00 X32 Z-19 移动至切槽起点处
N40 G01 X23 F50 切槽至尺寸处
N50 X32 F100 退至切槽起点处
N60 G00 X100 X向退至安全位置
N70 Z200 Z向退至安全位置
N80 M30 程序结束并回到开头
【评价反馈】
具体评价反馈如表6-8所示。

表6-8 实训任务自我反馈表
操作种类操作步骤操作要点教师评价
准备工作
检查机床，准备好工、
量、刀具和毛坯机床动作应正常，
量具校对准确，刀
具高度调整好。

【操作】
□规范
□不规范
开始
1.装夹工件
2.装夹刀具工件伸出长度应
合适并夹牢，刀具
安装角度应准确。

【操作】
□规范
□不规范
对刀试切
1.试切端面外圆
2.测量并输入刀补刀补的正确性可
通过MDI方式执
行刀补，检查刀尖
位置与坐标显示
【操作】
□规范
□不规范
调整尺寸据实测工件尺寸，进行
刀补的修正。

偏大，用负值修正
刀偏，反之用正值
修正刀偏。

□不规范
加工结束
整理好工、量、刀具，
关闭机床，打扫卫生按“7S”要求完成
【操作】
□规范
□不规范
【任务小结】
1、编程方法比较。

由本任务及拓展任务编程分析可知，用G75加
工等距槽和宽槽十分方便，加工等距槽时可自动调刀至下一个切槽起点；加工宽槽时能在切削过程中退刀以方便断屑。

对于不等距槽，则可采用调用子程序来实现加工。

2、调用子程序时，要注意调到位置及各切槽起点的坐标值的计
算。

3、从切刀点移刀先移X方向，再移Z方向，加工窄槽时退刀要直
退即X方向移刀，不要两个轴同时移刀，以免撞刀。

4、注意切槽时刀位点有三个（左、中、右），视基准标注情况而
定，一般左刃刀尖为刀位点。

5、刀宽直接影响工件的槽宽及程序的编写。

6、正确选择刀头宽度，否则容易引起振动并浪费材料，刀头长度
质量问题分析及解决方法
也不易太长以免振动和刀头折断。

7、切削速度应比车削外圆适当小些，但进给量不可太小，容易引
起振动。

【做一做】
用数控车床手动加工如图6-3所示零件，毛坯为φ50mm×102mm，材料为45钢。

图6-3 数控车床车削外沟槽实训图
任务二车削内沟槽（知识拓展）
【任务说明】
◎掌握内沟槽的加工与编程方法能正确处理加工中的工艺问
题。

技能点
◎正确选择车削内沟槽刀具的能力；
◎正确处理车削内沟槽的工艺问题的能力；
◎加工内沟槽的能力；
知识点
◎内沟槽的加工工艺方法；
【任务引入】
加工如图6-4所示的零件，若在数控车床上加工，内孔的尺寸如何控制？
图6-4 台阶通孔加工零件图
【工作任务】
在数控车床上加工如图6-4所示零件内沟槽，毛坯为项目五所完成的工件，试完成其加工。

【任务分析】
加工此类零件，一般可选用mm
的45钢毛坯棒料。

在数控车
55
床上则可以一次对刀，一次测量通过程序完成所有外圆和内孔及内沟槽的加工，再切断工件控制长度。

1.图样分析
该零件毛坯已经在项目六中完成，只需在之前加工过的零件的内孔部分加工一个内沟槽即可。

内沟槽的尺寸为5X2，而内沟槽刀的刀片宽度为2mm，所以需要进行三次车削。

2.难点分析
内沟槽尺寸小，对于刀具的强度、刀杆的刚度有比较高的要求，由于视线受阻，无法直接观看，在加工过程中很容易发生撞刀。

3.工艺分析
（1）确定装夹方案
工件毛坯为成型工件，单头加工，只需一次装夹即可完成加工。

夹具用三爪自定心卡盘装夹，装夹面选择工件外圆，对于伸出长度不作要求。

（2）工件原点
以工件右端面与轴线交点为工件原点，建立工件坐标系（采用试切对刀建立）。

（3）加工工艺路线
粗加工5X2的内沟槽→精加工5X2的内沟槽。

4.编制数控加工工艺卡片（见表6-9）
表6-9 台阶轴数控加工工艺卡片
装夹定位简
图
程序名称
G功
能T刀
具
切削用量
主轴转
数S/
（r/mi
n）
进给
速度
F/(mm
/r)
背吃
刀量
ap/(
mm)
工序号工
步
工步内容
1 1 粗、精加工内沟槽G01
T010
1
400 0.1 0.2
【知识链接】
一.内沟槽的作用
1）退刀作用
用作为加工内螺纹、镗内孔和磨内孔等加工退刀时使用。

