數(shù)控編程與加工

1、數(shù)控編程與加工教案揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系王庭俊教學(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(guò)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(chē)削程序的編制過(guò)程3、按照項(xiàng)目教學(xué)法，通過(guò)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(chē)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(chēng)第四節(jié)、數(shù)控車(chē)床編程綜合實(shí)例（一）教學(xué)目的通過(guò)本課所講的一個(gè)編程實(shí)例，使學(xué)生初步掌握

2、編程的具體過(guò)程（包括圖樣分析、工藝制訂、基點(diǎn)計(jì)算、編寫(xiě)程序清單等）教學(xué)重點(diǎn)數(shù)控車(chē)床編程的整個(gè)過(guò)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(xiě)教學(xué)難點(diǎn)使用教具課外作業(yè)1 、數(shù)控車(chē)床編程過(guò)程中的工藝分析（切削用量、加工路線(xiàn)）2 、螺紋加工參數(shù)的制訂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1、書(shū)后習(xí)題第4 題。2、補(bǔ)充：數(shù)控車(chē)床編程過(guò)程主要有哪幾步？1、堅(jiān)持上課提問(wèn)，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(zhuān)業(yè)教室現(xiàn)場(chǎng)講演，采取理論實(shí)踐一體化教學(xué)方式，教學(xué)過(guò)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(guò)他們實(shí)習(xí)的有利條件，采

3、用“案例教學(xué)法” ，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們的參與熱情，通過(guò)課 后 體 會(huì) 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(méi)有過(guò)多強(qiáng)調(diào)工藝編制，特別是切削用量的制訂和加工路線(xiàn)。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。項(xiàng)目時(shí)間分配具體安排提問(wèn)2 分鐘通過(guò)兩個(gè)問(wèn)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(guò)回憶實(shí)習(xí)時(shí)螺紋軸的制作來(lái)導(dǎo)教學(xué)環(huán)節(jié)配置入新課，重點(diǎn)是工工藝過(guò)程講授新課7

4、0 分鐘具體內(nèi)容見(jiàn)教案（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)容提問(wèn)用時(shí)2 分鐘1、何謂刀具偏移？偏移的兩種類(lèi)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)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(guò)走直線(xiàn)來(lái)加載和撤消。堅(jiān)持課前提問(wèn)，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。新課導(dǎo)入 用時(shí)4 分鐘我們實(shí)習(xí)時(shí)每人

5、曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)螺紋軸，剛開(kāi)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(wèn)大家“如何來(lái)加工？”“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(shū)思考如何加工，利用這個(gè)時(shí)間間隙在黑板上畫(huà)零件草圖。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)備一個(gè)加工的實(shí)物。案例教學(xué)【新課講授】圖樣分析確定裝夾方案第四節(jié)、數(shù)控車(chē)床編程綜合實(shí)例（一）確定工件坐標(biāo)系板書(shū)內(nèi)容（零件圖和框圖）：選擇刀具和確定切削用量確定加工工序和加工路線(xiàn)手工編程及自動(dòng)編程先找一個(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

6、書(shū)一邊提問(wèn)一邊就在板書(shū)， 并根據(jù)提問(wèn)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(guò)這個(gè)實(shí)例來(lái)加深對(duì)數(shù)控編程的工藝步驟的理解。編程要求：已知：零件毛坯直徑為35mm，毛坯長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度為100mm ，因此，決定 采用一次裝夾完成加工。夾住毛坯長(zhǎng)度為20mm 進(jìn)行加工， 然后留1mm 余量割斷，再調(diào)頭車(chē)端面至總長(zhǎng)。3這個(gè)問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單，同學(xué)們幾乎是異口同聲。這主圖紙不是太復(fù)雜，所以讀圖不難，就不再向?qū)W生提問(wèn)，采用直

7、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(guò)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。要是因?yàn)檐?chē)床的裝夾比較簡(jiǎn)單。2 、設(shè)定編程原點(diǎn)12編程坐標(biāo)原點(diǎn)工件左端面中心（見(jiàn)上圖），起刀點(diǎn)位置在編程坐標(biāo)系中X100 ， Z150 位置。這個(gè)問(wèn)題也比較簡(jiǎn)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 設(shè)疑 1 ：如何確定工序？主要加工內(nèi)容為外圓、R20圓弧、 M12 ×1 .5 螺紋，整個(gè)加工過(guò)程是先加工端面和外圓，然后加工R20 圓弧，再車(chē)螺紋退刀槽，后加工螺紋，最后割斷。這個(gè)問(wèn)題爭(zhēng)論最多，主要有下面三種意見(jiàn)：

8、車(chē)端面車(chē)外圓（含R 弧面）車(chē)溝槽車(chē)螺紋切斷車(chē)端面車(chē)外圓車(chē)R 弧面車(chē)溝槽車(chē)螺紋切斷這時(shí)有學(xué)生提出“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(wú)非就是聯(lián)接用， 這樣就對(duì)它與外圓的同軸度要求不高了。車(chē)端面車(chē)外圓車(chē)溝槽車(chē)螺紋車(chē)R 弧面切斷這個(gè)問(wèn)題很重要， 通過(guò)討論，使學(xué)生積極開(kāi)動(dòng)腦筋， 同時(shí)可以檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)的效果。先車(chē)端面再車(chē)外圓最后割斷，這一點(diǎn)都沒(méi)有異議，學(xué)生們的分歧主要是在兩處： 一處是能否將 R 弧面并入到車(chē)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(wèn)題是本次課最重要

