數(shù)控編程與加工

1、揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系壬庭俊教學(xué)要求：1、課前要充分備教材、備學(xué)生、備教法，精心準(zhǔn)備2、通過本次課的學(xué)習(xí)，結(jié)合以前所講的數(shù)控編程工藝步驟，使 學(xué)習(xí)初步掌握一般零件的數(shù)控車削程序的編制過程3、按照項(xiàng)目教學(xué)法，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)、設(shè)疑、目標(biāo)引導(dǎo)、認(rèn)真組織好本次課的教學(xué)4、要控制好時(shí)間分配5、最好能采用多媒體教學(xué)，提高教學(xué)效果知識(shí)點(diǎn)：1、數(shù)控編程的步驟2、車削工序知識(shí)3、刀具的選取4、切削參數(shù)的制定5、基點(diǎn)的計(jì)算6、螺紋尺寸的確定揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案序號(hào)22周次11授課形式講授授課章節(jié)名稱第四節(jié)、數(shù)控車床編程綜合實(shí)例（一）教 學(xué) 目 的通過本課所講的一個(gè)編程實(shí)例，使學(xué)生初步掌握編程的具體過程 （包

2、括圖樣分析、工藝制訂、基點(diǎn)計(jì)算、編寫程序清單等）教學(xué)重點(diǎn)數(shù)控車床編程的整個(gè)過程，包括零件圖樣分析、工藝分析、節(jié)點(diǎn) 坐標(biāo)數(shù)值計(jì)算、加工程序的編寫教學(xué)難點(diǎn)1、數(shù)控車床編程過程中的工藝分析（切削用量、加工路線）2、螺紋加工參數(shù)的制訂使用 教具1、事先加工好的如圖所示零件（鋁件）2、標(biāo)準(zhǔn)M12螺栓、螺母組件課 外 作 業(yè)1、書后習(xí)題第 4題。2、補(bǔ)充：數(shù)控車床編程過程主要有哪幾步?課后體會(huì)1、堅(jiān)持上課提問，讓學(xué)生養(yǎng)成課后復(fù)習(xí)的好習(xí)慣。2、如果能將理論與實(shí)踐結(jié)合，到專業(yè)教室現(xiàn)場講演，采取理論 實(shí)踐一體化教學(xué)方式，教學(xué)過程將事半功倍。3、積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與積極性，利用自己曾經(jīng)帶過他們實(shí)習(xí)的有利條件，采用“

3、案例教學(xué)法”，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們的參與熱情，通過實(shí)習(xí)加工實(shí)例促進(jìn)教學(xué)，將教師主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位有機(jī)結(jié)合，調(diào)動(dòng)課堂氣氛，雙向互動(dòng)，教與學(xué)統(tǒng)一，提高了教學(xué)效果。4、學(xué)生制訂工藝還是有一定的難度，主要是因?yàn)閷W(xué)生實(shí)踐動(dòng)手 的機(jī)會(huì)不太多，加之實(shí)習(xí)時(shí)沒有過多強(qiáng)調(diào)工藝編制，特別是切削用量 的制訂和加工路線。強(qiáng)烈建議今后能更加重視實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老 師也要改進(jìn)工作方法，提高實(shí)習(xí)效果，強(qiáng)化學(xué)生的工藝編制能力。教學(xué)環(huán)節(jié)配置項(xiàng)目時(shí)間分配具體安排提問2分鐘通過兩個(gè)問題鞏固上次課所學(xué)復(fù)習(xí)2分鐘復(fù)習(xí)并小結(jié)上次課所學(xué)知識(shí)新課導(dǎo)入4分鐘通過回憶實(shí)習(xí)時(shí)螺紋軸的制作來導(dǎo) 入新課，重點(diǎn)是工工藝過程講授新課70分鐘具體內(nèi)容見教案

