零件数控车床编程与操作加工

零件数控车床编程与操作加工

学习情境8—典型轴类零件车削加工

1.学习情境8.1-典型轴类零件1的车削加工

2.学习情境8.2-典型轴类零件2的车削加工

3.学习情境8.3-典型轴类零件3的车削加工数控教研室学习情境8—典型轴类零件车削加工

职业能力1.能对轴类零件进行数控车削加工工艺分析并制定加工工艺路线。2.能正确选择轴类零件数控车削加工所用刀具材料及刀具几何参数，并能正确使用所选刀具进行加工。3.能合理选择加工轴类零件所用切削用量。4.能正确编写轴类零件的数控车削加工程序。5.能合理使用数控车床对类轴零件进行加工。6.能选择并使用相关量具对轴类零件进行质量检测。7.能对轴类零件进行质量评估并能初步分析超差原因。8.能制定轴类零件数控车削加工工艺规程。9.能计算轴类零件加工过程尺寸链尺寸。10.能选择、使用轴类零件加工夹具。学习情境8—典型轴类零件车削加工

教学内容1.多刀对刀的方法与工件坐标系的建立2.刀具几何角度和切削用量参数的选择

3.工艺装备的安装、调试使用4.程序调试与零件的试切、加工及检查5.使用通用量具检验及测量零件精度方法6.发现数控车床的一般故障并排除7.读懂数控系统的简单报警信息8.轴类零件数控车削加工工艺分析及加工工艺路线制定方法学习情境8.3-典型轴类零件3的车削加工教学框架设计第一局部：工作任务描述第二局部：学习情境教学设计第一局部：工作任务描述一、加工零件工程任务名称：典型轴类零件3的车削加工二、零件类型描述：该零件属于较简单的外圆轴类零件，是使用数控车床加工的根本零件轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的综合零件之一。第一局部：工作任务描述三、任务内容描述：如前图所示，该零件毛坯材料为LY12，毛坯尺寸为Ф45mm×72mm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。第一局部：工作任务描述第二局部：学习情境教学设计学习目标1.掌握典型外圆轴零件加工工艺制定方案。2.掌握典型外圆轴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.能将外圆车刀正确安装在刀架上。5.正确摆放操作加工所需工具、量具。6.能按操作标准合理使用CK6136S卧式数控车床，并完成典型外圆轴零件的加工。7.能正确使用游标卡尺对典型外圆轴零件进行检测。8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。第二局部：学习情境教学设计学习内容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.正确选择并使用游标卡尺对该零件进行检测，并完成相应卡片的填写。8.学习零件加工质量评价及超差原因分析的方法。第二局部：学习情境教学设计

宏观教学方法引导文教学法工程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第二局部：学习情境教学设计学习环境设计环境1：“教、学、做一体化〞多媒体教学平台环境2：数控编程与仿真加工实训中心环境3：数控加工实训中心教学实训基地环境4：数控加工实训中心工量具室环境5：数控加工实训中心备料室第二局部：学习情境教学设计学习方法设计1.教师采用引导文教学法引导学生进入学习情境2.教师布置工程工作任务，对教学班级进行分组，提出问题，学生进行资讯3.教师当学生，参与学生分组讨论，听取学生决策4.学生根据零件图完成学习环境的实施5.教师讲述、演示、解惑、6.学生对加工后的零件进行自检互评7.由教、学、做逐渐过渡为做、学、教，做中学，学中做，边学、边做、边修正第二局部：学习情境教学设计学习环节设计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.学习评价学习环节一：制定工艺方案

