《数控车实训》教案与教学设计

数控车实训数控车实训 2 教学设计方案教学设计方案 课程学时2 课程性质公共必修课 公共选修课 专业必修课 专业选修课 课程类型理论课 实践课 理实一体课 课程定位 本课程主要培养学生熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安 全文明生产意识 掌握数控常用 G 代码 M 代码指令的用法以及熟练 应用 培养并提高学生的编程与数控加工工艺分析能力 通过典型产 品的制作和调试 培养学生的制造能力 检测能力 并逐步具备零件 的工艺改进与编程设计能力 涵盖了一部分数控中级工技能需掌握的 基本理论与实操知识 前修课程 数控加工工艺与编程 机械制图 普通机械加工 等 后续课程 毕业实践项目 CAD CAM 考核方式考试 考查 考证 教材及 参考教材 教 材 数控车床操作及考证培训 自编教材 主要参考书 1 数控车工加工中心操作工 中级 沈建峰 机械工业出版社 2 数控机床编程与操作模块化教程 赵华 许杰明 主编 清华大学 出版社 3 数控机床操作工职业技能鉴定指导 周 虹 人民邮电出版社 序 号授课章节 课 时 第 1 次项目一 数控车床基本操作和安全教育2 课时分配 第 2 次项目二 门轴的加工2 3 第 3 次项目三 圆弧手柄的加工2 第 4 次项目四 定位销的加工2 第 5 次项目五 螺杆的加工2 第 6 次项目六 加工设计图样2 第 7 次项目七 自主设计图形2 备注 1 课时分配可根据项目 情境设计 也可根据教材篇章组织 一般是 2 节课为 1 次课 2 表格内的字体为 仿宋 GB2312 小四 第第 1 次次 授课 章节 项目一 数控车床的基本操作 授课 日期 授课课时 教学 目标 1 熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明生产意识 2 熟悉数控车床的操作 如 熟悉机床面板操作和加工指令 3 了解常用指令的用途 教学 内容 基本内容 1 数控机床安全操作规程 2 数控车床操作 3 熟悉常用指令的用途重点 注意安全 文明操作 难点 提高学生的安全文明生产意识 数控机床的基本操作 教学 方法 复 习 5 分钟 教师讲解 10 分钟 思考讨论 5 分钟 学生讲解 5 分钟 学生练习 150 分钟 布置作业 10 分钟 布置下次课预习内容 5 分钟 教学 手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他 教 学 过 程 任务 1常用按键功能位置熟悉机床面板20 4 任务 2分配工件刀具在工件上对刀100 任务 3现场解答完成外圆的加工30 作业 1 开机 机床回零 熟悉操作面板 关机 2 对刀 设置工件坐标 课后 体会 授 课 主 要 内 容 5 项项目一目一 数控机床的基本操作数控机床的基本操作 一 数控机床安全操作规程 1 进入实训中心实习时 要穿好工作服 袖口要扎紧 衬衫要系入裤内 女同学要戴 安全帽并将发辫纳入帽内 不得穿凉鞋 拖鞋 高跟鞋 背心 裙子和戴围巾进入车 间 2 工作场地严禁打闹 上机床操作前严禁饮酒 如发现反常现象或身体不适 如头 晕等 不能上机床操作 3 数控机床开关机顺序一定要按照机床说明书的规定操作 开机后必须完成返回 机床参考点操作 4 机床运转时 头部不要离工件太近 手和身体不能靠近正在旋转的工件 5 主轴启动前一定要关好防护门 程序运行期间严禁打开防护罩 6 机床动转时 不能进行测量 不能用手接触工件 7 手动对刀时 应该选择合适进给速度 使用手脉时 动作要均匀 同时注意掌握好 进刀与退刀方向 切勿搞错 手动换刀时刀架离工件要有足够的转位距离 8 操作人员必须按照机床各项操作的加工参数编制加工程序 加工程序必须严格 检查后方可运行 9 加工过程中如发现异常危机可按 急停 按钮 以保证人身和设备的安全 10 机床发生事故后操作者要保留现场 并叫老师过来查看 11 不得随意修改数控系统内部制造厂家参数 12 工作完后 应切断电源 清扫切屑 擦净机床 在导轨面上 加注润滑油 各部件 应调整到正常位置 打扫现场卫生 填写设备使用记录 二 学习数控车床操作 操作数控机床的流程为 开始录入程序装夹工件对刀加工 认识 GSK980TD 系统数控车床的操作面板 认识 GSK980TD 系统数控机削机床操作之前先来认识一下其操作面板 它由 CRT 显示器与 MDI 面板 机床控制面板 手持盒等组成 图 1 1 所示为显示器与 MDI 面板 6 图 1 1 显示器与 MDI 面板 一 机床控制面板 1 工作方式 工作方式选择旋钮见上图 具体各工作方式的功用参见表 1 2 表 1 2 各工作方式的功用 表 1 2 各工作方式的功能 进入编辑模式 用于直接通过 操作面板输入数控程序和编辑程序 进入自动加工模式 可自动执 行存储在 NC 里的加工程序 进入 MDI 模式 手动输入并执行指 令 手动方式 工作台连续移动 手轮移动方式 手摇脉冲发生器生 效 手动快速模式 工作台快速移动 方式选择 回零模式 7 进入单段模式 2 手动进给速度倍率开关 以 JOG 手动或自动操作各轴的移动时 可通过调整此开关来改变各轴的移动 速度 在 JOG 手动移动各轴时 其移动速度等于外圈所对应值 3 在自动操作运行 时 其移动速度等于内圈所对应值 编程进给速度 