台阶轴的编程与模拟加工

1、课程名称数控车编程与模拟加工学习任务1台阶轴的编程与模拟加工授课日期2011年11月14 日18日授课时数20课时授课班级10数控（五）班级人数40人学习情景描述通过数控车编程与模拟加工的学习，学生可以在电脑中完成二维旋转类零件的仿真加工，可以制作零件加工的过程动画来展示学习成果，可以完成以往普车不能加工的形状，提高对真实零件加工的准确率。学习目标1.阅读仿真教室管理规定，规范使用电脑操作；2.查阅仿真软件的相关操作手册，说明仿真软件各菜单、功能按钮的名称和作用； 3.在教师的引导下，利用仿真软件完成零件的装夹、刀具的选择、不同刀具的对刀操作、建立新程序和删除程序等操作； 4.在学习编程后，编

2、制台阶轴零件的数控车削加工程序；5.利用仿真软件完成台阶轴零件的模拟加工；6.按仿真教室规定，整理现场，保持清洁的学习环境；7.按仿真教室规定填写交接班记录；8.积极展示学习成果，在小组的讨论中总结和反思，提高学习效率；学习内容1.仿真教室管理规定，电脑的规范操作；2.仿真软件的操作界面；3.仿真软件操作菜单和工具条；4.毛坯的大小选择与装夹；5.刀具的选择；6.对刀的方法；7.程序建立和程序的输入；8.编程指令G00、G01、G02、G03；9.与他人合作、沟通，获取信息，对学习与工作进行总结；教学条件1.机房2.电脑30台3.仿真软件30点4.多媒体设备设施5.仿真软件使用手册6.数控车编

3、程手册教学活动设计教学活动1：学习仿真室管理制度及仿真软件的使用；教学活动2：仿真加工的准备；教学活动3：编程指令（G00、G01、G02、G03）；教学活动4：仿真加工与精度检查；教学活动5：成果展示，总结评价；xxxx学院一体化课程教案首页教学活动1：学习仿真室管理制度及仿真软件的使用学习目标：1. 能自觉遵守和执行仿真室管理制度。2. 能初步操作仿真软件。3. 能在仿真软件中进行启动软件、文件保存、刀具管理、工件设置、回零等操作。建议学时: 6学时学习地点：仿真室学习过程：学习仿真室管理制度，对仿真软件的操作。重点、难点：学习仿真室管理制度、仿真软件的操作，培养资料查阅、阅读、自我学习、

4、规范养成等能力。 复习与提问教学过程1、任务引入：说明学习数控编程与仿真加工作用与优点，列举目前国内企业仿真软件应用的情况，引入学习数控编程的场地、设备、软件及机房管理制度。台阶轴零件图样：任务分析新知识讲解一、解读仿真室管理制度：1、组织教学：检查学生出勤情况，调整课堂气氛，强调课堂纪律、正确使用电脑须知。2、入门指导：学习使用电脑房的相关制度。尊重和服从机房管理人员的管理。所有上机人员均有责任和义务创造和维护计算机机房良好的学习气氛，整洁、安静的上机环 境。服从老师的管理与上机安排，禁止玩游戏、看电影、聊天。遵守计算机机房的安全制度，严禁吸烟和使用明火。保持室内卫生，不得在机位上吃东西、嚼

5、口香糖、喝饮料，不得随地吐痰、乱扔东西。爱护计算机机房的各种公共设备设施。不得随意搬动各种设备或拔插有关设备，不得从计算机机房带出配套的装置和设施。如有异常情况应及时报告教师，损坏公物应照价赔偿。不得在计算机机房内从事妨碍他人正常用机或其他的不文明行为。不得运行有损于系统安全、他人信息安全的任何程序；不得在上机时观看不健康、黄色及反动的文字资料及图片；不得从事有违国家法律、规章的网络连接活动。机房使用过程中，师生应注意用电安全。注意主电源、空调、计算机和其他电器设备使用情况。如有异常应立即停止使用并报告管理员。禁止非本次课程的学员或外来无关人员上机。上机完毕，应正确退出软件系统并关机，并恢复座

