成形面类零件加工.doc

项目四 成形面类零件加工教学目标知识目标：1. 会判断圆弧插补方向；2. 掌握G02、G03圆弧插补指令及终点坐标半径格式应用；3. 会制订凸圆弧零件加工工艺及合理选择循环参数，确定切削用量；能力目标：1. 掌握凸圆弧零件加工、尺寸控制及检验方法；2. 会用CAD软件查找基点坐标；3. 会使用VNUC数控仿真软件进行练习；4. 完成成形面类零件加工。情感目标：1.通过工件制作，学生体验成功的喜悦，感受软件和机器的综合魅力，从而提高学生专业课的学习兴趣；2. 通过任务驱动的方法逐步完成项目，培养学生发现和分析问题的能力；3. 通过分工协作，加强团队合作精神。教学重点与难点重点：1. 顺时针圆弧插补、逆时针圆弧插补方向的判断；2. G02、G03圆弧插补指令及终点坐标半径格式应用；3. 凸圆弧零件加工工艺制定及合理选择循环参数，确定切削用量；4. 凸圆弧成形面零件的数控程序编制及模拟仿真练习；5. 凸圆弧成形面零件的数控加工、尺寸控制及检验。难点：1. 凸圆弧零件加工工艺制定及合理选择循环参数，确定切削用量；2. 完成成形面类零件加工及其尺寸控制方法。教学目的通过本次课程的学习，让学生能够正确判断顺时针圆弧插补方向和逆时针圆弧插补方向；掌握G02、G03圆弧插补指令及终点坐标半径格式应用；凸圆弧零件加工、尺寸控制及检验方法；会制订凸圆弧零件加工工艺；用CAD软件查找基点坐标；使用VNUC数控仿真软件进行练习；并能进行成形面类零件的加工工艺分析、编程与模拟仿真。教学方法总体方法：任务驱动法具体方法：讲述法、引导文法、小组讨论法、示范教学法学时、教具和课前准备学时：10学时教具：VNUC仿真软件、动画演示、数控机床、工件和刀具、夹具等。课前准备：到实训工厂去看看成形面类零件的数控加工。教学过程一、项目提出图4-1 成形面类零件图图4-2 成形面类零件三维效果图引导学生进行该零件的结构及加工工艺分析，引出课题的具体实现方法。二、项目分析成形面类零件加工是学习数控车床编程与操作的最重要一环，因此要掌握如下知识：1. 顺时针圆弧插补、逆时针圆弧插补方向的判断和G02、G03圆弧插补指令及终点坐标半径格式应用；2. 凸圆弧零件加工工艺制定及循环参数选择；3. 凸圆弧零件加工、尺寸控制及检验方法；4. 成形面类零件的加工工艺分析、编程和加工操作。三、知识学习编程指令：圆弧插补指令G02、G03G02顺时针圆弧插补；G03逆时针圆弧插补。1指令功能使刀具按给定进给速度沿圆弧方向进行切削加工。2. 圆弧的顺、逆方向的判断沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向向负方向看去，刀具相对于工件的转动方向是顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。3. 圆弧插补指令格式圆弧加工终点坐标圆弧半径（或圆心坐标）指令格式G18 G02（G03） X Z R F；G18 G02（G03） X Z I K F；说明：（1）X，Z用于设定圆弧终点的坐标。（2）I，K设定圆心相对于圆弧起点的（增量）坐标。（3）R用于设定圆弧半径，不与I，K同时使用。常见的有两种情况：当圆弧不大于180时，R取正值，即“R”；当圆弧大于180时，R取负值，即“R”。（4）F用于设定圆弧插补进给速度。四、制定计划1. 顺时针圆弧插补G02和逆时针圆弧插补G03；2. 成形面类零件加工工艺分析及循环参数选择；3. 编制参考加工程序；4. 完成成形面类零件加工、尺寸控制方法及检验。五、项目实施（一）加工工艺分析1工、量、刃具选择（1）工具选择 工件装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正。其它工具见表4-1。（2）量具选择 外径用千分尺测量；长度用游标卡尺测量；圆弧表面用半径样板测量；表面粗糙度用粗糙度样板比对；量具规格见表4-1。（3）刀具选择 加工凸圆弧面，使用的刀具有成形车刀、棱形偏刀及尖刀。加工半圆形表面选用成形车刀；加工精度较低的凸圆弧可选用尖刀；加工圆弧表面后还须车台阶时应选用棱形偏刀。选用尖刀及棱形偏刀时，主副偏角应足够大，否则加工时会发生干涉现象。