数控车削编程与操作加工和数控机床编程及加工

数控车削编程与操作加工南通航院职业技术学院-数控教研室学习情境3—轴套类零件的车削加工第一部分：工作任务描述第二部分：学习情境教学设计数控教研室第一部分：要求职业能力1.能操作数控车床。2.能在数控车床上完成轴套类零件的加工。3.具有手工编制轴套类零件数控车床加工程序的能力。4.具备制订轴套类零件数控车床加工工艺基本能力。5.能使用三爪卡盘正确装夹该零件。6.能处理现场简单编程、操作、加工技术问题。7.能对数控车床进行常规日常维护。8.能对轴套类零件进行初步评价及分析。9.具有良好的职业综合素养和工作态度。

数控教研室第一部分：教学内容1.轴套类零件工艺信息分析方法。2.轴套类零件加工顺序确定方法。3.轴套类零件刀具、夹具的选择及使用。4.轴套类零件工件坐标原点、走刀路线的确定方法。5.编制轴套类零件数控车床加工程序的方法。6.轴套类零件虚拟及实际操作加工方法。7.使用游标卡尺、R规对轴套类零件进行质量检测的方法。8.轴套类零件加工质量评价及超差原因分析的基本方法。数控教研室第一部分：工作任务描述1.加工零件项目任务名称：套类零件的车削加工。2.零件类型描述：

该零件属于较简单的套类零件，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：已知毛坯材料为铝，毛坯尺寸为Ф45mm×90mm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。数控教研室工作任务描述数控教研室工作任务描述学习目标1.掌握轴套类零件加工工艺制定方案。2.掌握轴套类零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、镗孔刀、正确安装在刀架上以及中心钻、钻头在尾座上的正确安装。5.正确摆放操作加工所需工具、量具。6.能按操作规范合理使用ck6136s卧式数控车床，并完成轴套类零件的加工。7.能正确使用游标卡尺套类零件进行检测。8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。数控教研室工作任务描述学习内容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.正确选择并使用相关量具对该零件进行检测，并完成相应卡片的填写。数控教研室学习环节设计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.学习评价教学内容数控教研室第二部分：学习情境教学设计

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数控教研室学习环节一：制定工艺方案单位名称南通航运学院班级学号姓名成绩零件图号

C03零件名称套分析内容分析理由形状、尺寸大小该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、及外槽等表面组成。形状比较简单，是较典型的套类零件。因此，可选择ck6140卧式数控车床，选择外圆车刀、外切槽刀、镗孔刀、及中心钻、钻头进行加工。确定加工顺序按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。分析零件图工艺信息：教师布置工作任务，学生资讯，教师解惑，学生填写零件图工艺信息分析卡片，见表1-1。表1-1零件图工艺信息分析卡片数控教研室学习环节一：制定工艺方案、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、表面粗糙度该零件内孔、外圆有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，以及长度、20±0.05，并且内孔φ22轴线对φ38基准轴线A的同轴度公差φ0.02。其中尺寸公差等级为IT7-IT8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Ra1.6,其余为Ra3.2。由于该零件精度和表面质量要求较高。因此，可考虑采用以下加工方案：粗车—半精车—精车。数控教研室制定工艺方案材料及热处理该零件所用材料LY12为高合金硬铝，硬度为105HB，加工性能等级代号为2，属易切削金属材料。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，切削过程中可不加冷却液。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。数控教研室单位名称南通航运职业技术学院班级学号姓名成绩零件图号零件名称使用设备场地C09-01轴套CK6140数控车床数控加工实训中心程序编号零件材料铝数控系统FANUC工步序号工步内容确定理由量具选用备注名称量程1车右端面以及右端外圆至尺寸Φ39为加工右端确定定位装夹基准0.02mm游标卡尺0-150mm手动2调头车左端面车平端面，防止中心钻折断0.02mm游标卡尺0-150mm手动

