(中职)数控车削编程与操作加工实训教程项目四锥轴练习件的编程及车削加工电子课件.pptx
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1、(中职)数控车削编程与操作加工实训教程项目四锥轴练习件的编程及车削加工电子课件项目四目四 锥轴练习件的件的编程及程及车削加工削加工工作任务描述工作任务描述1.加工零件项目工作任务名称:锥轴练习件的编程及车削加工,如图4-1所示2.零件类型描述(新课导入):该零件属于较简单的圆锥轴类零件,是使用数控车床加工的基本零件轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一,及进行简单轴类零件加工实践操作练习。需要掌握切削用量的选择,熟悉数控车床操作面板,熟练编程,掌握外圆尺寸的测量检测技术3.任务内容描述:如前图所示,已知该零件毛坯材料为LY150,毛坯尺寸为45mm100mm的棒料。制定零件加工工艺,
2、编写零件加工程序,并在仿真软件上进行虚拟操作加工,最后在数控车床上进行实际操作加工,并对加工后的零件进行检测、评价1.掌握锥轴练习件加工工艺制定方案2.掌握锥轴练习件编程方法并能在仿真软件上进行虚拟操作加工3.能将零件正确安装在三爪卡盘上4.能将外圆车刀正确安装在刀架上5.正确摆放操作加工所需工具、量具6.能按操作规范合理使用CK6140卧式数控车床,并完成带圆锥面阶梯轴零件的加工7.能正确使用游标卡尺对锥轴练习件进行检测8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析学习目标学习目标学习内容学习内容1.根据零件图纸进行零件工艺信息分析,确定加工顺序,并填入相应的卡片中2.合理选择适合该零件加工的刀
3、具,并完成相应卡片的填写3.合理选择适合该零件加工的切削用量,并完成相应卡片的填写4.合理选择该零件工件坐标原点,确定走刀路线,并完成相应卡片的填写5.根据该零件编程要求计算基点坐标,完成相关的尺寸链计算6.根据该零件的加工要求编制程序清单,进行虚拟及实际操作加工7.正确选择并使用游标卡尺对该零件进行检测,并完成相应卡片的填写8.学习零件加工质量评价及超差原因分析的方法学习环节学习环节1.制定工艺方案2.数控内容知识点3.编制程序、仿真操作加工4.实际操作加工5.零件检测6.学习评价学习环节一:制定工艺方案学习环节一:制定工艺方案班级姓名学号成绩零件名称C04-01零件名称锥轴练习件材料牌号L
4、Y150分析内容分析理由形状、尺寸大小该零件的加工面由端面、外圆柱面、倒角面、圆锥面组成。形状比较简单,是较典型的短轴类零件。因此,可选择现有设备CK6140卧式数控车床,刀具可选12把外圆车刀即可完成。结构工艺性该零件的结构工艺性好,便于装夹、加工。因此,可选用标准刀具进行加工。几何要素尺寸标注该零件轮廓几何要素定义完整,尺寸标注符合数控加工要求,有统一的设计基准,且便于加工、测量。精度表面粗糙度该零件外圆柱面、,长度尺寸精度要求较高,其中外圆柱面尺寸公差等级为IT9-IT10级,图中未注尺寸公差按IT12级处理。该零件表面质量要求为Ra3.2。由于该零件精度和表面质量要求不太高。因此,可考
5、虑采用以下加工方案:粗车精车。材料及热处理该零件所用材料LY150为高合金硬铝,硬度为105HB,加工性能等级代号为2,属易切削金属材料。因此,选硬质合金或涂层刀具材料均可,在加工时不宜选择过大的切削用量,切削过程中可不加冷却液。其它技术要求该零件要求锐角倒钝,故编程时在锐角处安排1450的倒角。生产类型、定位基准该零件生产类型为单件生产,因此,要按单件小批生产类型制定工艺规程。由于该零件生为单件生产,因此,定位基准可选在外圆表面。分析零件图工艺信息分析零件图工艺信息教师布置工作任务,学生资讯,教师解惑,学生填写零件图工艺信息分析卡片,见表4-1。表表4-1 4-1 零件图工艺信息分析卡片零件
6、图工艺信息分析卡片学生资讯记录:学生资讯记录:班级姓名学号成绩零件图号零件名称使用设备场地C04-01锥轴练习件CK6140数控车床数控加工实训中心程序编号O0003材料牌号LY150数控系统FANUC0iMate-TD工步序号工步内容确定理由量具选用备注名称量程1车端面车平端面,建立长度基准,保证工件长度要求。车削完的端面在后续加工中不需再加工。0.02mm游标卡尺0-150m手动2粗车各外圆表面较短时间内去除毛坯大部分余量,满足精车余量均匀性要求。0.02mm游标卡尺0-150mm自动3精车各外圆表面保证零件加工精度,按图纸尺寸,一刀连续车出零件轮廓。0.02mm游标卡尺0-150mm自动
7、小组讨论,听取学生的决策意见,学生填写卡片,见表小组讨论:小组讨论:2.2.确定加工顺序确定加工顺序班级姓名学号成绩零件图号C04-01零件名称锥轴练习件工步号刀具号刀具名称刀具参数刀片材料偏置号刀柄型号刀尖半径刀尖方位刀片型号1T0193外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金SDJCR2020K11(20X20)2T0193外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2020K11(20X20)3T0193外圆车刀0.43DCMT11T304-HF涂层硬质合金01SDJCR2020K11(20X20)表表4-3 4-3 刀具卡片刀具卡片问题:问题:3.
