教学情境3复杂轴类零件程序编制与模拟加工.docx

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教学情境3复杂轴类零件程序编制与模拟加工

宝成航空技术学院

教学教案首页

教学情景

复杂轴类零件的程序编制与模拟加工

课时分配

24学时

授课日期

授课地点

数控仿真教室

教学目的及要求

1、掌握圆弧加工指令应用方法；

2、掌握轮廓粗车指令的应用方法；

3、掌握复杂轴类零件的加工工艺；

4、数控车床刀补的建立及使用；

5、准备功能指令（G02、G03、G40、G41、G42、G73）的使用；

6、加工刀具及加工参数的合理确定。

重点难点

1、注意学生对概念的掌握，特别是工件坐标原点和机床原点等概念;

2、突出讲授工件坐标系的用途和使用方法;

3、复杂轴类零件的加工工艺;

4、刀具进刀路线及退到路线的设定。

课前准备

1．认真阅读实训指导书外圆、圆弧、球面与槽加工的机床操作规程;

2．复习外圆、圆弧零件加工的基本知识;

3．了解外圆、圆弧、球面与槽加工刀具的特点及常用指令。

教

学

任

务

教

学

过

程

教学步骤

教学内容

教学方法

学时分配

描述情境

视图分析

新任务导入：

复杂轴类零件的程序编制与模拟加工

1、相关数学知识；

2、数控车床刀补的建立及使用；

3、准备功能指令（G02、G03、G40、G41、G42、G73）的使用；

5、加工刀具及加工参数的合理确定。

讲授法

演示法

示范教学法

任务驱动法

1

查找资料

制定工艺

学生：

根据学习内容，制订加工工艺

教师：

巡回指导、解决学生疑问引导学生制订合理加工方案

巡回指导、个别指导、引导法

1

执行决策

数控编程

学生：

根据制订的加工工艺编写加工程序

教师：

引导学生编制程序的可操作性

巡回指导

1

加工验证

机床操作

学生：

按照预定的工艺和加工程序完成零件的模拟加工

教师：

巡视各组并解决学生模拟加工过程中出现的问题

巡回指导

2

测量检查

检测精度

学生：

学生对模拟加工零件进行精度自检

教师：

复查

0.5

指标评价

评定成绩

学生：

完成实训报告，对整个任务完成过程进行总结，找出自己的差距

教师：

方案展示，对学生的解决方案进行剖析，成绩评定。

分析比较法

0.5

宝成航空技术学院

教学教案内容

一、讲解内容

1、编程指令

1）圆弧插补：

G02、G03

格式：

G02/G03X（U）Z（W）｛I_K_/R_｝F_；

顺时针圆弧插补G02，逆时针圆弧插补G03，所谓顺时针和逆时针，对于ZX平面，是从Y轴的正方向往负方向看去如图1-1。

a）外置刀架b）内置刀架

图1-1G02、G03的判定

2）G41、G42指令的格式与运用

将零件外形的轨迹偏移一个刀尖半径的方法就是B型刀具补偿方式，这种方法简单，但在执行一程序段完成后，才处理下一程序段的运动轨迹，因此在两程序的交点处会产生过切等现象。

为解决上述问题、消除误差，因此有必在建立C型刀具补偿方式。

C型刀具补偿方式在读入一程序段时，并不马上执行，而是再读入下一程序段，根据两个程序段交点连接的情况计算相应的运动轨迹（转接向量）。

由于读取两个程序段进行预处理，因此C型刀具补偿方式在轮廓上能进行更精确的补偿。

如图1-2所示。

图1-2

假想刀尖的设定是因为一般情况下将刀尖半径中心设定在起始位置比较困难的，如图1-3；而假想刀尖设在起始位置是比较容易的，如图1-4；编程时可不考虑刀尖半径。

如果不用刀尖半径补偿，刀如果使用刀尖半径补偿，

尖中心轨迹将同于编程轨迹将实现精密切削

图1-3图1-4

3）轮廓粗车循环：

G73（固定复合循环）

格式：

G73U（i）W（k）R（d）；

G73P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F（f）S_T_；

N（ns）…………

F

S

T

N（nf）………….

指令含义：

（i）：

表示X轴退刀方向及距离（半径指定）

（k）：

表示Z轴退刀方向及距离

（d）：

表示切割次数。

（f）：

表示进给量

（ns）：

表示精加工形状程序段群的第一个程序段的顺序号

（nf）：

表示精加工形状程序段群的最后一个程序段的顺序号

（Δu）：

X轴方向精加工余量的距离及方向

（Δw）：

Z轴方向精加工余量的距离及方向

F、S、T：

在G73循环中，顺序号ns～nf之间程序段中的F、S、T功能都无效。

但是在G70循环中有效。

4）精车循环：

G70

格式：

G70P（ns）Q（nf）;

