外圆柱面、台阶数控车削加工电子教案

1 学习情景三 外圆柱面 台阶的数控车削加工学习情景三 外圆柱面 台阶的数控车削加工 教学目标教学目标 1 知识目标 1 掌握 N G M S F 等功能指令 2 掌握 G00 G01 指令 3 会编写简单台阶外圆加工程序 2 技能目标 1 通过学习与实践 使学生掌握阶梯轴加工程序编制方法 2 掌握宇航仿真软件数控车床的操作 3 掌握用数控车床加工简单阶梯轴的操作方法和技能 3 情感目标 培养学生发现问题 分析和解决问题能力 树立严肃认真的工作作风 完成下图所示零件加工 毛坯为完成下图所示零件加工 毛坯为 42 100mm 42 100mm 的的 4545 钢钢 图 3 1 教学重点与难点教学重点与难点 1 阶梯轴加工的工艺知识 2 理解 G00 G01 指令的含义 并应用其编制阶梯轴加工的程序 3 宇航仿真软件的阶梯轴仿真加工 4 数控车床的操作实践 2 教学内容分析教学内容分析 本课程内容是数控车削加工技术的重要组成部分 本节课的内容是学习数 控车削加工程序编制的第一节 学生通过本节课的学习 将要完成学习数控专 业以来第一个工件加工程序的编制 仿真加工和操作数控车床进行实际加工 对学生来说意义重大 教师通过事例讲解 使学生明白车床在执行 G00 G01 指令后刀具运动的轨迹 从而揭示数控编程就是将机床将要完成的动作用一定 的指令 程序段 写出来 通过数控系统执行控制机床运动 利用仿真软件进 行阶梯轴的仿真加工 引导学生了解和掌握数控车床的操作过程及要领 最后 到车间进行实践操作 使理论与实践紧密结合 促进学生实际动手能力的提高 学生分析学生分析 学生具备了识图 金属材料 公差配合等基础知识 具备一定的车削工艺 和数控编程的基本知识 初步掌握准备功能指令代码 辅助功能指令代码的功 能 难点突破难点突破 化解难点的关键在于引导学生理论联系实践 加强学生对所学理论的应用 学生在实践中发现问题 探究解决问题 巩固所学理论 教学方法教学方法 讲解法 演示法 练习法 实践法 教学准备教学准备 课件 宇航仿真软件 FANUC 数控车床 课时安排课时安排 4 课时 1 课时理论教学 1 课时仿真演示与训练 2 课时操作 实践 教学过程教学过程 3 复习引入 提出问题 1 工件坐标系和机床坐标系的区别 2 一个完整的程序包括哪几个部分 找两名学生回答提出的问题 并给予评价 新知识引入 口述 通过前面数控编程基本知识的学习 使我们明白数控加工程序的编制 实际上就是运用指令代码编写程序段来控制机床运动 完成相应的加工任务 轴类零件是最常见的零件 今天我们将以外圆柱面 台阶轴的工为例学习数控 加工程序的编制 以及仿真加工 并操作数控车床进行生产实践 知识学习知识学习 一 编程指令一 编程指令 1 刀具快速定位指令 GOO 1 指令功能 指刀具以机床规定的速度从所在位置移动到目标点 移动速 度由机床 系统设定 无需在程序段中指定 2 指令格式 GOO X Z 其中 X Z 为移动目标点的坐标 例 GOO X50 Z100 是让刀具快速移动到点 50 100 的位置 3 指令使用说明 用 GOO 指令快速移动时 移动速度由系统参数设定 地址 F 下编程的进 给速度无效 GOO 指令的刀具运动速度快 使用在快速进刀及退刀过程中 能减少运 动时间 提高效率 GOO 指令的目标点不能在设置工件上 一般应离工件有 2 5mm 的安全距 离 也不能在移动过程中碰到机床 夹具等 2 直线插补指令 G01 l 指令功能 刀具以进给功能 F 中给定的进给速度从起始点沿直线加工到 目标点 2 指令格式 G01 X Z F 其中 X Z 为直线插补目标点坐标 F 为直线插补时进给速度 单位为 mm min 由 G94 指令 或 mm r G95 指令 例 刀具从 A 点 50 100 快速移动到 B 点 30 3 然后直线加工到 4 C 点 30 30 加工程序为 N10 G00 X30 Z3 N20 G01 X30 Z 30 F30 3 指令使用说明 G01 用于直线切削加工 必须给定刀具进给速度 且给定进给速度在程 序中持续有效 刀具在空运行或退刀时用该指令则运动时间较长 效率低 一般不用 3 绝对值编程 增量值编程和混合编程 1 绝对值编程 刀具运动过程中 刀具的位置坐标以工件原点为基准计 算 用绝对坐标 X Z 表示 多数系统开机默认该指令 2 增量值编程 刀具的位置坐标是用相对于前一位置的增量来表示 华 中系统常用 U W 分别表示 X Z 方向的坐标增量 3 混合编程 在一个程序段中同时采用绝对值和增量值编程 称为混合 编程 上例用增量值编程为 N10 GOO U 20 W 97 N20 G01 U0 W 33 F30 