F 3 手摇脉冲发生器 图 1 7 在手轮操作方式下 通过图 1 6 中的选择坐标轴与倍率旋钮 1 10 100 分别表示一个脉冲移动 0 001mm 0 010mm 0 100mm 和运行选定的坐标轴 图 1 2 手动进给倍率开关 图 1 3 手摇脉冲发生器 4 进给轴选择按钮开关 JOG 方式下 按下欲运动轴的按钮 被选择的轴会以 JOG 倍率进行移动 松开按钮则轴停止移动 5 紧急停止按钮 运动中遇到危机的情况 立即按下此按钮 机械将立即停止所有动作 欲解 除时 顺时针方向旋转此钮 切不可往外硬拽 以免损坏此按钮 即可恢复待机状 态 8 6 操作功能 操作功能的具体内容参见表 1 4 表 1 4 操作功能 按钮功能功能说明 循环启动按钮 在自动运行和 MDI 方式下使用 按下此按钮后 可进行程序的自动运行 进给保持按钮 在自动运行和 MDI 方式下使用下 按下 按钮进行程序的自动运转 若 按下此键程序暂停 再次按下 按钮程序继续自动运行 单程序段开关 该指示灯亮时 在自动运行状态下仅执行单节的 程序段动作 选择性停止开关 该指示灯亮时 当 M01 已被输入程序中 则程序 执行到 M01 后 程序暂停 工作台停止运动 空运行开关 该指示灯亮时 以手动进给倍率开关 图 1 6 所 设定的进给速度替换原程序所设定的进给速度 F 程序段跳转开关 运行到程序段前加 的程序段时仍会执行 机床闭锁开关 指示灯亮时 机床三轴被锁定 无法移动而程序 指令的坐标仍会显示 主轴正转 指示灯亮时 主轴正转 主轴反转 指示灯亮时 主轴反转 主轴停止 指示灯亮时 主轴停止转动 9 三 熟悉常用指令的用途 课课堂作堂作业业 实实操 操 1 开 关机与返回参考点操作 2 对刀和设置工件坐标 课课后作后作业业 理 理论论 1 回顾今天学习的内容 并了解刀具的用途及结构 2 预习 G M 指令的用法 了解其它指令的作用及特点 10 第第 2 次次 授课 章节 项目二 门轴的加工 授课 日期 授课课时2 教学 目标 1 了解数控车床的常用指令代码功能并熟练应用 2 提高数控加工的操作技能 3 能在数控车床上加工出合格的零件 教学 内容 基本内容 1 熟悉数控机床常用 G 代码 M 辅助功能指令的用法和合理设置 F S D H 等 指令参数 2 练习阶梯轴加工 3 示范车床类零件在数控车床上的加工过程 4 学生在数控车床上完成工件 达到图纸要求 5 掌握 M03 G00 G01 G99 G98 等指令的用法 难点 1 M03 G00 G01 G99 G98 等指令的用法 2 数控车床的基本对刀 教学 方法 复 习 5 分钟 教师讲解 10 分钟 思考讨论 5 分钟 学生讲解 5 分钟 学生练习 150 分钟 布置作业 10 分钟 布置下次课预习内容 5 分钟 教学 手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他 任务 1分配工件刀具对刀20 任务 2检查程序解决报警 完成工件的半精加 工和精加工 100 任务 3现场解答 如何提高加工的精 度 30 教 学 过 程 11 作业 1 了解刀具与实际机削选择的参数 2 练习加工阶梯轴 课后 体会 授 课 主 要 内 容 12 项项目二目二 门轴门轴的加工的加工 阶梯轴零件 技术要求 1 锐角倒钝 2 未注公差按 IT14 标准执 行 3 表面不得磕碰 4 未注圆角小于或等于 R0 5mm 比例数量材料 门轴 1 11塑料棒 图号 01 姓名日期 评分 编程就是把零件的外形尺寸 加工工艺过程 工艺参数 刀具参数等信息 按 照 CNC 专用的编程代码编写 加工程序的过程 数控加工就是 CNC 按加工程序的 要求 控制机床完成零件加工的过程 数控加工的工艺流程 如下图 13 一 编程基本知识 一 坐标轴定义 下图为数控车床示意图 图 2 1 GSK980TDa 使用 X 轴 Z 轴组成的直角坐标系 X 轴与主轴轴线垂直 Z 14 轴与主轴轴线方向平行 接近工 件的方向为负方向 离开工件的方向为正方向 按刀座与机床主轴的相对位置划分 数控车床有前刀座坐标系和后刀座坐标系 图 1 4 为前刀座的坐标 系 图 1 5 为后刀座的坐标系 从图中可以看出 前 后刀座 坐标系的 X 轴方向正好相反 而 Z 轴方向是相 同的 在以后的图示和例子中 用前刀座坐标系来说明编程的应用 图 2 2 前刀座的坐标系 图 2 3 后刀座的坐标系 二 数车对刀 GSK980TDa 的刀具功能 T 代码 具有两个作用 自动换刀和执行刀具偏置 15 图 2 4 二 确定数控加工工艺及工装方案 一 零件结构及技术要求分析 1 零件的毛坯尺寸为 30X70 2 零件要求精度较低 二 数控切削工艺工装分析 1 用三瓜卡盘装夹 至少伸出 55mm 以免加工中车到盘口 2 加工方法 第一次装夹中完成所有图形加工 3 提供刀具 90 度外圆车刀 三 数控加工工序卡片如表 2 1 所示 数控加工工序卡片 表 2 1 工艺卡片 工序号工序内容 数控加工工序卡片 1槽类加工 零件名称材料夹具名称使用设备 阶梯轴塑胶棒三瓜卡盘数控车床 工步 号 程序 号 工步 内容 刀具 号 刀具 规格 mm 主轴转速 r min 1 进给速度 mm min 1 背吃 刀量 mm 备注 1O0001 车外 圆 1自选6000 11 2 编制审核第 页共 页 三 