数控铣床编程与加工技术教案项目④.doc

【课题编号】4 项目四【课题名称】平面轮廓的加工【教学目标与要求】一、知识目标1.能分析圆弧轮廓的铣削加工工艺，选择合适的刀具、具量和工艺参数。2.能应用G02、G03控制指令，读懂加工程序。3.掌握用数控铣床加工复合轮廓型腔模具的方法。二、能力目标1.能分清G02、G03指令的应用场合，能读懂加工程序，计算刀具的起始和终止点。2.能读懂刀具补偿指令G40、G41、G42的含义。3.能正确输入加工程序，并操作数控铣床，加工出合格的零件。三、素质目标1.了解圆弧曲线轮廓加工指令，G02和G03的应用场合，区分直线与圆弧曲线加工的不同指令特点。2.能读懂圆弧曲线数控铣床加工程序，分析加工工艺路线。四、教学要求1.能读懂复合轮廓零件图，分析加工工艺过程，会选择刀具，运动参数。2.能读懂复合轮廓型腔零件的加工程序，会做修正、调整。能做刀具补偿计算。3.掌握数控铣床加工型腔零件的操作方法。【教学重点】1.G02、G03控制指令的应用与编写格式。2.G17、G18、G19控制指令的应用平面。3.能计算刀具的起点和终点。4.会使用刀具半径补偿指令G40、G41、G42。【难点分析】1.注意G02、G03指令的选用与所在平面而位置坐标的方位有关，一般工件上面用G17指令，即X0Y 坐标系。学生对G17、G18、G19的认识可能不太清楚。2.型腔加工常用球形头刀，其作用与普通立铣刀有何不同？3.刀具半径补偿的概念认识不够深刻。4.键槽铣刀（二刃）与常用立铣刀（三刃）有什么不同？【分析学生】1.学生对模具加工可能会较有兴趣，对型腔的加工内容会比较重视。2.对G17、G18、G19指令的重视不够，一般常用G17在X0Y平面加工型腔应用较多。3.学生对球形刀头的特点可能不太清楚。【教学思路设计】1.先介绍平面轮廓的加工特点，其次按刀尖在圆起点和终点的轨迹，作为选用加工指令G02和G03的依据。2.按程序加工图4-2零件，根据测量误差分析采用刀具补偿指令的必要性。3.按图4-17和图4-23制定的零件程序，加工出零件，并检测、调整。【教学安排】32学时【教学过程】一、圆弧轮廓的加工1.读懂图样4-2太极零件 在边长100mm的正方形方块上要加工出高5mm的圆形凸台，凸台分成左下角和右下角两部分，分别是两条鲤鱼外形的太极图案。从图形可以看到，组成太极零件全是圆弧曲线，这是本项目加工的特点。2.分析加工工艺 所有的圆弧曲线加工深度都不大，可以一刀成形，左下部的图形比右上部分低3mm，所以应在左下部分加工出两个R22.5mm的凸、凹圆弧，其圆弧中心距离为45mm。计算找到刀具切削的各点坐标如表4-12，加工路线如图4-3所示。选用90mm的端铣刀先加工整个上平面，后用16mm的立铣刀加工圆弧曲面，用键槽铣刀加工12圆孔。3.读懂加工程序 如表4-5所示的加工程序00401，G90、G54、G17、G40、G80、G49为程序初始化，其含义与前面的加工程序相同，G43为刀补，即几把铣刀的不同夹持长度对同一对刀点的高度补偿。程序分成三部分，用第一把刀加工平面在程序00401中没有写出来；只写出第二部分用T02立铣刀加工90外圆和分割太极图案的两部分连接曲线，第三部分加工鱼眼孔12的程序。用G02、G03指令加工圆弧曲线。由于编制程序用立铣刀的中心线作为走刀轨迹，实际切削的轨迹与中心线的轨迹偏移半径的距离，用G41、G42补偿半径的大小，编程时就可以用轮廓线来计算，不必考虑刀具的半径值影响，达到方便编程的目的。4.G02、G03圆弧插补指令 两个指令都是以加工圆弧曲线，但走刀轨迹有顺、逆时针的差别，G02为顺时针指令，G03为逆时针指令，在不同的加工平面G17、G18、G19中基本相同，如图4-5所示。G02、G03的指令格式要标出圆弧终点坐标和圆弧半径值，正值表示圆弧半径小于180，负值表示圆弧半径大于180，如图4-7。也可以标注增量方式I、J、K，如图4-6。G41、G42、G40分别为刀具左、右和撤销补偿指令。G41指令用于刀具的前进方向位于被切工件的左侧；G42指令用于刀具的前进方向位于刀具的右侧，如图4-18所示。这里主要是考虑刀具在左右侧位置变换中，工作台滚珠丝杠左右反向传动误差对加工精度的不同影响。二、型腔的加工1.读懂图4-17所示的凹形板零件图 该零件图是在100mm方形板中开出十字凹形，大部分是圆弧连接线，仅有几条很短的直线过渡。与前面零件不同的是对尺寸精度要求较高，都有公差值，增加了加工的难度。但凹形的深度最大为5mm，均可一次切削成形。2.加工工艺分析 由于有尺寸精度要求，加工时需分为粗、精二次循环。先加工十字型腔，留出0.05mm的精加工余量，后加工24mm的中心孔。刀具选择T01为80铣平面的端铣刀；T02为16的立铣刀，铣削十字凹槽和24的中心孔。3.读懂加工程序表4-9 表4-9的加工程序分为加工十字凹槽和中心孔24mm两部分。加工平面没有编制出程序。程序中选用G42 D02刀具右半径补偿，其补偿代码用D表示，02为具体补偿值代号，具体数值再输入到系统中。粗加工时留出0.45mm的精加工余量。该程序主要选用G02和G03加工指令，根据圆弧的顺、逆时针方向决定。加工起点在十字型右边下方的X35、Y10处，然后向下加工。程序中只给出粗加工内腔的语句，缺少精加工循环。中心孔加工程序选择G02顺时针，从右侧X12、Y0作为起点。I-12表示圆弧起点X12到圆弧圆心的增量值-12。三、复合轮廓的加工1.读懂图4-23所示的复合轮廓零件图 图示中100mm正方形上面铣出直径为90mm、宽度为3mm、高度为5mm的圆环凸台；内凹槽中心有D形的凸台，高5mm，D形中心圆孔为30mm，加工尺寸大都有公差要求。2.加工工艺分析 由于有尺寸精度要求，加工时分为粗加工和精加工二次完成。粗加工选用12的键槽铣刀，精加工选用10的立铣刀。键槽铣刀排屑容易。粗铣刀进给速度选择60mm/min，主轴转速为700r/min；精铣进给速度选择50mm/min，主轴转速为100r/min。3.读懂加工程序 程序只有粗加工、没有精加工内容，分为加工外圆、内圆凸台及中心内圆轮廓的加工三个部分。内圆凸台的加工比较复杂，既要考虑到内圆周，又要考虑到D型凸台形状，所以分几次分段加工成形，其走刀路线可参见图4-24所示。圆轮廓加工程序比较简单。程序主要应用于G43、G41、D02、G03、G02、G40、G42指令，这些指令在前面圆弧加工中已经应用过，并没有新的控制指令。四、小结1.圆弧加工指令用G02和G03，分别为顺、逆时针两个方向，用R前的