1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作工程，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。学习环节一：制定工艺方案单位名称包头职业技术院班级学号姓名成绩零件图号C08-03零件名称典型轴类零件3分析内容分析理由形状尺寸大小该零件的加工面由端面、外圆柱面、退刀槽、外螺纹、内圆锥面及内圆柱面组成。形状比较简单，是较典型的短轴类零件。因此，可选择现有设备CK6136S卧式数控车床，刀具可选4把外圆车刀即可完成。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。表1-1零件图工艺信息分析卡片学习环节一：制定工艺方案精度表面粗糙度该零件外圆面、、、长度尺寸和尺寸精度要求较高，其中外圆柱面尺寸公差等级为IT8-IT9级，图中未注尺寸公差按IT12级处理。该零件表面质量要求为Ra3.2。由于该零件精度和表面质量要求不太高。因此，可考虑采用以下加工方案：粗车—半精车—精车。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。定位基准生产类型该零件采用外圆柱面进行定位，生产类型为中批生产故在安排工艺应采用工序集中原则。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。该零件生产批量为单件生产，因此，要按单件小批生产类型制定工艺规程。学习环节一：制定工艺方案1.2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。单位名称包头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程序编号C08-03典型轴类零件3CK6136S场地数控加工实训中心零件材料LY12数控系统HNC-21T工步序号工步内容确定理由量具选用备注名称量程1车端面车平端面，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手动表1-2加工顺序卡片学习环节一：制定工艺方案2钻Ф15内孔为进一步加工内锥孔，台阶孔做准备0.02mm游标卡尺0-150mm手动3粗车、外圆表面及内孔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4精车、外圆表面及内孔至尺寸保证零件加工精度，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5掉头粗车M31X2螺纹外圆及内孔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6精车各外圆表面保证零件加工精度，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7切槽防止螺纹切削时，出现切不透现象。0.02mm游标卡尺0-150mm自动8车外螺纹起到连接，保证牙型螺纹环规M31X2自动学习环节一：制定工艺方案1.3选择刀具：通过教师提出问题，学生查阅资料，同时听取学生的决策意见，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。本零件为铝材，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。对于本例由于有凹圆的加工，需考虑刀具副偏角与已加工外表的干预，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，选择以下图所示菱形刀片适合加工本工件，刀尖角选择55°。粗车外圆主偏角93°，所选刀片刀尖圆弧半径为0.4mm。因本工件的外表质量要求不高，故粗精加工使用一把刀具即可。切槽刀选择刀宽3mm的外切槽刀，螺纹刀选择刀尖角60度的外螺纹车刀，内孔镗刀选择最小可镗Ф10孔的刀具刀尖角为0.4mm。学习环节一：制定工艺方案单位名称包头职业技术学院班级学号姓名成绩零件图号C08-03零件名称典型轴类零件3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01SDJCR2020K11（20X20）2T02刀宽3mm外圆切槽刀0.13DCMT11T304-HF涂层硬质合金02SDJCR2020K11（20X20）3T0360°外圆螺纹刀0.28DCMT11T304-HF涂层硬质合金034T04内孔镗刀0.42涂层硬质合金04

表1-3刀具卡片学习环节一：制定工艺方案1.4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。粗加工外圆内孔：首先取ap=3.0mm；其次取f=0.2mm/r；最后取Vc=120m/min。然后根据公式计算出主轴转速n=1000r/min，根据公式计算出进给速度Vf=200mm/min，填入表1-4中。精加工外圆内孔:首先取ap=0.3mm；其次取f=0.08mm/r；最后取Vc=200m/min。然后根据公式计算出主轴转速n=1500r/min，根据公式计算出进给速度Vf=100mm/min，填入表1-4中。切槽:取f=0.05mm/r；最后取Vc=60m/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Vf=30mm/min，填入表1-4中。螺纹切削:根据公式计算出主轴转速n=520r/min，式中P为导程，填入表1-4中。学习环节一：制定工艺方案单位名称包头职业技术学院班级学号姓名成绩零件图号零件名称典型轴类零件3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）1T0112010000.22001.52T0120015000.081200.53T02606000.05304T036052025T0412010000.220016T0420015000.081200.5表1-4切削用量卡片1.5确定工件零点，绘制走刀路线图：学生绘制数控加工走刀路线图卡片，见表1-5-1、1-5-2、1-5-3。表1-5-1数控加工走刀路线图卡片学习环节一：制定工艺方案学习环节一：制定工艺方案表1-5-2数控加工走刀路线图卡片表1-5-3数控加工走刀路线图卡片学习环节一：制定工艺方案1.6数学处理：该零件在粗加工时所用各基点坐标大局部都可由图直接得到。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，那么编程尺寸为Ф29.985,尺寸，编程尺寸为Ф39.98，尺寸，那么编程尺寸为Ф21.015。另外加工倒角时需计算倒角延长线。计算方法如下：延长线起点：Z=1,那么粗加工圆锥面时其基点坐标需要计算，同时1：5锥面长度也需要计算。而精加工路线按照图纸轮廓进行即可。圆锥长度计算为L：圆锥长度Δ：圆锥的直径差〔大端直径-小端直径〕大端直径减小端直径然后比上长度等于1：5，算的大端直径为20mm学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工2.1编制程序清单，并填入表2-1，2-2。表2-1数控加工程序清单包头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C08-03典型轴类零件3程序名O0001子程序名%1111T0101G95M03S800G00X100Z100X48Z2G71U2R0.5P1Q2X0.8Z0.1F160N1G01X26F80S1000G01X30Z-1Z-7G02X36W-3R3G01X39工步及刀具说明粗车精车外圆各表面。T0101镗内孔表面。T0404X41W-1Z-36N2G01X48G00X100Z100T0404M03S800G00X14Z2G71U1R0.5P1Q2X-0.8Z0.1F100N1G01X20F80S1000

