数控车床项目教学简单圆弧轴的加工.docx
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数控车床项目教学简单圆弧轴的加工.docx
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数控车床项目教学简单圆弧轴的加工
数控车床项目教学——简单圆弧轴的加工
侯海华
【教学内容】《数控车床编程与加工技术》(高等教育出版社)项目四“成形面的加工"之任务一“简单圆弧的加工"。
【设计理念】根据“以能力为本位,以就业为导向”的职业教育方针,构建以岗位能力为本位的专业课程新体系,注重把理论知识和技能训练相结合,教学项目内容与任务拓展相结合,突出了实践操作、工艺分析和编程能力,并适当拓展相关知识,提高学生对所学知识的应用能力和综合能力。
通过让学生动手去做的有效教学途径,让学生在实践的过程中有所启发,有所感悟。
教师精选恰当的任务载体和正确的引导,使学生乐于接受任务,并在任务的完成的过程中获取相关知识和技能。
采用分组的方法,能够增强学生团队合作精神,同时吸取别人的长处,弥补自己的不足。
【教学对象】中等职业学校高二年级数控专业学生
【教学课时】4课时
其中:
2课时(讲授+练习)数控实训车间多媒体教室
2课时(机床操作+评比总结)数控实训车间
【教材分析】《数控车床编程与加工技术》教材采用“任务驱动、项目教学”的方式编写,实际操作性强,任务直接选自企业生产实践案例,具有一定的综合性、难度和代表性。
【学情分析】本次课的教学对象是职高二年级学生,他们已有一学期的普通车床学习积累。
在本次课前,学生已学习了“项目一数控车床的认识"、“项目二数控车削的准备”、“项目三轴孔的加工”,有了一定的数控车床编程和加工基础。
【教学目标】根据教学大纲和教学内容,结合学生实际,制定如下教学目标。
1、最终目标:
O会加工简单圆弧成形面零件
2、促成目标:
(1)、知识目标
&能读懂简单圆弧成形面零件图
&知道简单圆弧成形面零件加工的相关工艺知识
&会用G02/G03指令编圆弧面的加工程序
&能熟练应用G71/G70循环指令完成外轮廓的编程
(2)、技能目标
7会正确安装工件
7能正确选用刀具并安装
7会在数控系统上输入和校验程序
7能进行试切对刀,完成零件调试加工
7能完成简单圆弧成形面零件的测量
(3)、情感目标
☺通过对简单圆弧成形面零件的车削加工,使学生在最短时间内掌握成形面的加工方法,从而树立学习数控车工的自信心,使他们热爱自己的专业
☺通过小组合作,同学间的互相帮助,培养学生团队合作精神
☺养成规范的操作习惯和精益求精的工作作风
【重点难点】
★重点:
能正确运用G02/G03指令编制圆弧轴的加工程序
★难点:
正确判断圆弧的顺逆方向,选择圆弧插补G02或G03指令编程
【教学方法】任务驱动+小组合作+项目教学
【教学准备】
学生人数:
中职高二年级数控专业40名以内(2人一组,互相合作完成)
教学环境:
数控实训车间+数控实训车间多媒体教室(现场教学)
零件实物:
1件(讲授时展示给学生,引入项目用)
零件毛坯:
40件(每一组学生操作一台数控车床,提供毛坯2件)
数控车床:
CY—K6132(FANUC系统)20台
【教学流程】
【教学过程】
教学
环节
教师活动
学生活动
实
物
展
示
任
务
引
入
1、复习:
项目三台阶轴的加工
2、提问:
台阶轴的外轮廓特点
3、实物(简单圆弧轴)展示
4、提问:
零件外轮廓与台阶轴外轮廓有什么不同?
