任务七复杂轴类零件加工1
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XX劳动***机床加工系
《数控车工实训》教案
2015-2016学年度第二学期
课程类型 理实一体化课程
授课班级 14数控
授课教师 范文蕊
年 月 日
理实一体化教案首页
课程
名称
数控车
工实训
任课
教师
范文蕊
审阅
日期
课题名称
任务七 复杂轴类零件编程与加工
教学
方法
讲授法 演示法 练习法
启发法 项目教学法
授课时数
理论课时：4课时
教学媒体
多媒体教学 数控车床（FANUC系统）
实训课时：14课时
基本教材
《数控车工》校本教材
合计课时：18课时
授课班级
14数控
14数控
14数控
14数控
14数控
授课时间
出缺勤
教学目标
1．知识目标：掌握数控编程原理，能独自编写程序
2．能力目标：熟练掌握数控车床的基本操作及各代码的应用。
3．素质目标：培养学生独立思考和动手操作的习惯，培养小组协调能力和互相学习的精神,能够独立加工工件。
教学分析
本节课主要带领学生复习以前所学习的数控车床编程指令，通过分析综合零件工艺，引出新课。.
教学重点
数控车床（FANUC系统）G代码和M代码的应用
教学难点
G代码的应用环境及格式
教案说明
一体化教学需课时完成，理论课时，实践课时 。
教学设计
1．组织教学
1．组织教学 30分钟（每半天5分钟）
2．复习旧课 15分钟（每天5分钟）
3．引入新课 5分钟
4．讲授新课、模仿练习 724分钟
5．归纳总结 30分钟（每天10分钟）
6．布置作业 6分钟（每天2分钟）
7．板书设计
2．创设情境
3．复习旧课
4．引入新课
5．切入重点
6．媒体演示
7．典型示范
8．模仿练习
9．任务评价
10．归纳小结
11．作业提示
12．板书、时间设计
理实一体化教案内容
教学环节
教 学 内 容
教学方式
教学意图
学生活动
组织教学45分钟（共9次每半天
5分钟）
开始上课
1、检查学生的出勤情况并做好记录。
2、检查学生的劳保服装。
3、强调实习安全
督导
稳定学生情绪
学生
起立
复习
旧课
25分钟（共5次每天5分钟）
通过提问等方式，带领学生复习G代码和M代码，分析综合件工艺路线，引出新课。
回忆、复习
为学新课打下基础
学生以小组形式进行讨论
引入
新课
5分钟
我们之前学习了机床的基本操作，对刀方法，外轮廓的加工包括圆柱、圆锥和球，还学习了切槽的方法。那么我们如何加工复杂零件呢？
引导启发
引出本节课要讲得的内容
结合课件和工件实物思考
讲授
新课
讲解
演示210分钟
（
周一9
0分钟周二到周五每天30分钟）
（归纳小结10分钟
）
实训内容讲解及工艺分析
20
分钟
学生完成实际操作
练习1105分钟
总结
50分钟（每天10分钟）
置作业
10分钟(每天2分钟)
质量与
评价
10分钟
一体化教学部分
一、数控车床对刀
数控车床车削加工过程中，首先要确定零件的加工原点，以建立准确的工件坐标系；其次，要考虑刀具不同尺寸对加工的影响，这些都需要通过对刀来解决。
1、刀位点
刀位点是指在编制程序和加工时，用于表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。数控车刀的刀位点如图2。对于尖形刀具，刀位点一般为刀具刀尖，对于圆弧刀具，刀位点在圆弧的圆心。
图1
2、刀具补偿
刀具补偿包括刀具偏置（几何）补偿、刀具磨耗补偿、刀尖圆弧半径补偿。刀具补偿画面如下图3所示。由于刀具的几何形状和安装位置不同产生的刀具补偿称为刀具偏置补偿，系统画面为“形状”；由刀尖磨损产生的刀具补偿称为刀具磨耗补偿，系统画面为“磨耗”。
图2
1）刀具补偿作用原理
数控车床刀架内有一个刀具基准点，数控系统通过该点的运动间接控制每把车刀刀位点的运动。由于安装在刀架上刀具的几何形状和安装位置不同，刀位点的位置就不可能一致，即每把刀的刀位点在两个坐标方向的位置是不同的，所以，刀具补偿就是测出各刀的刀位点相对于刀架基准点的距离（X′、Z′），如图4所示，并将其输入到CNC刀具补偿寄存器中。在加工程序调用刀具时，系统会自动补偿两个方向上的刀偏量，从而准确控制每把刀的刀位点轨迹。