4、（采用多種教學(xué)法）小結(jié)3分鐘將本次新課進(jìn)行總結(jié)歸納布置作業(yè)4分鐘布置課后作業(yè)，并進(jìn)行適當(dāng)提示和引導(dǎo)機(jī)動(dòng)5分鐘根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整授課主要內(nèi)容堅(jiān)持課前提 問，可以讓學(xué)生養(yǎng) 成課后復(fù)習(xí)和課 前預(yù)習(xí)的好習(xí)慣。提問一一用時(shí)2分鐘1、何謂刀具偏移？偏移的兩種類型是什么？2、何謂刀尖半徑補(bǔ)償?shù)牡都夥轿惶?hào)？刀尖半徑補(bǔ)償如何加載和撤消？復(fù)習(xí)一一用時(shí)2分鐘刀具偏移主要是補(bǔ)償?shù)毒咝螤畹牟煌湍p而設(shè)置的一種數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算功能，分形狀補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償兩種；方位號(hào)則是由于刀具的刀位點(diǎn)特征不同而設(shè)置的一種數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算補(bǔ)償方向的確 定，通過走直線來加載和撤消。課前已經(jīng)布 置學(xué)生事先預(yù)習(xí) 今天所要講解的 題目，還事先準(zhǔn)

5、備 一個(gè)加工的實(shí)物。新課導(dǎo)入一一用時(shí)4分鐘我們實(shí)習(xí)時(shí)每人曾經(jīng)做過一個(gè)螺紋軸，剛開始加工到螺紋時(shí)還比較緊張，這中間涉及到工藝制訂、 螺紋加工參數(shù)的確定、加工質(zhì)量的檢驗(yàn)等。然后手持一個(gè)新課將要講到的一個(gè)實(shí)物，問大家“如何來加工？” 一一 “設(shè)疑”。而且要求學(xué)生初擬一個(gè)加工工藝方案。讓同學(xué)們看書思考如何加工，利用這個(gè)時(shí)間間隙在黑板上畫零件草圖?！拘抡n講授】先找一個(gè)同 學(xué)回答一下數(shù)控 編程的工藝步驟， 以便為零件編程 作好鋪墊，然后在 黑板上板書第四節(jié)、數(shù)控車床編程綜合實(shí)例（一）板書內(nèi)容（零件圖和框圖）：確定工件坐標(biāo)系選擇刀具和確定切削用量確定加工工序和加工路線V 7手工編程及自動(dòng)編程一邊提問一 邊就

6、在板書，并根 據(jù)提問情況復(fù)習(xí) 數(shù)控編程的工藝 步驟，并且告訴學(xué) 生，今天將通過這 個(gè)實(shí)例來加深對 數(shù)控編程的工藝 步驟的理解。車端面一-車外圓一-車溝槽一-車螺紋一-車R弧面一-切斷圖紙不是太 復(fù)雜，所以讀圖不 難，就不再向?qū)W生 提問，采用直接講 解的方式，以節(jié)省 時(shí)間。由于學(xué)生們 已經(jīng)預(yù)習(xí)過了，所 以重點(diǎn)是工藝方 案的選擇和制訂。為了提高課 堂教學(xué)效果，采用 設(shè)疑的方式，調(diào)動(dòng) 學(xué)生們的參與熱 情。這時(shí)有學(xué)生 提岀“先加工R弧 面再加工螺紋會(huì) 影響螺紋和外圓 的同軸度”。我就 引導(dǎo)學(xué)生思考， “這里的螺紋有 什么用？”無非就 是聯(lián)接用，這樣就 對它與外圓的同 軸度要求不高了。編程要求：已知：零

7、件毛坯直徑為 35mm，毛坯長度為100mm，材料為45#鋼。要求：加工成如右圖所示零件，并割斷。一、讀圖看清圖樣，分析工件形狀和尺寸。這中間主要是總長和最大直徑，公差要求等。二、工藝分析1、確定裝夾方式由于零件毛坯長度為100mm，因此，決定采用一次裝夾完成加工。夾住毛坯長度為20mm進(jìn)行加工，然后留1mm余量割斷，再調(diào)頭車端面至總長。*這個(gè)問題相對簡單，同學(xué)們幾乎是異口同聲。這主要是因?yàn)檐嚧驳难b夾比較簡單。2、設(shè)定編程原點(diǎn)編程坐標(biāo)原點(diǎn)工件左端面中心（見上圖），起刀點(diǎn)位置在編程坐標(biāo)系中 X100, Z150位置。*這個(gè)問題也比較簡單，設(shè)在左右端面中心都可以。我們就設(shè)在左端面中心。3、確定工序

