《数控车削加工工艺编程与操作教案第5周》固定循环 (1).doc

杭州万向职业技术学院数控理实一体化教案 单 元 授 课 主 题项目三：单一固定循环授 课 班 级 授 课 时 间授 课 地 点机电132班周四：1、2、3节；实训中心单 元 教 学 目 标能力目标知识目标能够运用G90指令加工简单的阶台、能够进行数控车床基本编程、掌握数控车床基本操作、能够使用仿真软件检验程序的正确与否。掌握数控车削加工坐标系、掌握数控车床编程基础、了解数控车床基本操作、掌握仿真系统的基本操作方法。教 学 重 点教 学 难 点解 决 方 法数控车削加工坐标系、数控车床编程基础、数控车床基本操作、仿真系统的基本操作方法。数控车削加工坐标系、数控车床编程基础、数控车对刀，仿真系统的基本操作方法。图例讲解，一体化教学。教 具 及 教 学 素 材 准 备数控车、数控仿真软件、计算机、零件实体、游标卡尺、刀具、防护眼镜课件、图片授 课 方 式教 学 时 数课堂讲授（ ） 实验实训（ ） 理实一体化（） 上机操作（ ）4.5教学环节内容要点时间组织教学师生敬礼、点名、检查学生仪表及学习准备情况并分组，分组时2人一组分组进行，一人操作另一人观看不得干预，4人分别独立操作机床完成零件的编程与加工。5分钟新课入门指导讲解要点1、数控车G90指令的编程方法2、对刀点、换刀点的设定方法3、数控车的对刀方法及参数设置30分钟演示运用仿真软件进行演示10分钟布置作业1、数控车的对刀方法 。2、对刀点设置原则是什么？5分钟操作机床操作2.5课时仿真操作30分钟巡回指导1、G90指令的编程格式及参数含义的正确应用能力。2、进刀点和出刀点及刀具轨迹的设计能力。5分钟结束指导1、 分析在巡回指导当中发现的关于本课学习上出现错误率较高的问题。2、 分析学生作业的检测结果，表扬成绩好的同学，对特别好的工件或加工程序引导学生借鉴学习。3、 总结本课题的教学状况，通过对本课题重点内容的分析、引导、终结，加深学生对本课题的理解和掌握的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生的动手能力进一步提高。5分钟教 学 过 程 设 计项目六 单一固定循环（2课时）导入新课：台阶轴的外形及内孔的加工一、任务引入： （图1）台阶轴零件图是一个总长161.5mm，大端直径为80mm，小端直径为50mm的台阶轴零件，因大端为80mm小端为50mm，大端与小端之差为30mm，单边切削余量为15mm，倒角为245mm，不可能一刀切到尺寸，所以需要设置合理的切削用量。二、任务分析根据工件图台阶轴的尺寸，设置合理的切削深度和进给量，其次，在切削之前必须确定刀具的基准点以及起点。切削起点X方向的值必须大于工件的最大轮廓，Z轴方向的值必须大于工件的长度，避免出现撞刀现象产生。一般简单的台阶用G01指令也可以完成加工任务。如：以上图为例，总的切削余量为30mm，单边为15mm,设定每刀切深2.5m,需切削6刀，程序为： G01 X75 Z-100 F0.2 G00 X82 Z5 G01 X50 Z-100 G00 X82 Z5 G00 X100 Z100解决办法：用G90或调用子程序加工。三、任务处理工艺是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性选择工艺基准。1、标注方法分析零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。2、轮廓几何要素分析在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。3精度和技术要求分析对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。 四、数控车工序的划分对实心的轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一而对于空心轴，除顶尖孔外还有轴颈外表面并且两者交替使用，互为基准。1、加工阶段的划分（1）粗加工阶段处理：毛坯备料，锻造和正火，粗加工：去除多余部分，车端面，钻中心孔和粗车外圆。（2）半精加工阶段半精加工前热处理：半精加工（3）精加工阶段精加工前热处理，局部高频淬火。精加工前各种加工，粗磨定位锥面、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等。精加工；精磨外圆和内孔面，保证轴最重要表面的精度2、刀具的选择车削轴类零件一般要分粗、精加工阶段来完成。各加工阶段对刀具的要求也不同。粗加工阶段应选用强度大，排屑好的车刀，一般选择主偏角90度、93度负偏角较小，前脚和后角较小、刃倾角较小，排屑顺畅的车刀。3、确定装夹方案直径50圆柱面加工时，如果加工的轴较长时，一定要打中心孔，利用三爪夹盘的自动定中心功能，采用一夹一顶的装夹方式来保证两个圆柱面的同轴度要求。1、加工顺序及走刀路线（1）第一次安装，夹毛坯外圆，车右端面（2）打中心孔，装顶尖（3）零件右轮廓至尺寸要求。