《数控车削编程与操作加工实训教程 第2版》教案-项目7-外圆槽的编程及车削加工

项目5——外圆槽的编程及车削加工第一部分：工作任务描述1.加工零件项目工作任务名称：外圆槽练习件的编程及车削加工2.零件类型描述（新课导入）：该零件属于较简单带外圆槽的零件，是使用数控车床加工的基本零件轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。3.任务内容描述：已知毛坯材料为LY12，毛坯尺寸为Ф45mm×100mm的棒料。制定零件加工工艺，编写零件加工程序，并在仿真软件上进行虚拟操作加工，最后在数控车床上进行实际操作加工，并对加工后的零件进行检测、评价。第二部分：项目教学设计课程名称：数控车削编程与操作加工总学时48项目5：外圆槽练习件的编程及车削加工课时5学习目标学习内容1.掌握外圆槽的车削加工工艺制定方案。2.掌握外圆槽的车削加工编程方法并能在仿真软件上进行虚拟操作加工。3.能将零件正确安装在三爪卡盘上。4.能将外圆车刀、切槽刀正确安装在刀架上。5.正确摆放操作加工所需工具、量具。6.能按操作规范合理使用ck6140卧式数控车床，并完成外圆槽的车削加工。7.能正确使用游标卡尺对槽进行检测。8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。1.根据零件图纸进行零件工艺信息分析，确定加工顺序，并填入相应的卡片中。2.合理选择适合该零件加工的刀具，并完成相应卡片的填写。3.合理选择适合该零件加工的切削用量，并完成相应卡片的填写。4.合理选择该零件工件坐标原点，确定走刀路线，并完成相应卡片的填写。5.根据该零件编程要求计算基点坐标，完成相关的尺寸链计算。6.根据该零件的加工要求编制程序清单，进行虚拟及实际操作加工。7.正确选择并使用相关量具对该零件进行检测，并完成相应卡片的填写。学习环节设计教学方法1.制定工艺方案2.编制程序、仿真操作加工3.实际操作加工4.零件检测5.学习评价宏观教学方法微观教学方法◆引导文教学法◆项目教学法◆任务单元训练法◆演示法◆讲述法◆讨论法◆仿真法◆实操法◆引导法◆讲解法◆范例法教学内容教学设计学习环节一：制定工艺方案1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作任务，学生资讯，教师解惑，学生填写零件图工艺信息分析卡片，见表1-1。表1-1零件图工艺信息分析卡片单位名称集美轻工业学校班级学号姓名成绩零件图号C05-01零件名称外圆槽练习件分析内容分析理由形状、尺寸大小该零件的加工面由端面、外圆柱面、倒角面、圆锥面、台阶面及凹圆弧面组成。形状比较简单，是较典型的短轴类零件。因此，可选择现有设备ck6140卧式数控车床，刀具可选1~2把外圆车刀即可完成。结构工艺性该零件的结构工艺性好，便于装夹、加工。因此，可选用标准刀具进行加工。几何要素、尺寸标注该零件轮廓几何要素定义完整，尺寸标注符合数控加工要求，有统一的设计基准，且便于加工、测量。精度、表面粗糙度该零件外圆柱面、，尺寸精度要求较高，其中外圆柱面尺寸公差等级为IT9-IT10级，图中未注尺寸公差按IT12级处理。该零件表面质量要求最高为Ra3.2,其余为Ra6.3。由于该零件精度和表面质量要求不太高。因此，可考虑采用以下加工方案：粗车—半精车。材料及热处理该零件所用材料LY12为高合金硬铝，硬度为105HB，加工性能等级代号为2，属易切削金属材料。因此，选硬质合金或涂层刀具材料均可，在加工时不宜选择过大的切削用量，切削过程中可不加冷却液。其它技术要求该零件要求锐角倒钝，故编程时在锐角处安排1×450的倒角。生产类型、定位基准该零件生产类型为单件生产，因此，要按单件小批生产类型制定工艺规程。由于该零件生为单件生产，因此，定位基准可选在外圆表面。※学生资讯记录：一．学习环境设计：环节1：“教、学、做一体化”多媒体教学平台环节2：数控编程与仿真加工实训中心环节3：数控加工实训中心实训基地环节4：数控加工实训中心工量具室环节5：数控加工实训中心备料室二．学习方法设计：1.教师采用引导文教学法引导学生进入学习情境2.教师布置工作任务，提出问题，进行资讯3.教师当学生，分组讨论，学生决策4.学生根据零件图完成学习环境的实施5.教师讲述、演示、解惑6.学生对加工后的零件进行自检互评7.由教、学、做逐渐过渡为做、学、教，做中学，学中做，边学、边做、边修正三．学习环节设计：环节一：制定工艺方案1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作任务，学生资讯，教师解惑教学内容教学设计1.2确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见，学生填写卡片，见表1-2。表1-2加工顺序卡片单位名称集美轻工业学校班级学号姓名成绩零件图号零件名称使用设备场地C05-01外圆槽练习件ck6140数控车床数控加工实训中心程序编号O0005零件材料LY12数控系统FANUC0iMate-TD工步序号工步内容确定理由量具选用备注名称量程1车端面车平端面，建立长度基准，保证工件长度要求。车削完的端面在后续加工中不需再加工。0.02mm游标卡尺0-150mm手动2粗车各外圆表面较短时间内去除毛坯大部分余量，满足精车余量均匀性要求。