8、一一設(shè)疑1 :如何確定工序？主要加工內(nèi)容為外圓、R20圓弧、M12 X1.5螺紋，整個(gè)加工過程是先加工端面和外圓，然后加工 R20圓弧，再車螺紋退刀槽，后加工螺紋，最后割斷。*這個(gè)問題爭論最多，主要有下面三種意見： 車端面一-車外圓（含 R弧面）一-車溝槽一-車螺紋一-切斷 車端面一-車外圓一-車R弧面一-車溝槽一-車螺紋一-切斷這個(gè)問題很重要，通過討論，使學(xué)生積極開動(dòng)腦筋，同時(shí)可以檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)的效果。 先車端面再車外圓最后割斷，這一點(diǎn)都沒有異議，學(xué)生們的分歧主要是在兩處：一處是通過對選用 刀具的討論，很好 地將理論和實(shí)踐 聯(lián)系起來，學(xué)生的 印象就會(huì)深刻，學(xué) 生積極參與，師生 互動(dòng)強(qiáng)，教學(xué)效果

9、 自然好得多。如果 采用按教材平鋪 直敘講授，學(xué)生被 動(dòng)接收，則學(xué)生的 主體地位就得不 到體現(xiàn)，印象也就 不會(huì)深刻。能否將R弧面并入到車外圓工序一同加工；另一處則是“先加工R弧面再加工螺紋部分” 還是“先加工螺紋部分再加工R弧面”。這兩個(gè)問題是本次課最重要的地方，所以必須多花點(diǎn)時(shí)間。第一處分歧是“能否將R弧面并入到車外圓工序一同加工”，結(jié)論是“不能”。因?yàn)?采用G71粗加工只能加工單調(diào)的外形，而R弧面屬于中凹的形狀，屬非單調(diào)外形。4、確定刀具一設(shè)疑2 :選用何種刀具材料？選用幾把刀?刀具：T010190 °夕卜圓車刀T02024 mm 割槽刀T030360 °螺紋車刀查手冊

10、看起 來簡單，但很實(shí) 用，我就在黑板上 畫岀表的樣式，讓 學(xué)生先建立一個(gè) 印象，以便實(shí)操加 工時(shí)會(huì)查。第二處分歧是“螺紋部分和R弧面部分誰先誰后”，結(jié)論是“先加工R弧面再加工 螺紋部分”。因?yàn)閺氖褂媒嵌瓤矗琑弧面部分和外圓部分肯定與其它零件裝配，尺寸精度 要求高，應(yīng)保證一定的同軸度，這樣就將 R弧面部分的加工緊接在外圓加工部分之后， 以保證同軸度要求。而如果先加工螺紋再加工R弧面就會(huì)由于螺紋加工阻力大而使工件 移位和變形，從而影響同軸度。*這里的爭論也不多，基本達(dá)成共識(shí)，用硬質(zhì)合金刀具。有部分學(xué)生甚至提出用四 把刀，即將90°外圓車刀設(shè)置成兩把：壹把是粗加工用刀，另壹把則是精加工用刀

11、。這個(gè)想法得到了許多同學(xué)的贊同，我就引導(dǎo)學(xué)生，從普通加工到數(shù)控加工不僅僅是 將人解放出來，更重要的是加工方式的不同，普通車削加工靠人工來保證尺寸，而數(shù)控 車削加工靠數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算來保證尺寸，而且為了提高生產(chǎn)效率，往往采用縮短刀具壽 命的方式快速切削，這就使得數(shù)控車削加工絕對化都采用鈦涂層重裝式刀片，粗精加工兩刀合一的方式。當(dāng)然，現(xiàn)在也有不少生產(chǎn)企業(yè)數(shù)控車削加工的零件精度和效率要求不是很能高，從 降低成本的角度，不采用鈦涂層重裝式刀片，而采用手工磨刀，這就可以采取粗精加工 各用壹把刀，精加工用刀來保證最終尺寸。另圓弧部分也可用圓頭刀。5、制訂切削參數(shù) 一一設(shè)疑3:如何制訂切削參數(shù)？切削用量：S

12、600r/min , F 0.3mm/r （粗八 F 0.1 mm/r （精）。*這個(gè)問題學(xué)生覺得不易回答，我就引導(dǎo)學(xué)生，主要是根據(jù)刀具和材料查相關(guān)手冊，然后根據(jù)現(xiàn)場切削的情況進(jìn)行調(diào)整。三、編程方法分析因?yàn)槭前袅厦?，所以外圓可采用G71/G70 指令實(shí)現(xiàn)粗精加工，但不包括R20圓 弧，因?yàn)镚71指令只能加工從小到大的外圓（前面已討論）。R20圓弧，可采用G73/G70 指令實(shí)現(xiàn)粗精加工。采用偏置分層加工。M12X 1.5螺紋，可采用 G92指令分三次加工完成。注：這時(shí)有學(xué)生提出用G76加工螺紋，我引導(dǎo)學(xué)生，說明一般情況下不用 G76加工 螺紋，而在加工大螺距螺紋時(shí)才采用 G76,因?yàn)镚76的