编写基于 GSK980TD 数控系统的数控加工程序 一 快速定位 G00 16 代码格式 G00 X U Z W 代码功能 X 轴 Z 轴同时从起点以各自的快速移动速度移动到终点 如图 2 5 所示 两轴是以各自独立的速度移动 短轴先到达终点 长轴独立移动剩下的距离 其合成轨迹不 一定是直线 代码说明 G00 为初态 G 代码 X U Z W 取值范围为 9999 999 9999 999mm X U Z W 可省略一个或全部 当省略一个时 表示该轴的起点和终点坐标 值一致 同时省略表示终点和始点是同一位置 X 与 U Z 与 W 在同一程序段时 X Z 有效 U W 无效 代码轨迹图 C 点为 A 点快速移 动到 B 点的中间 点 图 2 5 示例 刀具从 A 点快速移动到 B 点 17 图 2 6 G0 X20 Z25 绝对坐标编程 G0 U 22 W 18 相对坐标编程 G0 X20 W 18 混合坐标编程 G0 U 22 Z25 混合坐标编程 二 直线插补 G01 代码格式 G01 X U Z W F 代码功能 运动轨迹为从起点到终点的一条直线 轨迹如图 2 7 所示 代码说明 G01 为模态 G 代码 X U Z W 取值范围为 9999 999 9999 999mm X U Z W 可省略一个或全部 当省略一个时 表示该轴的起点和终点坐 标值一致 同 时省略表示终点和始点是同一位置 F 代码值为 X 轴方向和 Z 轴方向的瞬时速度的矢量合成速度 实际的切削 进给速度为进给倍 率与 F 代码值的乘积 F 代码值执行后 此代码值一直保持 直至新的 F 代码值被执行 三 取零件上右端面的中心为工件坐标系原点 图中标注的坐标以此为原点 课题一 观察数控程序的构成 18 O0001 程序名 以 O 开头后接 4 位数 G99G97 一组初始状态 M03S1000M08 设定主轴转速及打开切削液 T0101 换刀和执行刀偏 程序头 G00X100M08 主轴提升到安全位置 Z0 检查对刀的正确与否 程序体 G01X 12 5Y12 5F400 M09 关闭切削液 程序尾 M05 主轴停止转动 M30 程序结束并返回程序头 学习机床运动控制指令 图 2 1 G00 G01 运动形式 图 2 2 G02 G03 运动形式 台阶轴具体程序的编写 为学生自己完成 四 上机操作完成工件的加工 1 数控车床开机和返回参考点 19 2 装夹工件 保证工件伸出卡盘长度足够 主轴旋转时不晃动 圆跳动小 3 程序优化 根据验证程序结果 对刀具运动轨迹和加工参数进行优化 4 安装刀具 对刀 X Z 向对刀 试切对刀 按键 按键 输入 M03S600 按键 再 按键 使主 轴正转 在手动 方式下摇动手轮使车刀沿工件外圆试切一刀 保持 X 坐标不 变 仅 Z 方向退刀 且测量试切直径 按下键 在对应的刀补上输入测量值 移 动车刀在工件的右端平一下端面 保持 Z 坐标不变 仅 X 方向退刀 按键 在 对应的 Z 轴刀补上输入 Z0 这种方法操作简便 直观 对刀精度高 5 先单段试加工 后自动加工 加工时 随时注意观察加工运行情况 适当调整主 轴速度和进给速度 保证加工正常 6 尺寸测量 7 加工结束 松开三瓜卡盘 卸下零件 去毛刺倒钝 打扫清理数控机床 小结 1 刀具的进刀点应选择适当 避免进刀时因位置不当造成过切和撞刀 2 加工前应注意对工件加工程序的检查 3 粗加工或半精加工时 切削热量大 因此 切削液的作用应以冷却散热为主 精 加工时 为了获得良好的已加工表面质量 切削液应以润滑为主 20 第第 3 次次 授课 章节 项目三 圆弧手柄加工 21 授课 日期 授课课时2 教学 目标 1 提高学生手工编程能力 2 熟练数控机床的操作 如 进刀与退刀方式 3 能在数控车床上加工出合格的零件 教学 内容 基本内容 1 熟练 G02 G03 指令功能的用法 2 练习加工圆弧轴零件 难点 轴类零件的手工编程 进刀与退刀的方式 教学 方法 复 习 5 分钟 教师讲解 10 分钟 思考讨论 5 分钟 学生讲解 5 分钟 学生练习 150 分钟 布置作业 10 分钟 布置下次课预习内容 5 分钟 教学 手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他 任务 1 熟练 G02 G03 指令功能 的用法 手工编程30 任务 2 数控机床的操作 如 进刀 与退刀方式 操作及手工编程90 任务 3现场解答如何提高对刀的精度10 任务 4要求每组自评每组组员互相对数20 教 学 过 程 作业 1 了解进刀与退刀的方式及其应用 2 熟悉 G02 G03 指令功能的用法 3 加工圆弧轴零件 22 课后 体会 授 课 主 要 内 容 23 项项目三目三 圆圆弧手柄加工弧手柄加工 其零件示意图 零件加工效果如下表所示 比例数量材料 圆弧手柄 1 11塑料棒 图号 02 姓名日期 评分 一 编程基本知识 一 圆弧插补 G02 G03 代码功能 G02 代码运动轨迹为从起点到终点的顺时针 后刀座坐标系 逆时 针 前刀座坐标系 圆弧 轨迹如图 3 1 所示 G03 代码运动轨迹为从起点到终点的逆时针 后刀座坐标系 顺时针 前刀座 坐标系 圆弧 轨迹如图 3 2 所示 24 代码轨迹图 图 3 1 G02 轨迹图 图 3 2 G03 轨迹图 代码说明 G02 G03 为模态 