图3
2）对刀
刀具补偿值的测量过程称为对刀。数控车床对刀方法常见的有两种，即试切对刀和对刀仪对刀。
对刀的目的是调整数控车床每把刀的刀位点，这样，在刀架转位后，虽然刀具的刀尖不在同一点上，但通过刀具补偿，将使每把刀的刀位点重合在某一理想位置上，编程人员只要按照工件的轮廓编制加工程序，而不必考虑不同刀具的长度和刀尖圆弧半径的影响。对刀是数控加工中极其重要和复杂的工作，对刀精度的高低将直接影响到零件的加工精度。
3、刀具偏置补偿
刀具偏置补偿可使加工程序不随刀尖位置的不同而改变。刀具偏置补偿也有两种形式：相对补偿形式和绝对补偿形式。在这里我们只介绍绝对补偿形式。
绝对补偿形式及其对刀
⑴绝对补偿形式
绝对补偿形式如图5所示，是在机床回到参考点时，工件坐标系原点相对于刀架工作位置上各刀刀尖位置的有向距离。当执行刀具补偿时，各刀以此值设定各自的加工坐标系。
图4
⑵对刀方法
采用试切法对刀。设有三把刀具：外圆车刀、螺纹车刀和内孔镗刀。外圆车刀为1号刀，并作为基准刀具，螺纹车刀为2号刀，内孔镗刀为3号刀。
用1号刀车削工件右端面，车断面后，Z向不能移动，沿X正向退出，在刀具偏置（几何）补偿画面，如图6所示，将光标放在番号G01行，在“㧐-”位置输入Z0，再按软键盘上的“测量”，1号刀Z向对刀完成。
图5
用1号刀车削工件外圆，车外圆后，X向不能移动，沿Z正向退出后主轴停转，测量出外圆直径（假设XXXXX43.863湥獗攴旁诜臛01行，在“㧐-”位置输入X43.86，再按软键盘上的“测量”，1号刀X向对刀完成。
让1号刀分别沿X、Z轴正向离开工件到换刀且不碰刀位置，换2号刀。
让2号刀的刀尖与工件右端面对齐，如图6所示，将光标放在番号G02行，在“㧐-”位置输入Z0，再按软键盘上的“测量”，2号刀Z向对刀完成。
让2号刀的刀尖与工件已车的外圆对齐，将光标放在番号G02行，在“㧐-”位置输入X43.86，再按软键盘上的“测量”，2号刀X向对刀完成。
让2号刀分别沿X、Z轴正向离开工件，换3号刀。
让3号刀的刀尖与工件右端面对齐，将光标放在番号G03行，在“㧐-”位置输入Z0，再按软键盘上的“测量”，3号刀Z向对刀完成。
让3号刀镗削工件内孔，X向不能移动，沿Z正向退出后主轴停转，测量出内孔直径（假设XXXXX15.583湥獗攴旁诜臛03行，在“㧐-”位置输入X15.58，再按软键盘上的“测量”，3号刀X向对刀完成。
其他刀具的对刀方式参照2、3号刀的对刀即可。
用这种方法对刀的过程中实际上已建立了工件坐标系，所以，就不必再用G50设定工件坐标系，在刀具与工件不干涉的前提下，刀架在任何位置都可以启动程序加工。
4、刀具磨耗补偿
当刀具出现磨损或更换刀片后，可以对刀具磨损设置，刀具磨损设置画面如图7 所示。
当刀具磨损后或工件加工尺寸有误差时，只要修改“刀具磨损设置”画面中的数值即可。一般可以分为以下两种情况。
当番号X、Z向原数值是0的情况。
当番号X、Z向原数值不是0的情况。
图6
5、刀尖圆弧补偿
在这里，刀尖圆弧补偿我们可以不予补偿，遇到特殊问题在解决。
二、复合固定循环指令
复合固定循环指令与单一固定循环指令一样，可以用于重复多次加工到规定尺寸的典型工序。主要用于铸、锻毛坯的粗车和棒料毛坯需车阶梯较大的轴以及比较复杂的外形加工。利用复合固定循环指令功能，只要给出最终精加工路径、循环次数和精加工余某某，系统根据精加工尺寸就自动设定精加工前的形状及粗加工的刀具路径。
1、外径/内径粗车循环指令（G71）
外径/内径粗车循环指令G71适用于毛坯料粗车外径和粗车内径。
程某某
G71 U(△d) R(e) ;
G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w)
F(f) S(s) T(t) ;
△d:切深量。△d是模态值，在下个指定前均有效。无正负号，半径指定。