8、3.选择刀具选择刀具 教师提出问题,学生查阅资料,听取学生的决策意见,学生填写刀具卡片,见表。数控车床一般均使用机夹可转位车刀。本零件为铝材,对刀片材料无特殊要求,刀片均选用常用的涂层硬质合金刀片。对于本例由于有球面的加工。机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度,选择菱形刀片适合加工本工件,刀尖角选择80。粗精车外圆主偏角93,所选刀片刀尖圆弧半径为0.4mm。班级姓名学号成绩零件图号C04-01零件名称锥轴练习件工步号刀具号切削速度Vc(m/min)主轴转速(r/min)进给量f(mm/r)进给速度vf(mm/min)背吃刀量ap(mm)12T01120100002200303T0120015
9、0000812003 小组讨论,学生查阅资料,听取学生的决策意见,学生填写切削用量卡片,见表。粗加工:首先取ap=3.0 mm;其次取f=0.2mm/r;最后取Vc=120 m/min。然后根据公式 计算出进给速 =200mm/min,填入表。精加工:首先取ap=0.3mm;其次取f=0.08mm/r;最后取Vc=200 m/min。然后根据公式 计算出主轴转速根据公式 计算出进给速=100mm/min,填入表中。=1500r/min小组讨论:小组讨论:4 4.选择切削用量选择切削用量=数控加工走刀路线图机床型号:CK6140零件图号:加工内容:系统型号:FANUC0iMate-TD工步号:程
10、序号:含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交爬斜坡铰孔行切符号编程校对审批共页第页学生绘制数控加工走刀路线图卡片,见表5.5.确定工件零点,绘制走刀路线图确定工件零点,绘制走刀路线图 该零件在粗加工时所用各基点坐标大部分都可由图直接得到。该零件主要尺寸的程序设定值计算:一般取为工件尺寸的中值。如本例尺寸为 ,则编程尺寸为29.965。另外加工倒角时需计算倒角延长线。计算方法如下:延长线起点:已知 Z=5,则 粗加工圆锥面时其基点坐标需要计算,同时1:4锥面长度也需要计算。而精加工路线按照图纸轮廓进行即可。(1)圆锥长度计算为(2)L:圆锥长度(3):圆锥的直径差(大端直径-小端直径)大端
11、直径减小端直径然后比上长度等于1:4,算的长度为40mm。(4)粗加工路线各基点坐标计算如下 第一刀:X42、Z-70 第二刀:X39、Z-60 第三刀:X36、Z-52 第四刀:X33、Z-40 第五刀:X31、Z-286.6.数学处理数学处理7.7.工艺分析工艺分析夹工件的左端。粗精车外径30、40;长度20,70,达到图纸要求的尺寸并倒角C1。学习环节二:数控内容知识点学习环节二:数控内容知识点一、数控车床的坐标系及运动方向一、数控车床的坐标系及运动方向数控车床的坐标系及其运动方向,在国际标准(ISO)中有其统一规定,我国机械工业部标准与之等效。1.坐标系坐标系数控车床的坐标系是以径向为
12、X轴方向,纵向为Z轴方向。经济型普通卧式前置刀架数控车床指向主轴箱的方向为Z轴负方向,而指向尾架的方向为Z轴的正方向。X轴的正方向是指向操作者的方向,负方向为远离操作者的方向。由此,根据右手法则,Y轴的正方向应该垂直指向地面(编程中不涉及Y坐标)。图4-2所示为数控车床的坐标系。a)b)a)普通卧式前置刀架数控车床坐标系b)普通卧式后置刀架数控车床坐标系图4-2数控车床的坐标系在按绝对坐标编程时,使用代码X和Z;按增量坐标(相对坐标)编程时,使用代码U和W。也可以采用混合坐标指令编程,即同一程序中,既出现绝对坐标指令,又出现相对坐标指令。U和X坐标值,在数控车床的编程中一般是以直径方式输入的,
13、即按绝对坐标系编程时,X输入的是直径值;按增量坐标编程时,U输入的是径向实际位移值的二倍,并附上方向符号(正向可以省略)。(1)机械原点(参考点)机械原点(参考点)机械原点是由生产厂家在生产数控车床时设定在机床上的,它是一个固定的坐标点。每次在操作数控车床的时候,启动机床之后,必须首先进行机械原点回归操作,使刀架返回到机床的机械原点。一般地,根据机床规格不同,X轴机械原点比较靠近X轴正方向的超程点;Z轴机械原点比较靠近Z轴正方向超程点。(2)编程原点)编程原点编程原点是指程序中的坐标原点,即在数控加工时,刀具相对于工件运动的起点,所以也称为“对刀点”。在编制数控车削程序时,首先要确定作为基准的