G 代码 R 为圆弧半径 取值范围 99999 999 99999 999mm I 为圆心与圆弧起点在 X 方向的差值 用半径表示 取值范围 9999 999 9999 999mm K 为圆心与圆弧起点在 Z 方向的差值 取值范围 9999 999 9999 999mm 圆弧中心用地址 I K 指定时 其分别对应于 X Z 轴 I K 表示从圆弧起点 到圆心的矢量分量 是增 量值 如图 3 3 所示 I 圆心坐标 X 圆弧起始点的 X 坐标 半径值 K 圆心坐标 Z 圆弧起 始点的 Z 坐标 图 3 3 圆弧方向 G02 G03 圆弧的方向定义 在前刀座坐标系和后刀座坐标系是相反 的 见图 3 4 25 图 3 4 注意事项 当 I 0 或 K 0 时 可以省略 但代码地址 I K 或 R 必须至少输入一个 否则系统产生报警 I K 和 R 同时输入时 R 有效 I K 无效 R 值必须等于或大于起点到终点的一半 如果终点不在用 R 代码定义的圆 弧上 系统会产生报警 地址 X U Z W 可省略一个或全部 当省略一个时 表示省略的该轴的 起点和终点一致 同时省 略表示终点和始点是同一位置 若用 I K 指令圆 心时 执行 G02 G03 代码的轨迹为全圆 360 用 R 指定时 表示 0 度的 圆 建议使用 R 编程 当使用 I K 编程时 为了保证圆弧运动的始点和终点与 指定值一致 系统按半径 运动 若使用 I K 值进行编程 若圆心到的圆弧终点距离不等于 R R 系统会自动调整圆心位置 保证圆弧运动的始点和终点与指定值一致 如果 圆弧的始点与终点间距离大于 2R 系统报警 R 指令时 可以是大于 180 和小于 180 圆弧 R 负值时为大于 180 度的圆 弧 R 正值时为小于或等于 180 度的圆弧 26 示例 从直径 45 25 切削到 63 06 的圆弧程序 图 3 5 图 3 5 二 确定数控加工工艺及工装方案 一 零件结构及技术要求分析 1 零件的毛坯尺寸为 30X60mm 2 零件要求精度较低 二 数控切削工艺工装分析 零件的右端表面中心定义为编程坐标系原点 1 工装 用三瓜卡盘装夹 工件伸出卡盘 45mm 以免加工中车到盘口 2 加工方法 第一次装夹中完成所有图形加工 3 提供刀具 90 度外圆尖刀 数控加工工序卡片如表 3 1 所列 表 3 1 工艺卡 工序号工序内容 数控加工工序卡片 1槽类加工 零件名称材料夹具名称使用设备 槽类加工有机玻璃平口钳数控机床 工步 号 程序 号 工步 内容 刀具 号 刀具 规格 mm 主轴转速 r min 1 进给速度 mm min 1 背吃 刀量 mm 备注 27 1O0001 圆弧 加工 1自选8000 11 2 3 4 编制审核第 页共 页 三 编写基于 GSK980TD 数控系统的数控加工程序 取零件上右端面的中心为工件坐标系原点 图中标注的坐标以此为原点 具体 程序的编写如表 2 7 所示 表 2 7 程序 程序注解 O0001程序名 N010G99G00G97T0101 N020M03S800 主轴正转 转速 1000 N030G0 X40 Z5 快速定位 N040G01 X0 Z0 F0 1 靠近工件 N050G03 U24 W 24 R15 切削 R15 圆弧段 N060G02 X26 Z 31 R5 切削 R5 圆弧段 N070G01 Z 40 切削 26 N080X40 Z5 返回起点 N090M05 N100M30 程序停止并返回至程序 头 说说明明 1 画整圆时必须采用 I J 方式 2 画大于半圆时若采用 R 方式时 R 取负值 四 上机操作完成工件的加工四 上机操作完成工件的加工 28 数控车床开机和返回参考点 装夹工件 安装刀具 对刀 验证程序 图形模拟验证 5 程序优化 根据验证程序结果 对刀具运动轨迹进行优化 6 先单段试加工 后自动加工 加工时 随时注意观察加工运行情况 适当调 整主轴速度和进给速度 保证加工正常 7 尺寸测量 8 加工结束 松开卡盘 卸下零件 去毛刺倒钝 打扫清理数控机床 小结 1 刀具的进刀点应选择适当 避免进刀时因位置不当造成过切 2 加工前应注意对工件加工程序的检查 29 第第 4 次次 授课 章节 项目四 定位销的加工 授课授课课时 2 30 日期 教学 目标 1 巩固前面的知识 灵活运用各种指令功能 提高手工编程技巧 2 提高数控加工的操作技能 教学 内容 基本内容 1 掌握 G90 切槽刀刀具的用法及进刀 退刀的方式 子程序的应用 2 实例加工重点 难点 切槽刀加工时的切削用量 进刀与退刀的方式 子程序的应用 教学 方法 复 习 5 分钟 教师讲解 10 分钟 思考讨论 5 分钟 学生讲解 5 分钟 学生练习 150 分钟 布置作业 10 分钟 布置下次课预习内容 5 分钟 教学 手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他 任务 1对刀了解结构与原理20 任务 2子程序的应用手工编程100 任务 3现场解答如何提高对刀的精度10 任务 4要求每组自评每组组员互相对数20 教 学 过 程 作业 1 掌握 G41 G42 刀具半径补偿的用法 2 综合运用前面所学的指令功能进行实例加工 课后 体会 授 课 主 要 内 容 项目四 定位销的加工 定位销零件图 技术要求 1 锐角倒钝 