数控铣削加工技术电子教案 模块二 外轮廓加工 任务二圆弧轮廓加工

数控铣削加工技术教案20-20学年第学期课程名称：数控铣削加工技术课题圆弧轮廓加工授课班级授课教师授课日期计划课时10授课类型理实一体教学目标知识目标1.掌握G02/G03圆弧插补指令格式的应用。2.掌握圆弧类轮廓的编程。技能目标1.能够完成外轮廓的加工。2.能够保证零件的尺寸精度。德育目标1.具有安全文明生产和遵守操作规程的意识。2.具有与人交往和团队协能力。3.具有工匠精神和精益求精的精神。教学重点圆弧插补指令G02/G03的应用，加工工艺分析教学难点能使用圆弧圆弧指令编程。教学方法多媒体演示法、小组讨论法和示范讲解教学方法。比较、发现、讨论、探讨学习方法。教学准备多媒体教学课件、2A12铝合金、立铣刀、量具教学内容及过程学生活动环节一、复习导入（5分钟）1.复习常用的G代码，如G01G00等等2.导入铣圆弧轮廓应该用到什么指令？自由发学生思考问题，温故而知新复习直线的编程方法，并导入圆弧是如何加工。环节二、相关知识学习（50分钟）步骤一、学习相关理论知识圆弧插补指令G02/G03的应用1.FANUC数控系统G02/G03指令格式XY平面的圆弧G17G02G03X_YZX平面的圆弧G18G02G03Z_XYZ平面的圆弧G19G02G03Y_Z（1）圆弧插补的方向，G02/G03指令使刀具沿圆弧运动，所谓顺时针（G02）和逆时针（G03）是指在右手直角坐标系中，对于XY平面（ZX平面、YZ平面）从Z轴（Y、X轴）的正方向往负方向看而言，如图2-2-2所示。图2-2-2顺时针、逆时针判断（2）圆弧上的移动量，X、Y、Z为圆弧终点坐标值，G90指令下表示绝对值，如果采用增量坐标方式G91，X、Y、Z表示圆弧终点相对于圆弧起点在各坐标轴方向上的增量。（3）相较于X、Y、Z轴，圆弧中心用I、J、K来表示。I、J、K表示圆弧圆心相对于圆弧起点在X、Y、Z各坐标轴方向上的增量，与G90或G91的定义无关，如图2-2-3所示。I0、J0、K0可以忽略。图2-2-3I、J、K（4）R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角为0°～180°时，R取正值；圆心角为180°～360°时，R取负值，如图2-2-4所示：①的圆弧（小于等于180°）G91G02X60.0Y55.0R50.0F300；②的圆弧（大于等于180°）G91G02X60.0Y55.0R-50.0F300；图2-2-4（5)I、J、K的值为零时可以省略，整圆编程时不可以使用R，只能用I、J、K。当忽略所有圆弧上的移动量（X、Y、Z），则终点与起点位置相同，若用I、J、K指定圆形，则指定的是一个整圆。（6）圆弧插补的进给速度成为由F代码指定的切削进给速度。沿圆弧的进给速度(圆弧的切线方向速度)被控制为指定的进给速度。2.编程举例：（1）圆弧编程如图2-2-5所示，设起刀点在坐标原点O，使用绝对坐标与增量坐标方式编程。绝对坐标编程:G90G00X200.Y40.G03X140.Y100.I-60.(或R60.)F100G02X120.Y60.I-50.(或R50.)增量坐标编程:G91G00X200.Y40.G03X-60.Y60.I-60.(或R60.)F100G02X-20.Y-40.I-50.(或R50.)图2-2-5圆弧编程图2-2-6整圆编程（2）整圆编程：如图2-2-6所示，从A点顺时针一周时。G90时：G90G02(X30.0Y0)I-30.0(J0)F100G91时：G91G02(X0Y0)I-30.0(J0)F100从B点逆时针一周时。G91时：G91G03(X0Y0I0)J30.0F100G90时：G90G03(X0Y-30.0I0)J30.0F100其中()内的内容可以省略。步骤二、知识拓展1.加工工艺分析该任务零件外形为方形，可采用平口钳装夹。先加工凸轮形状的凸台，去除较多余量，在加工槽轮凸台。由于尺寸有公差要求，可采用顺铣的方式，加工中注意区分粗精加工，以保证尺寸精度。2.选择刀具及切削用量根据对零件的加工工艺分析，加工凸轮外轮廓时为提高加工效率，可选用Φ20立铣刀，一次走刀可去除较多余量。槽轮轮廓由于槽宽为14，选用Φ12立铣刀。制订刀具卡片如表2-2-2所示。3.填写工艺卡片根据加工工艺和选用刀具情况，填写如表2-2-3所示工艺卡片。表2-2-3工艺卡片（学生填写）三、程序编制1.建立工件坐标系，确定刀具轨迹及点坐标值。根据零件形状和尺寸标注，为方便对刀及编程，选择上表面的对称中心为工件坐标系原点。为保证加工质量，选择顺铣加工路线。零件的编程原点、刀具走刀路线及点坐标如表2-2-4所示。凸轮轮廓采用顺铣的方式铣削，轮廓由圆弧组成，可采用圆弧切出切出的走到路线，避免法向进刀，在轮廓凸台侧壁产生刀痕。从毛坯外侧A点下刀，下刀点选择在毛坯外侧，距离毛坯大于刀具半径。