教案《数控编程与加工》.doc

数控编程与加工教案扬州工业职业技术学院机械系王庭俊教学要求：1、课前要充分备教材、备学生、备教法，精心准备2、通过本次课的学习，结合以前所讲的数控编程工艺步骤，使学习初步掌握一般零件的数控车削程序的编制过程3、按照项目教学法，通过任务驱动、设疑、目标引导、认真组织好本次课的教学4、要控制好时间分配5、最好能采用多媒体教学，提高教学效果知识点：1、数控编程的步骤2、车削工序知识3、刀具的选取4、切削参数的制定5、基点的计算6、螺纹尺寸的确定扬州工业职业技术学院教案序号22周次11授课形式讲授授课章节名称第四节、数控车床编程综合实例（一）教学目的通过本课所讲的一个编程实例，使学生初步掌握编程的具体过程（包括图样分析、工艺制订、基点计算、编写程序清单等）教学重点数控车床编程的整个过程，包括零件图样分析、工艺分析、节点坐标数值计算、加工程序的编写教学难点1、数控车床编程过程中的工艺分析（切削用量、加工路线）2、螺纹加工参数的制订使用教具1、事先加工好的如图所示零件（铝件）2、标准M12螺栓、螺母组件课外作业1、书后习题第4题。2、补充：数控车床编程过程主要有哪几步？课后体会1、坚持上课提问，让学生养成课后复习的好习惯。2、如果能将理论与实践结合，到专业教室现场讲演，采取理论实践一体化教学方式，教学过程将事半功倍。3、积极调动学生的参与积极性，利用自己曾经带过他们实习的有利条件，采用“案例教学法”，充分调动学生们的参与热情，通过实习加工实例促进教学，将教师主导作用和学生的主体地位有机结合，调动课堂气氛，双向互动，教与学统一，提高了教学效果。4、学生制订工艺还是有一定的难度，主要是因为学生实践动手的机会不太多，加之实习时没有过多强调工艺编制，特别是切削用量的制订和加工路线。强烈建议今后能更加重视实训教学，实训指导老师也要改进工作方法，提高实习效果，强化学生的工艺编制能力。教学环节配置项 目时间分配具体安排提 问2分钟通过两个问题巩固上次课所学复 习2分钟复习并小结上次课所学知识新课导入4分钟通过回忆实习时螺纹轴的制作来导入新课，重点是工工艺过程讲授新课70分钟具体内容见教案（采用多种教学法）小 结3分钟将本次新课进行总结归纳布置作业4分钟布置课后作业，并进行适当提示和引导机 动5分钟根据实际需要进行调整授课主要内容提问用时2分钟1、何谓刀具偏移？偏移的两种类型是什么？2、何谓刀尖半径补偿的刀尖方位号？刀尖半径补偿如何加载和撤消？复习用时2分钟刀具偏移主要是补偿刀具形状的不同和磨损而设置的一种数控系统自动补偿计算功能，分形状补偿和磨损补偿两种；方位号则是由于刀具的刀位点特征不同而设置的一种数控系统运算补偿方向的确定，通过走直线来加载和撤消。新课导入用时4分钟我们实习时每人曾经做过一个螺纹轴，刚开始加工到螺纹时还比较紧张，这中间涉及到工艺制订、螺纹加工参数的确定、加工质量的检验等。然后手持一个新课将要讲到的一个实物，问大家“如何来加工？”“设疑”。而且要求学生初拟一个加工工艺方案。让同学们看书思考如何加工，利用这个时间间隙在黑板上画零件草图。【新课讲授】案例教学第四节、数控车床编程综合实例（一）板书内容（零件图和框图）：确定装夹方案图样分析确定工件坐标系选择刀具和确定切削用量确定加工工序和加工路线手工编程及自动编程编程要求：已知：零件毛坯直径为35mm，毛坯长度为100mm，材料为45# 钢。要求：加工成如右图所示零件，并割断。一、读图看清图样，分析工件形状和尺寸。这中间主要是总长和最大直径，公差要求等。二、工艺分析1、确定装夹方式由于零件毛坯长度为100mm，因此，决定采用一次装夹完成加工。夹住毛坯长度为20mm进行加工，然后留1mm余量割断，再调头车端面至总长。这个问题相对简单，同学们几乎是异口同声。这主要是因为车床的装夹比较简单。2、设定编程原点编程坐标原点工件左端面中心（见上图），起刀点位置在编程坐标系中X100，Z150位置。