6、椅、键盘和鼠标器的正常位置，方可离开机房。3、组织学生分组讨论学习： 按组为单位10人一组，每组3份仿真室管理制度打印稿，认真阅读学习，要求熟记5条以上，同时，学习全国青少年网络文明公约，发表自己的意见，是否能够遵守公约。4、讲解电脑的规范操作；开机、关机操作；鼠标、键盘的使用；电脑的维护常识；二、宇龙仿真软件的介绍及使用：1、宇龙数控仿真软件简介： 上海宇龙软件技术有限公司开发FANUC、SINUMERIK、MITSUBISHI、广州数控GSK、华中世纪星HNC、 北京凯恩帝KND、大连大森DASEN数控 车铣及加工中心仿真软件，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的。宇龙

7、数控仿真软件具有FANUC、SINUMERIK、MITSUBISHI、广州数控GSK、华中世纪星HNC、 北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN编程和加工功能，通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工。 2、宇龙数控仿真软件的功能： a.实现屏幕配置且所有的功能与FANUC工业系统使用的CNC数控机床一样。 b.实时地解释NC代码并编辑机床进给命令。 c.提供与真正的数控机床类似的操作面板。 d.单程序块操作，自动操作，编辑方式，空运行等功能。 e.移动速率调整, 单位毫米脉冲转换开关等3、宇龙数控仿真软件的使用：a

8、、 软件启动界面：鼠标左键点击“开始”按钮，在“程序”目录中弹出“数控加工仿真系统”的子目录，在接着弹出的下级子目录中点击“加密所管理程序”。加密锁程序启动后，屏幕右下方工具栏中出现的图表，此时重复上面的步骤，在最后弹出的目录中点击所需的数控系统名，系统弹出“用户登录”界面，如图所示：点击“快速登录”按钮或输入用户名和密码，再点击“登录”按钮，进入数控加工仿真系统。管理员用户名：manage； 口令：system；一般用户名：guest； 口令：guest。b、工具条和菜单的配置： 全部命令可以从屏幕左侧工具条上的按钮来执行。 当光标指向各按钮时系统会立即提示其功能名称，同时在屏幕底部的状态栏

9、里显示该功能的详细说明。 4、工具条简介： 建立新NC文件； 打开保存的文件(如NC文件) ；保存文件(如NC文件) ；另存文件； 机床参数； 刀具库管理； 工件显示模式 ；选择毛坯大小、；工件坐标等参数； 开关机床门 ；铁削显示； 屏幕安排：以固定的顺序来改变屏幕布置的功能、 屏幕整体放大 、屏幕整体缩小、 屏幕放大、缩小 、屏幕平移 、屏幕旋转 、X-Z平面选择、 Y-Z平面选择、 Y-X平面选择。 机床罩壳切换； 工件测量； 声控； 坐标显示； 冷却水显示 ；毛坯显示 ；零件显示 ；透明显示； ACT显示； 显示刀位号 ；刀具显示； 刀具轨迹； 在线帮助 ；录制参数设置 ；录制开始； 录

10、制结束 ；示教功能开始和停止。 讲解仿真软件的功能与操作： 窗口切换：变换显示界面 屏幕放大 屏幕缩小 屏幕放大、缩小 屏幕平移 屏幕旋转 二维显示(FANUC车床专用) X-Z平面选择 Y-Z平面选择 Y-X平面选择 机床罩壳切换显示 工件测量 声控 坐标显示 铁屑显示 冷却液显示 毛坯显示 零件显示 零件截面显示 透明显示 刀具交换装置显示 显示刀位号 刀具显示 刀具透明 刀具轨迹 版本说明 在线帮助 录制参数设置操作练习1、资讯1）分组讨论学习仿真室管理制度条例；u 如何延长电脑的使用寿命？u 是否要制定仿真室管理制度？u 为什么学校数控加工前要学数控仿真模拟加工？2）查阅仿真软件使用手