加工材料为Q235，选用90硬质合金外圆车刀T01进行粗车，置于1号刀位；选用T01硬质合金外圆车刀T02进行精车，置于2号刀位；最后用切断刀T03切断工件，置于3刀位。表4-1 成形面类零件加工工、量、刃具选择工、量、刃具清单图号种类序号名称规格精度单位数量工具1三爪自定心卡盘个12卡盘扳手副13刀架扳手副14垫刀片块若干5划线盘个1量具1游标卡尺0150mm0.02mm把12千分尺025mm2550mm0.01mm把各13半径样板R1mmR6.5mmR1mmR6.5mm套24表面粗糙度样板套1刀具1外圆粗车刀90把12外圆精车刀90把13切槽刀4mm把12加工工艺路线本零件台阶面单向递增，宜采用一次装夹车削，然后切断。凸圆弧面粗加工余量不均匀，应采用相应解决方法，生产中常用车锥法（斜线法）和车圆法（同心圆法）。 车锥法即用车圆锥的方法切除圆弧毛坯余量，加工路线不能超过A、B两点的连线，否则会伤到圆弧的表面。此种方法适用于圆心角小于90的圆弧。 车圆法即用不同半径的圆切除毛坯余量，车刀空行程时间较长，常用于圆心角大于90的圆弧。这里使用G71指令，凸圆弧采用车锥法车削，中间圆弧采用车圆法粗车。3合理选择切削用量加工材料为Q 235，硬度不高，切削力不大，切削用量选择如下表。表4-2 成形面类零件加工工艺工步号工步内容刀具号切削用量背吃刀量ap/(mm)进给速度f/(mm/r)主轴转速n/(r/min)1粗加工外轮廓，留0.4mm精车余量T01120.26002精加工外轮廓至尺寸T020.20.18003切断工件控制总长T0340.08400（二）编制参考加工程序1建立工件坐标系根据工件坐标系建立原则，工件原点设在右端面与主轴轴线的交点上，如图4-1所示。2计算基点坐标基点P1P10点坐标按各点极限尺寸平均值为准作为编程尺寸。基点坐标可采用CAD软件查询方法获得，具体坐标见表4-2。表4-3 基点坐标基点坐标（X，Z）基点坐标（X，Z）P1（13.979，-7）P6（20.976，-41.521）P2（13.979，-12）P7（20.976，-50.52）P3（16.479，-12）P8（23.976，-50.52）P4（18.479，-13）P9（27.976，-50.52）P5（18.479，-18.796）P10（27.976，-60）3参考程序（见表4-3）FANUC系统程序名为“O9403”。表4-4 成形面类零件零件加工参考程序程序段号程序内容动作说明N05T0101选择T01号外圆粗车刀N10G40 G99 M03 S600 F0.2取消刀尖半径补偿，绝对坐标编程，转速为600r/min，进给速度为0.2mm/r。N20G00 G42 X36 Z5刀具快速移动至循环起点N30G71 U2 R1设置循环参数，调用粗加工循环N40G71 P50 Q160 U0.3 W0.1N50G00 X0轮廓精加工程序段N60G03 X13.979 Z-7N70G01 Z-12N80X16.949N90X18.479 Z-13N100Z-18.976N110G03 X20.976 Z-41.521N120G01 Z-50.52N130X23.976N140G03 X27.976 Z-52.52N150G01 Z-61N160X36N170G40 G00 X100 Z100刀具退回至换刀点程序停，主轴停，测量N180M00 M05N190T0202换外圆精车刀N200M03 S800 F0.1精加工转速为800r/minN210G70 P50 Q160调用精加工循环，精加工N220G00 X100 Z100刀具退回至换刀点N230M00 M05程序停，主轴停，测量N240T0303换切断刀N250M03 S400主轴转速为400r/minN260G00 X30 Z-64刀具移动至工件左端N270G01 X0 F0.08切断N280X36 F0.3刀具沿X方向退出N290G00 X100 Z100 M05刀具退回至换刀点，主轴停N300M30程序结束（三）VNUC仿真操作先在VNUC仿真软件上加工，所用毛坯为35的圆钢。步骤如下：（1）打开仿真软件，选择机床和系统。（2）开机、手动、回参考点。（3）设置毛坯、装夹工件。（4）选择安装刀具。（5）新建或调入程序。（6）对刀。（7）程序校验。（8）自动加工。