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第三届全国数控技能大赛决赛实操试题征集样题第三届全国数控技能大赛决赛实操试题向全社会征集，要求应征者提供试题图纸（包括装配图、零件图、节点坐标图）、图纸分析、刀具清单、工艺分析与方案（关键部位和加工难点分析、装卡方案、刀具选择与加工参数、加工顺序、走刀路线、加工时间等）、加工程序编制和实物照片（经过试切后的零件和装配效果）等方面的内容。现根据第一届全国数控技能大赛实操试题提出参考样式如下：一、题目：工种、组别实操竞赛试题及其工艺方案应征者姓名联系电话单位地址及邮编实操设备平台大连机床XD-40、FANUC0iMate-MB注：1。请注明工种。如数控车工、数控铣工、加工中心操作工2．请注明组别。职工（学生）组二、试题图纸（以数控铣工职工组XB-11为例）工件加工图纸包括XB-11-00、XB-11-01、XB-11-02、XB-11-03、XB-11-04共五张，见附图。三、图纸分析XB-11是一套以铣加工为主，并包括孔系加工等工序内容的试题。材料为调质45#钢，硬度为HRC26～32，毛坯尺寸件一为180×180×42（长×宽×高），件二为180×180×19。从装配示意图中可以看出本套试题由件一、件二、和两个圆柱销组成，三种零件装配后高度尺寸为48-0.1，技术要求：件一和件二配合后两个ø16h7圆柱销同时插入。件一技术要求有两项：未注公差±0.1mm（不含180×180外形）；D向外轮廓曲线形状公差-0.03mm，-0.06mm。加工要素有平面、曲线、腔槽和孔类加工。主要加工项目包括上下平面、D向视图壁厚0.88mm内外型腔、曲线b内腔槽、曲线c内腔槽、槽深5mm、工件高度41mm、螺孔M42×1.5-7H、销孔2-ø16mm、位置尺寸150±0.02mm、主视图中腔槽60°上侧至D向外轮廓下侧13mm尺寸。03.060.0−−050.0−050.0−018.00+046.0300.0+−件二技术要求有一项：未注尺寸允许偏差±0.1mm。（不含180×180外形）。加工要素同件一，主要加工项目包括上下平面、工件高度17mm、2-ø16mm销孔、位置尺寸150±0.02mm、曲线外轮廓170mm、C向视图中的曲线c内腔槽、曲050.0−018.00+063.00+1线b外轮廓，应控制在±0.1mm之内，内腔槽上侧过渡圆弧R3。四、刀具清单序号刀具名称规格序号刀具名称规格1机卡立铣刀ø205球头刀ø82机卡立铣刀ø326铰刀ø（16H）3整体合金立铣刀ø127钻头ø114内螺纹孔单刃镗刀ø25五、工艺分析与加工方案1、关键部位加工分析1）从装配示意图技术要求中可以看出，要保证尺寸48mm，对件一和件二上下平面加工都提出了较高要求，即单件要厚度尺寸应控制在-0.05mm以内。两个ø16h7圆柱销同时插入，即对孔尺寸精度和位置精度，都有要求，从现场提供的圆柱销尺寸为ø16-0.01mm，该项公差配合最大间隙0.028mm，最小间隙0，为了保证该项配合精度2-ø16mm销孔，尺寸应保证在+0.01~+0.018mm。00.1-018.00+2）件一是本套试题考核重点，要点如下：①0.88mm薄壁，内外轮廓加工，为了保证配合精度，外轮廓尺寸120和84.49，应控制在-0.03～-0.05之间；-0.020.06--0.020.06-②2-ø16加工关键要控制销孔前留量；018.00+③M42×1.5-7H深18螺纹，加工关键是：螺纹加工进给方向和切削参数的选。本题提供螺纹加工刀具为单刃螺纹镗刀，机床具备螺旋线插补功能，量具有专用螺纹塞规，现场提供的条件可以满足螺纹加工需求。2、试题精度考核重点1）件一、件二配合和二销孔同时插入，及尺寸48mm是精度考核重点。00.1-2）件一上下平面加工尺寸41mm、薄壁轮廓精度、壁厚0.88～0.06mm、尺寸120mm、84.49mm、腔槽中尺寸13、M42×1.5-7H螺孔、2-ø16尺寸和位置是精度考核重点。