11、册；2、课堂练习1）学习仿真软件的使用；2）了解功能键按钮；巡回指导1）提供学校仿真室管理制度；2）组织学生分组讨论学习；3）提供仿真软件操作手册；4）巡回仿真软件的操作练习进步检测独立完成工作页中如下引导问题；引导问题1：请你默写5条仿真室管理制度；引导问题2：在仿真室中使用计算机需要注意哪些问题？引导问题3：常见的数控系统仿真软件有哪些？引导问题4：如果能在电脑上仿真数控加工，对你学习有什么帮助？ 活动总结教学活动2：仿真加工的准备学习目标：1. 能根据零件图样完成工件的选择与装夹。2. 能进行对刀操作。3. 能建立新程序，能在程序中进行数据的修改。学习地点：仿真室学习课时：4课时学习过程

12、：分组学习、讨论、独立完成。重点、难点：进一步熟练仿真软件的准备操作，培养学习能力与获取资料的能力。 复习与提问教学过程1、复习提问1）常见的数控系统仿真软件有哪些？2）仿真软件的开启步骤？2、参考提示1）常见的数控系统仿真软件有：北京斐克、上海宇龙、南京宇航。2）以上海宇龙为例：打开电脑，双击图标进入仿真系统，在选择界面中，单击图标FANUC 0i TC，则进入FANUC数控仿真系统。任务分析新知识讲解：一、选择机床类型：打开菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中选择控制系统类型和相应的机床并按确定按钮，此时界面如下图所示。二、机床回参考点：对准MODE旋钮点击鼠标左键或右键，将旋钮拨到

13、REF档，如下图所示：先将X轴方向回零，在回零模式下；点击按钮，此时X轴将回零，相应操作面板上X轴的指示灯亮，同时CRT上的X坐标变为“390.000”；再点击按钮，可以将Z轴回零，操作面板上Z轴的指示灯亮，此时CRT如下图所示。 三、工件的使用：（1）定义毛坯：打开菜单“零件/定义毛坯”或在工具条上选择“”，系统打开下图对话框： 圆形毛坯定义名字输入：在毛坯名字输入框内输入毛坯名，也可使用缺省值。选择毛坯形状：车床仅提供圆柱形毛坯。选择毛坯材料：毛坯材料列表框中提供了多种供加工的毛坯材料，可根据需要在“材料”，下拉列表中选择毛坯材料（2）参数输入：尺寸输入框用于输入尺寸，单位：毫米。保存退出

14、，按“确定”按钮，保存定义的毛坯并且退出本操作。取消退出按“取消”按钮，退出本操作。四、使用夹具：打开菜单“零件/安装夹具”命令或者在工具条上选择图标，打开操作对话框。在“选择零件”列表框中选择毛坯。在“选择夹具”列表框中间选夹具，长方体零件可以使用工艺板或者平口钳，圆柱形零件可以选择工艺板或者卡盘。五、放置零件：打开菜单“零件/放置零件”命令或者在工具条上选择图标 系统弹出操作对话框。如下所示：在列表中点击所需的零件，选中的零件信息加亮显示，按下“确定”按钮，系统自动关闭对话框，零件和夹具（如果已经选择了夹具）将被放到机床上。六、调整零件位置：零件可以在工作台面上移动。毛坯放上工作台后，系统

15、将自动弹出一个小键盘，通过按动小键盘上的方向按钮，实现零件的平移和零件调头。小键盘上的“退出”按钮用于关闭小键盘。选择菜单“零件/移动零件”也可以打开小键盘。七、选择刀具（车床选刀）：打开菜单“机床/选择刀具” 或者在工具条中选择“”，系统弹出刀具选择对话框。系统中数控车床允许同时安装8把刀具。对话框如下图：车刀选择对话框1) 选择车刀：l 在对话框左侧排列的编号18中，选择所需的刀位号。刀位号即车床刀架上的位置编号。被选中的刀位编号的背景颜色变为蓝色。l 指定加工方式，可选择内圆加工或外圆加工。l 在刀片列表框中选择了所需的刀片后，,系统自动给出相匹配的刀柄供选择。l 选择刀柄。当刀片和刀柄

