典型零件的车削编程与模拟加工世界大学城.docx
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典型零件的车削编程与模拟加工世界大学城
数控加工技术实习
项目教学设计
范
杜
铨
2010.5
螺杆的车削编程与加工
执教者:
范杜铨
教学目的:
1.掌握数控系统车削加工常用指令及编程。
2.能正确运用各指令代码编制螺杆的车削加工程序。
3.能正确选择和安装刀具,制定工件的车削加工工艺规程。
4.进一步掌握数控车削加工中的数值计算方法。
5.牢记安全操作,养成良好的职业习惯。
教学重点:
螺杆零件图的工艺分析;
车削加工。
教学难点:
车削编程
教学方法:
项目教学法
项目实训时间:
一、设计项目;(7课时)
二、项目介绍、学生分组、小组项目立项;(3课时)
二、自主学习,项目开发:
知识准备;(4课时)
三、自主学习,项目开发:
计划制定;(14课时)
四、自主学习,项目开发:
计划实施;(4课时)
五、检查评估,归档应用。
(3课时)
教学程序:
一、设计项目:
前面已经学习了数控车编程的指令和零件加工工艺相关内容,为了提高学生编写程序的水平,熟悉零件加工工艺路线,加强同学们的数控机床操作动手能力,同时增强同学们的合作意识,故拟定同学们自主设计螺杆类零件,并对螺杆零件进行数控车编程与加工这样一个项目。
二、项目介绍:
通过同学们的自主设计、讨论,教师确定如下三个螺杆类零件,学生分成九组后自主挑选图样,其中每三个组分别编程与加工两个图样。
(图样如下)
零件图1
零件图2
零件图3
教师简要介绍按图样进行数控车编程与加工全过程:
1、搜集数控车编程相关知识点;
2、进行零件工艺分析;
3、相关数值计算;
4、编写加工程序与加工操作过程;
5、进行数控车加工;
6、注意事项。
三、学生分组:
根据实际情况,拟将学生分成九组。
分组的原则:
学生自愿结合,教师根据学生动手能力的强弱辅以建议参考。
(最终全班学生分成了九组,每组由学生自主推荐了一名组长。
组长分别为:
余渊、刘浩、胡斌、杨雷、黄宗、曾思远、王磊、陈鹏、杨路遥)
四、小组项目立项:
学生自由讨论。
(学生经过自由讨论后决定,由一、二、七组编写加工图样一,四、六、八组编写加工图样二,三、五、九组编写加工图样三。
)
五、自主学习,项目开发:
(一)学生知识准备:
各小组学生根据前面已学知识:
1.收集好数控车编程与加工的相关知识点;
(1).F、T、S功能:
①F指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度,F的单位为mm/min(模态)。
2T功能是用来选择刀具的功能。
3S功能是主轴速度功能。
(2).数控车削加工常用指令:
1快速定位G00:
格式:
G00X(U)Z(W)
②线性进给G01:
格式:
G01X(U)Z(W)F
③圆弧进给G02/G03:
G02X(U)Z(W)IKF
格式:
G03R
4螺纹切削循环G82:
格式:
G82X(U)Z(W)RECPF
5内、外径粗车复合循环G71:
格式:
G71(Δd)R(r)P(ns)Q(nf)X(Δx)Z(Δz)f(x)S(s)T(t)
2.相互讨论,加深、强化知识信息;交流收集到的信息和对信息的体会。
(二)计划制定:
各小组学生通过前一阶段的知识准备,通过讨论自己制定出数控车编程与加工方案,并且拟订出每个成员的分工方案,包括操纵机床、输入程序、记录数据等工作。
各组方案大体如下:
(1)零件工艺分析;
(2)数据计算;
(3)数控车手动编程;
(4)上海宇龙模拟软件加工
(5)CNC加工操作。
教师指导分析:
1、零件工艺分析
(1)技术要求分析。
图样一零件包括圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、一个外沟槽、外螺纹、切断等加工;零件材料为塑料。
图样二零件包括圆柱面、圆弧面、端面、外螺纹、切断等加工;零件材料为塑料。
图样三零件包括圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、外螺纹、切断等加工;零件材料为塑料。
(2)确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。
由于毛坯为棒料,用三爪自定心卡盘夹紧定位。
由于工件较小,为了加工路径清晰,加工起点和换刀点可以设为同一点,放在Z向距工件前端面100mm,X向距轴心线100mm的位置。
(3)制定加工方案,确定各刀具及切削用量。
加工刀具的确定如下表所示。