上例用混合编程为 N10 G00 U 20 Z3 N20 G01 X30 W 33 F30 学生练习 刀具从 A 点 100 200 快速移动到 B 点 50 2 然后直线加工到 C 点 50 20 加工程序 分别用绝对坐标值编程 增量值编程 混合编程 二 加工工艺分析二 加工工艺分析 以图 2 2 所示的阶梯轴为例 1 选择工 量 刀具 1 工具选择 棒料装夹在三爪自定心卡盘上 找正并夹紧 其它工具见表 2 1 所示 2 量具选择 外圆 长度精度要求不高 选用 0 150mm 游标卡尺测量 3 刀具选择 加工材料为棒料 粗车刀具选用 90 硬质合金外圆车刀 刀尖半径 0 4mm 置于 1 号刀位 精车刀具选用 90 硬质合金外圆车刀 刀尖 半径 0 2mm 置于 2 号刀位 刀尖方位 T 均为 3 5 最后 用硬质合金切槽切断刀手动切断工件 置于 3 号刀位 刀具规格 参数见表 3 1 因为切槽切断还未学到 故不分析切断的工艺 表 3 1 台阶外圆加工工 量 刀具清单 工 量 刀具清单图号图 2 2 种类序号名称规格精度单位数量 1 三爪自定心卡盘个 1 2 卡盘扳手副 1 3 刀架扳手副 1 工具 4 垫刀片块若干 量具 1 游标卡尺0 150mm 0 02mm 把 1 1 硬质合金外圆粗车刀 90 把 1 2 硬质合金外圆精车刀 90 把 1 刀具 3 切断刀 5 25mm 把 1 2 加工工艺路线 加工精度较低 分粗 精加工 加工余量较大 需分层切削加工出零件 本课题共分三层切削 3 选择合理切削用量 加工材料为 45 钢 硬度适中 切削性能好 但因是首次加工 切削用量尽 可能选择较小 具体切削用量见表 3 2 6 表 3 2 台阶外圆加工工艺 切削用量 工步 号 工步内容 刀具 号 被吃刀量 mm p a 进给速度 f mm r 主轴转速 n r mm 1 粗车外轮廓 留 1mm 精 车余量 T011 50 2400 2 精车外轮廓 T020 50 1600 3 手动切断 T03400 三 编制参考加工程序三 编制参考加工程序 以图 3 2 所示的阶梯轴为例 1 建立工件坐标系 根据工件坐标系建立原则 数控车床工件原点一般设在右端面与工件轴线 交点上 标记为 O 点 2 计算各基点坐标 基点有 A B C 等进刀点及外圆加工后沿 X 轴方向退刀点 D F 进刀点 的 X 坐标比最大外圆 X 坐标大 1 2mm Z 坐标距零件端面应有 2 5mm 安全距离 具体各基点坐标见表 3 3 表 3 3 各基点坐标 基点坐标 X Z 基点坐标 X Z A 44 3 D 38 35 B 35 0 E 38 50 C 35 35 F 42 50 3 参考程序 以下编写出图 3 2 零件加工参考程序 程序名为 O0002 行号程序内容说明 O0002 程序名 N10G40 G97 G99 M03 S400 F0 2 取消刀补 取消恒线速切削 每 转进给 主轴正转 每分钟 400 转 设定进给量 0 2mm r N20 T0101 选择 1 号刀具 外圆粗加工车刀 N30 M08 打开切削液 7 学生练习 编制如图 3 1 所示零件的加工程序 仿真加工仿真加工 多媒体演示操作 多媒体演示操作 使用宇航仿真加工软件试加工零件 主要操作步骤如下 1 打开仿真软件 开机 回参考点 2 把编写好的加工程序通过键盘输入仿真软件 3 设置毛坯尺寸并装夹工件 4 从刀库管理中选择外圆车刀 添加到刀盘刀位号中 5 对刀 6 对输入的程序进行校验 若发现问题则进行修正 N40 G00 X44 Z3 刀具快速定位到起刀点 N50 G01 X39 Z3 粗加工外圆第一刀的下刀 1 5 p a N70 G01 X39 Z 50 粗加工外圆第一刀 N80 G01 X44 Z 50 径向退刀 N90 G00 X44 Z3 刀具快速返回到起刀点 N100 G01 X36 Z3 粗加工外圆第二刀的下刀 1 5 p a N110 G01 X36 Z 35 粗加工外圆第二刀 N120 G01 X44 Z 35 径向退刀 N130 G00 X100 Z100 刀具快速返回到换刀点 N140 M09 关切削液 N150 M01 程序有条件停止 按下 选择停 止 键才有效 N160 T0202 换 2 号刀具 外圆精加工车刀 N170M08 M03 S600 F0 1 精加工 主轴正转 每分钟 600 转 进给量 0 1 mm r N180 G00 X44 Z3 刀具快速运动到起刀点 N190 G00 X0 Z3 X 向快速进刀 N200 G01 X0 Z0 Z 向工进 N210 G00 X35 Z0 精加工端面 精加工 0 5 p a N220 G01 X35 Z 35 精