16、都选择完毕，刀具被确定，并且输入到所选的刀位中。旁边的图片显示其适用的方式。2) 刀尖半径：显示刀尖半径，允许操作者修改刀尖半径，刀尖半径可以是0。单位：mm。3) 刀具长度：显示刀具长度，允许修改刀具长度。刀具长度是指从刀尖开始到刀架的距离。4) 输入钻头直径：当在刀片中选择钻头时，“钻头直径”一栏变亮，允许输入直径。5) 删除当前刀具：在当前选中的刀位号中的刀具可通过“删除当前刀具”键删除。6) 确认选刀：选择完刀具，完成刀尖半径（钻头直径），刀具长度修改后，按“确认退出”键完成选刀。或者按“取消退出”键退出选刀操作。操作练习1、决策1）根据技术要求，学习零件毛坯大小选择方法；2）学习仿真

17、模拟加工前准备，如工量具、刀具等；3）根据工艺方案填写工艺文件、刀具文件；4）学习零件数控车削程序输入方法；2、课堂练习1）在教师的引导下，利用仿真软件进行返回参考点的操作；2）在教师的引导下，进行棒料尺寸选择与装夹练习；3）在教师的引导下，进行切削刀具的选择与参数修改、装夹等操作；4）在教师的引导下，进入程序输入界面，键入相应的数据；（数据自定义）5）找到循环启动按钮，按下循环启动键，自动运行程序；巡回指导1）指导学生将刀架移动到指定坐标点X100 Z100；操作提示：开启仿真软件，先作返回参考点操作，然后，选择手动操作方式，按方向键移动刀架，观察坐标值的变化；刀具修改界面2）指导学生选择8

18、0×200的棒料和一把90°外圆刀；操作提示：进入棒料选择界面，在外径中输入80，长度中输入200。在刀具选择界面中，选择90°外圆刀，并添加到刀架上；3）指导学生输入下列程序，并检查是否正确：N5 M03 S600 T0101 N10 G0 X42 Z2 N15 G0 X17N20 G1 Z0 F0.1N25 X20 Z-1.5N30 Z-10N35 X25显示屏幕与编程面板N40 X34 Z-55 N45 X40 N50 M05N55 M00 进步检测引导问题1：启动仿真软件，返回参考点，建立机床坐标系；引导问题2：请根据图样说明毛坯的大小，利用仿真软件选择棒

19、料；引导问题3：请你在仿真软件中建立O0101程序文件，在新程序中输入给定的数据并描述过程；引导问题4：请你根据图样选择加工刀具，安装到刀架上并描述过程；引导问题5：为什么加工前要对刀？仿真软件的对刀方法是怎样的？引导问题6：选择合适的工作方式，进行手摇轮操作；引导问题7：在手动方式下，进行主轴正反转操作；提示：有关操作说明可以在软件中的帮助文档里查找。活动总结教学活动3：编程指令G00、G01、G02、G03学习目标：1. 能编写台阶轴的车削加工程序。2. 能利用辅助指令设置机床动作。3. 能独立完成台阶轴的数控车床程序编程。学习地点：仿真室学习课时：6课时学习过程：通过学习，掌握台阶轴数控

20、车削程序编制，熟悉相应指令的应用。重点、难点：数控车编程指令的格式及应用，提炼归纳能力。 复习与提问教学过程1、复习提问1）手动移动刀架到指定位置应采用什么操作模式？2）程序输入的操作步骤？2、参考提示1）当手动调整机床时，或是要求刀具快速移动接近或离开工件时，需要手动操作滑板进给。滑板进给的手动操作有两种，一种是用“JOG”按钮使滑板快速移动，另依靠种是用手摇轮移动滑板。2）人工程序的操作方法如下：u 将“MODE”方式选择开关置于“EDIT”编辑方式；u 压下“PRGRM”键，用数据输入键键入程序号O××××之后按下“INPUT”键，程序号被输入；u

