2022年数控加工与编程项目三圆弧加工教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案学习情境三 带圆弧阶梯轴的加工学习 参考情境带圆弧阶梯轴的加工学时G03；教学1圆弧顺时针插补指令G02、圆弧逆时针插补指令2圆弧顺时针插补、逆时针插补的方向判定；内容3. 圆弧插补指令的两种编程方式；4. 零件数控加工工艺的制订；1. 职业才能目标（1）具有与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的才能；（2）具有分析零件图、把握设计意图和零件工艺分析的才能；（3）具有数控编程和数控机床操作的基本才能；（4）查阅资料及相关应用手册的才能；（5）善于观看、摸索、自主学习及创新设计才能；教学 目标2.专业学问目标（1）把握圆弧面零件的

2、数控程序编制；（2）把握车床孔的加工方法；（3）能够对轴类零件进行数控程序编制和加工；3.社会才能（1）团队协作意识及方法；（2）语言表达才能；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案1教学重点（1）圆弧插补指令的编程方式；（2）圆弧插补顺时针 /逆时针方向判定；教学 重点 难点 与解 决方 法2教学难点（1）圆弧顺 /逆插补方向的判定；（2）I、K 指定圆心方式编程；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）询问企业相关人员或老师；1教室、多媒体；教学 条件教学

3、 方法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；多媒体讲授理论学问；仿真软件练习把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把握基本才能；学习情境三：带圆弧阶梯轴的加工（详案）步骤教学内容教学方法时间情形描述1给出零件图；老师介绍0.5 课时2给出零件的信息及加工要（询问）求；3分析零件特点,指导同学名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 教自学内容；名师精编优秀教案学 过 程的制定加工工1工件的装夹与定位；同学自学1.5 课 时实2加工路线的确定；老师辅导5 课时施3切削用量的挑选；艺

4、4刀具的挑选；（方案）5机床及数控系统的挑选；同学为主1. G00/G03 圆弧插补指令编编制零件加程；老师点评2. F、S、T 代码的合理使用；工程序3. 内部轮廓加工刀具的工件（决策）坐标系建立；4编程分析、 编写零件的数 控加工程序；5查阅资料、进行争论；数控仿真和1零件数控仿真加工；老师指导1 课时实操加工2零件实操加工；同学操作（实施）名师归纳总结 检测加工零1零件的尺寸精度检测；老师点评0.5 课时第 3 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案件 2零件加工质量评估；检查 3总结；老师讲授1.5 课时1. 圆弧

5、插补 I、K 编程方式；任务扩展2车床上孔的加工；课后自学3学习应用评判完成情形（ 60% ）方法能力创新意识（20% ）（20% ）一、学习情形描述给同学发放零件图,给出该零件的信息和加工要求；图示零件为简洁阶梯轴,结构要素有外圆柱面、倒角和圆弧面；毛坯为 38mm 的棒料,材料为 车削尺寸至图中要求；45 钢,要求完成零件的数控加工,图 3.1 零件图名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案图 3.2 三维图二、制订加工工艺（一）引入新学问 1数控车削刀具的分类（1）按车刀结构分类 整体车刀：用整体

6、高速钢制造； 焊接车刀：焊接硬质合金或高速钢刀片； 机夹车刀：硬质合金刀片用机械夹固的方法固定在刀杆上； 可转位车刀：使用可转位刀片的机夹车刀；图 3.3 车刀按结构分类（2）按加工内容分类 按车削加工内容分为端面车刀、 外圆车刀、内孔车刀、 切槽刀、螺纹车刀等；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案图 3.4 车刀按加工内容分类（3）按车刀的外形分类 尖形车刀：以直线形切削刃为特点的车刀,刀尖由直线形成的主副切削 刃构成； 圆弧形车刀：以圆弧形切削刃为特点的车刀,车刀圆弧刃每一点都是车 刀的刀尖；

7、成形车刀：其刀形依据工件轮廓设计；2车刀材料车刀材料是指刀头部分的材料,在数控车床上常采纳高速钢、硬质合金或涂层刀具；（1）高速钢 高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的材料；高速钢刀具制造 简洁,刃磨便利,韧性较好,能承担较大的冲击力；但其耐热性较差,因此不能用 于高速切削；（2）硬质合金 硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高,因此其常温硬度很高,热熔性、热硬性高, 切削速度比高速钢提高 韧性不强；（3）涂层刀具47 倍；其缺点是脆性大, 抗弯强度和抗冲击涂层刀具是在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上,涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物；常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3