0.02mm游标卡尺0-150mm自动3精车各外圆表面保证零件加工精度，按图纸尺寸，一刀连续车出零件轮廓。0.02mm游标卡尺0-150mm自动4切槽使用切槽刀加工如图所示尺寸0.02mm游标卡尺0-150mm自动※小组讨论：1.2确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见教学内容教学设计1.3选择刀具：教师提出问题，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学生填写刀具卡片，见表1-3。数控车床一般均使用机夹可转位车刀。本零件为铝材，对刀片材料无特殊要求，刀片均选用常用的涂层硬质合金刀片。机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度，重点在于刀具刀片形状的选择。对于本例由于有槽的加工，需考虑切槽到刀头部分长度=槽深+（2～3）mm，防止加工中刀体与工件发生干涉。刀宽根据加工工件槽宽的要求来选择。切槽刀选择3mm宽刀片。外圆表面加工选择数控车床常用菱形刀片，刀尖角选择为80°。主偏角93°，所选刀片刀尖圆弧半径为0.4mm。因本工件的表面质量要求不高故粗精加工外圆表面使用一把刀具即可。表1-3刀具卡片单位名称集美轻工业学校班级学号姓名成绩零件图号C05-01零件名称外圆槽练习件工步号刀具号刀具名称刀具参数刀片材料偏置号刀柄型号刀尖半径刀尖方位刀片型号1T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金SDJCR2020K11（20X20）2T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2020K11（20X20）3T0193°外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2020K11（20X20）4T02切槽刀3N123D2-0150-CM涂层硬质合金02RF123D08-2020B（20X20）问教学内容1.3选择刀具：教师提出问题，学生查阅资料,听取学生的决策意见教学设计1.4选择切削用量：小组讨论，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学生填写切削用量卡片，见表1-4。粗加工：首先取ap=3.0mm；其次取f=0.2mm/r；最后取Vc=120m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1000r/min，根据公式=计算出进给速度=200mm/min，填入表1-4中。精加工:首先取ap=0.3mm；其次取f=0.08mm/r；最后取Vc=200m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1500r/min，根据公式=计算出进给速度=100mm/min，填入表1-4中。槽的加工:首先该零件取ap=4mm;其次取f=0.05mm/r;最后取Vc=80m/min。然后根据公式计算出主轴转速=600r/min，根据公式=计算出进给速度=30mm/min，填入表1-4中。表1-4切削用量卡片单位名称集美轻工业学校班级学号姓名成绩零件图号C05-01零件名称外圆槽练习件工步号刀具号切削速度Vc（m/min）主轴转速（r/min）进给量f（mm/r）进给速度vf（mm/min）背吃刀量ap（mm）12T0112010000．22003．03T0120015000．081200．34T02806000.

5304※小组讨论：1.4选择切削用量：学生查阅资料,小组讨论,听取学生的决策意见教学内容教学设计1.5确定工件零点，绘制走刀路线图：学生绘制数控加工走刀路线图卡片，见表1-5。表1-5数控加工走刀路线图卡片教学内容5确定工件零点，绘制走刀路线图：教学设计注意的问题：教学内容教学设计1.6数学处理：该零件主要尺寸的程序设定值计算：一般取为工件尺寸的中值。如本例尺寸为，则编程尺寸为Φ29.97。槽（宽度=8mm）的加工方法如上所述，坐标点的计算如下：第一刀（X42,Z-28）留出精车余量0.2第二刀（X42,Z-25）留出精车余量0.2第三刀（X42,Z-24）直接车到29.97，然后在精车到长度Z-28（保证尺寸）。槽（宽度=5X3mm）的加工方法如上所述，坐标点的计算如下：第一刀（X42,Z-17）留出精车余量0.2第二刀（X42,Z-16）留出精车余量0.2第三刀（X42,Z-15）G01走到X40，然后倒角C2，车到槽Φ34尺寸，然后在精车到长度Z-17（保证尺寸）。第四刀（X42,Z-19）G01走到X40，然后倒角C2，（保证尺寸）。工艺分析：夹工件的左端。粗精车外径Φ40；长度30，达到图纸要求的尺寸并倒角C1。切槽Φ30X8，5X3，达到图纸要求的尺寸并倒角C2引入新的知识点：暂停指令（G04）该指令可使刀具作短时间的无进给光整加工，常用于车槽、镗平面、锪孔等场合。如图1-1所示。