21、 按下“E0B”键，再按下“INPUT”键，则程序结束符号“：”被输入；u 依次输入各程序段，每输入一个程序段后，按下“EOB”键，按下“INSERT”键直到全部程序段输入完成；任务分析图G01新知识讲解1、观察下列程序段，指出划线部分的含义；N20 G00 X42.0 Z2.0 ；(1) (2) 图G02/G03提示：（1）为程序号；（2）为准备功能G代码，其功能为快速定位；2、观察下列程序段，指出划线部分的含义；N30 G01 X42.0 Z2.0 F0.3 (1) 提示：（1）为程序字，叫准备功能G代码，其功能为直线插补；3、观察程序格式：G02(G03) X(U)_ _Z(W)_ _I

22、_ _K_ _F_ _ ；G02(G03) X(U)_ _Z(W)_ _R _F_ _ ；提示：X,Z 指定的终点；U,W 起点与终点之间的距离；图编程举例I,K 从起点到中心点的矢量；R 圆弧半径(最大180 度)；4、举例：（如图）绝对坐标系程序G02 X100. Z90. I50. K0. F0.2；或G02 X100. Z90. R50. F0.2；增量坐标系程序G02 U40. W-30. I50. K0. F0.2； 或G02 U40. W-30. R50. F0.2；5、粗加工循环G71：外圆粗加工循环是一种复合固定循环。适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工，如下图所示。 编

23、程格式： G71 U(d) R(e)； G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) ；式中：d背吃刀量；切削深度（半径值给定），不带符号；该值是模态值，直到指定其他的 值前不改变。 e退刀量；是模态值。 ns精加工轮廓程序段中第一个程序段的顺序号； nf精加工轮廓程序段中最后一个程序段的顺序号； uX轴向精加工余量； wZ轴向精加工余量； f、s、tF、S、T代码。对G71粗加工有效。 注意：（1）nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效。（2）零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少；nsnf程序段中第一条指令必须在X轴向

24、运动。（3）在nsnf程序段中，调用子程序无效，倒角和倒圆都可以。（4）在nsnf程序段中，指定G96/G97均无效。 粗加工循环G716、编程辅助指令代 码功 能代 码功 能M00程序停止M41主轴齿轮在低速位置M01选择性程序停止M42主轴齿轮在高速位置M02程序结束M68液压卡盘夹紧M30程序结束复位M69液压卡盘松开M03主轴正转M78尾架前进M04主轴反转M79尾架后退M05主轴停M94镜像取消M08切削液启动M95X坐标镜像M09切削液停M98子程序调用M40主轴齿轮在中间位置M99子程序结束7、辅助功能指令T功能T功能也称刀具功能是表示换刀，根据加工需要在某些程序段指令进行选刀或

25、换刀，其注意是指定刀具序号及刀补偏置；式:T；：表示刀架工位号；：表示刀尖半径补偿组号，00表示取消刀尖半径补偿；例如：N3 T0303 （3号刀具、3号补偿）S功能S功能也称主轴转速功能，其作用是指定主轴的转速。程序中用S和其后数字组成。格式:S （r/min）；MDI操作方式u 系统断电后，失去了主轴转速的记忆，重新开机时须通过MDI手动输入主轴转速，启动后系统才有固定的主轴转速；u MDI只能执行简单的程序段，不能执行循环指令；操作练习1、计划1）读识零件图、进行图样分析；2）讨论、分析零件加工内容、及方法；3）分析零件的尺寸计算与测量方法；4）学习快速定位指令，直线插补指令G00、G0

26、1、G02、G03的应用；5）分析加工方法以及零件的程序编写；2、课堂练习1）观看编程指令的教学动画；2）查阅数控车编程手册；3）分组讨论零件加工内容及工艺；4）利用仿真软件进行编程模拟练习；5）展示小组讨论成果；巡回指导1）引导学生读识零件图和技术要求；2）组织学生讨论零件的加工方案；3）指导学生查阅数控车编程手册的方法；4）检查学生编程指令的掌握情况；5）巡回指导仿真软件的操作，解决学生在操作中遇到的问题；进步检测引导问题1：零件上有哪些加工要素，并说明；引导问题2：机床的坐标系和运动方向的确定方法？引导问题3：怎样建立工件坐标系？引导问题4：编程指令的格式及应用； GOO ；GO1 ；G

