数控车削加工工艺与编程.doc
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1、第二章 数控车削加工工艺与编程第一节 数控车削加工工艺基础序号:4课 题课题一 数控车削加工直观印象及主要加工对象课 时2目的要求理解车削加工原理、了解车削加工的主要对象、培养对数控车削的直观印象。知 识 点车削加工原理、车削加工主要对象关 键 点数控车削加工直观印象、加工范围教学进程设 计1展示数控车床外观图,请学生观察,了解数控车床的主要结构、基本功能,并分析车削的加工原理。2展示零件典型车削工艺加工过程,请学生观察,了解数控车削加工的主要对象。3教师启发学生思考,联系工厂实际加工过程,说明数控车床的基本功能,培养学生对数控车削的直观印象、学习兴趣。 4总结,并说明数控车床在制造业的广泛应
2、用。教学方法讲授、图例、概括(现场教学)教具引用网络资源课后记述参考链接车床科普知识主要内容:一、数控车削的加工原理数控车削的主运动是工件装卡在主轴上的旋转运动,配合刀具在平面内的运动加工出回转体零件。二、车削加工的主要内容1数控车削加工包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工;2数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件;3车铣中心上可以实现车削和铣削的复合加工;4数控车削工艺灵活多变,其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择,是学习的重点内容;5在数控车床和车削中心上加工的零件,一般采用手工编程,对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程。三、数控车削加工的主要对象1加工精
3、度要求高的零件2表面粗糙度要求好的零件3轮廓形状复杂的零件4导程有特殊要求的螺纹零件小结数控车削加工原理、主要加工对象、数控车床在制造业的广泛应用。序号:5课 题课题二 数控车削加工工艺的制定课 时2目的要求理解零件图样的工艺分析方法、掌握常用车削加工工艺。知 识 点工艺、工序、加工顺序、进给路线、数控加工技术文件关 键 点车削加工工艺、数控加工技术文件教学进程设 计1展示零件典型车削工艺加工过程,请学生观察,引入本次课程。2对零件图样的工艺分析。3举例说明工序的划分、加工顺序的确定、加工顺序的确定。4说明数控加工技术文件的编制。5总结。教学方法讲授、范例、探究(多媒体教学)教具引用网络资源课
4、后记述参考链接主要内容:一、对零件图样的工艺分析1仔细阅读图样,明确加工内容; 2详细了解零件图样所标注的几何尺寸、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技术要求;了解零件的材料、毛坯类型、生产批量等等,这些都是合理安排数控车削加工工艺中各基本参数的主要依据;3分析工件图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点;4分析工件图样上几何元素的给定条件是否充分,要保证编程时的数值计算能顺利进行。二、工序的划分1普通零件按工序集中的原则划分工序;2薄壁类零件按粗、精加工分序原则划分工序。三、加工顺序的确定1先粗加工后精加工;2由近及远;3内外表面加工交叉进行;4最后加工槽、螺纹等表面。四、进给路线的确定1最短
5、的空行程路线;2最短的切削进给路线;3零件轮廓的精加工进给应连续进行;4切削螺纹的引入与超越;5切槽之后的退刀路线要合理。五、填写数控加工技术文件小结数控车削加工工艺的制定方法、主要技术规程文件。序号:6 课 题课题三 夹具、刀具的选择、装夹方式的确定课 时2目的要求了解数控车床常用装夹工件的方法、刀具的选择知 识 点三爪卡盘、四爪卡盘、常用刀具关 键 点常用刀具的选择、使用教学进程设 计1展示三爪卡盘、四爪卡盘、常用刀具外观图,或实物,请学生观察,了解其主要结构、基本功能。2数控车床上装夹工件的常用方法。3认识刀具。4选择刀具并试切。教学方法讲授、参观(现场教学)教具引用实物、图片课后记述参
6、考链接基于车削加工特征的刀具选择、可转位车刀片夹紧方式、可转位外圆车刀主要内容:一、数控车床上装夹工件的常用方法。1用三爪卡盘装夹工件;2用三爪卡盘和顶尖装夹工件;3用四爪单动卡盘装夹工件;4其它的装夹方法。二、刀具的选择1数控车床常用刀具;2刀片的编号;3刀片的夹紧方式;4刀片的形状;5刀片的其它参数;6刀片材料的选用。小结说明三爪卡盘装夹方法、其它的装夹方法、数控车床常用刀具的使用。序号:7课 题实验一 切削用量及其试验课 时2目的要求了解切削用量的确定方法。知 识 点背吃刀量、切削速度(转速)、进给量(进给速度)关 键 点切削用量的确定教学进程设 计1展示零件典型车削工艺加工过程,说明切