e:退刀量。e是模态值，在下次指定前均有效。可用系统中参数设定，也可用程序指令数值。
ns：精加工形状程序段组的第一个程序段顺序号。
nf：精加工形状程序段组最后一个程序段顺序号。
△u：X轴方向精加工余某某的距离和方向（直径/半径指定）。
△w：Z轴方向精加工余某某的距离和方向。
f、s、t：粗车循环中相关的进给速度，主轴转速及刀具、刀补选择。
三、数控车加工外沟槽
1.刀具的选择与切槽的方法
⑴切槽刀的选择
常选用高速钢切槽刀和机夹可转位切槽刀。
⑵切槽刀
对于宽度、深度不大，且精度要求不高的槽，可采用与槽等宽度的刀具直接切入一次成型的方法加工。（刀具切入到槽底后可利用延时指令使刀具短暂停（G04），以修整槽底圆度，退出过程中可采用工进速度（G01））
对于宽度不大，但深度较大的深槽零件，为了避免切槽过程中由于排屑不畅，使刀具前部压力过大出现扎刀或折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并退回一段距离，达到断屑和排屑的目的。
宽槽的加工 通常把大于一个切刀宽的槽称为宽槽。宽槽的宽度、深度等精度要求及表面质量要求相对较高。在切削宽槽时常采用排刀的方式进行粗切，然后用精切刀沿槽的一侧切至槽底，精加工槽底至槽的另一侧，再沿侧面退出。
异型槽的加工 对于异型槽的加工，大多采用先切直槽然后修整轮廓的方法进行。
⑶切削用量的选择
切削速度选择外圆切削的60%～80%。进给速度选取0.05～0.3mm/r
2.切槽编程指令
对于一般的单一切直槽或切断，采用G01指令即可。对于宽槽或多槽加工可采用子程序及复合循环指令进行编程加工。
四、圆弧面加工循环指令
1、指令格式
G02(G03) X Z R F ；
G02表示顺时针圆弧插补指令。
G03表示逆时针圆弧插补指令。
X Z 为圆弧终点坐标，其值可以是绝对值，也可以使增量值，如采用增量值时某某U W 。
R 为圆弧半径。
F 为进给量。
2、G02、G03的选择
顺逆圆弧判断。圆弧插补顺逆方向的判断方法是：处在圆弧所在平面（如ZX平面）以外的第三根轴（Y轴）的正方向看该圆弧，顺时针方向圆弧为G02顺圆，逆时针方向圆弧为G03逆圆。在判断圆弧的顺逆方向某某，一定要注意刀架的位置及Y轴的方向，如图：
后置刀架 前置刀架
Y轴朝上 Y轴朝下
五、螺纹切削单一固定循环（G92）
1、指令格式
G92 X（U） Z（W） R F ；
X、Z——螺纹终点绝对坐标值；
U、W——螺纹终点相对循环起点的增量坐标；
R——圆锥螺纹切削起始点与螺纹切削终点的半径差。该值有正、负之分。当R为零时，则为圆柱螺纹切削循环，可省略；
F——螺纹导程，如果是单线螺纹，则为螺纹的螺距。
2、指令功能
（1）圆柱螺纹切削单一固定循环
G92切削圆柱螺纹轨迹时如图7所示，刀具从循环起点，按从A——B——C——D路径进行矩形循环，最后返回循环起始点A。
图中，1R、3R、4R段为刀具快速移动，2F段按指定的进给速度进行螺纹切削。每指定一次，螺纹切削自动进行一次循环。
（2）圆锥螺纹切削单一固定循环
G92切削圆锥螺纹轨迹时如图8所示，刀具从循环起点，按从A——B——C——D路径进行循环，最后返回循环起始点A。图中，1R、3R、4R段为刀具快速移动，2F段按指定的进给速度进行螺纹切削。
图7 圆锥螺纹简单循环走刀路线
图8 圆柱螺纹简单循环走刀路线
学生实训操作部分
实训项目：复杂轴类零件编程与加工(一)
一、训练要求
1、熟练掌握数控车床加工工件的操作流程。
2、掌握G代码及M代码的应用方法。
3、掌握工件公差尺寸的保证方法
4、能独立完成工件的加工
二、训练材料
1、FANUC系统数控车床
2、外圆车刀、切断刀、螺纹车刀、卡盘扳手、压到扳手
3、0-150mm游标卡尺、0-25mm、25-50mm千分尺
4、φ30×200mm铝棒
三、实训内容
1、零件图
1804-加工
2、评分表
四、工艺分析
此工件应先计算隐藏尺寸，然后由外圆开始加工，之后切槽，最后车螺纹并切断，掉头车平端面即可，但需要注意的是尺寸公差的保证。