表1-2加工顺序卡片制定工艺方案确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见，学生填写卡片，见表1-2数控教研室4钻Φ18的孔为加工内轮廓作准备0.02mm游标卡尺0-150mm手动5车左端面去空口毛刺手动6粗加工左端内轮廓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0-150mm自动制定工艺方案数控教研室7精加工左端内轮廓

保证零件加工精度，按图纸尺寸，一刀连续车出零件轮廓。0.02mm游标卡尺0-150mm自动8粗加工左端外轮廓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0-150mm自动9精加工左端外轮廓保证零件加工精度，按图纸尺寸，一刀连续车出零件轮廓。0.02mm游标卡尺0-150mm自动制定工艺方案数控教研室制定工艺方案10调头车右端面（含Z向对刀）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11粗加工右端内轮廓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0-150mm自动12半精加工右端内轮廓

当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀0.02mm游标卡尺0-150mm自动数控教研室制定工艺方案13精加工右端内轮廓保证加工精度，按图纸尺寸，一刀切出零件轮廓0.02mm游标卡尺0-150mm自动14粗加工右端外轮廓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0-150mm自动15半精加工右端外轮廓当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀0.02mm游标卡尺0-150mm自动16精加工右端外轮廓保证加工精度，按图纸尺寸，一刀切出零件轮廓0.02mm游标卡尺0-150mm自动17加工外圆槽满足图纸尺寸及形状要求0.02mm游标卡尺0-150mm自动18车双头螺纹保证螺纹牙型角，是螺纹配合牢靠螺纹千分尺1.5螺距自动数控教研室学习环节一：制定工艺方案

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。数控车床一般均使用机夹可转位车刀。本零件为45号钢，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。对于本例由于零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、及外槽等表面组成。选择外圆车刀、外切槽刀、镗孔刀、及中心钻、钻头进行加工。所以重点在于刀具刀片形状的选择。机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度。1.外圆表面加工选择数控车床常用菱形刀片，刀尖角选择为80°。主偏角93°，所选刀片刀尖圆弧半径为。因本工件的表面质量要求不高故粗精加工外圆表面使用一把刀具即可。2.槽刀选用机夹刀，标准刀具角度，以便磨损时易于更换。选择宽刀片数控教研室制定工艺方案3.内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹。4.中心钻有二种型式：A型：不带护锥的中心钻、B型：带护锥的中心钻，加工直径d=1~10mm的中心孔时,通常采用不带护维的中心钻(A型);工序较长、精度要求较高的工件，为了避免60度定心锥被损坏，一般采用带护锥的中心锥（B型）。因此，该零件选择A型中心钻即可。5.选择Φ18mm高速钢钻头。数控教研室制定工艺方案表1-3刀具卡片单位名称包头职业技术学院班级学号姓名成绩零件图号C09-01零件名称套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1T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金SDJCR2023K11（20X20）2T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金SDJCR2023K11（20X20）3Φ3的中心孔硬质合金数控教研室制定工艺方案4Φ16的钻头高速钢5T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）6T0395°内孔镗刀0.42CNMG060304-WF涂层硬质合金03S20R-SCLCR06S20(20X20)7T0395°内孔镗刀0.42CNMG060304-WF涂层硬质合金03S20R-SCLCR06S20(20X20)8T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）数控教研室制定工艺方案9T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）10T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）11T0395°内孔镗刀0.42CNMG060304-WF涂层硬质合金03S20R-SCLCR06S20(20X20)12T0395°内孔镗刀0.42CNMG060304-WF涂层硬质合金03S20R-SCLCR06S20(20X20)数控教研室制定工艺方案13T0395°内孔镗刀0.42CNMG060304-WF涂层硬质合金03S20R-SCLCR06S20(20X20)14T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）15T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）16T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2023K11（20X20）17T02切槽刀0.2DCMT11T304-HF涂层硬质合金02SDJCR2023K11（20X20）18T04外圆螺纹刀0.2RT16.01W-11BSPT涂层硬质合金02SDJCR2023K11（20X20）数控教研室教学内容表1-4切削用量卡片单位名称南通航院班级学号姓名成绩零件图号C04-01零件名称综合轴练习件工步号刀具号切削速度Vc（m/min）主轴转速n（r/min）进给量f（mm/r）进给速度vf（mm/min）背吃刀量ap（mm）1T018010000.12.02T0212012000.153.03T03607000.064T048010001.55T0510012000.11.06T06154000.06数控教研室制定工艺方案选择切削用量：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。1、外圆粗加工：首先取ap=3.0mm；其次取；最后取Vc=120m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1000r/min，根据公式=计算出进给速度=200mm/min，留精车余量～，填入表1-4中。2、外圆精加工:首先取；其次取；最后取Vc=200m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1500r/min，根据公式=计算出进给速度=100mm/min，填入表1-4中。数控教研室制定工艺方案槽的加工:

首先取ap=4mm。其次取f=0.05mm/r;最后取Vc=80m/min。然后根据公式计算出主轴转速=600r/min，根据公式=计算出进给速度=30mm/min，填入表1-4中。内孔粗加工：首先取ap=2.0mm；其次取；最后取Vc=60m/min。然后根据公式计算出主轴转速=500r/min，根据公式=计算出进给速度=100mm/min，留精车余量～，填入表1-4中。数控教研室制定工艺方案5、内孔精加工：首先取；其次取；最后取Vc=170m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1200r/min，根据公式=计算出进给速度=60mm/min，填入表1-4中。数控教研室制定工艺方案单位名称南通航运学院班级学号姓名成绩零件图号C03零件名称轴套工步号刀具号切削速度Vc（m/min）主轴转速n（r/min）进给量f（mm/r）进给速度vf（mm/min）背吃刀量ap（mm）1T018000.20.5250033000.054T018000.20.55T03605000.21002.06T0312000.05600.3表1-4切削用量卡片

数控教研室制定工艺方案8T0112010000.22003．09T0120015000.081000．310T018000.20.511T03605000.21002.012T0312010000.1802.013T0317012000.04600.314T0112010000.22003.015T0112010000.22003.016T0120015000.081000.317T02605000.0525418T042005001.5750数控教研室制定工艺方案确定工件零点，利用仿真软件确定数控加工走刀路线。（1）设置工件坐标系选取工件左、右端面中心为工件坐标系的原点。（2）确定左端走刀路线：工步号1-9数控教研室制定工艺方案（3）确定右端走刀路线：工步号10-18数控教研室制定工艺方案数学处理：1.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。另外加工倒角时需计算倒角延长线。2.基点坐标如：

坐标基点绝对坐标O（0，0）、A(24,0)、B（20，-20）、C（20，-30）、D（18，-30）、E（28，0）、F（38，-5）、G（38，-20）、H(38,-35)、I（38，-50）、J（45，-50）数控教研室学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工编制程序清单，并填入表1-6。

表1-6数控加工程序清单南通航运职业技术学院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轴套程序名O0015子程序名%O0015N010M03S800N020T0101N030G00X46Z2N040G73U6R4N050G73P60Q120U0.5W0.1F0.2N060G01X28N070Z0N080G03X38Z-5R5N090G01Z-20N100G02Z-35R10N110G01Z-50N120X46N130G70P60Q120工步及刀具说明粗车外圆各表面。T0101精车外圆表面。T0101N140G00X200Z200N150T0303N160M03S1200N170G00X24Z2N190X20Z-20N200Z-30N210X17N220Z2N230G00X200Z20N240M05N250M30数控教研室学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工编制程序清单，并填入表1-6。