图样1刀具卡
实训课题
典型零件编程及加工
零件名称
螺杆
零件图号
图样1
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径
数量
加工表面
备注
1
T0101
93°粗精右偏外圆刀
0.4mm
1
外表面、端面
2
T0202
60°外螺纹车刀
0.2mm
1
外螺纹
3
T0404
B=3mm切断刀
(刀位点为左刀尖)
0.3mm
1
切槽、切断
图样2刀具卡
实训课题
典型零件编程及加工
零件名称
螺杆
零件图号
图样2
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径
数量
加工表面
备注
1
T0101
93°粗精右偏外圆刀
0.4mm
1
外表面、端面
2
T0202
60°外螺纹车刀
0.2mm
1
外螺纹
3
T0404
B=3mm切断刀
(刀位点为左刀尖)
0.3mm
1
切槽、切断
图样3刀具卡
实训课题
典型零件编程及加工
零件名称
螺杆
零件图号
图样3
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径
数量
加工表面
备注
1
T0101
93°粗精右偏外圆刀
0.4mm
1
外表面、端面
2
T0202
60°外螺纹车刀
0.2mm
1
外螺纹
3
T0404
B=3mm切断刀
(刀位点为左刀尖)
0.3mm
1
切槽、切断
加工方案的制定如下表所示。
图样1工序与操作清单
材料
塑料
零件图号
图1
系统
华中
工序号
082
操作序号
工步内容
(走刀路线)
G
功能
T刀具
切削用量
转速S
r/min
进给速度F
mm/min
切削深度mm
主程序1
夹住棒料一头,留出长度大约100mm(手动操作),调用主程序1加工
(1)
自右向左粗、精车端面、外圆表面
G71
T0101
460
150
2
(2)
切外沟槽
G01
T0404
300
100
0
(3)
车螺纹
G82
T0202
300
100
(4)
切断
G01
T0404
300
100
(5)
检测、校核
图样2工序与操作清单
材料
塑料
零件图号
图2
系统
华中
工序号
083
操作序号
工步内容
(走刀路线)
G
功能
T刀具
切削用量
转速S
r/min
进给速度F
mm/min
切削深度mm
主程序1
夹住棒料一头,留出长度大约80mm(手动操作),调用主程序1加工
(1)
自右向左粗、精车端面、外圆表面
G71
T0101
460
150
2
(2)
车螺纹
G82
T0202
460
100
(3)
切断
G01
T0404
460
100
(4)
检测、校核
图样3工序与操作清单
材料
塑料
零件图号
图3
系统
华中
工序号
084
操作序号
工步内容
(走刀路线)
G
功能
T刀具
切削用量
转速S
r/min
进给速度F
mm/rmin
切削深度mm
主程序1
夹住棒料一头,留出长度大约100mm(手动操作),调用主程序1加工
(1)
自右向左粗车端面、外圆表面
G71
T0101
460
150
2
(2)
车螺纹
G82
T0202
460
100
(3)
切断
G01
T0404
460
100
(4)
检测、校核
2、数据计算
(1)设定程序原点,以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。
(2)计算各节点位置坐标值,略。
(图样2,可在CAD/CAM软件中通过画图得出点的坐标。
)
(3)螺纹加工前轴径的大小:
D孔=14-0.2=13.8(图样1)
(4)当螺距p=1.5时,查表得牙深h=0.974,分4次进给,每次进给的吃刀量分别为0.8、0.6、0.4、0.16。
当螺距p=2时,查表得牙深h=1.299,分5次进给,每次进给的吃刀量分别为0.9、0.6、0.6、0.4、0.1。
米制螺纹
螺距
1.0
1.5
2
2.5
3
3.5
4
牙深(半径量)
0.649
0.974
1.299
1.624
1.949
2.273
2.598
(直径量)
切削次数及吃刀量
1次
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.5
2次
0.4
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
0.8
3次
0.2
0.4
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
4次