2 未注公差按 IT14 标准执行 3 表面不得磕碰 4 未注圆角小于或等于 R0 5mm 比例数量材料 定位销 1 11 塑料 棒 图号 02 姓名日期 评分 一 编程基本知识 一 固定循环代码 为了简化编程 GSK980TDa 提供了只用一个程序段完成快速移动定位 直线 螺 纹切削 最后快速移动返 回起点的单次加工循环的 G 代码 G90 轴向切削循环 G92 螺纹切削循环 G92 螺纹切削固定循环代码在螺纹功能一节中讲述 1 轴向切削循环 G90 代码格式 G90 X U Z W F 圆柱切削 G90 X U Z W R F 圆锥切削 代码功能 从切削点开始 进行径向 X 轴 进刀 轴向 Z 轴或 X Z 轴同时 切削 实现柱面或锥面 切削循环 代码说明 G90 为模态代码 切削起点 直线插补 切削进给 的起始位置 切削终点 直线插补 切削进给 的结束位置 X 切削终点 X 轴绝对坐标 单位 mm U 切削终点与起点 X 轴绝对坐标的差值 单位 mm Z 切削终点 Z 轴绝对坐标 单位 mm W 切削终点与起点 Z 轴绝对坐标的差值 单位 mm R 切削起点与切削终点 X 轴绝对坐标的差值 半径值 带方向 当 R 与 U 的符号不一致时 要求 R U 2 R 0 或缺省输入时 进行圆柱切削 如图 4 1 否则进行圆锥切 削 如图 4 2 单位 mm 循环过程 X 轴从起点快速移动到切削起点 从切削起点直线插补 切削进给 到切削终点 X 轴以切削进给速度退刀 返回到 X 轴绝对坐标与起点相同处 Z 轴快速移动返回到起点 循环结束 图 4 1 图 4 2 代码轨迹 U W R 反应切削终点与起点的相对位置 U W R 在符号不同时组 合的刀具轨迹 如图 4 3 图 4 3 示例 图 4 4 毛坯 125 110 图 4 4 2 固定循环代码的注意事项 1 在固定循环代码中 X U Z W R 一经执行 在没有执行新的固定循环 代码重新给定 X U Z W R 时 X U Z W R 的代码值保持有效 如果执行了除 G04 以外的非模态 00 组 G 代码或 G00 G01 G02 G03 G32 时 X U Z W R 保持的代码值被清除 2 在录入方式下执行固定循环代码时 运行结束后 必须重新输入代码才可以进 行和前面同样的固定 循环 3 在固定循环 G90 G94 代码的下一个程序段紧跟着使用 M S T 代码 G90 G94 代码不会多执行 循环一次 下一程序段只有 EOB 的程序段时 则固定循环会重复执行前一次循环动作 例 N010 G90 X20 0 Z10 0 F400 N011 此处重复执行 G90 一次 4 在固定循环 G90 代码中 执行暂停或单段的操作 运动到当前轨迹终点后单 段停止 二 子程序调用 M98 三 子程序反回 M99 示例 图 4 5 表示调用子程序 M99 中有 P 代码字 的执行路径 图 4 6 表示调用 子程序 M99 中无 P 代码字 的执行路径 主程序 子程序 主程序 子程序 图 4 5 图 4 6 二 确定数控加工工艺及工装方案 一 零件结构及技术要求分析 1 零件的毛坯尺寸为 30X50mm 2 零件要求精度较低 二 数控切削工艺工装分析 零件的右端表面中心定义为编程坐标系原点 1 工装 用三瓜卡盘装夹 工件伸出卡盘 37mm 以免加工中车到卡盘 2 加工方法 第一次装夹中完成所有图形加工 3 提供刀具 90 度外圆尖刀 4 毫米宽切槽刀 数控加工工序卡片如表 4 1 所列 表 4 1 工艺卡 工序号工序内容 数控加工工序卡片 1定位销加工 零件名称材料夹具名称使用设备 中山火炬职业技术学 院定位销塑胶棒三瓜卡盘数控车床 工步 号 程序 号 工步 内容 刀具 号 刀具 规格 mm 主轴转速 r min 1 进给速度 mm min 1 背吃 刀量 mm 备注 1O0001 外圆 面加 工 1自选8000 11 2切槽2自选7000 064 3 4 编制审核第 页共 页 三 加工程序 定位销具体程序的编写 为学生自己完成 小结 1 合理的利用固定循环指令和子程序编程 简化编程过程 2 加工前应注意对工件加工程序的检查 注意直线与圆弧的切换 3 分段切削时 为了避免出现分段切削的接刀痕迹 通过留出精加工余量 来一 次完成加工 参照经验公式先取精加工余量为单边 0 2mm 待分段切削完成后 再在 进行一次精加工 五 实地操作加工 老师在数控机床上示范该工件的加工过程 巩固学生对数控加工的认知 六 学生课堂练习 要求利用子程序进行加工编程 学生加工练习 老师巡回指导 第第 5 次次 授课 章节 项目五 螺杆的加工 授课 日期 授课课时2 教学 目标 1 掌握典型螺纹类零件的加工工艺 提高手工编程技巧 2 提高数控加工的操作技能 3 提高加工工件的尺寸精度 教学 内容 基本内容 1 掌握固定循环指令 G92 G76 的用法及其数值设置 2 综合各指令功能的用法并运用于编程练习 3 合理设定切削用量 重点 灵活运用各指令功能 提高手工编程技巧 加工工件的尺寸精度 固定循环指令 的用法 如 G92 G76 难点 加工零件的尺寸精度 固定循环指令的应用 如 G92 G76 教学 方法 复 习 5 分钟 教师讲解 10 分钟 思考讨论 5 分钟 学生讲解 5 分钟 学生练习 150 分钟 布置作业 10 分钟 布置下次课预习内容 5 分钟 