到B点建立刀具半径补偿，圆弧切入到C点，切入圆弧半径需大于刀具半径补偿值。依次按照D→E→F→G→H→I→J→C→K的路线走刀。从K点直圆弧切出，直线插补至L点并取消刀具半径补偿，抬刀至安全高度。槽轮轮廓同样采用顺铣的方式加工，先将刀具移动到下到点a，下刀至要加工的深度，到b点建立刀具半径补偿，圆弧插补至c点切入。依次按照c→d→e→f→g→h→i→j→k及箭头指示的路线走刀。当刀具再次走到c点，圆弧切出至m点，直线插补a点取消刀具半径补偿，抬刀至安全高度。表2-2-42.编写加工程序编写零件加工程序如下（参考）：凸轮轮廓程序四、程序录入及模拟轨迹机床开机，回零，选择“EDIT（编辑）”模式，按键进入程序界面，依次录入加工程序。切换到自动模式，按机床锁、辅助锁、空运行键，按下键，进入图形界面，按“循环启动”运行程序，注意观察刀具运行轨迹，检查刀路是否正确，如图2-2-7所示。a凸轮轮廓轨迹b槽轮轮廓轨迹图2-2-7模拟刀具轨迹五、加工零件岗位规范小提示：进入加工实训车间，要严格遵守车间管理规定和机床操作规范，穿戴好防护用品。严禁多人同时操作机床，注意保护人身和设备安全。1.装夹零件毛坯检查机床，开机并回零。安装并找正平口钳。测量钳口高度，选择合适平行垫铁，垫起工件，伸出钳口大于10mm，保证工件的水平。加紧并敲平工件如图2-2-8所示。图2-2-8装夹工件毛坯2.设定工件坐标系原点安装寻边器，分中的方式将工件毛坯的对称中心设定为G54工件坐标系X、Y轴原点。3.铣凸轮轮廓凸台安装Φ20立铣刀至主轴，校准Z轴设定器，放置在工件上方，将毛坯上表面设定为G54工件坐标系Z轴原点。调用O2201号程序，按键，切换到刀补设置界面，将D01号半径补偿值修改为10.1，如图2-2-9所示，单边留0.1mm精加工余量。切换到自动模式，按循环启动键，运行程序完成粗加工。测量外轮廓尺寸和深度，将D01号半径补偿值修改为10.，深度如有误差，可修改下刀深度。再次自动运行程序，完成精加工，如图2-2-10所示。图2-2-9修改半径补偿值图2-2-9凸轮轮廓凸台4.铣槽轮轮廓凸台安装Φ12立铣刀至主轴，使用Z轴设定器重新设定G54工件坐标系Z轴原点。调用O2202号程序，按键，切换到刀补设置界面，将D02号半径补偿修改为6.1，单边留0.1mm精加工余量。切换到自动模式，按循环启动键，运行程序完成粗加工。测量轮廓尺寸和深度尺寸。切换到刀补设置界面，修改D02号半径补偿值修改为6.05，如深度尺寸有误差可修改下刀深度。自动运行程序，完成轮廓半精加工。测量轮廓尺寸，依据测量结果，修改D02号半径补偿值，完成精加工，如图2-2-11所示。图2-2-11槽轮轮廓凸台5.整理机床卸下工件，去除加工产生的毛刺。按照车间7S管理规定整理工作岗位，清扫机床，刀量具擦净摆放整齐，关闭机床电源，清扫车间卫生。六、检测零件各小组依据图纸要求检测零件，并将检测结果填入表2-2-5中。步骤三、课堂总结、布置作业：（5分钟）一、小结1.圆弧插补指令G02/G03的格式2.圆弧程序编制3.正确判断圆弧的正反方向布置作业大于180度的角度圆弧如何编程？认真听记笔记区分G02与G03了解圆弧的加工方法了解个程序的含义并了解程序含义。认真听记笔记遵守课堂纪律学会G02G03的半圆和整圆编成方式遵守课堂纪律学会看工件来建立坐标系。同时思考选择什么工艺观察并思考他们的进刀和退刀的区别，和你想想的有什么区别在读示例程序的时候观察圆弧是如何编程的。在读示例程序段的时候可以对照前面的G代码尝试自主编程。在模拟的过程中要注意各轴的锁定，并且保证安全。通过机床仿真验证程序。学会运用修改刀具半径补偿值，控制加工精度。在测量的过程中多测量即便几遍互相评分，多看，多量。认真完成，课后作业展示图片、视频让学生了解过去劳动生产的艰辛，提高现代生活的幸福感，同时通过对比了解数控机床在现代制造业中的地位，从而增强学习动机。知道圆弧是如何通过机床进行加工的。通过实例演示，让学生归纳编程的步骤，进一步掌握程序编制的过程。采用了绝对坐标的编程格式与相对坐标的编程格式，使学生直观的观察到绝对坐标以及相对坐标的区别和作用加工工艺是工业进行加工过程中必不可少的计划与方案因此需要养成学生制定工艺的良好习惯.制定工艺卡片可以让学生深度思考加工过程中的得失，以此来改进工艺方案，使学生不能盲干。程序编制的过程中需要结合图纸上的明确标志，因此根据零件轮廓来选择程序制定工艺进行加工程序多次运用圆弧进刀的方式来进行进刀或者退刀，因为圆弧进刀较为缓和有一定的缓冲空间，而法向进刀存在断刀的风险图示中的图形分别是不规则的圆和对称图形，在加工得过程中十分考验学生的编程灵活能力与动手能力顺时针的圆弧插补可以使方向为顺时针进行圆弧的铣削。逆时针同理配合指令坐标可以铣削出灵活的圆弧，进入精加工的阶段可以进一步改进其精度参考程序的设计可以使