这个问题也比较简单，设在左右端面中心都可以。我们就设在左端面中心。1233、确定工序设疑1：如何确定工序？主要加工内容为外圆、R20圆弧、M121.5 螺纹，整个加工过程是先加工端面和外圆，然后加工R20圆弧，再车螺纹退刀槽，后加工螺纹，最后割断。这个问题争论最多，主要有下面三种意见：车端面车外圆（含R弧面）车沟槽车螺纹切断车端面车外圆车R弧面车沟槽车螺纹切断车端面车外圆车沟槽车螺纹车R弧面切断这个问题很重要，通过讨论，使学生积极开动脑筋，同时可以检验学生预习的效果。先车端面再车外圆最后割断，这一点都没有异议，学生们的分歧主要是在两处：一处是能否将R弧面并入到车外圆工序一同加工；另一处则是“先加工R弧面再加工螺纹部分”还是“先加工螺纹部分再加工R弧面”。这两个问题是本次课最重要的地方，所以必须多花点时间。第一处分歧是“能否将R弧面并入到车外圆工序一同加工”，结论是“不能”。因为采用G71粗加工只能加工单调的外形，而R弧面属于中凹的形状，属非单调外形。第二处分歧是“螺纹部分和R弧面部分谁先谁后”，结论是“先加工R弧面再加工螺纹部分”。因为从使用角度看，R弧面部分和外圆部分肯定与其它零件装配，尺寸精度要求高，应保证一定的同轴度，这样就将R弧面部分的加工紧接在外圆加工部分之后，以保证同轴度要求。而如果先加工螺纹再加工R弧面就会由于螺纹加工阻力大而使工件移位和变形，从而影响同轴度。4、确定刀具设疑2：选用何种刀具材料?选用几把刀？刀具：T0101 90 外圆车刀T0202 4 mm割槽刀T0303 60 螺纹车刀这里的争论也不多，基本达成共识，用硬质合金刀具。有部分学生甚至提出用四把刀，即将90 外圆车刀设置成两把：壹把是粗加工用刀，另壹把则是精加工用刀。这个想法得到了许多同学的赞同，我就引导学生，从普通加工到数控加工不仅仅是将人解放出来，更重要的是加工方式的不同，普通车削加工靠人工来保证尺寸，而数控车削加工靠数控系统的计算来保证尺寸，而且为了提高生产效率，往往采用缩短刀具寿命的方式快速切削，这就使得数控车削加工绝对化都采用钛涂层重装式刀片，粗精加工两刀合一的方式。当然，现在也有不少生产企业数控车削加工的零件精度和效率要求不是很能高，从降低成本的角度，不采用钛涂层重装式刀片，而采用手工磨刀，这就可以采取粗精加工各用壹把刀，精加工用刀来保证最终尺寸。另圆弧部分也可用圆头刀。5、制订切削参数设疑3：如何制订切削参数？切削用量：S 600r/min，F 0.3mm/r（粗）、F 0.1 mm/r（精）。这个问题学生觉得不易回答，我就引导学生，主要是根据刀具和材料查相关手册，然后根据现场切削的情况进行调整。三、编程方法分析因为是棒料毛坯，所以外圆可采用G71/G70指令实现粗精加工，但不包括R20圆弧，因为G71指令只能加工从小到大的外圆（前面已讨论）。R20圆弧，可采用G73/G70指令实现粗精加工。采用偏置分层加工。M121.5 螺纹，可采用G92指令分三次加工完成。注：这时有学生提出用G76加工螺纹，我引导学生，说明一般情况下不用 G76加工螺纹，而在加工大螺距螺纹时才采用 G76，因为G76的优点是斜进法加工，切削效果好，缺点就是格式过于繁琐，太难记！四、数值计算1、R20圆弧在加工R20圆弧时，刀具不应直接从A点加工到F点，而应考虑从边界进刀、退刀，最好从C点加工到E点，这样就要计算C点和E点的坐标值（如图）。根据几何学知识，有C点坐标：X=302DB=31.234mm ； Z=34mmE点坐标：X=31.234mm ； Z=12mm2、螺纹尺寸螺纹尺寸代号为M121.5，根据以前的经验公式，有：螺纹大径为d111.8mm，螺纹小径为d2d11.3P11.8mm。