教学 手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他 任务 1分发图纸制定加工工艺20 任务 2G92 G76程序的编辑100 任务 3现场解答选刀 装刀 装夹10 任务 4总结小结20 教 学 过 程 作业综合运用练习 编程与加工 课后 体会 授 课 主 要 内 容 项项目五目五 螺杆的加工螺杆的加工 该零件材料为塑料棒 零件如图 比例数量材料 螺杆 1 11塑胶棒 图号 06 姓名日期 评分 一 编程基本知识 相关 G 功能指令 螺纹切削分为单行程螺纹切削 简单螺纹切削循环和复合螺纹切削循环 1 螺纹切削时的几个问题 1 螺纹牙型高度 螺纹总切深 对于三角形普通螺纹 牙型高度按下式计 算 h 0 6495P P 为螺距 2 螺纹起点与终点轴向尺寸 由于车螺纹起始时有一个加速过程 结束前 有一个减速过程 在这段距离中 螺距不可能保持均匀 因此车螺纹时 两端必须设置足够的升速进刀段 1 和减速退刀段 2 一般按下式选 取 1 2X 导程 2 1 1 5 X 导程 3 分层切削深度 表表 5 1 进给进给次数与背吃刀量参考表次数与背吃刀量参考表 米制螺纹 直径值 单位 mm 螺 距1 01 52 02 53 03 54 0 牙 深0 6490 9741 2991 6241 9492 2732 598 1 次0 70 80 91 01 21 51 5 2 次0 40 60 60 70 70 70 8 3 次0 20 40 60 60 60 60 6 4 次0 160 40 40 40 60 6 5 次0 10 40 40 40 4 6 次0 150 40 40 4 7 次0 20 20 4 8 次0 150 3 背 吃 刀 量 及 切 削 次 数 9 次0 2 2 单行程螺纹切削循环指令 G32 代码格式 G32 X U Z W F I J K Q 代码功能 刀具的运动轨迹是从起点到终点的一条直线 如图 3 33 从起点到 终点位移量 X 轴按半径值 较 大的坐标轴称为长轴 另一个坐标 轴称为短轴 运动过程中主轴每转一圈长轴移动一个导程 短 轴与 长轴作直线插补 刀具切削工件时 在工件表面形成一条等螺距的 螺旋切槽 实现等螺距螺 纹的加工 F I 代码字分别用于给定公制 英制螺纹的螺距 执行 G32 代码可以加工公制或英制等 螺距的直 螺纹 锥螺纹和端面螺纹和连续的多段螺纹加工 代码说明 G32 为模态 G 代码 螺纹的螺距是指主轴转一圈长轴的位移量 X 轴位移量则按半径值 起点和终点的 X 坐标值相同 不输入 X 或 U 时 进行直螺纹切 削 起点和终点的 Z 坐标值相同 不输入 Z 或 W 时 进行端面螺 纹切削 起点和终点 X Z 坐标值都不相同时 进行锥螺纹切削 F 公制螺纹螺距 为主轴转一圈长轴的移动量 取值范围 0 F 500 mm F 代码值执行后保持有效 直至再次执行给定螺纹螺距的 F 代码字 I 每英寸螺纹的牙数 为长轴方向 1 英寸 25 4 mm 长度上螺纹的牙数 也可 理解为长轴移动 1 英寸 25 4 mm 时主轴旋转的圈数 取值范围 0 06 25400 牙 英寸 I 代码值执行后保持有效 直至再次执行给 定螺纹 螺距的 I 代码字 J 螺纹退尾时在短轴方向的移动量 退尾量 取值范围 9999 999 9999 999 单 位 mm 带正负方向 如果短轴是 X 轴 该值为半径指定 J 值是模态参 数 K 螺纹退尾时在长轴方向的长度 取值范围 0 9999 999 单位 mm 如果长 轴是 X 轴 则该值为半径指 定 不带方向 K 值是模态参数 Q 起始角 指主轴一转信号与螺纹切削起点的偏移角度 取值范围 0 单位 0 001 度 Q 值 是非模态参数 每次使用都必须指定 如果不指定就认为 是 0 度 Q 使用规则 1 如果不指定 Q 即默认为起始角 0 度 第一篇 编程说明 2 对于连续螺纹切削 除第一段的 Q 有效外 后面螺纹切削段指定 的 Q 无效 即使定义了 Q 也被忽略 3 由起始角定义分度形成的多头螺纹总头数不超过 65535 头 4 Q 的单位为 0 001 度 若与主轴一转信号偏移 180 度 程序中 需输入 Q 如果输入的为 Q180 或 Q180 0 均认为是 0 18 度 长轴长轴 短 短轴轴的判断方法 的判断方法 图 5 1 注意事项 J K 是模态代码 连续螺纹切削时下一程序段省略 J K 时 按前面的 J K 值进行退尾 在执行非螺纹 切削代码时取消 J K 模态 省略 J 或 J K 时 无退尾 省略 K 时 按 K J 退尾 J 0 或 J 0 K 0 时 无退尾 J 0 K 0 时 按 J K 退尾 J 0 K 0 时 无退尾 当前程序段为螺纹切削 下一程序段也为螺纹切削 在下一程序段 切削开始时不检测主轴位置编码器 的一转信号 直接开始螺纹加 工 此功能可实现连续螺纹加工 执行进给保持操作后 系统显示 暂停 螺纹切削不停止 直到当 前程序段执行完才停止运动 如 为连续螺纹加工则执行完螺纹切 削程序段才停止运动 程序运行暂停 在单段运行 执行完当前程序段停止运动 如为连续螺纹加工则执 行完螺纹切削程序段才停止运动 系统复位 急停或驱动报警时 螺纹切削减速停止 3 螺纹切削循环 G92 代码格式 G92 X U Z W F J K L 公制直螺纹切削循环 