五、参考程序
（略）
六、操作步骤
1.数控操作的工作步骤：
1）准备阶段（消化图纸、计算数据、确定加工工艺、选刀具）
2）编程阶段（编写加工程序）
3）准备阶段（程序模拟）
4）加工阶段（装夹刀具、工件、对刀、执行程序完成加工）
2数控车加工操作流程：
（1）打开机床电源开关（进行机床回零操作）
（2）分析图纸，制定工艺路径
a.加工外轮廓，运用G71循环，沟槽处先忽略
b.加工沟槽，注意Z方向尺寸加刀宽
（3）输入程序→模拟
（4）对刀
1）先对外圆刀Z向，再对X向。（对Z方向不用停车，对X向某某，车外圆测量时用千分尺测量）
2）切断刀对刀时注意方向，记住是左刀尖还是右刀尖
3）对完刀，对每把刀进行检验（G00 X Z T ）
（5）执行程序
（6）测量
（7）修改“磨耗”（如工件有多个外圆，测量后外圆余某某各不相同，则可对程序中外圆尺寸进行修改，保证在修改磨耗后加工的尺寸合格）
（8）再执行精加工程序→再测量
（9）效验
七、训练注意事项
1、掌握G71的使用方法。
2、加工前使用模拟功能检验程序，确保实习现全。
3、课间休息时确保机床断电，不允许任何人操作机床。
4、下课时做好工位卫生，机床保养。
八、质量评价：
1、零件形状不正确或者不能正确加工
可能出现的问题：
（1）编程错误
（2）尺寸计算错误
解决方法：检查程序的指令、格式、数值等，并正确输入到机床
2、零件尺寸不正确
出现问题：
（1）对刀错误
（2）磨耗使用不正确
（3）测量存在误差
解决方法：
（1）检查并正确对刀
（2）合理使用磨耗
（3）正确使用量具，减少误差
九、任务评价： （见评价表）
十、归纳总结
1、数控车床的编程基础
2、FANUC系统的编程方法
3、G71程序编制
4、尺寸精度的保证
十一、布置作业
编程加工零件
十二、教学体会
任务评价表：
班级
姓名
学号
时间
项目
评价要点
配分
得分
任务
评分
零件检测结果
（如在操作过程违反安全文明生产，该项得分为零）
60
学习
过程
学习目标和任务是否明确，学习计划是否可行
3
是否能够通过各种信息渠道搜集完成学习与训练任务所用资料，并进行科学的处理。
4
是否按照计划完成学习和训练任务
3
能否及时解决学习中出现的问题，确保训练任务顺利完成
6
是否在工作中严格执行6S
4
情感
态度
是否有成员之间的交流合作
20
是否有创新意识
实践动手操作的兴趣、态度、积极性
合 计
100
简要
评述
讲述
讲述
讲述
讲述
讲述
讲述
讲解操作步骤
提出注意事项巡回指导
讲述总结
评价任务进行小结
让学生复习对刀方法
让学生复习外轮廓加工方法
让学生复习沟槽加工方法
让学生复习圆弧加工方法
让学生复习螺纹加工方法
分析加工工艺
内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 偿作用原理
2）对刀
3、刀具偏置补偿
⑴绝对补偿形式
⑵对刀方法
4、刀具磨耗补偿
5、刀尖圆弧补偿
二、复合固定循环指令
1、外径/内径粗车循环指令（G71）
程某某
G71 U(△d) R(e) ;
G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w)
F(f) S(s) T(t) ;
三、数控车加工外沟槽
1.刀具的选择与切槽的方法
⑴切槽刀的选择
⑵切槽刀
2.切槽编程指令
四、圆弧面加工循环指令
1、指令格式
G02(G03) X Z R F ；
2、G02、G03的选择
五、螺纹切削单一固定循环（G92）
1、指令格式
G92 X（U） Z（W） R F ；
2、指令功能
（1）圆柱螺纹切削单一固定循环
（2）圆锥螺纹切削单一固定循环
实际操作
实训项目：圆锥面及圆弧面加工
一、训练要求
二、训练材料
三、实训内容
四、工艺分析
五、参考程序
六、训练注意事项
板书说明
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