1、数控加工工艺与编程铣项目二教案学习情境二：外轮廓零件的加工学习情境外轮廓零件的加工参考学时教学内容1、 数控铣床的定位与装夹；2、 平面加工方法的选择；3、 G00、G01、G02、G03指令的应用；6、端铣刀、立铣刀的应用。教学目标1、 职业能力目标（1）具有与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的能力；（2）具有读图、识图、分析零件图的能力； （3）具有零件工艺分析能力；（4）具有数控编程的能力；（5）具有查阅资料及相关应用手册的能力；（6）善于观察、思考、自主学习及创新能力。2、专业知识目标（1）掌握数控加工程序编制格式；（2）掌握外圆、端面、锥面的数控加工；（3）能够对阶梯轴类零件进行数控
2、程序的编制和加工。3、社会能力：（1）团队协作意识及方法；（2）语言表达能力。教学重点难点与解决方法1教学重点 （1）零件图的分析； （2）G02、G03指令的应用； （3）刀具的选择。2教学难点 （1）G02、G03指令的应用；（2）编程分析。3.解决方法 （1）图形示例，零件加工仿真； （2）查阅专业书籍及相关设计手册； （3）咨询企业相关人员或教师；教学条件1教室、多媒体； 2校内实训机房、数控加工仿真软件； 3生产性实习车间、数控车床。教学方法多媒体讲授理论知识；仿真软件练习掌握数控机床操作面板及基本指令加工；数控机床实际操作练习掌握基本能力。学习情境二：外轮廓零件的加工（详案）教学过
3、程的实施步骤教学内容教学方法时间情景描述（咨询）1给出零件图；2给出零件的信息及加工要求；3分析零件特点，指导学生自学内容。教师介绍；学生自学制定加工工艺（计划）1工件的装夹与定位；2加工路线的确定；3切削用量的选择；4刀具的选择；5机床及数控系统的选择。教师引入相关理论知识；学生自主确定加工方案编制零件加工程序（决策）1. G00、G01、G02、G03加工指令编程；2.G90、G91的应用；3.平面加工用刀具的使用；4编程分析、 编写零件的数控加工程序；5查阅资料、进行讨论。教师引入相关理论知识；学生自主确定加工方案数控仿真和 实操加工（实施）1.数控系统面板的应用；2.零件数控仿真加工；
4、3.零件实操加工。教师指导；学生操作检测加工零 件(检查)1零件的尺寸精度检测；2零件加工质量评估；3总结。教师点评任务扩展1.了解铣削工件的常见安装方式；2.工件的校正；3学习应用教师讲授课后自学评价完成情况（60%）方法能力（20%）创新意识（20%）一、学习情景描述给学生发放零件图，给出该零件的信息和加工要求。图示零件为外轮廓零件。毛坯为1008022方料，材料为45钢，要求完成零件的数控加工，铣削尺寸至图中要求。二、理论阐述1.平面加工的知识（1）周铣和端铣平面 用刀齿分布在圆周表面的铣刀而进行铣削的方式叫做周铣；用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀而进行铣削的方式叫做端铣。与周铣相比，端铣铣
5、平面时较为有利，因为：端铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周铣的工件表面则有波纹状残留面积。同时参加切削的端铣刀齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动较周铣为小。端铣刀的主切削刃刚接触工件时，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨损。端铣刀的刀杆伸出较短，刚性好，刀杆不易变形，可用较大的切削用量。由此可见，端铣法的加工质量较好，生产率较高。所以铣削平面大多采用端铣。但是，周铣对加工各种形面的适应性较广，而有些形面（如成形面等）则不能用端铣。（2）顺铣和逆铣：周铣有逆铣法和顺铣法之分。逆铣时，铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反；顺铣时，则铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。逆
6、铣时，切屑的厚度从零开始渐增。实际上，铣刀的刀刃开始接触工件后，将在表面滑行一段距离才真正切入金属。这就使得刀刃容易磨损，并增加加工表面的粗糙度。逆铣时，铣刀对工件有上抬的切削分力，影响工件安装在工作台上的稳固性。顺铣则没有上述缺点。但是，顺铣时工件的进给会受工作台传动丝杠与螺母之间间隙的影响。因为铣削的水平分力与工件的进给方向相同，铣削力忽大忽小，就会使工作台窜动和进给量不均匀，甚至引起打刀或损坏机床。因此，必须在纵向进给丝杠处有消除间隙的装置才能采用顺铣。但一般铣床上是没有消除丝杠螺母间隙的装置，只能采用逆铣法。另外，对铸锻件表面的粗加工，顺铣因刀齿首先接触黑皮，将加剧刀具的磨损，此时，也
7、是以逆铣为妥。2、刀具选择（1）面铣刀 主切削刃分布在圆柱或圆锥表面上，端面切削刃为副切削刃，铣刀的轴线垂直于被加工表面。按刀齿材料可分为高速钢和硬质合金两大类，多制成套式镶齿结构，刀体材料为40Cr。高速钢面铣刀按国家标准规定，直径d=80250mm，螺旋角=10，刀齿数Z=1026。硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式三种。面铣刀主要用在立式铣床或卧式铣床上加工台阶面和平面，特别适合较大平面的加工，主偏角为90的面铣刀可铣底部较宽的台阶