5、任务引入“简单圆弧轴的加工”
一边看实物,一边思考并回答零件外轮廓特征
设计意图
以实物的形式开始本课的教学,这样可以让学生有个感性认识,引起学生兴趣,促进思考,从而调动学生学习的积极性及好奇心,激发学生的学习热情
任
务
要
求
1、出示图纸
2、知道简单圆弧轴的加工工艺知识
思考并自由发言,和老师一起分析零件图纸、技术要求
3、会用G02、G03等指令编制圆弧轴的加工程序
4、能进行简单圆弧轴工件程序的编制与加工操作
设计意图
进一步理解零件实物的特征,明确零件各部分尺寸及公差,加工工艺知识,圆弧的编程指令等。
学生已经学习了阶梯轴的编程加工,现在扩展到圆弧轴的编程加工,有新的知识有新的亮点,能够调动学生学习的欲望。
任
务
分
析
1、该工件由两处外圆(Φ240-0.03、Φ60—0。
03)、两段圆弧(R4、R3)和一个锥度为1:
5圆锥组成;
2、加工长度为48mm,用切断刀切断;
3、该零件所有表面的粗糙度均为Ra3。
2μm。
在老师引导下,读懂零件图,明确加工要求
设计意图
明确加工要求,为以后工艺分析,刀具的选择,工具、量具的选用,切削参数的确定,表面加工粗糙度及零件编程奠定基础
任
务
实
施
工艺
分析
1、确定装夹方案
工件毛坯为Φ35铝料,用三爪自定心卡盘一次装夹,伸出长度大约60mm,加工工件所有外形,最后切断。
2、工件原点
以工件右端面与轴线交点为工件原点,建立工件坐标系(采用试切对刀建立)
分组讨论,
最后每组选
出一名学生进行总结
刀具
选择
刀具选用卡
刀具号
刀具名称
刀片规格
加工表面
参考图片
备注
T0101
93°外圆车刀
35°菱形R0.4
外轮廓
粗车
精车
T0202
切断刀
宽4mm
切断
切断
工具量具选择
工具、量具选用卡
序号
量具名称
规格
精度
参考图片
1
游标卡尺
0~150mm
0。
02mm
2
外径千分尺
0~25mm
0.01mm
3
深度尺
0~150mm
0.02mm
4
万能角度尺
0°~320°
2′
5
半径样板
R1~R6。
5mm
6
卡盘、主轴扳手
加工方案的制定
数控加工工艺卡片
实训
项目
简单圆弧
轴的加工
零件
图号
4-1
系统
FANUC
材料
铝料
装夹定位简图
操作
步骤
操作
内容
G功能
T刀具
切削用量
主轴转速
S(r/min)
进给速度
F(mm/r)
背吃刀量
ap(mm)
1
车右端面建立长度方向基准
G01
T0101
____
____
0.5
2
粗车零件外轮廓
G01
G02/G03
G71/G70
T0101
____
____
2
3
精车零件外轮廓
G01
G02/G03
G71/G70
T0101
____
____
0。
5
4
切断保证总长
G01
T0202
____
____
编制加工程序
编程原点
工件右端面的中心点
零件
名称
圆弧轴
零件
图号
4—1
编写日期
2010-10—10
编程
系统
FANUC
车床
型号
CYK6132
材料
硬铝2A12—T4
程序号
O2010
加工地点
数控实训车间
段号
程序内容
简要说明
N10
G21G99G97G40;
坐标单位为公制,进给量设定为每转进给,主轴恒转速旋转,取消刀尖圆弧半径补偿
N20
G00X___Z___;
快速返回换刀点(100,100)
N30
T____;
换1号外圆车刀,调用01号偏置值
N40
M___S___;
主轴正转600r/min
N50
G00X40Z0;
快速接近工件,准备车削右端面
N60
G01X-1F___;
车右端面,进给量0。
1mm/r
N70
G00X37Z2;
快速定位到循环起点(37,2)
N80
G71U___R___;
外圆粗车循环:
每次背吃刀量2mm,退刀量1mm,从N100到N190为精车刀具轨迹,X向精加工余量0。
5mm,Z向精加工余量0。
1mm,进给量0。
2mm/r
N90
G71P___Q___U___W___F___;
N100
G00X6;
车外圆Φ60-0。
03
精加工刀具轨迹
N110
G01Z-8;
N120
X10;
加工1:
5锥度