G92 X U Z W I J K L 英制直螺纹切削循环 G92 X U Z W R F J K L 公制锥螺纹切削循环 G92 X U Z W R I J K L 英制锥螺纹切削循环 代码功能 从切削起点开始 进行径向 X 轴 进刀 轴向 Z 轴或 X Z 轴同时 切削 实现等螺距的 直螺纹 锥螺纹切削循环 执行 G92 代码 在螺纹加工未端有螺纹退尾过程 在距离螺纹切 削 终点固定长度 称为螺纹的退尾长度 处 在 Z 轴继续进行螺 纹插补的同时 X 轴沿退刀 方向指数或线性 由参数设置 加 速退出 Z 轴到达切削终点后 X 轴再以快速移动速度退 刀 如图 3 40 所示 代码说明 G92 为模态 G 代码 切削起点 螺纹插补的起始位置 切削终点 螺纹插补的结束位置 X 切削终点 X 轴绝对坐标 单位 mm U 切削终点与起点 X 轴绝对坐标的差值 单位 mm Z 切削终点 Z 轴绝对坐标 单位 mm W 切削终点与起点 Z 轴绝对坐标的差值 单位 mm R 切削起点与切削终点 X 轴绝对坐标的差值 半径值 当 R 与 U 的符号不一致时 要求 R U 2 单位 mm F 公制螺纹螺距 取值范围 0 F 500 mm F 代码值执行后 保持 可省略输入 I 英制螺纹每英寸牙数 取值范围 0 06 25400 牙 英寸 I 代 码值执行后保持 可省略输入 J 螺纹退尾时在短轴方向的移动量 取值范围 0 9999 999 单位 mm 不带方向 根据程 序起点位置自动确定退尾方向 模 态参数 如果短轴是 X 轴 则该值为半径指定 K 螺纹退尾时在长轴方向的长度 取值范围 0 9999 999 单位 mm 不带方向 模态参数 如长轴是 X 轴 该值为半径指定 L 多头螺纹的头数 该值的范围是 1 99 模态参数 省略 L 时默认为单头螺纹 图 5 2 图 5 3 G92 代码可以分多次进刀完成一个螺纹的加工 但不能实现 2 个连续螺纹的 加工 也不能加工端面 螺纹 G92 代码螺纹螺距的定义与 G32 一致 螺距是指 主轴转一圈长轴的位移量 X 轴位移量按半径值 锥螺纹的螺距是指主轴转一圈长轴的位移量 X 轴位移量按半径值 B 点与 C 点 Z 轴坐标差的绝 对值大于 X 轴 半径值 坐标差的绝对值时 Z 轴为长轴 反之 X 轴为长轴 循环过程 直螺纹如图 3 38 锥度螺纹如图 3 39 X 轴从起点快速移动到切削起点 从切削起点螺纹插补到切削终点 X 轴以快速移动速度退刀 与 方向相反 返回到 X 轴绝对坐标 与起点相同处 Z 轴快速移动返回到起点 循环结束 注意事项 省略 J K 时 按 NO 19 号参数设定值退尾 省略 J 时 长轴方向按 K 退尾 短轴方向按 NO 19 号参数设定值退 尾 省略 K 时 按 J K 退尾 J 0 或 J 0 K 0 时 无退尾 J 0 K 0 时 按 J K 退尾 J 0 K 0 时 无退尾 螺纹切削过程中执行进给保持操作后 系统仍进行螺纹切削 螺纹 切削完毕 显示 暂停 程序 运行暂停 螺纹切削过程中执行单程序段操作后 在返回起点后 一次螺纹切 削循环动作完成 运行停止 J K 输入负值时 按正值处理 系统复位 急停或驱动报警时 螺纹切削减速停止 代码轨迹 U W R 反应螺纹切削终点与起点的相对位置 U W R 在符号不同时 组合的刀具轨迹与退尾 方向 如图 5 4 图 5 4 示例 如图 5 5 图 5 5 4 复合螺 复合螺纹纹切削循切削循环环 G76 选选 修 修 代码格式 G76 P m r a Q dmin R d G76 X U Z W R i P k Q d F I 代码功能 通过多次螺纹粗车 螺纹精车完成规定牙高 总切深 的螺纹加工 如果定义的螺纹角度不 为 0 螺纹粗车的切入点由螺纹牙顶逐 步移至螺纹牙底 使得相邻两牙螺纹的夹角为规定 的螺纹角度 G76 代码可加工带螺纹退尾的直螺纹和锥螺纹 可实现单侧刀刃 螺纹切削 吃 刀量逐渐减少 有利于保护刀具 提高螺纹精度 G76 代码不能加工端面螺纹 加工轨迹如 图 5 6 a 所示 相关定义 起点 终点 程序段运行前和运行结束时的位置 表示为 A 点 螺纹终点 由 X U Z W 定义的螺纹切削终点 表示为 D 点 如 果有螺纹退尾 切削终点 长轴方向为螺纹切削终点 短轴方向退 尾后的位置 螺纹起点 Z 轴绝对坐标与 A 点相同 X 轴绝对坐标与 D 点 X 轴 绝对坐标的差值为 i 螺纹锥度 半径值 表示为 C 点 如果 定义的螺纹角度不为 0 切削时并不能到达 C 点 螺纹切深参考点 Z 轴绝对坐标与 A 点相同 X 轴绝对坐标与 C 点 X 轴绝对坐标的差值为 k 螺纹 的总切削深度 半径值 表 示为 B 点 B 点的螺纹切深为 0 是系统计算每一次螺纹切削 深 度的参考点 螺纹切深 每一次螺纹切削循环的切削深度 每一次螺纹切削轨迹的 反向延伸线与直线 BC 的交点 该点与 B 点 X 轴绝对坐标 的差值 无符号 半径值 为螺纹切深 每一次粗车的螺纹切深为 d n 为当前的粗车循环次数 d 为第一次粗车的螺纹切 深 螺纹切削量 本次螺纹切深与上一次螺纹切深的差值 d 退刀终点 每一次螺纹粗车循环 精车循环中螺纹切削结束后 径向 X 轴 退 刀的终点位置 表 示为 E 点 螺纹切入点 每一次螺纹粗车循环 精车循环中实际开始螺纹切削的点 表示 为 Bn 