五、加工路线根据前面的分析，加工路线就自然清楚了，具体见下图：加工路线：1外圆轮廓的粗精加工2R弧面的加工3螺纹退刀槽的加工4三角螺纹的加工5工件割断六、编制程序清单O0010程序名（程序号）N010 G50 X100 Z150设定工件坐标系N020 M03 S600 T0101主轴正转，转速为600r/min，选用1号刀（90刀），刀补号为1N030 G00 X37 Z72快速定位至加工位置N040 G94 X-1 Z70.5 F0.2加工端面（粗车，留0.5余量）N050 G94 X-1 Z70加工端面（精车）N060 G71 U2.5 R1外圆粗加工循环N070 G71 P80 Q190 U0.3 W0.1 F0.3N080 G00 X5.8精加工轨迹描述N090 G01 X11.8 Z69 F0.1N100 Z55N110 X12N120 X25 W-12N130 W-3N140 G02 X29 W-2 R2N150 G01 X30 W-0.5N160 Z8N170 X31N180 X32 W-0.5N190 Z-2N200 G70 P80 Q190外圆精加工循环N210 G00 X50 Z38快速定位至加工位置N220 G73 U1.7 W0 R2粗加工CE圆弧N230 G73 P240 Q250 U0.3 W0 F0.3N240 G00 X31.234 Z34N250 G02 X21.234 Z12 R20 F0.1N260 G70 P240 Q250精加工CE圆弧N270 G00 X100 Z150回换刀点N280 T0202选用2号刀（割刀），刀补号为2N290 G00 X14 Z55快速定位至加工位置N300 G01 X9 F0.2割槽N310 G00 X14 退刀N320 X100 Z150回换刀点N330 T0303选用3号刀（螺纹刀），刀具补偿号为3N340 G00 X15 Z72N350 G92 X11 Z57 F1.5螺纹加工N360 X10.5N370 X10.3N380 X10.05加工至螺纹小径N390 X10.05光刀N400 G00 X100 Z150回换刀点N410 T0202选用2号刀（割刀），刀具补偿号为2N420 G00 X37 Z-5N430 G01 X0 F0.2切断N440 G00 X100 Z150回换刀点N450 T0100撤消刀补N460 M05主轴停止N470 M02程序停止编制程序清单不再耗费太多的时间讲解，因为从工艺制订到程序清单是必然的结果，也就是将工艺路线翻译成数控机床能够识别的G代码等指令即可。为便于学生记录课堂笔记和课后复习，事先准备一份程序清单给课代表，让其课后或晚自习抄写在黑板上，以方便学生。小结用时3分钟通过上课所讲的综合编程实例，使学生初步了解一般的编程流程：包括工艺分析、基点坐标数值计算、加工程序的编写。因为是个综合实例，内容多、体量大，要求学生课后再看书，以消化所学内容。布置作业用时4分钟1、数控车床编程的整个过程主要有哪几步？2、书后习题第4题。注意：一般未注倒角为145，另外，螺纹大径为d115.8mm，螺纹小径为d2 d11.3P 15.81.32 13.2mm。引导：按照上课所讲的例题，但切忌生搬硬套。参考教材：顾 京主编数控机床加工程序编制北京：机工出版社2006.1 王庭俊主编数控加工技术院本教材2004.1 坚持课前提问，可以让学生养成课后复习和课前预习的好习惯。课前已经布置学生事先预习今天所要讲解的题目，还事先准备一个加工的实物。先找一个同学回答一下数控编程的工艺步骤，以便为零件编程作好铺垫，然后在黑板上板书一边提问一边就在板书，并根据提问情况复习数控编程的工艺步骤，并且告诉学生，今天将通过这个实例来加深对数控编程的工艺步骤的理解。图纸不是太复杂，所以读图不难，就不再向学生提问，采用直接讲解的方式，以节省时间。由于学生们已经预习过了，所以重点是工艺方案的选择和制订。为了提高课堂教学效果，采用设疑的方式，调动学生们的参与热情。这时有学生提出“先加工R弧面再加工螺纹会影响螺纹和外圆的同轴度”。我就引导学生思考，“这里的螺纹