N130
X14Z-28;
N140
X16;
N150
G03X24Z—32R4;
车R4凸圆弧
N160
G01Z—40;
车外圆Φ240-0.03
N170
G02X30Z—43R3;
车R3凹圆弧
N180
G01Z—55;
车外圆Φ30
N190
G01X37;
退刀
N200
G00X___Z___;
快速返回换刀点(100,100)
N210
T____;
换1号外圆车刀调用01号偏置值
N220
M___S___;
主轴正转1000r/min
N230
G00X37Z2;
快速定位到循环起点(37,2)
N240
G70P___Q___F0。
1;
精车循环:
调用N100到N190程序段,进给量0。
1mm/r
N250
G00X___Z___;
快速返回换刀点(100,100)
N260
T____;
换2号切断刀,调用02号偏置值
N270
M___S___;
主轴正转400r/min
N280
G00X37Z-48;
快速接近工件,准备切断
N290
G01X0F0.05;
切断,进给量0.05mm/r
N300
G00X100;
沿X向退刀
N310
Z100;
沿Z向退刀
N320
M___;
程序结束并返回程序头
机
床
操
作
开
启
机
床
1、打开机床后备箱总电源(水平开启)
2、启动数控车床系统电源
,按钮按住2-3秒再松开
3、等显示屏幕出现图形后,在出现报警状态后,信息报警指示灯
会出现红色光一闪一闪的,松开急停按钮
,这是由关机后按下紧急急停按钮所导致的,在按下复位键
使系统复位。
4、打开机床照明灯
要求每位学生熟记开机过程
装
夹
零
件
和
刀
具
1、使用三爪自定心卡盘装夹定位,装夹Φ35棒料毛坯的外表面,伸出长度大约60mm;
2、在刀架1号工位上装上93°外圆车刀,在2号工位上装上刃宽4mm的切断刀。
每组选派一名学生进行零件的装夹,刀具的安装。
加工完第一个零件后,在加工第二个零件时,任务与另外一名同学对调,保证每个过程都有动手的机会
对刀及验证对刀
1、1号93°外圆车刀对刀
对刀的步骤:
(1)保证机床三个坐标系统一(观察方法:
坐标(POS)→综合)
其方法:
在任何模式下,依次按坐标(POS)→综合
→操作→→(软键扩展键)→WRK-CD→所有轴
(2)把刀架移到靠近工件的位置(可先用手轮模式下,打到X100的档位)
(3)Z向对刀.旋转主轴(如500r/min),此时打到X10的倍率,使刀具在Z向切入0.05~0。
1mm,车平工件右端面,速度适中,到中心后反向退出.在刀补(OFS/SET)的偏置外形中,001处输入Z0.0,再按测量即可.
(4)X向对刀。
旋转主轴(如500r/min),此时打到X10的倍率,在X向切入0。
1~0.2mm,长度无须多切(只要能用游标卡尺测量即可),量出直径尺寸,在刀补(OFS/SET)的偏置外形中,001处输入量出的尺寸,再按测量即可.
注意:
对于外圆车刀,应在刀补(OFS/SET)的偏置外形中,
X方向处输入0.5+输入。
检验对刀
(1)、建立一个验证对刀的程序。
O0001;
T0101;(1号刀)
G00XΦZ150;(Φ为所量尺寸直径)
M30;
(2)、输入验证程序
(3)、验证X向和Z向(先让刀远离工件的正方向)
运行上述程序后,用手轮摇Z轴方向,让刀具接近工件,直至工件直径处,看看刀尖是否与工件刚刚切过的直径处对齐.若对齐说明X向对刀正确,若有误重新对刀;接下来看那个绝对坐标系里的Z坐标数值,摇到零位,看看刀尖与工件右端面是否对齐。
若对齐说明Z向对刀正确,若有误重新对刀。
2、2号刃宽4mm的切断刀对刀(方法同93°外圆车刀,此处略)
由零件装夹刀具安装的学生进行刀具的对刀及验证对刀
输入程序
程序模拟
1、输入程序O2010
2、程序模拟的步骤:
(1)机床锁住
其顺序:
依次按刀补(OFS/SET)→→(软键扩展键)→中间的操作→(翻页找)机械锁住(光标键至接通)
(2)按模拟(CSTM/GR)→G.PRM(里面进行设置,长度和直径可按真实工件输入,比例缩放一般为120,视情况定)→图形→(旋至编辑模式(第1个),按程序(PROG),按复位(RESET))→旋至自动模式(第2个),同时开启空运行功能→启动(左下角绿的键)