在用G71、G73等粗车循环加工后，可以用G70指令进行精车。

（ns）：

表示精加工形状程序段群的第一个程序段的顺序号

（nf）：

表示精加工形状程序段群的最后一个程序段的顺序号

2、零件工艺分析

1）零件几何特点：

该零件由外圆柱面、槽和球面组成，其几何形状为圆柱形的轴类零件，零件只要求径向尺寸精度为±0.02，表面粗糙度为3.2μm，需采用粗、精加工。

2）加工工序

毛坯为Ø40的棒料，材料为45钢，外形没加工，根据零件图样要求其加工工序为：

①建立工件坐标系，并输入刀补值。

坐标系如图所示：

②平端面，选用90°外圆车刀，可采用G94指令。

③外圆柱面与球面粗车，选用90°外圆车刀，可采用G71指令。

④外圆柱面与球面精车，选用90°外圆车刀，可采用G70指令。

⑤切槽加工，采用刀宽为4mm的切断刀。

⑥切断，采用刀宽为4mm的切断刀。

3、各工序刀具及切削参数选择

序号

加工面

刀具号

刀具规格

主轴转速n/rmin-1

进给速度V/mm.min-1

类型

材料

1

端面

T01

90°外圆车刀

硬

质

合

金

500

60

2

外圆柱面与球面粗车

T01

90°外圆车刀

500

100

3

外圆柱面与球面精车

T02

90°外圆车刀

1000

40

4

外径槽

T03

切断刀（刀宽4mm）

400

40

5

切断

T03

切断刀（刀宽4mm）

400

40

说明：

采用试切法对刀。

4、新指令格式与用法

端面深孔钻削循环G75

格式：

G75R（e）

G75X（U）z（w）P（△i）Q（△k）R（△d）F

指令含义：

R（e）：

每次径向（X轴）进刀后的径向退刀量，取值范围0~99.999（单位：

mm），无符号。

R（e）执行后指令值保持有效，并把系统参数NO.056的值修改为e×1000（单位：

0.001mm）。

未输入R（e）时，以系统参数NO.056的值作为径向退刀量。

X：

切削终点Bf的X轴绝对坐标值（单位：

mm）。

U：

切削终点Bf与起点A的X轴绝对坐标的差值（单位：

mm）。

Z：

切削终点Bf的Z轴的绝对坐标值（单位：

mm）。

W：

切削终点Bf与起点A的Z轴绝对坐标的差值（单位：

mm）。

P（Δi）：

径向（X轴）进刀时，X轴断续进刀的进刀量，取值范围0_9999999（单位：

0.001mm，半径值），无符号。

Q（Δk）：

单次径向切削循环的轴向（Z轴）进刀量，取值范围0~99999（单位：

0.001mm），无符号。

R（Δd）：

切削至径向切削终点后，轴向（Z轴）的退刀量，取值范围0~99.999（单位：

mm），无符号。

省略R（Δd）时，系统默认径向切削终点后，轴向（Z轴）的退刀量为0。

省略Z（W）和Q（Δk），默认往正方向退刀。

5、加工过程

序号

工步

工步图

说明

1

切端面

用G00、G01车削

2

建立工件坐标系

在右端面

建好工件坐标系

3

外圆轮廓粗车

用G73车削

直径方向留0.5mm

精车余量

4

外圆轮廓精车

用G70车削

F40mm/min

S1000r/min

5

切槽

切槽刀宽度4mm

6

切断

用G75指令切

6、参考程序：

O0004

N10G00X120Z200;换刀点

N20T0101换1号刀

N30M03S500;主轴顺转

N40G00X44Z4;刀具定位

N50G94X0Z0F60；端面切削循环

N60G00X44Z2；刀具定位

N70G73U20R13；轮廓粗车循环

N80G73P90Q175U0.5W0.25F100；轮廓粗车循环

N90G01X0F40S1000；

N100Z0；

N110G03X20W-10R10；逆圆加工

N120G01Z-25；

N130X24；

N140X30Z-38

N150Z-50；

N160X35；

N170Z-74；

N175X40

N180G00X100；换刀点

N190Z150；换刀点

N200T0202；换2号刀

N210G00X44Z2；刀具定位

N220G70P90Q175；精车循环

N230G00X100；换刀点

N240Z150S400;换刀点

N250T0200；取消2号刀补

N260T0303换3号刀

N270G00X40Z-50；刀具定位

N272G01X25F40；

N274G04X2；暂停2秒

N276G01X44F150；

N278G00Z-74；刀具定位

N280G75R1切槽循环

N290G75X2P5000F40；切槽循环

N300G00X100；换刀点

N310Z150T0300；取消3号刀补

N320M05；主轴停止

N330M30;程序结束

二、操作演示（仿真加工平台）

1、刀具的安装

2、刀补值的建立

3、量具的使用

三、操作训练（仿真加工平台）

1、指导学生在MDI方式下输入转速值、建立工件坐标系

2、指导学生进行程序的建立、编辑、修改、存储与删除及工艺的制定

3、在加工一定尺寸后测量其精度，指导学生利用修改刀补设置，校正尺寸

4、程序调试与零件的试切

（1）将程序输入到数控装置中，让机床空运行，以检查程序是否正确

（2）在有CRT图形显示的数控机床上模拟运行，以检查刀具与工件之间是否干涉和过多的空行程。

（3）零件的首件试切。

当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正。

5、注意事项

（1）换刀时不要与工件产生撞击；

（2）切槽时注意进给速度不要太快；

（3）切槽到达底部时，若槽的表面质量有要求，一定要在槽底暂停几秒钟；

（4）精车与粗车的加工进给速度与转速的改变。

6、巡回指导

四、实训小结

本次课主要是操作机床加工外圆、球、槽，练习G71、G70、G75指令的运用；重点掌握球面加工的方法和G75的运用。

五、课后练习

试编写图示零件的加工程序