X15Z-30N2G01X14G00X100Z100M05M30%

学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工表2-2数控加工程序清单包头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C08-03典型轴类零件3程序名O0001子程序名%1111T0101G95M03S800G00X100Z100X48Z2G71U2R0.5P1Q2X0.8Z0.1F160N1G01X25F80S1000G01X31Z-2Z-35X39X41W-1N2G01X48G00X100Z100工步及刀具说明粗车精车外圆各表面。T0101镗内孔表面。T0404T0202M03S500G00X55Z-35G00X42G01X25F30X42G00X100Z100T0303M03S520G00X35Z5G82X31Z-32F2G82X30Z-32F2G82X29Z-32F2G82X28.4Z-32F2G00X100Z100T0404M03S800G00X20Z2G71U1R0.5P1Q2X-0.8Z0.1F100N1G01X21F80S1000Z-20N2G01X14G00X100Z100M05

M30

%学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工2.2仿真操作加工翻开vnuc3.0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：学习环节三：实际操作加工3.1毛坯、刀具、工具、量具准备①将Ф45mm×100mm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；外螺纹刀正确安装在3号刀位上③正确摆放所需工具、量具3.2程序输入与编辑①开机②回参考点③输入程序④程序图形校验学习环节三：实际操作加工3.3零件的数控车削加工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自动加工学习环节四：零件检测4.1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。4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表4-1。4.3小组互相检查、点评，见表4-24.4教师填写考核结果报告单，见表4-3学习环节四：零件检测单位名称包头职业技术学院班级学号姓名成绩零件图号C08-03零件名称典型轴类零件3序号项目考核内容配分评分标准检测备注学生教师1外圆IT6超差0.01mm扣3分2Ra4降一级扣2分3IT6超差0.01mm扣3分4Ra4降一级扣2分5内孔IT6超差0.01mm扣3分6Ra4降一级扣2分表4-1零件检测结果报告学习环节四：零件检测7内锥1:5IT6超差0.01mm扣3分8Ra4降一级扣1分9长度20±0.1IT4超差0.1mm扣2分1070±0.1IT4超差0.05mm扣2分11IT4超差0.05mm扣2分12倒角6处6一处未倒扣1分13切槽5x3IT6超差0.01mm扣3分Ra4降一级扣1分14螺纹M31X2-6gIT6超差0.01mm扣3分15Ra4降一级扣1分学习环节四：零件检测表4-2小组评价单位名称包头职业技术学院零件名称零件图号小组编号典型轴类零件3C08-03班级学号姓名表现零件质量排名学习环节四：零件检测表4-3考核结果报告单位名称包头职业技术学院班级学号姓名成绩零件图号C08-03零件名称典型轴类零件3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螺纹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学习环节四：零件检测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学习环节五：学习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：附最终加工零件表5-1加工质量分析报告单位名称包头职业技术学院零件名称零件图号典型轴类零件3C08-03班级学号姓名成绩超差形式原因轮廓尺寸精度超差读尺有误或测量方法有误轮廓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；冷却液问题学习环节五：学习评价表5-2个人工作过程总结单位名称包头职业技术学院零件名称零件图号典型轴类零件3C08-03班级学号姓名成绩

学习环节五：学习评价表5-3小组总结报告单位名称包头职业技术学院零件名称零件图号典型轴类零件3C08-03班级组名