0.16
0.4
0.4
0.4
0.6
0.6
5次
0.1
0.4
0.4
0.4
0.4
6次
0.15
0.4
0.4
0.4
7次
0.2
0.2
0.4
8次
0.15
0.3
9次
0.2
英制螺纹
牙/in
24
18
16
14
12
10
8
牙深(半径量)
0.678
0.904
1.016
1.162
1.355
1.626
2.033
(直径量)
切削次数及吃刀量
1次
0.8
0.8
0.8
0.8
0.9
1.0
1.2
2次
0.4
0.6
0.6
0.6
0.6
0.7
0.7
3次
0.16
0.3
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
4次
0.11
0.14
0.3
0.4
0.4
0.5
5次
0.13
0.21
0.4
0.5
6次
0.16
0.4
7次
0.17
3、学生通过讨论,编制程序结果如下:
图样一:
%0001
N010G00X100Z100(建立工件坐标系)
N020M03S460T0101(主轴正转,选择1号外圆刀)
N030G00X38Z2(快速定位至38直径,距端面正向2mm)
N040G71U2R0.5P50Q140X0.4Z0.2F150(调用粗车循环,每次切深2mm,留精加工余量单边0.2mm)
N050G01X1F100(进给加工至(X1,Z2)的位置)
N060Z0(进给加工至(X1,Z0)的位置)
N070X10(加工端面)
N080X13.8Z2(加工倒角C2)
N090Z40(加工M14直径外圆至13.8)
N100X20Z55(加工锥面)
N110Z65(加工20外圆)
N120G02X30Z70R5(加工R5圆弧面)
N130G01Z-83(加工30外圆)
N140X38(平端面)
N150G00X100Z100T0100M05(返回换刀点,取消刀补,停主轴)
N160M00(选择停止,以便检测工件)
N170M03S460T0404(换切槽刀)
N180G00X20Z40(快速定位,准备切槽)
N190G01X10.2F50
N200X20F150
N210Z-38
N220X10F50
N230G04P0.5
N240G01Z-40
N250G04P0.5
N260G01X20F150
N270G00X100Z100T0400M05(返回换刀点,取消刀补,停主轴)
N280M00(选择停止,以便检测工件)
N290M03S460T0202(正转,换螺纹车刀)
N300G00X20Z5(快速定位至循环起点(X20,Z5))
N310G82X13.2Z37.5F1.5
N320X12.6(加工螺纹)
N330X12.2
N340X12.05
N350G00X100Z100T0200M05(返回刀具起始点,取消刀补,停主轴)
N360M00(选择停止,以便检测工件)
N370M03S460T0404(换切断刀,主轴正传)
N380G00X38Z83(快速定位至(X38,Z83))
N390G01X0F200切断)
N400G00X38(径向退刀)
N410G00X100Z100T0400M05(返回刀具起始点,取消刀补,停主轴)
N420T0100(1号基准刀返回,取消刀补)
N430M30(程序结束)
图样二
%0002
N10T0101
N20M03S600
N30G00X100Z100
N40G00X27Z3
N50G71U1R1P90Q160E0.2F100
N60G00X100Z100
N70T0101
N80G00G41X27Z3
N90G00X14Z3
N100G01X24Z-2F80
N110Z-18
N120G02X20Z-24R10
N130G01Z-31.39
N140G02X25W-6.61R10
N150G01Z-45
N160X38
N170G40G00X100Z100
N180T0202
N190G00X27Z3
N200G82X23.1Z-22F2
N210G82X22.5Z-22F2
N220G82X21.9Z-22F2
N230G82X21.5Z-22F2
N240G82X21.4Z-22F2
N250G82X21.4Z-22F2
N260G00X100
N261Z100
N270T0404
N280G00X38Z-45
N290G01X0F50
N300G01X38
N310G00X100Z100
N360T0400
N370M30
图样三
%0003
N10G00X100Z100
N20M03S460F100
N30T0101
N40G00X36Z2