7、削用量三要素的作用。2背吃刀量的确定。3主轴转速的确定。4进给量(进给速度)的确定 5总结。教学方法实验法(现场教学)教具引用数控车床课后记述参考链接车削加工的切削速度主要内容:数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和进给量f。选择切削用量时,应该在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率,最大地发挥刀具的切削性能。所选取的数值要在机床给定的切削参数允许范围内,同时要使主轴转速、背吃刀量和进给量三者都能相互适应,形成最佳的切削效果。具体的原则是:粗车时,在考虑加工经济性的前提下以提高生产率为主;半精车和精车时,在保证工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顾提高加工效率。一、背
8、吃刀量的确定。根据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统刚度来确定背吃刀量ap。在工艺系统刚度允许的情况下,应以最少的进给次数切除加工余量,以提高加工效率。当零件的加工精度要求较高时,需要保留0.20.5mm的单边精车余量。二、主轴转速的确定依据机床的性能、被加工零件的材料和刀具允许的切削速度,查阅相关的数控加工切削用量资料,选取切削速度。在确定了切削速度vc(mmin)之后,根据工件直径D用下面的公式便可计算出主轴转速n(rmim)。式中,D是工件直径,单位为mm。三、进给量(进给速度)的确定在确定进给量时,要考虑被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求、刀具及工件的材料等因素,在保证加工表面质量
9、要求的前提下,可选择较大的进给量,以提高加工效率。四、实验验证具体步骤和方法见实验指导书。小结说明切削用量的作用、填写实验报告单。第二节 数控车床的程序编制序号:8课 题课题四 数控车床的坐标系统课 时2目的要求理解数控车床的坐标系统定义、设定方法。知 识 点坐标、坐标系关 键 点数控车床的坐标系统教学进程设 计1展示数控车床外观图(动画),请学生观察,说明坐标、坐标系的概念。2数控车床的编程特点。3数控车床的坐标系统。4总结,并说明机床坐标系的重要作用。教学方法讲授、图例(多媒体教学)教具引用网络资源课后记述参考链接浅谈数控车床坐标系主要内容:一、数控车床的编程特点1.可以采用绝对坐标编程、
10、增量坐标编程,或混合编程。2. X轴的脉冲当量取为Z轴脉冲当量的一半。3. X坐标一般以工件的直径值表示。4固定循环,可以实现多次重复循环切削。5具备刀尖半径补偿功能。二、数控车床的坐标系统1机床坐标方向的规定卧式数控车床的刀架结构有前置和后置两种。数控车床的主轴轴线方向作为Z轴,其正方向为刀具远离工件的方向,X轴位于与工件安装面平行的水平平面内,垂直于主轴轴线方向,刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。2机床坐标系机床坐标系是用来确定工件坐标的基本坐标系。机床原点:机床原点为机床上的一个固定点。数控车床将其定义在主轴旋转轴线与卡盘后端面的交点上。机床参考点:数控车床的参考点是刀架相对于机床原
11、点沿X、Z轴正向退至极限的一个固定点,其位置分别由X向与Z向的机械档块来确定,且机床在出厂之前由制造商采用精密测量方法确定。3工件坐标系的设定工件原点又称为程序原点。工件原点要尽量选择在工件图样的设计基准上,同时要便于编程计算设定工件坐标系有两种方法,一种是以G50的方式,另一种是以G54 G59的方式, 用50设定工件坐标系是数控车削常用的方法。G50是一个非运动指令,只起预置寄存数据的作用,一般放在零件加工程序的第一个程序段位置上,其指令格式为:G50 X _ Z_ ;小结强调数控车床的编程特点、说明机床坐标系的重要作用。序号:9课 题实验二 基本编程指令课 时2目的要求掌握G00、G01
12、、G02、G03的编程方法。知 识 点G00、G01、G02、G03关 键 点指令格式、G02、G03的编程教学进程设 计1快速定位指令(G00)。2直线插补指令(G01)。3圆弧插补指令(G02、G03)。4主轴速度控制指令(G96,G97,G50) 5总结、填写实验报告单。教学方法实验法(现场教学)教具引用数控机床课后记述参考链接主要内容:一、快速定位指令(G00)该指令命令刀具以点定位控制方式从当前所在点快速运动到指令给出的目标位置;它只是快速定位,而无运动轨迹要求。1指令格式:G00 X(U)_ Z(W)_ ;其中X、Z为目标点坐标,U、W为增量坐标编程方式。2编程并运行。二、直线插补