组内另外一名学生同时进行程序的输入、模拟加工.加工完第一个零件后,在加工第二个零件时,任务与另外一名
(3)观察加工轨迹,与零件的图形轮廓是否符合,如果零件中有实线或虚线通过(实线代表G01、G02、G03的轨迹;虚线代表G00的轨迹),则需检查程序。
如果报警了,就直接按MESSAGE,看看到底是哪行的程序出了问题(一般都是其附近的某句程序有问题),并对照给出的程序进行修改。
同学对调,保证每个过程都有动手的机会
加工零件
1、解锁
其顺序:
依次按刀补(OFS/SET)→→(软键扩展键)→中间的操作→(翻页找)机械锁住(光标键至关断)
2、保证机床三个坐标系统一(观察方法:
坐标(POS)→综合)
其方法:
在任何模式下,
依次按坐标(POS)→综合→操作→→(软键扩展键)→WRK-CD→所有轴
3、关闭空运行功能,开启单段功能
4、开始加工
旋至编辑模式(第1个),按程序(PROG),按复位(RESET))→旋至自动模式(第2个),倍率转至20%→关上安全门→启动(左下角绿的键),观察里面的状况,一下一下按启动键(随时准备按急停)→到达工件外面点时,倍率转至100%,继续一下一下按启动键→正常加工几刀以后,关闭单段功能,按启动键(随时准备按急停)→直至程序结束。
5、测量
6、去余量
如量出的尺寸还有0。
55的余量,其公差为下公差3丝,则在刀补(OFS/SET)的偏置外形中,001X方向处输入-0。
56+输入。
7、精加工运行
旋至编辑模式(第1个),按程序(PROG),按复位(RESET),按往下的光标键找到第二次换刀的位置(如T0101,跳过G71的粗加工程序)→旋至自动模式(第2个),关上安
全门→启动(左下角绿的键)→观察里面的状况(随时准备按急停)→直至程序结束.
注意:
刚开始要加工时,务必将快速修调参数调至20%。
由进行程序输入、模拟加工的学生进行零件加工
设计意图
每2名学生一组,组内既有分工又有合作。
数控车床加工是操作性很强的工种,必须经过实践操作才能掌握技能。
实践操作使学生在课堂学到的理论知识,转化为操作技能。
学生在学中做,同时又在做中学,提高了学习的积极性,学生全身心地投入,尽自己最大能力理解并记忆。
任
务
评
1、零件自检、互检,并填写检验记录
2、检验记录与零件一起上交给教师
3、教师根据零件加工情况得出成绩,并现场进行总结
零件进行自检和组内互检,能够及
价
检验记录表
时发现加工中的不足与长处,培养自检能力
班级
姓名
产品等次
检测项目
评分标准
配分
自评
师评
机床
操作
1
按步骤开机、检查、润滑
5
2
切削用量选择合理
5
3
输入程序,检查及修改
5
4
程序轨迹检查
5
5
工、夹、刀具的正确
5
6
安全文明生产
5
工作
态度
7
行为规范、纪律表现
5
外圆
8
Φ60-0.03Ra3。
2
6
8
4
9
Φ240-0.03Ra3。
2
6
43
4
10
Φ30
5
总长
11
48Ra3.2
6
锥度
12
Φ14
5
13
1:
5锥度Ra3。
2
6
14
28
4
其他
15
倒圆角R4
3
16
倒圆角R3
3
17
未注倒角R0.5
3
18
整体外形及表面粗糙度
10
综合得分
100
产品等次
100-85
85-75
75-60
60以下
一等品
二等品
三等品
次品
教
学
反
思
【知识链接】相关编程知识
(1)外圆/内孔粗加工切削循环G71指令
外圆/内孔粗加工切削循环,适于切削余量较大,而且工件是沿径向单调递增或递减。
编程格式:
G71U(△d)R(△e);
G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t);
说明:
△d—-背吃刀量,无正负号,半径指定;
△e—-退刀量;
ns-—精加工轮廓程序段中开始程序段的段号;
nf——精加工轮廓程序段中结束程序段的段号;
△u——X轴向精加工余量,直径指定;
△w——Z轴向精加工余量;
f——F代码(进给量).