050.0−-0.020.06--0.020.06-046.0300.0+−018.00+3）件二上下平面加工尺寸17mm、2-ø16尺寸和位置及过渡圆弧R3是考核重点。050.0−018.00+3、加工准备1）装夹方式。平面类零件装夹方式有两种，即底面安装和侧面安装。配有两组条形垫2铁。垫铁作为平口钳平面定位使用。两组垫铁可以单独使用，也可以配合使用。正确选择合理使用垫铁，是对选手的一个考查。2）基准选择。分毛基准和精基准两种，应采用基准重合原则还是采用基准统一原则，要根据实际加工需要确定。是采用六点定位，还是采用一面两销定位，要根据工件特征确定，本套试题件一、件二，上下平面都要加工。基准选择原则是互为基准，即上平面为基准加工下平面。工件重新装夹后，已加工的下平面为基准，再加工上平面。3）工件找正与夹紧。①找正：用相应的工具和量具，确定工件与刀具的正确位置和角度过程，称为工件找正。用杠杆表找正平口钳，用杠杆表验证垫铁高度一致后装工件，轻夹工件，用胶木锤，轻敲工件上面，检查工件和垫铁接触状态，确认后终夹紧，再次检查工件和垫铁接触状态。确定无误后，此时工件装夹完成。②夹紧：工件找正定位后，将工件固定，使其保持正确位置就是工件夹紧，为了保证工件加工质量，在夹紧过程中要注意以下事项：●工件在夹紧过程中，不应改变找正定位时的正确位置；●夹紧力要稳定可靠，确保工件在加工过程中，工件不发生位移，即夹紧力不能过大，也不能太小；●正确选择夹紧部位及夹压点，使工件在夹紧状态下的变形最小。4）坐标零点确定：①基准面推算法，用主轴标准检棒或寻边器，利用机床位置显示功能，确定零点。②对称法，用杠杆表分别测工件两侧，利用机床位置显示功能，确定零点。比用检棒和寻边器测定更为准确。检棒有振摆误差，寻边器测头中心位置有误差，这些误差需要在零点确定过程中，进行必要的修正。注：以上四点主要考查选手的操作基本技能。5）刀具选择选择合适的刀具和加工参数，对于金属切削加工，能取到事半功倍的效果。ø12整体合金立铣刀为精加工用刀具，一般情况下不作粗加工，如果加工中出现尖叫声，或者是连续的冲击声，这种现象表明切削参数选择不合适，充分冷却在整个加工过程中必不可少。ø32机夹立铣刀应采用侧固刀柄；ø25内螺纹孔单刃镗刀应采用侧固刀柄或强力弹簧夹套刀柄；ø20机夹立铣刀应采用强力弹簧夹套刀柄；ø16H铰刀应采用弹簧夹套刀柄；ø12整体硬质合金立铣刀和ø8球头刀可采用热装刀柄；ø11钻头应采用弹簧夹套刀柄。对于刀具使用，要兼顾粗精加工分开原则，防止精加工刀具过早的磨损。机夹立铣刀，由于有螺旋升角，铣刀侧刃直线性不好，不适合精加工，整体硬质合金刀，侧刃直线性好，精度高，适合精加工用，粗加工阶段，尽可能不用ø12整体硬质合金铣刀，以备精加工用。ø32机夹立铣刀，用于平面粗精加工，外轮廓粗加工，M42×1.5螺纹底孔扩孔。3ø20机夹立铣刀，用于内外轮廓半精加工，腔槽底面精加工，M42×1.5螺纹底孔粗扩。ø12整体硬质合金立铣刀，用于内外轮廓精加工2-ø16，铰前精加工，M42×1.5螺纹底孔精加工。018.00+ø8球头刀，用于圆弧面加工，点钻2-ø16孔位。018.00+ø11钻头，用于预钻2-ø16孔和ø12孔。018.00+ø16H7铰刀，用于精铰2-ø16孔。018.00+内螺纹孔单刃镗刀，用于M42×1.5孔口倒角及螺纹加工。6）切削参数选择推荐切削参数如下：Ø32机夹立铣刀，端铣V=200~250m/min，单齿进给量0.09~0.15mm/r。Ø20机夹立铣刀，V=200m/min，端铣单齿进给量0.08mm/r，侧铣单齿给进量0.07mm/r，Ø25内螺纹单刃镗刀，V=70m/min，单齿给进量0.035mm/r，Ø11高速钢钻头，V=30m/min，进给量0.15~0.22mm/r，Ø20机夹立铣刀，扩孔V=100m/min，单齿进给量0.08mm/r，ø12整体硬质合金立铣刀，精铣孔V=150m/min，单齿进给量0.05mm/r，ø16H7铰刀，V=15m/min，进给量0.16mm/r，ø8球头刀，V=150m/min，单齿进给量0.05mm/r。