（四）加工准备（1）检查坯料尺寸。（2）开机、回参考点。（3）刀具装夹。将外圆粗车刀T01、外圆精车刀T02、切断刀T03分别装在刀架的1、2、3号刀位，并按要求夹紧。其中安装切断刀T03时应注意使刀杆垂直于工件轴线。（4）工件装夹。将30的棒料装夹在三爪自定心卡盘上，伸出75mm，找正并夹紧。（5）程序输入。把已经仿真的程序通过数控机床MDI键盘输入数控机床，或拷贝到计算机后再调出。（五）对刀外圆精车刀采用试切法（车端面、车外圆）进行对刀，并把操作得到的数据输入到T02号刀具补偿中；外圆粗车刀和切断刀对刀时，分别将刀位点移至工件右端面和外圆处进行对刀操作，并把操作得到的数据输入到T01、T03号刀具补偿中。切断刀仍取左侧刀尖为刀位点。（六）空运行及仿真打开程序，选择MEM（自动）工作方式，打开机床锁住开关，按空运行键，再按循环启动键，观察程序运行情况；若按图形显示键再按循环启动键，可进行轨迹仿真，观察加工轨迹。空运行结束后，使空运行及机床锁住功能复位，机床重新回参考点。（七）零件自动加工及尺寸控制1零件自动加工打开程序，选择MEM（自动）工作方式，调好进给倍率，按循环启动键，进行自动加工。2零件加工过程中尺寸控制外圆及长度尺寸通过设置刀具磨损量控制，首件加工采用试切和试测方法控制尺寸精度。具体做法：当程序运行到N180程序段时，停车测量精加工余量；根据测量结果设置外圆精车刀T02的磨损量，避免因对刀不精确而使精加工余量不足出现缺陷。然后运行精加工程序到N230程序段时，停车测量；根据测量结果修调精加工车刀T02的磨损值，再次运行精加工程序，直到达到尺寸要求为止。圆弧面形状及尺寸通过设置刀尖半径补偿、装夹刀具时使刀尖与工件轴线等高、试测量等方法控制。首件加工尺寸调好后将程序中M00 M05指令删除即可进行成批零件的生产，加工中不需要再测量和控制尺寸，直至刀具磨损为止。（八）零件检测与评分零件加工结束后进行检测。检测结果写在表4-4中。表4-4 成形面类零件加工评分表班级姓名学号课题凸圆弧面零件加工零件编号基本检查编程序号检测内容配分学生自评教师评分1切削加工工艺制定正确52切削用量选择合理53程序正确、简单、规范5操作4设备操作、维护保养正确55安全文明生产56刀具选择、安装正确、规范57工件找正、安装正确、规范5工作态度8行为规范、纪律表现5外圆928 0-0.052 mm71021 0-0.052 mm71130 0-0.03 mm71218.5 0-0.043 mm61314 0-0.043 mm6长度14(600.1) mm5159 0-0.05 mm5167 0-0.052 mm51712 mm2倒角18C1119C21表面粗糙度20Ra1.6 m621Ra3.2 m2综合得分100（九）加工结束，清理机床六、项目评价表4-5 项目考核量化表项目观测点分值评价方法（K）10.80.60.4计划决策项目计划合理、实施准备充分、实施过程中有完整详细的记录。20实施 检查在规定的时间内能完成项目，加工产品尺寸精度高、表面光滑，无缺陷；机床操作过程中动作规范。 25评估 讨论能完整总结项目的开始、过程、结果，准确总结分析加工结果、加工中出现的各种现象，正确回答思考题。 20职业素养时间观念不迟到、不早退，中途离开项目实施现场10机床保养严格按机床操作规范，每次操作机床时进行日常保养，态度认真。55S按照5S要求，机床打扫干净，工具、量具摆放整齐，地面无污水及其它垃圾。 5团结协作配合很好，服从组长的安排，积极主动，认真完成本项目 10语言能力积极回答问题，调理清晰。5总评操作注意事项1应使用刀尖半径补偿指令，并输入刀尖半径值及刀尖位置号。2凸圆弧车刀主、副偏角必须足够大，以保证车削时不发生干涉。3外圆精车刀通过车端面对刀，其余刀具只能将刀位点移至工件右端面进行Z轴对刀。4工件伸出长度不能太长也不能太短。太长时工件刚性差，太短时无法切断。思考与练习1 圆弧加工方向如何判别？2粗加工凸圆弧常采用哪些加工方法？3. 分析圆弧插补指令中终点坐标半径与终点坐标圆心坐标两种指令格式有何区别？4编写图示零件程序并加工练习。毛坯为Q235。图4-3 练习零件图袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