点 n 为切削循 环次数 B1 为第一次螺纹粗车切入点 Bf 为最后一次螺纹粗车切入点 Be 为螺纹精车切入点 Bn 点相对 于 B 点 X 轴和 Z 轴的位移符合公式 X 螺纹终点 X 轴绝对坐标 单位 mm U 螺纹终点与起点 X 轴绝对坐标的差值 单位 mm Z 螺纹终点 Z 轴的绝对坐标值 单位 mm W 螺纹终点与起点 Z 轴绝对坐标的差值 单位 mm P m 螺纹精车次数 00 99 单位 次 m 代码值执行后保持有效 并把系 统数据参数 NO 057 的值修改为 m 未输入 m 时 以系统数据参数 NO 057 的值作为精车次数 在螺纹精车时 每次 的进给的切削量等于 螺纹精车的切削量 d 除以精车次数 m P r 螺纹退尾长度 00 99 单位 0 1 L L 为螺纹螺距 r 代码值执行后保 持有效 并把系统 数据参数 NO 019 的值修改为 r 未输入 r 时 以系 统数据参数 NO 019 的值作为螺纹退尾宽度 螺纹退尾功能可实现无退 刀槽的螺纹加工 系统参数 NO 019 定义的螺纹退尾宽度对 G92 G76 代码有效 P a 相邻两牙螺纹的夹角 取值范围为 00 99 单位 度 a 代码值执行后 保持有效 并 把系统数据参数 NO 058 的值修改为 a 未输入 a 时 以 系统数据参数 NO 058 的值作为螺纹牙的 角度 实际螺纹的角度由刀具 角度决定 因此 a 应与刀具角度相同 Q dmin 螺纹粗车时的最小切削量 取值范围为 00 99999 单位 0 001mm 无符号 半径值 当 d dmin 时 以 dmin 作为本次粗车的切削量 即 本次螺纹 切深为 d dmin 设置 dmin 是为了避免由于螺纹粗车切削量递减造成粗车切 削量过小 粗车 次数过多 Q dmin 执行后 代码值 dmin 保持有效 并把系统数据参 数 NO 059 的值修改为 dmin 单位 0 001 mm 未输入 Q dmin 时 以系统数据参数 NO 059 的值作为最小切削量 R d 螺纹精车的切削量 取值范围为 00 99 999 单位 mm 无符号 半径值 半径值等于螺 纹精车切入点 Be 与最后一次螺纹粗车切入点 Bf 的 X 轴绝对坐标的差值 R d 执行后 代码值 d 保 持有效 并把系统数据参 数 NO 060 的值修改为 d 1000 单位 0 001 mm 未输入 R d 时 以系 统数据参数 NO 060 的值作为螺纹精车切削量 R i 螺纹锥度 螺纹起点与螺纹终点 X 轴绝对坐标的差值 取值范围为 9999 999 9999 999 单 位 mm 半径值 未输入 R i 时 系统按 R i 0 直螺纹 处理 P k 螺纹牙高 螺纹总切削深度 取值范围为 1 单位 0 001mm 半径值 无符号 未输入 P k 时 系统报警 Q d 第一次螺纹切削深度 取值范围为 1 单位 0 001mm 半径值 无符 号 未 输入 d 时 系统报警 F 公制螺纹螺距 取值范围为 0 F 500 mm I 英制螺纹每英寸的螺纹牙数 取值范围为 0 06 25400 牙 英寸 图图 5 6 图图 5 7 螺纹螺距指主轴转一圈长轴的位移量 X 轴位移量按半径值 C 点与 D 点 Z 轴坐标差的绝对值大 于 X 轴坐标差的绝对值 半径值 等于 i 的绝对值 时 Z 轴为长轴 反之 X 轴为长轴 代码执行过程 从起点快速移动到 B1 螺纹切深为 d 如果 a 0 仅移动 X 轴 如果 a 0 X 轴和 Z 轴同时移动 移动方向与 A D 的方向相同 沿平行于 C D 的方向螺纹切削到与 D E 相交处 r 0 时有退尾过程 X 轴快速移动到 E 点 Z 轴快速移动到 A 点 单次粗车循环完成 再次快速移动进刀到 Bn n 为粗车次数 切深取 d 中的较大值 如果切深小于 k d 转 执行 如果切 深大于或等于 k d 按切深 k d 进刀到 Bf 点 转 执行最后一次螺纹 粗车 沿平行于 C D 的方向螺纹切削到与 D E 相交处 r 0 时有退尾过程 X 轴快速移动到 E 点 Z 轴快速移动到 A 点 螺纹粗车循环完成 开始螺纹精车 快速移动到 Be 点 螺纹切深为 k 切削量为 d 后 进行螺纹精车 最后返 回 A 点 完成一次螺纹 精车循环 如果精车循环次数小于 m 转 进行下一次精车循环 螺纹切深仍为 k 切削量为 0 如果精车 循环次数等于 m G76 复合螺纹加工循环结束 示例 示例 图图 5 8 螺螺纹为纹为 M68X6 图图 6 8 二 确定数控加工工艺及工装方案 一 零件结构及技术要求分析 1 零件的毛坯尺寸为 30mmX60 二 数控切削工艺工装分析 1 用卡盘装夹 至少伸出 5mm 以免加工中车到卡盘 2 加工方法 第一次装夹中完成所有图形加工 3 提供刀具 外圆刀 切槽刀 螺纹刀 三 数控加工工序卡片如表 2 1 所示 数控加工工序卡片 表 2 1 工序号工序内容 数控加工工序卡片 1螺杆加工 零件名称材料夹具名称使用设备 螺杆加工塑胶棒卡盘数控车床 工程序工步内刀具刀具主轴转速进给速度背吃备注 步 号 号容号规格 mm r min 1 mm min 1 刀量 mm 1O0001 粗精加 工外圆 1自选7000 21 2O0002切槽2自选 6000 074 3O0003 加工螺 纹 3自选 6002 5自选 编制审核第 页共 页 二