8、等；涂层刀具具有名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案较高的耐磨性,加工材料硬度越高,涂层刀具成效越好；3车刀切削部分的组成及几何参数（1）车刀切削部分的组成 车刀的构造如图 12.4 所示,其组成包含刀柄和切削部分,切削部分主要由 以下几部分组成： 前刀面：刀具上切屑沿其流出的表面； 后刀面：刀具上与工件过渡表面相对的表面； 副后刀面：刀具上与工件已加工表面相对的表面； 主切削刃：前面与后面的交线,担任主要切削工作； 副切削刃：前面与副后面的交线,担任少量切削工作； 刀尖：主切削刃与副切削刃连接处的

9、一小部分切削刃；图 3.5 车刀构造图名师归纳总结 （2）车刀几何参数12.5 所示, 主要包括主偏角kr 、 副偏角 k 、 前角第 7 页,共 19 页车刀的几何角度如图r0 、 刃倾角 xxs、后角0、副后角0 ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案图 3.6 车刀几何角度 前角：对切削难易程度有很大影响；增大前角使切削刃锐利,减小切削 变形,切削简洁,提高表面加工质量；但前角过大,会使散热条件变差,切削温度 上升,刀具磨损加剧,刀具寿命降低； 后角：主要作用是减小后面与工件过渡表面之间的摩擦,减小后面的磨 损；增大后角,可削减刀

10、具后面与工件的摩擦,降低切削力和切削温度,改善加 工表面质量；但后角过大,刀具易损坏,切削温度上升,刀具寿命降低； 主偏角：影响刀具寿命、已加工表面粗糙度和切削力的大小；在背吃刀 量和进给量不变的情形下, 减小主偏角,可使刀尖角增大, 对提高刀具寿命有利；但主偏角较小时,工件易变形及产生振动,切削厚度小,断屑成效差； 副偏角：用来削减副切削刃与已加工表面之间的摩擦；减小副偏角,可显著削减已加工表面的残留面积,减小工件表面粗糙度, 增大刀尖角, 提高刀具寿命；但副偏角过小,使工件易产生振动,降低加工表面质量； 刃倾角：影响切削刃的锐利性,刀头的强度和散热条件,切削力的大小 和方向,切屑流出的方向

11、；当刃倾角为正值时,切屑流向待加工表面,已加工表 面不易被划伤,但刀尖强度较差；当刃倾角为负值时,切屑流向已加工表面,易 被划伤,但刀尖强度提高；增大刃倾角可使切削刃锐利,降低切削力,提高刀具 寿命；但过大会使散热不利,造成非正常损坏；4车刀的选用（1）按工件材料挑选刀具 铜、铝：这种材料比较软,比较好加工,一般各种刀具都能加工； 钢料：对于软钢,如45 钢、 50 钢,比较好加工,用高速钢车刀可便利加工；对于硬钢,如 738、p20、S136、油钢及五金模用的合金钢等,可用合金 刀具加工； 淬火后的材料：一般不答应用高速钢刀具加工,应用合金刀具加工；（2）依据加工种类挑选刀具 外圆加工：一般

12、选用外圆左偏粗车刀、外圆左偏精车刀、外圆右偏粗车 刀、外圆右偏精车刀、端面车刀等类型；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案 切槽：挑选外（内）圆车槽刀； 螺纹：挑选外（内）圆螺纹车刀； 内孔：主要挑选麻花钻、粗镗孔刀和精镗孔刀、扩孔钻、铰刀；（3）挑选刀具的大小 尽可能挑选大的刀具,可以采纳大的切削用量,提高效率,加工质量有 保证； 依据加工的背吃刀量挑选刀具,背吃刀量越大,刀具越大； 依据工件大小挑选刀具,工件大的选大刀具,反之选取小刀具；（4）机夹可转位车刀的选用 为了削减换刀时间和便利对刀,

13、便于实现机械加工的标准化, 数控车削加工 时,应尽量采纳机夹可转位车刀； 数控车床常用的机夹可转位车刀结构形式如图 3.7 所示； 刀片材质的挑选 常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金 刚石等,其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片； 刀片尺寸的挑选刀片尺寸的大小取决于必要的有效切削刃长度L；有效切削刃长度与背吃刀量 ap 和车刀主偏角 kr 有关,使用时可查阅有关刀具手册选取； 刀片性质的挑选刀片外形主要依据被加工工件的表面外形、切削方法、刀具寿命及刀片的转位次数等因素挑选； 在机床刚性和功率答应的条件下,大余量、 粗加工应选用刀尖角度较大的刀片；小余量、精