14、编程原点。对于某一加工工件,编程原点的设定通常是将主轴中心设为X轴方向的原点。将加工工件的精切后的右端面或精切后的夹紧定位面设定为Z轴方向的原点。分别如图4-3(a)(b)所示。(a)(b)图4-3编程原点值得一提的是,以机械原点为原点建立的坐标系一般称为机床坐标系,它是一台机床固定不变的坐标系;而以编程原点为原点建立的坐标系一般称为工件坐标系或编程坐标系,它随着加工工件的改变而改变位置。2.原点原点1.程序的结构程序的结构程序是控制机床的指令,与我们学习Basic、C语言编程一样,必须先了解程序的结构,以指导我们读懂程序。下面,我们以一个简单的数控车削程序为例,分析加工程序的结构。例2-1:
15、以经济型数控车床加工图4-4所示工件(毛坯直径为50)。参考程序如下:O0001;N05G90G54M03S800;程序名(程序号)N10T0101;N15G00X49Z2;N20G01Z-100F0.1;程序内容N25X51;N30G00X60Z150;N35M05;N40M30;程序结束对于初学者来说,程序中每个指令的意义可能还不理解,但我们可以看出它大致分成程序名(程序号)、程序内容和程序结束三个部分。二、程序结构与格式二、程序结构与格式图4-4车削外圆程序段准备尺寸字进给辅助主轴刀具程序段顺序号功能功能功能功能功能结束(1)程序名(程序号)程序名(程序号)程序号为程序开始部分。在数控装
16、置中,程序的记录是靠程序号来辨别的,调用某个程序可通过程序号来调出,编辑程序也要首先调出程序号。(2)程序内容)程序内容 程序内容是整个程序的核心,由许多程序段组成,每个程序段由一个或多个指令组成,表示数控机床要完成的全部动作。(3)程序结束)程序结束 以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号,来结束整个程序。2.程序段格式程序段格式程序段是可以作为一个单位来处理的连续字组,从例2-1可见,程序段构成的一般形式如下:NGX(U)Z(W)FMST;三、辅助功能三、辅助功能M代码代码辅助功能也叫M功能或M代码,由地址字M和其后的两位数字组成,从M00M99共100种。主要用于控制零件程序
17、的走向和机床及数控系统各种辅助功能的开关动作。各种数控系统的M代码规定有差异,必须根据系统编程说明书选用。M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。非模态M功能(当段有效代码)只在书写了该代码的程序段中有效;模态M功能(续效代码)是一组可相互注销的M功能,这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直有效。另外,M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类。前作用M功能在程序段编制的轴运动之前执行;后作用M功能在程序段编制的轴运动之后执行。常用的M功能代码见表4-6。代码是否模态功能说明代码是否模态功能说明M00非模态程序停止M03模态主轴正转起动M01非模态选择停止M04模态主轴反转起动M02非模
18、态程序结束M05模态主轴停止转动M30非模态程序结束并返回M07模态切削液打开M98非模态调用子程序M08模态切削液打开M99非模态子程序结束M09模态切削液停止表4-6四、四、SFT 指令指令1.S指令(主轴功能)(1)转/每分钟(M03后)(2)米/每分钟(G96恒线速有效)(3)主轴最高转速限制G50指令例:G96S150表示:切削点线速度控制在150m/min(4)转/每分钟(G97取消恒线速)例:G97S1500表示:恒线速控制取消后主轴转速150r/minG50S限制最高转速说明:S:G96后面的S值为切削的恒定线速度(m/min);G97后面的S值为取消恒线速度后,指定的主轴转速
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