9、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(chē)外圓工序一同加工” ，結(jié)論是“不能”。因?yàn)椴捎?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。第二處分歧 是“螺紋部分和 R 弧面部分誰(shuí)先誰(shuí)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?R 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。通過(guò)對(duì)選用刀具的討論， 很好地將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，

10、 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。4 、確定刀具 設(shè)疑 2 ：選用何種刀具材料?選用幾把刀？刀具： T010190 °外圓車(chē)刀T0202 4 mm割槽刀T0303 60 °螺紋車(chē)刀這里的爭(zhēng)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(chē)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。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(lái)，更重要的是加工方

11、式的不同，普通車(chē)削加工靠人工來(lái)保證尺寸，而數(shù)控車(chē)削加工靠數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算來(lái)保證尺寸，而且為了提高生產(chǎn)效率，往往采用縮短刀具壽查手冊(cè)看起來(lái)簡(jiǎn)單，但很實(shí)用，我就在黑板上畫(huà)出表的樣式， 讓學(xué)生先建立一個(gè)印象，以便實(shí)操加工時(shí)會(huì)查。命的方式快速切削，這就使得數(shù)控車(chē)削加工絕對(duì)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(chē)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(lái)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) 設(shè)疑 3 ：如何制訂切削參數(shù)？切削用量： S 600r/

12、min， F 0.3mm/r（粗）、 F 0.1 mm/r（精）。這個(gè)問(wèn)題學(xué)生覺(jué)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(cè)，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)切削的情況進(jìn)行調(diào)整。三、編程方法分析因?yàn)槭?棒料毛坯 ，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)?G71 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。M12× 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(shuō)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

13、為 G76的優(yōu)點(diǎn)是斜進(jìn)法加工， 切削效果好，缺點(diǎn)就是格式過(guò)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M12× 1. 5，根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)公式，有：螺紋大徑為d 1 11.8mm，螺紋小徑為d 2 d 1 1.3 ×P 11.8mm。五、加工路線(xiàn)根據(jù)前面的分

14、析，加工路線(xiàn)就自然清楚了，具體見(jiàn)下圖：加工端面加工路線(xiàn)：1 外圓輪廓的粗精加工六、編制程序清單O0010程序名（程序號(hào)）N010G50X100 Z150設(shè)定工件坐標(biāo)系N020M03 S600 T0101主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為600r/min ，選用1 號(hào)刀（90°刀），刀補(bǔ)號(hào)為1N030G00X37 Z72快速定位至加工位置N040G94X-1 Z70.5 F0.2加工端面（粗車(chē)，留0.5 余量）N050G94X-1 Z70加工端面（精車(chē)）N060G71U2.5 R1外圓粗加工循環(huán)N070 G71 P80 Q190 U0.3 W0.1 F0.3N080G00X5.8精加工軌跡描述N090G

15、01X11.8 Z69 F0.1N100Z55N110X12N120X25 W-12N130W-3粗精加工外圓粗精加工R20 圓弧面加工退刀槽加工螺紋N140 G02 X29 W-2 R2N150 G01 X30 W-0.5N160 Z8N170 X31N180 X32 W-0.5N190 Z-2N200 G70 P80 Q190外圓精加工循環(huán)N210G00X50 Z38快速定位至加工位置N220G73U1.7 W0 R2粗加工 CE圓弧N230G73P240 Q250 U0.3 W0 F0.3N240G00X31.234 Z34N250G02X21.234 Z12 R20 F0.1N260G

16、70P240 Q250精加工 CE圓弧N270G00X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N280T0202選用 2號(hào)刀（割刀），刀補(bǔ)號(hào)為 2N290G00X14 Z55快速定位至加工位置N300G01X9 F0.2割槽N310G00X14退刀N320X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N330T0303選用 3 號(hào)刀（螺紋刀），刀具補(bǔ)償號(hào)為 3N340G00X15 Z72N350G92X11 Z57 F1.5螺紋加工N360X10.5N370X10.3N380X10.05加工至螺紋小徑N390X10.05光刀N400G00X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N410T0202選用 2號(hào)刀（割刀），刀具補(bǔ)償號(hào)為 2N420G00X37 Z-5N430G01X0 F0.2切斷N440G00X100 Z150回?fù)Q刀點(diǎn)N450T0100撤消刀補(bǔ)N460M05主軸停止N470M02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(xiàn)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(xiě)在黑板上，以方便學(xué)生。小結(jié) 用時(shí)3 分鐘通過(guò)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、加工程序的編寫(xiě)。因?yàn)槭莻€(gè)綜合實(shí)例，內(nèi)容多、體量大，