13、指令(G01)该指令命令刀具在两坐标点间以插补联动方式按指令的F进给速度作任意斜率的直线运动。1指令格式:G01 X(U)_ Z(W)_ F_ ;其中X、Z为目标点坐标,U、W为增量坐标编程方式;F为切削进给速度,单位为mmr。2编程并运行。三、圆弧插补指令(G02、G03)该指令命令刀具在X Z坐标平面内,按指定的F进给速度进行圆弧插补运动,切削出圆弧轮廓。G02为顺时针圆弧插补指令,G03为逆时针圆弧插补指令。1指令格式: G02 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_ ; 或 G02 X(U)_ Z(W)_ R_ F_ ;G03 X(U)_ Z(W)_ I_ K_ F_ ; 或 G03
14、 X(U)_ Z(W)_ R_ F_ ;其中X、Z为圆弧终点坐标;I、K为圆弧中心的坐标,R为圆弧半径2顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法在使用G02或G03指令之前,要正确判别刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动,还是按逆时针路径作圆弧插补运动。在XZ平面内向Y轴的负方向看去,刀具相对工件进给的方向顺时针为G02,逆时针为G03。b为前置刀架的情况;加工同一段圆弧时,前置刀架的数控车床所使用的圆弧插补指令G02 (G03)与后置刀架的数控车床恰好相反。3编程并运行。四、主轴速度控制指令(G96,G97,G50)五、实验验证具体步骤和方法见实验指导书。小结强调基本编程指令的作用、填写实验
15、报告单。序号:10课 题课题五 数控系统的功能介绍课 时2目的要求了解常用G功能、M功能、S、 F、T功能的作用。知 识 点G功能、M功能、S、 F、T功能关 键 点各常用功能指令格式教学进程设 计1准备功能(G功能)。2辅助功能(M功能)。3S、 F、T功能。 4总结。教学方法讲授(多媒体教学)教具引用网络资源课后记述参考链接FANUC主要内容:FANUC 0-T数控系统一、准备功能(G功能)准备功能由地址G和两位数字组成,又称为G功能。G代码分为模态G代码和非模态G代码两种类型。准备功能G代码表。二、辅助功能(M功能)辅助功能由地址M和两位数字组成,又称为M功能。在每个程序段内只允许指令一
16、个M代码。对于刀架后置的数控车床、车削中心,M03和 M04所规定的主轴或旋转刀具的转向,注意:主轴(站在床头向床尾观看)及X向和Z向旋转刀具(从刀柄向刀头观看)顺时针旋转为正转,用M03指令;逆时针旋转为反转,用M04指令。对于主轴箱内有机械转动装置的数控车床,当需要改变主轴的转向时,必须用M05指令使主轴停转,再用M03或 M04换向。辅助功能M代码表三、S、 F、T功能1主轴功能指令(S)主轴功能指令是设定主轴转速或速度的指令,用字母S和其后面的数字表示。单位:rmin。2进给功能指令(F)进给功能指令是设定进给速度的指令,用字母F和其后面的数字表示。 在数控车削中有两种指令进给速度的模
17、式,分为每转进给模式、每分钟进给模式;在数控车削加工中一般采用每转进给模式,只有在用动力刀具铣削时才采用每分钟进给模式。需要说明的一点是:在每转进给模式下,当主轴转速较低时会出现进给速度波动现象。主轴转速越低,波动发生的越频繁。3刀具功能指令(T)T指令用于指定刀具号和刀具补偿号。其指令格式有两种:T T 刀补存储器号 刀补存储器号 刀具号 刀具号小结常用G功能、M功能、S、 F、T功能的作用、刀具号和刀具补偿号指令格式。序号:11课 题课题六 刀具补偿功能、换刀点的设置与自动换刀课 时2目的要求理解刀具位置补偿、刀尖半径补偿原理。知 识 点刀具位置补偿、刀尖半径补偿关 键 点刀具位置补偿、刀
18、尖半径补偿教学进程设 计1刀具位置补偿。2刀尖半径补偿。3刀尖圆弧自动补偿举例。4总结。教学方法讲授、范例(多媒体教学)教具引用网络资源课后记述参考链接刀尖圆弧半径补偿、刀尖圆弧半径自动补偿主要内容:一、刀具位置补偿1原因在机床坐标系中,CRT上显示的X、Z坐标值是刀架左侧中心相对机床原点的距离;在工件坐标系中X、Z坐标值是车刀刀尖(刀位点)相对工件原点的距离,而且机床在运行加工程序时,数控系统控制刀尖的运动轨迹。这就需要进行刀具位置补偿。刀具位置补偿包括刀具几何尺寸补偿和刀具磨损补偿,前者用于补偿刀具形状或刀具附件位置上的偏差,后者用于补偿刀尖的磨损。2几点说明(1)刀具位置补偿一般是在换刀
19、指令后,刀尖由换刀点快速趋近工件的程序段中执行。(2)取消刀具位置补偿是在加工完该刀具的工序内容之后,在返回换刀点的程序段中执行。二、刀尖半径补偿 1原因数控车床编程时可以将车刀刀尖看作一个点,按照工件的实际轮廓编制加工程序。但实际上,为保证刀尖有足够的强度和提高刀具寿命,车刀的刀尖均为半径不大的圆弧。当切削圆锥面和圆弧面时,切削出的工件轮廓会出现形状误差和尺寸误差,直接影响工件的加工精度,而且刀尖圆弧半径越大,切削误差则越大。可见,对刀尖圆弧半径进行补偿是十分必要的。对于采用刀尖半径补偿的加工程序,在工件加工之前,要把刀尖半径补偿的有关数据输入到刀补存储器中,以便执行加工程序时,数控系统对刀
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