（2）密封作用
用作在内沟槽里面嵌入油毛毡等密封软介质，可防止设备内油液溢出。

（3）通道作用
可用作液压和气压滑阀中，通油和通气的导槽。

二、内沟槽的车削方法
车削内沟槽时，刀杆直径受孔径和槽深的限制，比镗孔时的直径还要小，特别是车孔径小，沟槽深的内沟槽时，情况更为突出。

内沟槽时排屑特别困难，先要从沟槽内出来，然后再从内孔中排出，切屑的排出要经过90°的转弯。

车削内沟槽时的尺寸控制方法：狭槽可选用相对应准确的刀头宽度加工出来。

加工宽槽和多槽工件时，可在编程时采用移位法、调用子程序和采用G75切槽复合循环指令编程方法进行内沟槽加工。

车削梯形槽和倒角槽时，一般可采用先加工出与槽底等宽的直槽，在沿相应梯形角度或倒角角度，移动刀具车削出梯形槽和倒角槽。

三、切削用量的选择
1）背吃刀量
横向切削时，切断刀（槽刀）的背吃刀量等于刀的主切削刃宽度（a p=a），所以只需确定切削速度和进给量。

2）进给量f
由于刀具刚性、强度及散热条件较差比其他车刀低，所以应适当地减小进给量。

进给量太大时，容易使刀折断；进给量太小时，刀后面与工件产生强烈摩擦会引起振动。

具体数值根据工件和刀具材料来决定。

一般用高速钢切刀车钢料时，f=0.05～0.1mm/r；车铸铁时，f=0.1～0.2mm/r。

用硬质合金刀加工钢料时，f=0.1～0.2mm/r；加工
铸铁料时，f=0.15～0.25mm/r。

3）切削速度v
切断时的实际切削速度随刀具的切入愈来愈低，因此切断时的切削速度可选得高些。

用高速钢切削钢料时，v=30～40m/min；加工铸铁时，v=15～25m/min。

用硬质合金切削钢料时，v=80～120m/min；加工铸铁时，v=60～100m/min。

1.选择和安装内沟槽刀时注意事项；
2.内沟槽加工编程参数的设置。

内沟槽刀安装注意事项：
内沟槽车刀跟切断刀的几何形状基本上一样，只是安装方装方向相反。

安装时应使主刀刃跟内孔中心等高，两侧副偏角须对称。

车内沟槽时，刀头伸出的长度应大于槽深，同时应保证刀杆直径加上加上刀头在刀杆上伸出的长度小于内孔直径。

【任务实施】
一、加工准备与加工要求
1.加工准备
（1）选用机床为FANUC 0i系统的CKA6140型数控车床。

（2）刀具准备（具体参数见表6-10）
表6-10 数控加工刀具选用卡
刀具号
刀具名
称刀片规
格
加工表面参考图片备注
T0101
93°外
圆车刀35°菱
形
R0.4
外圆、端
面
粗车、
精车
T0202
内孔车
刀TN60 内孔
粗车、
精车
T0303
内切槽
刀刀宽
2mm
加工内槽
（3）工、量具准备（具体参数见表6-11）
表6-11 数控工、量具选用卡
序
号
量具名称规格精度参考图片备注
1 游标卡尺0～150 0.02
2 游标深度尺0～150 0.02
3
内沟槽外径
千分尺1.27～
26.6
0.01
4
内沟槽千分
尺
0.01
5 内径百分表18～35 0.01
6
卡盘、刀架
扳手
- -
2.加工要求
（1）操作技能考核总成绩见表6-12。

表6-12 操作技能考核总成绩表序号项目名称配分得分备注
1 现场操作规范10
2 工件质量90
合计100
（2）现场操作规范评分见表6-13。

表6-13 现场操作规范评分表
序号项目考核内容配分考场表现得分
1
现场操作规
范正确使用机床 2
2 正确使用量具 2
3 合理使用刃具 2
4 设备维护保养 4
合计10 （3）工件质量评分见表6-14。

表6-14 工件质量评分表
二、参考程序
参考加工程序如表6-15所示。

表6-15 加工工件内沟槽参考程序
N25
Z-21
N26
X20
N27
Z2
N28
G00 X100 Z100；
回换刀点，程序结束
N29
M05；
N30
M30；
【评价反馈】
具体评价反馈如表6-16所示。

表6-16 实训任务自我反馈表
操作种类操作步骤操作要点自我评价
准备工作
检查机床，准备好工、
量、刀具和毛坯机床动作应正常，
量具校对准确，刀
具高度调整好。

【操作】
□规范
□不规范
正确。

自动连续加工关闭“单段循环”，执
行连续加工
注意监控程序的
运行。

发现加工异
常，按进给保持
键。

处理好后，恢
复加工。

【操作】
□规范
□不规范
刀具补偿调整尺寸粗车后，加工暂停，根
据实测工件尺寸，进行
刀补的修正。

实测工件尺寸，如
偏大，用负值修正
刀偏，反之用正值
修正刀偏。

【操作】
□规范
□不规范
加工结束
整理好工、量、刀具，
关闭机床，打扫卫生按“7S”要求完成
【操作】
□规范
□不规范
【任务小结】
本任务主要学习了用FANUC 0i系统数控车床的准备功能指令G01的应用并在数控车床上加工零件的内沟槽。

零件实际加工中应注意的问题：（1）要注意检查对刀和程序是否正确，特别是参数的设置，可以采用单段运行形式进行刀具位置和程序验证；（2）粗车与精车之间质量问题分析及解决方法
要考虑零件的加工工艺及加工进给速度与转速的改变。

【练一练】
用数控车床加工如图6-5所示零件，毛坯为φ55mm×50mm，材料为45钢。