13、優(yōu)點(diǎn)是斜進(jìn)法加工，切削效果好， 缺點(diǎn)就是格式過于繁瑣，太難記！四、數(shù)值計(jì)算1、R20圓弧在加工R20圓弧時(shí)，刀具不應(yīng)直接從A點(diǎn)加工到F點(diǎn)，而應(yīng)考慮從邊界 進(jìn)刀、退刀，最好從 C點(diǎn)加工到E點(diǎn)，這樣就要計(jì)算 C點(diǎn)和E點(diǎn)的坐標(biāo)值（如圖）。根據(jù)幾何學(xué)知識(shí)，有C 點(diǎn)坐標(biāo)：X=30 + 2DB=31 .234mm; Z=34mmE 點(diǎn)坐標(biāo)：X=31 .234mm; Z=12mm2、螺紋尺寸螺紋尺寸代號(hào)為 M12K 1.5，根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)公式，有：螺紋大徑為 d i = 11.8mm ，螺紋小徑為 d 2= d 1 1.3 xp = 11.8mm 。五、加工路線根據(jù)前面的分析，加工路線就自然清楚了，具體見下

14、圖:加工端面粗精加工外圓粗精加工R20圓弧面加工退刀槽六、編制程序清單00010N010 G50 X100 Z150N020 M03 S600 T0101N030 G00 X37 Z72N040 G94 X-1 Z70.5 F0.2N050 G94 X-1 Z70N060 G71 U2.5 R1N070 G71 P80 Q190 U0.3 W0.1 F0.3N080 G00 X5.8N090 G01 X11.8 Z69 F0.1N100 Z55N110 X12N120 X25 W-12N130 W-3N140 G02 X29 W-2 R2N150 G01 X30 W-0.5N160 Z8程序名

15、（程序號(hào)）設(shè)定工件坐標(biāo)系主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 600r/min , 選用1號(hào)刀（90°刀），刀木b號(hào)為1 快速定位至加工位置加工端面（粗車，留 0.5余量）加工端面（精車）外圓粗加工循環(huán)精加工軌跡描述加工螺紋N170 X31N180 X32 W-0.5N190 Z-2N200 G70 P80 Q190外圓精加工循環(huán)N210 G00 X50 Z38快速定位至加工位置N220 G73 U1.7 W0 R2粗加工CE圓弧N230 G73 P240 Q250 U0.3 W0 F0.3N240 G00 X31.234 Z34N250 G02 X21.234 Z12 R20 F0.1N260 G70

16、 P240 Q250精加工CE圓弧N270 G00 X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N280 T0202選用2號(hào)刀（割刀），刀補(bǔ)號(hào)為2N290 G00 X14 Z55快速定位至加工位置N300 G01 X9 F0.2割槽N310 G00 X14退刀N320 X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N330 T0303選用3號(hào)刀（螺紋刀），刀具補(bǔ)償號(hào)為3N340 G00 X15 Z72N350 G92 X11 Z57 F1.5螺紋加工N360 X10.5N370 X10.3N380 X10.05加工至螺紋小徑N390 X10.05光刀N400 G00 X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N410 T0202選用2號(hào)刀（割刀），刀具補(bǔ)償號(hào)為2N420 G00 X37 Z-5N430 G01 X0 F0.2切斷N440 G00 X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N450 T0100撤消刀補(bǔ)N460 M05主軸停止N470 M02程序停止*編制程序清單不再耗費(fèi)太多的時(shí)間講解，因?yàn)閺墓に囍朴喌匠绦蚯鍐问潜厝坏慕Y(jié) 果，也就是將工藝路線翻譯成數(shù)控機(jī)床能夠識(shí)別的G代碼等指令即可。為便于學(xué)生記錄課堂筆記和課后復(fù)習(xí)，事先準(zhǔn)備一份程序清單給課代表，讓其課后 或晚自習(xí)抄寫在黑板上，以方便學(xué)生。小結(jié)一一用時(shí)3分鐘通過上課所講的綜合編程實(shí)例，使學(xué)生初步了解一般的編程流程：包括工藝分析、 基點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值計(jì)算、加工程序的編