（4）二次装夹，三爪夹直径50mm外圆柱面，数控车削零件左端轮廓，至尺寸要求。（5）车端面，保证工件长度.2、刀具及切削用量的选择（1）粗车刀具：93度菱形外圆车刀，S=800 F=0.25 （2）精车刀具： 93度菱形外圆车刀 S=1500 F=0.13、加工工序：(1)端面，S=800 F=0.25 切深2.5mm(2)钻中心孔，S=1500(3)粗车右外轮廓，留余量0.2mm S800 F=0.2 切深2.5mm(4)精车右外轮廓, S=1500 F=0.1 切深0.2mm(5)掉头车左端面 S=800 F=0.25 切深2.5mm（6）钻中心孔， S=1500（7）粗车左外轮廓，留余量0.5mm S800 F=0.2 切深2.5mm（8）精车左外轮廓, S=1500 F=0.1 切深0.2mm4、编织加工程序：本节课所讲的G90指令实际上是G00，G01指令的综合应用。尽管G00和G01指令是数控编程中的最基本指令，但是加工阶梯轴的时候，用G00和G01指令太过烦琐，如果使用G90指令，会大大缩短数控程序的步骤。新授内容（1）、简单介绍：G90指令为外圆及内孔车削循环。加工一个轮廓需要四个动作：快速进刀（相当于G00指令）切削进给（相当于G01指令）退刀（相当于G01指令）快速返回（相当于G00指令）（2）、指令格式：圆柱面车削循环：G90 X（U）_Z（W）_F_ 圆锥面车削循环：G90 X（U）_Z（W）_R_F_ 其中：X、Z为切削终点（C点）的绝对坐标值；U、W为切削终点（C点）相对循环起点（A点）的增量值；F为切削进给量，mm/r；R为车圆锥时切削起点B与终点C的半径差值。该值有正负号；若B点半径值小于C点半径值，R取负值；反之，R取正值。（3）、应用与说明 应用：用于外圆柱面和圆锥面或内孔面和内锥面毛坯余量较大的零件粗车。 说明： G90指令及指令中各参数均为模态值，一经指定就一直有效，在完成固定固定切削循环后，可用另外一个（除G04以外的）G代码（例如G00）取消其作用。 循环起点（A点）应距离零件端面15mm。 右端程序O0001N10 M03 S500；N20 T0101；N30 M08 M3 S800； N40 G00 X85.0 Z2.0；N50 G90 X80.0 Z-100.0 F0.2；N60 X75.0；N70 X70；N80 X65.0；N90 X60；N100 X55.0；N110 X50.0；N120 G00 X200.0 Z100.0；N130 M30；5、仿真软件验证加工程序（教师）（10分钟）根据图纸要求编制加工程序，首先打开电源，解除报警，并进行数控车床回零操作，按照图纸尺寸选择毛坯，刀具，安装辅具，安装工件，设定工件原点也就是编程原点。本工件首先加工直径为50mm的小端，所以编程原点设置在小端的端面与工件旋转轴的交点处，由于被加工面没有曲面，且没有公差要求，所以粗精加工可选用一把刀完成，一般选择主偏角93度菱形外圆车刀，93度负偏角较小，前脚和后角较小、刃倾角较小，排屑顺畅。最后是对刀，在仿真软件中，按照数控车床的操作方式，导入加工程序。选择自动加工状态，按启动循环键进行仿真加工，当仿真加工结束后停止主轴旋转，进行工件尺寸检测。6、编程练习并进行仿真加工（学生）30分钟习题一参考程序：（倒角为145）%O0002N10 T0101 （调用1号刀具。建立了以1号刀具为基准的工件坐标系）N20 G0 X60 Z100 （将刀具移动到安全位置）N30 M3 S800 （主轴正转，每分钟800转）N40 G0 X40 Z2 （将刀具移动至循环点）N60 G01 G90 X38 Z-45 F0.2N70 G01 G90 X34 Z-45 F0.2N80 X30N90 G01 G90 X25 Z-45 F0.2N100 X20N110 G0 X40 Z2N120 G1 Z0 F0.1 （以工进方式接触工件）N130 X20 C1 （加工第一个端面并且倒角C1）N140 Z-15 （加工20外圆，长度为15mm）N150 X30 C1 （加工第二个倒角）N160 Z-30 （加工30外圆，长度为15mm。绝对坐标为“-30”）N170 X38 C1 （加工第三个倒角）N180 Z-45 （加工38外圆，长度为15mm）N190 X40 （将刀具退出工件）N200 G0 X60 Z100 （返回安全点）N210 M5 （主轴停转）N220 M30 （程序结束）7、数控车操作(学生机床操作)2.5课时在指导教师的监督下，第一组23人课时为2.5课时。第二组23人课时为2.5课时。共计5个课时。严格按照数控车床操作规程操作机床，并在数控车三爪上安装一直径为30mm，长度为100mm塑料棒，通过参数区设置加工参数，在工件夹紧的状态下设置编程原点并对刀，输入加工程序。需要注意的是2人一组在加工时只能一人操作机床，其他一人在旁边观看总结加工操作经验，严禁两人同时操作机床。学生在机床操作准备工作结束后须向指导教师请示启动机床，指导教师在检查程序无误后方可允许学生进行工件加工。提示：每个学生必须独立完成工件的装夹，对刀、编程、机床操作等整