表1-6数控加工程序清单南通航运职业技术学院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轴套零件程序名O0016子程序名%O0016N010M03S500N020T0202N030G00X46Z0N040G01X-1F0.1N050G00X200Z200N060T0303N070G00X17Z2N080G73U-2R3N090G73P100Q140U0.2W0.1F0.2N100G01X24F0.1N110Z0N120X22Z-1N130Z-30N140X17N150G70P100Q140N160G00X100Z100N170T0101工步及刀具说明手动钻孔T06镗孔T0303掉头车外圆锥面及外圆T0101切槽T0202切外螺纹T0404N180M03S800N190G00X46Z2N200G71U2R1N230Z0N240X36Z-2N250Z-30N260X38N270Z-31N280X46N290G70P220Q280N300G00X100Z100N310T0202N320G00X46Z-30N350X46N360Z-27N370X32N380X46N390G00X100Z100N400T0404N410M03S500N420G00X37Z2N470G00X100Z100N480T0100N490M05N500M30数控教研室编制数控加工程序、仿真操作加工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：数控教研室学习环节三：实际操作加工毛坯、刀具、工具、量具准备①将Ф45mm×90mm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；95°内孔镗刀正确安装在3号刀位上；外螺纹刀正确安装在4号刀位上③正确摆放所需工具、量具程序输入与编辑①开机②回参考点③输入程序④程序图形校验数控教研室学习环节三：实际操作加工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自动加工数控教研室学习环节四：零件检测学生对加工完的零件进行自检学生使用游标卡尺、R规等量具对零件进行检测。教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表4-1。小组互相检查、点评，见表4-2教师填写考核结果报告单，见表4-3数控教研室零件检测表4-1零件质量检测结果报告单单位名称南通航运学院班级学号姓名成绩零件图号C03零件名称轴套项目序号考核内容配分评分标准检测结果得分学生教师外圆柱面及螺纹面1M36-6gIT8超差0.01扣2分Ra4降一级扣2分2IT8超差0.01扣2分Ra4降一级扣2分3R5IT4超差0.01扣2分Ra4降一级扣2分数控教研室零件检测内圆柱面3IT8超差0.01扣2分Ra4降一级扣2分4IT4超差0.01扣2分Ra4降一级扣2分5IT4超差0.01扣2分Ra4降一级扣2分长度6IT4超差0.01扣2分720±0.05IT4超差0.01扣2分830IT4超差0.01扣2分924IT4超差0.01扣2分槽106X2IT4超差0.01扣2分Ra3降一级扣2分凹圆面11R10±0.05IT6超差0.01扣2分Ra3降一级扣2分数控教研室零件检测单位名称南通航院零件名称零件图号小组编号综合类零件C03班级学号姓名表现零件质量排名表4-2小组评价表数控教研室零件检测表4-3考核结果报告单位名称南通航运学院班级学号姓名成绩零件图号C03零件名称轴套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）外圆柱面30%12内圆柱面25%10长度20%4槽5%4凹圆面10%62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数控教研室零件检测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%94刀、夹、量具使用（10分）游标卡尺使用20%3R规使用30%2刀具的安装30%3工件的安装20%25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%36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数控教研室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：附最终加工零件数控教研室表5-1加工质量分析表

单位名称南通航院零件名称零件图号轴套类零件C03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数控教研室表5-2个人工作过程总结单位名称南通航运学院零件名称零件图号轴套类零件C03班级学号姓名成绩

数控教研室表5-3小组总结报告表单位名称南通航院零件名称零件图号轴套类零件C03班级组名

数控教研室表5-4数控加工工序卡片单位名称南通航院数控加工工序卡片零件名称零件图号材料牌号材料硬度轴套类零件C03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数控教研室表5-5数控加工刀具卡片

单位名称南通航院数控加工刀具卡片零件名称零件图号材料牌号材料硬度轴套类零件C03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数控教研室谢谢！数控教研室机械工程实验教学中心数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的机械工程实验教学中心数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。数控编程的内容机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心