14、加工时宜选用较小刀尖角的刀片；图 3.7 机夹可转位结构2圆弧常用加工方法 阶梯法图 3.8 为车圆弧的阶梯切削路线：先粗车阶梯,最终一刀精车圆弧；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.8 阶梯名师精编优秀教案法 同心圆法 图 3.9 为车圆弧的同心圆弧切削路线：用不同的半径圆来车削,最终将所需 圆弧加工出来；图 3.9 同心圆法 车锥法图 3.10 为车圆弧的车锥法切削路线：先车一个圆锥,再车圆弧；图 3.10 车锥法（二）零件详细加工工艺制定1装夹与定位 该零件为轴类零件, 轴心线为工艺基准, 加工外表面用

15、三爪自定心卡盘夹持 34mm 外圆一次装夹完成加工；2加工次序名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案按先主后次,先粗后精,先外后内的加工原就确定加工路线； 装夹 34mm 外圆、找正,手动车削端面； 粗加工 34mm、 26mm、 16mm 外圆,留精加工余量 0.5mm； 精加工 R5、R10 圆弧面和 34mm、 26mm、 16mm 外圆；3挑选刀具 一把外圆车刀4确定切削用量车削用量的详细数值应依据机床性能、确定：加工工艺、相关手册并结合实际体会机床转速：外圆粗加工时为 800r/min,

16、精加工时为 1000r/min； 进给速度：粗加工外圆面时进给速度为 速度为 0.3mm/r；5、确定加工路线 加工路线如图 3.11 所示0.5mm/r,外圆面精加工时进给图 3.11 加工路线 6挑选机床和数控系统 机床型号 机床型号为 CK6132-型数控车床； 数控系统 采纳广数 928TD、KND 数控系统；三、编制零件加工程序（一）引入新学问1编程指令（1）圆弧插补指令 -G02/G03 名师归纳总结 顺时针圆弧插补指令： G02 XU_ ZW_ R_ F_; 第 11 页,共 19 页逆时针圆弧插补指令： G03 XU_ ZW_ R_ F_; - - - - - - -精选学习资

17、料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案参数： X、Z 为肯定编程时,圆弧终点在工件坐标系中的坐标值；U、W 为增量编程时,圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；度；（2）圆弧顺逆的判定R 为圆弧的半径； F 为进给速 圆弧插补的顺逆方向判定原就：沿圆弧所在平面 （XZ 平面）的垂直坐标 轴的负方向看去,顺时针方向为 G02,逆时针方向为 G03； 依据刀架的位置判定圆弧插补的顺逆如图 3.3 所示；图 3.12 圆弧的顺逆方向与刀架位置的关系2零件数控加工程序的编制 编程分析 该零件结构要素有圆柱面、 圆弧面等, 为削减热变形和切削力变形对工件尺 寸的影响,应将粗加工、精加工分开

18、进行；采纳直径编程方式, 直径尺寸编程与零件图纸中的尺寸标注一样,编程较为 便利； 加工程序清单名师归纳总结 O0001；程序名1000r/min 第 12 页,共 19 页N01 T0101；换 01 号刀N02 G00 X100 Z100；快速接近工件N03 M03 S800；主轴正转,转速为N04 G01 X29 Z5 F0.5 ；快速走刀至起到点N05 Z-30；粗车外圆第一步N06 X40； X向 G01退刀N07 G00 Z5； Z向 G00回起点N08 G01 X24 ； X向 G01定位N09 Z-16；粗车外圆其次步N10 X34； X向 G01退刀- - - - - - -

19、精选学习资料 - - - - - - - - - N11 G00 Z5； Z N12 G01 X19； X名师精编优秀教案向 G00回起点 向 G01定位N13 Z-15；粗车外圆第三步N14 X25； X 向 G01退刀N15 G00 Z5 S1000； Z 向 G00回起点N16 G01 X14 F0.3 ； X 向 G01定位精加工N17 Z0； G01 倒角起始点定位N18 X16 Z-1 ；加工倒角N19 Z-15； 16 外圆加工N20 G02 X26 Z-20 R5 ； R5 圆弧加工N21 G01 Z-27； 26 外圆加工N22 G03 X34 Z-35 R10 ； R10