N50G71U1R1.5P60Q130E0.2
N60G01X0Z0
N70X16
N80X20Z-2
N90Z-20
N100X26
N110X30Z-30
N120Z-35
N130G02X30Z-50R8.13
N130G01Z-65
N140G00X100
Z100
N150T0404
N160G00X28Z-20
N170G01X16.2F50
N180X28F150
N190Z-19
N200G01X16F50
N210G04P0.5
N220G01Z-20
N230G04P0.5
N240G01X28F150
N250G00X100
N260Z100
N270T0202
N280G00X20Z2
N290G82X19.1Z-18C1F1.5
N300G82X18.5Z-18C1F1.5
N310G82X17.9Z-18C1F1.5
N320G82X17.5Z-18C1F1.5
N330G82X17.4Z-18C1F1.5
N340G00X100
N350Z100
N360T0404
N370
N380G00X38Z-68
N390G01X0F100
G00X100Z100
N400M30
4、在上海宇龙模拟软件加工。
(三)计划实施:
Ⅰ课前组织学生按分组进入实习场地。
[按组分发加工棒料]
Ⅱ[复习引入]:
教师对前段内容进行小结:
前段时间我们分组进行了螺杆的开发与设计,经过讨论、研究得出四个最佳的零件图,并且对相关知识进行了巩固。
使我们掌握了数控系统车削加工常用指令、编程规则、车削加工的数值计算方法,能正确选择和安装刀具、制定四个零件的车削加工工艺规程。
编制好四个零件程序并在上海宇龙模拟加工软件上模拟加工。
这一节课我们主要是加工螺杆,培养同学们的独立工作能力和安生文明生产习惯。
复习车床操作要点
(1)车床空载运行时,注意检查车床各部位运行状况(回参考点)。
(2)进行对刀操作时,要注意切槽刀(切断刀)刀位点的选取。
上述参考程序采用切槽刀(切断刀)左刀尖作为编程刀位点,在切槽时选择左节点可直接进行切削,而在切断工件时则要加上刀宽进行切削(刀宽请各小组自已测量并记录好)。
(3)螺纹切削时必须采用专用的螺纹车刀,螺纹车刀刀尖形状决定螺纹形状,最后一次背吃刀量一般不大于0.1mm。
(4)刀具的安装:
螺纹车刀、外圆车刀主切削刃安装必须垂直于工件的轴线;
(5)车刀安装尽量减少伸出长度。
(6)圆弧车削加工时要注意副切削刃干涉已加工好的圆弧表面。
Ⅲ数控车削加工
螺杆加工过程:
(1)输入程序。
(2)对刀操作,建立工件坐标系。
(3)调零件程序模拟加工,进行程序校核及修整。
(防止输机错误)
(4)启动程序,自动加工。
(5)加工完毕后,按图纸要求检测工件,对工件进行误差与质量分析。
请同学们在数控机床上进行分工操作,各司其职。
[学生]CNC操作加工:
一人输机,一人操作机床,一人记录。
(下次CNC操作加工:
轮换岗位进行操作。
)
附学生自己设计的螺杆零件图:
零件图一:
零件二:
零件图三:
零件图四
(如果数控车床编码器坏不能加工螺纹,可采用上图)
[教师]巡回检查,并纠正学生在操作过程出现的错误。
[学生]完成螺杆零件加工后进行测量,并做好记录,贴好标签,最后上交工件。
Ⅳ教师点评
1、对学生操作过程进行点评。
2、对学生加工零件的质量进行点评。
Ⅴ师生交流:
[学生]:
下面请同学们谈谈对本图样的操作过程、结果及心得体会作出简单阐述。
(同学们举手回答)
[教师]:
对学生反馈的信息进行回复。
希望同学们在以后的实践操作中多理论联系实践,熟能生巧!
下面请同学们在数控机床上进行分工操作,各司其职:
[学生]CNC操作加工:
一人输机,一人操作机床,一人纪录。
[教师]巡回检查,并纠正学生在操作过程出现的错误。
加工结束后:
阶段小结、交流:
[学生]:
每一图样的加工操作组的成员,推荐一名代表对本图样的操作过程结果及心得体会作出简单阐述。
[教师]对出现的问题加以点评:
六、检查评估:
(下一节课内容)
先由学生对自己的工作结果进行自我评估,再由教师进行检查评分。
师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题,学生解决问题的方法以及学习行动的特征。
通过对比师生评价结果,找出造成结果差异的原因。
七、归档或应用:
项目工作结果将归档或应用到企业、学校的生产教学实践中。
倘若我们用45钢棒加工,同学们要考虑营销的途径、方法和过程。
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