输入格式：G04P；或G04X；或G04U；注：P：时间或主轴转数的指定（不能用小数点）X：时间或主轴转数的指定（可以用小数点）U：时间或主轴转数的指定（可以用小数点）图1-1G04暂停指令1.6数学处理：教学内容教学设计学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工2.1编制程序清单，并填入表1-6。表1-6数控加工程序清单集美轻工业学校数控加工程序清单零件图号零件名称班级学号姓名成绩C05-01外圆槽练习件程序名O0005子程序名O0005T0101;M3S1000;G0X48Z2;G71U1R1;G71P1Q2U1W0F0.1;N1G1X40;Z0;Z-40;X45;Z-100;N2G0X100;Z100;T0101;M3S1200;G0X48Z2;G70P1Q2F0.08;G0X100;Z100;M00;T0202;M3S520;G0X42Z-28;G1X30.2F0.08;G0X42;W3;G1X30.2F0.08;G0X42;W2;G1X30F0.08;Z-28;工步及刀具说明粗车外圆各表面。T0101精车外圆表面。T0101换切槽刀T0202分三刀切宽为8mm的槽环节二：编制数控加工程序，仿真操作加工2.1编制程序清单教学内容教学设计程序名O0005子程序名G0X42;Z-12;G1X34.2F0.08;G0X42;W2;G1X34.2F0.08;G0X42;W2;G1X40F0.08;X36W-2;X34;Z-12;G0X42;W-2;G1X40F0.08;X36W2;G0X100;Z100;M30;工步及刀具说明切另外的5X3的槽分两刀切宽为3mm的槽分别对进行槽倒角C22.2仿真操作加工2.2.1打开vnuc3.0数控仿真加工与远程教学系统、选择机床2.2.2机床回零点2.2.3选择毛坯、材料、夹具、安装工件2.2.4安装刀具2．2．5建立工件坐标系2.2.6上传NC语言2.2.7自动加工仿真加工后工件如下图：2.2仿真操作加工教学内容教学设计学习环节三：实际操作加工3.1毛坯、刀具、工具、量具准备=1\*GB3①将Ф45mm×100mm的棒料毛坯正确安装在三爪卡盘上=2\*GB3②将93°外圆车刀正确安装在刀架1号刀位上,切槽刀正确安装在刀架2号刀位上=3\*GB3③正确摆放所需工具、量具3.2程序输入与编辑=1\*GB3①开机=2\*GB3②回参考点=3\*GB3③输入程序=4\*GB3④程序图形校验3.3零件的数控车削加工=1\*GB3①主轴正转=2\*GB3②X向对刀，Z向对刀，设置工件坐标系=3\*GB3③进行相应刀具参数设置=4\*GB3④自动加工环节三：实际操作加工3.1毛坯、刀具、工具、量具准备3.2程序输入与编辑3.3零件的数控车削加工教学内容教学设计学习环节四：零件检测4.1学生对加工完的零件进行自检学生使用游标卡尺、R规等量具对零件进行检测。4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表4-1。表4-1零件质量检测结果报告单单位名称集美轻工业学校班级学号姓名成绩零件图号C05-01零件名称外圆槽练习件项目序号考核内容配分评分标准检测结果得分学生教师圆柱面1IT16超差0.01扣2分Ra8降一级扣2分槽2IT20超差0.01扣2分Ra8降一级扣2分35X3IT20超差0.01扣2分Ra8降一级扣2分长度48IT5超差0.01扣2分512IT5超差0.01扣2分612IT5超差0.01扣2分7100IT5超差0.01扣2分4.3小组互相检查、点评，见表4-2。表4-2考核结果报告单位名称集美轻工业学校零件名称零件图号小组编号外圆槽练习件C05-01班级学号姓名表现零件质量排名环节四：零件检测4.1引导学生对加工完的零件进行检测教学内容教学设计4.4教师填写考核结果报告单，见表4-3。表4-3考核结果报告单位名称集美轻工业学校班级学号姓名成绩零件图号C05-01零件名称外圆槽练习件序号项目考核内容配分标准%配分得分项目成绩1零件质量（40分）圆柱面30%12槽50%20长度20%82工艺方案制定（20分）学习环节1.1分析零件图工艺30%6学习环节1.2确定加工顺序30%6学习环节1.3选择刀具15%3学习环节1.4选择切削用量15%3学习环节1.5确定工件零点，绘制走刀路线图10%23编程仿真（15分）学习环节2.1程序编制40%6学习环节2.2仿真操作加工60%94刀、夹、量具使用（10分）游标卡尺使用20%3R规使用30%2刀具的安装30%3工件的安装20%25安全文明生产（10分）按要求着装20%2操作规范，无操作失误50%5认真维护机床30%36团队协作（5分）能与小组成员和谐相处，互相学习，互相帮助，不一意孤行。100%5环节四：零件检测4.1引导学生对加工完的零件进行检测教学内容教学设计学习环节五：学习评价5.1加工质量分析报告表5-1加工质量分析表单位名称集美轻工业学校零件名称零件图号外圆槽练习件C05-01班级学号姓名`成绩超差形式原因外圆尺寸精度超差读尺有误或测量方法有误外圆表面粗糙度不达要求切削用量选择不当；刀刃有磨损；加工刚性不够；冷却液问题5.2个人工作过程总结表5-2个人工作过程总结单位名称集美轻工业学校零件名称零件图号外圆槽的练习件C05-01班级学号姓名`成绩环节五：学习评价教学内容教学设计5.3小组总结报告表5-3小组总结报告表单位名称集美轻工业学校零件名称零件图号外圆槽练习件C05-01班级组名