4、加工顺序确定实操试题评分标准共三部分，即件一、件二、和配合组件，都有独立得分，能在规定时间内完成全部考核项目最佳，由于条件限制，有可能不能够完成全部考核项目，就需要合理安排，加工顺序和加工工艺。其最终目的以获得高分为原则。对于一般选手来讲，应当先加工件二后加工件一。从加工部位考虑，应先加工非配合面，最后加工配合面。件二对件一来讲，工作量和难度相对简单一些，所需时间要少一些。对于选手来讲，无论是从加工难度和工作量，都有一个逐渐适应过程。从测量角度看，件二加工结束，可以作为件一的测量基准，并且件二重量较轻，易于操作。一旦由于时间限制，件一不能全部完成考核项目，只要完成配合部位加工，就可以争取到相应的得分。所以合理确定加工顺序对提高选手成绩至关重要。本试题中2-ø16孔，既是加工尺寸，又是工件自检中，尺寸传递基准。由于工件在一次装夹中要完成铣、钻、铰、外形和螺纹加工等工序，粗精加工又不可能截然分开，再加上平口钳夹紧力有限，毛坯经过调质后有一定的硬度，粗加工过程中，可能有微量位移现象发生。为了保证2-ø16孔对型面位置精度。正确的做法是，各个加工部位粗精加工结束后，再进行2-ø16孔精加工，这样有利于保证整个零件的位置精度。018.00+018.00+018.00+加工顺序确定原则是先面后孔，先粗后精和工序集中原则，对刚度和强度低的表面在后面加工，精度高的表面在后面加工。合理安排粗精加工余量。粗精加工分开原则，可以减少4在粗加工去除毛坯余量过程中，产生的工件微量位移和热变形，及加工变形等影响。六、加工程序编制1、要具有快速编程能力本套试题工件一，给定轮廓节点16个，需要输入32个。工件二，给定轮廓节点12个，需要输入40个。此外需要输入程序中准备指令，圆弧半径，和其他辅助机能指令。人工编程工作量较大，在较短时间内完成程序编制及输入，需要熟练的技能和快速敏捷的手法。由于图纸给定的轮廓曲线都具有对称特点，节点数据有从头至尾重复规律。掌握此规律，按进给方向确定节点正负号，增加圆弧半径指令，输入切削参数，轮廓曲线加工程序，可较快编制完成。程序验证方式有两种：（a）用动态模拟验证，在CRT屏幕上，显示刀具轨迹，验证加工程序。（b）刀具验证，用ø8球头刀，利用刀具半径补偿，对件一曲线a外轮廓向外偏1mm，内腔槽向内偏1mm（不含壁厚0.88mm），浅铣轮廓外形（不含壁厚0.88mm），铣深0.1mm。曲线b内腔槽向内偏1mm，曲线c内腔槽向内偏1mm，浅铣轮廓外形，铣深0.1mm。用此方式验证件一a、bc曲线程序。对件二曲线a向内偏1mm，曲线b外轮廓向外偏1mm，浅铣出轮廓外形。铣深0.1mm。用此方式验证件二a、b曲线程序。利用刀具验证作用，一是可以检查程序是否正确；二是在加工中，为刀具进入和退出，选择合适进给位置；三是为了提高效率，编制粗加工程序，做为轮廓外形基准。2、平面加工编程是数控加工的基本功，刀具选用端铣刀，给进方式有：平行铣（行铣）、环铣、螺旋铣等。本套试题中件一和件二下平面是基准面，可采用平行铣给进方式。其特点是编程简单易行，而且加工效率高。端铣刀参数选择，端铣刀铣削宽度，为刀具直径的75％，每转进给量选择，必须大于刀具倒角尺寸。如刀片倒角尺寸R0.15mm，选择单齿进给量必须大于0.15mm。件一、件二上平面是尺寸加工平面，外轮廓平面加工不易采用平行铣，而应采用环铣方式。环铣可以保证单方向走刀，能保证加工中顺逆铣一致性，表面加工质量好。装配尺寸48mm。由件一41mm和件二17mm组合保证。件一41mm为零件自身尺寸公差，而配合尺寸精度基准，需要用415mm-10mm＝305mm尺寸来保证。00.1-00.05-00.05-00.0-00.05-100.-3、孔类加工包括钻孔、扩孔、铣孔、铰孔和螺纹孔铣削加工。钻孔前用ø8球头引孔，因为球头刀横刃过中心，