(2)精加工循环G70指令
由G71完成粗加工后,可以用G70进行精加工.精加工时,G71程序段中的F、S、T指令无效,只有在ns~nf程序段中的F、S、T才有效。
编程格式:
G70P(ns)Q(nf)F(f);
说明:
ns——精加工轮廓程序段中开始程序段的段号;
nf—-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号;
f——F代码(进给量)。
(3)圆弧顺时针插补G02指令;圆弧逆时针插补G03指令
指令格式:
圆弧顺时针插补G02
G02X(U)__Z(W)__R__F__;
G02X(U)__Z(W)__I__K__F__;
圆弧逆时针插补G03
G03X(U)__Z(W)__R__F__;
G03X(U)__Z(W)__I__K__F__;
说明:
1)、用绝对尺寸编程时,X、Z为圆弧终点坐标;
2)、用增量尺寸编程时,U、W为圆弧终点相对起点的增量值;
3)、R是圆弧半径,当圆弧所对应的圆心角小于等于180°时,R取正值,当圆弧所对应点的圆心角大于180°时,R取负值;
4)、无论是用绝对编程还是用增量编程,I、K都为圆心在X、Z轴方向相对圆弧起始点的坐标增量,I是半径值。
若程序段中间同时出现I、K和R时,以R为优先,I、K无效。
5)、F为进给量。
【知识拓展】
1、刀具选用卡
刀具号
刀具名称
刀片规格
加工表面
参考图片
备注
T0101
93°外圆车刀
35°菱形R0。
4
外轮廓
粗车
精车
T0202
切断刀
宽4mm
切断
切断
2、工具、量具选用卡
序号
量具名称
规格
精度
参考图片
1
游标卡尺
0~150mm
0。
02mm
2
外径千分尺
0~25mm
0。
01mm
3
深度尺
0~150mm
0。
02mm
4
万能角度尺
0°~320°
2′
5
半径样板
R1~R6.5mm
6
卡盘、主轴扳手
3、数控加工工艺卡片
实训项目
圆弧轴II的加工
零件图号
4-2
系统
FANUC
材料
铝料
装夹定位简图
操作
步骤
操作内容
G功能
T刀具
切削用量
程序号
主轴转速
S(r/min)
进给速度
F(mm/r)
背吃刀量
ap(mm)
1
车右端面,建立长度方向基准
G01
T0101
600
0。
1
0.5
O2011
2
粗车零件
外轮廓
G01
G02/G03
G71/G70
T0101
600
0。
2
2
3
精车零件
外轮廓
G01
G02/G03
G71/G70
T0101
1000
0.1
0。
5
4
切断,保证总长
G01
T0202
400
0。
05
4、编制加工程序
编程原点
工件右端面的中心点
零件名称
圆弧轴II
零件图号
4-2
编写日期
编程系统
FANUC
车床型号
CYK6132
材料
硬铝2A12-T4
程序号
O2011
加工地点
数控实训车间
段号
程序内容
简要说明
N10
G21G99G97G40;
坐标单位为公制,进给量设定为每转进给,主轴恒转速旋转,取消刀尖圆弧半径补偿
N20
G00X___Z___;
快速返回换刀点(100,100)
N30
T____;
换1号外圆车刀,调用01号偏置值
N40
M___S___;
主轴正转600r/min
N50
G00X47Z0;
快速接近工件,准备车削右端面
N60
G01X-1F0。
1;
车右端面,进给量0。
1mm/r
N70
G00X__Z__;
快速定位到循环起点(42,2)
N80
G71U__R__;
外圆粗车循环:
每次背吃刀量2mm,退刀量1mm,从N100到N170为精车刀具轨迹,X向精加工余量0。
5mm,Z向精加工余量0.1mm,进给量0.2mm/r
N90
G71P___Q___U0.5W0。
1F0。
2;
N100
G00X14;
精加工刀具轨迹
N110
G01Z0;
N120
G03X20Z—3R3;
车R3凸圆弧
N130
G01Z-25;
车外圆Φ20
N140
G02X32Z-31R6;
车R6凹圆弧
N150
G03X40Z-35R4;
车R3凸圆弧
N160
G01Z-54;
车外圆Φ40
N170
G01X47;
退刀
N180
G00X___Z___;
快速返回换刀点(100,100)
N190
T____;
换1号外圆车刀,调用01号偏置值
N200
M___S___;
主轴正转1000r/min
N210
G00X___Z___;
快速定位到循环起点(47,2)
N220
G70P___Q___F0。
1;
精车循环:
调用N100到N170程序段,进给量0。
1mm/r
N230
G00X___Z___;
快速返回换刀点(100,100)
N240
T____;
换2号切断刀,调用02号偏置值
N250
M___S___;
主轴正转400r/min
N260
G00X47Z—54;
快速接近工件,准备切断
N270
G01X0F0。
05;
切断,进给量0.05mm/r
N280
G00X10
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