8、面。用面铣刀加工平面，同时参加切削的刀齿较多，又有副切削刃的修光作用，使加工表面粗糙度值小，因此可以用较大的切削用量，生产率较高，应用广泛。（2）立铣刀 立铣刀是数控铣削中最常用的一种铣刀，其结构如上图所示，圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀工作时不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数Z=34，细齿立铣刀齿数Z=58，套式结构Z=1020，容屑槽圆弧半径r
9、=25mm。当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。标准立铣刀的螺旋角为4045（粗齿）和3035（细齿），套式结构立铣刀的为1525。直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。271mm的立铣刀为直柄；663mm的立铣刀为莫氏推柄；2580mm的立铣刀为带有螺孔的7：24锥柄，螺孔用来拉紧刀具。直径大干40160mm的立铣刀可做成套式结构。立铣刀主要用于加工凹槽，台阶面以及利用靠模加工成形面。另外有粗齿大螺旋角立铣刀、玉米铣刀、硬质合金波形刃立铣刀等，它们的直径较大，可以采用大的进给量，生产率很高。三、制订加工工艺 1装夹与定位 该零件为平面类零件，采用平口钳装夹
10、。 2加工顺序 先铣削上平面，深度为2mm。加工路线：如图所示，从P0P1P2P3P4P5。再加工直线和圆弧。加工路线：如图所示，从 P0P1P2P3P4P5 P5P6P6P7P0。3选择刀具 根据零件加工要求和加工工艺分析分析可得，加工该零件需用到32mm硬质合金端面铣刀和12mm立铣刀。4确定切削用量 铣削用量的具体数值应根据机床性能、加工工艺、相关手册并结合实际经验确定： 机床转速：加工上表面时为2000r/min，加工直线和圆弧时为500r/min； 进给速度：加工上表面时进给速度为500mm/min，加工直线和圆弧时进给速度为100mm/min。5选择机床和数控系统 机床型号 机床型
11、号为CK6132-型数控车床。 数控系统 采用广数928TD数控系统。四、编制零件加工程序 1程序清单2.加工程序的检验、修改 学生讨论、自评、检验、修改。 教师指导、讲解。五、数控仿真和实操加工 1零件的数控仿真 使用数控加工仿真软件对加工程序进行检验，正确进行数控加工仿真的操作，完成零件的仿真加工。（1） 自动加工方式自动/连续方式自动加工流程检查机床是否回零，若未回零，先将机床回零。导入数控程序或自行编写一段程序。点击操作面板上的“自动运行”按钮，使其指示灯变亮。点击操作面板上的“循环启动”按钮，程序开始执行。中断运行数控程序在运行过程中可根据需要暂停，急停和重新运行。数控程序在运行时，
12、按“进给保持”按钮，程序停止执行；再点击“循环启动”按钮，程序从暂停位置开始执行。数控程序在运行时，按下“急停”按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先将急停按钮松开，再按“循环启动”按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。自动/单段方式检查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零再导入数控程序或自行编写一段程序。点击操作面板上的“自动运行”按钮，使其指示灯变亮。点击操作面板上的“单节”按钮。点击操作面板上的“循环启动”按钮，程序开始执行。注：自动/单段方式执行每一行程序均需点击一次“循环启动”按钮。注：点击“单节跳过”按钮，则程序运行时跳过符号“/”有效，该行成为注释行，不执行
13、；点击“选择性停止”按钮，则程序中M01有效。可以通过“主轴倍率”旋钮和“进给倍率”旋钮来调节主轴旋转的速度和移动的速度。按键可将程序重置。（2）检查运行轨迹NC程序导入后，可检查运行轨迹。点击操作面板上的“自动运行”按钮，使其指示灯变亮，转入自动加工模式，点击MDI键盘上的按钮，点击数字/字母键，输入“Ox”（x为所需要检查运行轨迹的数控程序号），按开始搜索，找到后，程序显示在CRT界面上。点击按钮，进入检查运行轨迹模式，点击操作面板上的“循环启动”按钮，即可观察数控程序的运行轨迹，此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察。 2零件的实
14、操加工 通过仿真加工， 确定零件程序的正确性后， 在实训车间对该零件进行实际操作加工。 六、加工零件的检测 1利用测量工件，学生对自己加工的零件进行检测，包括尺寸精度的检测和零件加工质量的检测。 2教师对学生加工零件进行检测，并做出点评。 七、任务扩展 1、铣削工件的常见安装方式（1）用机用平口钳安装工件机用平口钳是一种通用夹具，适用于安装中小尺寸和形状规则的工件。安装平口钳时必须先将底面和工作台面擦干净，利用百分表校正钳口，使钳口与横向或纵向工作台方向平行，以保证铣削的加工精度。（2）用组合压板安装工件对于体积较大的工件大都用组合压板来装夹。（3）用卡盘安装利用压板将三爪卡盘或四爪卡盘安装在工作台面上，可装夹圆柱形零件。2学习应用编写加工该零件的程序。毛坯尺寸为100*50*20。附件1：学习任务单附件2：学习应用编写加工该零件的程序。毛坯尺寸为100*50*20。