27、O2 ；GO3 ；引导问题5：辅助指令的格式及应用；M00、M01、M03、M04、M05、M30刀具指令T ； 主轴指令S ；引导问题6：在MDI方式下，编写主轴正转、转速500r/min，并运行；引导问题7：在MDI方式下，编写单段程序，G00 X100 Z100并运行；引导问题8：在MDI方式下，编写单段程序T0303并运行看其动作；引导问题9：计算零件图中的编程坐标；引导问题10：建立新程序，编写并输入零件的车削程序；参考提示：辅助指令格式及MDI操作查找数控工艺学。活动总结教学活动4：仿真加工与精度检查学习目标：在掌握仿真软件操作的基础上，完成台阶轴零件的仿真加工，并对零件进行模拟测

28、量，控制工件精度，能根据加工路径估算加工时间。学习地点：仿真室学习课时：2课时学习过程：独立进行仿真加工前的准备工作，运行仿真加工程序，完成零件的仿真加工并模拟测量，控制零件的加工精度，估算加工时间。重点、难点：仿真模拟加工的准备过程，零件精度的模拟检测，加强安全意识和质量意识。 复习与提问教学过程1、复习提问1）怎样建立工件坐标系？2）辅助指令的格式及应用？2、参考提示1）在接通电源和完成了原点返回后，系统自动选择工件坐标系 1 (G54) 。在有 “模态”命令对这些坐标做出改变之前，它们将保持其有效性。2）常用的辅助指令的格式及应用M00：程序停止 M01：选择性程序停止 M02：程序结束

29、 M30：程序结束复位M03：主轴正转 M04：主轴反转 M05：主轴停任务分析新知识讲解1）零件工艺的最终确认：该工件属轴类零件中的阶梯轴（又称台阶轴），尺寸从小到大成阶梯，外圆尺寸公差基本相同，装夹用自定心的三爪卡盘完成，利用45°端面刀车削零件右端面，用90°外圆刀车削外圆，保证总长，倒角编在程序中，零件轮廓较简单，加工程序容易掌握。但要注意四处倒角与圆弧精度的控制。2）加工顺序：第一步：取料夹持毛坯外圆，伸出长度约60，车端面，车出外圆一小段，对刀。第二步：用G01指令完成Ø38 、Ø30、 Ø20、锥面等外圆的粗、精加工，并控制尺寸精

30、度。（精加工余量留0.5）3）刀具的选择与切削参数：加工内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度车外圆T010190°外圆刀粗500r/min精1000r/min粗0.3/r精0.1/r 测量功能4）参考程序（略）5）加工精度检测：零件模拟加工完成后，单击测量按钮，显示测量界面（如图），点击要测量的外圆或程度，系统会显示实际加工尺寸（精确0.01）。操作练习1、实施与检查1）仿真模拟加工软件操作练习；2）利用仿真技术验证、优化加工程序；3）检测并填写台阶轴检测项目结果；4）分析零件质量问题，提出改进意见；（形成书面材料）2、课题练习1）熟练仿真软件的操作；2）完成台阶轴的编程与模拟加工；3）对台阶轴主要尺寸实施检测；4）组织学生讨论，判断加工程序的对错，修改零件程序，提高加工效率；5）观察零件加工路径，估算加工时间；巡回指导1）安全、规范操作巡视；2）检查学生已编制好的程序；3）解决学生答疑问题；4）引导学生正确测量零件的加工精度，并检查学生测量结果；5）组织学生展示个人学习成果；进步检测引导问题1：运行已编制好的零件加工程序，观察加工路径；引导问题2：根据加工轮廓形状，判断加工程序的对错，小组讨论修改零件程序，提高加工效率；引导问题3：根据零件加工路径，估