20、圆弧加工N23 G01 Z-45； 34 外圆加工N24 X40； X 向 G01退刀N25 G00 Z5； Z 向 G00回起点N26 X100 Z100；快速退刀至起刀点N27 M30；程序终止4加工程序的检验、修改同学争论、自评、检验、修改；老师指导、讲解；四、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；2零件的实操加工通过仿真加工, 确定零件程序的正确性后,操作加工；五、加工零件的检测在实训车间对该零件进行实际1利用游标卡尺、外径千分尺、内径千分尺、表面粗糙度工艺样板等量具测量工件, 同学对自己加工的零件进行

21、检测,量的检测；包括尺寸精度的检测和零件加工质2老师对同学加工零件进行检测,并做出点评；六、任务扩展针对用圆弧插补指令加工该零件的学习情境,进行扩展创新,由老师讲授,同学课后学习、应用；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.圆弧插补名师精编优秀教案I、K 指定圆心位置方式（1）编程格式圆弧顺时针插补： G02 XU_ ZW_ I_ K_ F_; 圆弧逆时针插补： G03 XU_ ZW_ I_ K_ F_; 参数： I、K 表示圆弧起点到圆弧圆心矢量值在X、Z 方向的投影值,它们是增量值,并带有正负号,即圆心的坐标

22、值减去圆弧起点的坐标值,在肯定、增量编程时都是以增量方式指定,在直径、半径编程时（2）编程说明I 都是半径值； I、K 方向是从圆弧起点指向圆心,其正负取决于该方向与坐标轴方向的 异同,相同为正,反之为负,如图 3.7 所示；图 3.7 圆弧起点与矢量方向 如在程序中同时显现I、K 和 R 时,以R 为优先, I、K 无效,即以半径 R 方式编程；七、学习应用加工图所示零件,零件毛坯为 55mm 的棒料,材料为 45 号钢,完成零件的数控加工,车削加工至图纸尺寸；要求： 对零件进行简洁加工工艺分析； 要求使用刀尖半径补偿指令进行数控加工程序编制；名师归纳总结 - - - - - - -第 14

23、 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案 进行数控加工仿真；附件 1：学习任务单图示零件为简洁阶梯轴,结构要素有外圆柱面、倒角和圆弧面；要求最终切断；毛坯为 38mm 的棒料,材料为 件的数控加工,车削尺寸至图中要求；45 钢,要求完成零名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案附件 2：数控加工工序卡片名师归纳总结 单位德州产品名称或代零件名称零件图号第 16 页,共 19 页号名称科技- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - -

24、 - 职业夹具名称名师精编优秀教案车间使用设备学院工步号工步内刀具刀具类主轴转速-1 / r min进给速度-1 / mm min背吃刀备注容号型量/mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 附件 3：评分表 数控车工考核评分表名师归纳总结 检测项目班级配分姓名学号检测结果得分第 17 页,共 19 页技术要求评分标准1 按步骤开机、检查、润滑2 不正确无分2 回机床参考点2 不正确无分- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 机3 名师精编2 优秀教案按程序格式输入程序,检查及修改不正确无分床4 程序轨迹检查Ra1.6 2

25、 不正确无分操5 工、夹、刀具正确安装2 不正确无分作6 按指定方式对刀2 不正确无分外圆7 检查对刀2 不正确无分8 340-0.1 Ra1.6 10/6 超差 0.01 扣 5 分,降级无分圆弧9 160-0.1 10/6 超差 0.01 扣 5 分,降级无分10 R10 Ra3.2 8/5 超差降级无分长度11 R5 Ra3.2 8/5 超差降级无分12 45 8 超差无分其它13 20 8 超差无分14 15 8 超差无分15 0.5 452 不符无分16 未注倒角2 不符无分17 安全操作规程100 违反扣总分10 分/ 次总配分总得分零件名称停工时间分钟图号加工日期日加工开头加工时间年月检测时分停工缘由实际时间评分加工终止时分附件 4：学习应用加工图所示零件,零件毛坯为 55mm 的棒料,材料为 45 号钢,完成零件的数控加工,车削加工至图纸尺寸；要求：名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案 对零件进行简洁加工工艺分析； 要求使用刀尖半径补偿指令进行数控加工程序编制； 进行数控加工仿真；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 19 页