（中職）數(shù)控車削編程與操作加工實訓(xùn)教程項目五 球面練習(xí)件的編程及車削加工電子課件

1、正版課件 內(nèi)容可修改（中職）數(shù)控車削編程與操作加工實訓(xùn)教程項目五 球面練習(xí)件的編程及車削加工電子課件項目五 球面練習(xí)件的編程及車削加工工作任務(wù)描述1.加工零件項目工作任務(wù)名稱：球面練習(xí)件的編程及車削加工，如圖5-1所示2.零件類型描述（新課導(dǎo)入）：該零件屬于較簡單的階梯軸類零件，是使用數(shù)控車床加工的基本零件輪廓形狀。是數(shù)控車削加工中難度較低的基本零件之一。及進行簡單軸類零件加工實踐操作練習(xí)。需要掌握切削用量的選擇，熟悉數(shù)控車床操作面板，熟練編程，掌握外圓尺寸的測量檢測技術(shù)3.任務(wù)內(nèi)容描述：已知毛坯材料為LY150，毛坯尺寸為45mm100mm的棒料。制定零件加工工藝，編寫零件加工程序，并在仿真

2、軟件上進行虛擬操作加工，最后在數(shù)控車床上進行實際操作加工，并對加工后的零件進行檢測、評價。圖5-1 球面練習(xí)件的編程及車削加工學(xué)習(xí)目標1.掌握帶球面階梯軸零件加工工藝制定方案2.掌握帶球面階梯軸零件編程方法并能在仿真軟件上進行虛擬操作加工3.能將零件正確安裝在三爪卡盤上4.能將外圓車刀正確安裝在刀架上5.正確擺放操作加工所需工具、量具6.能按操作規(guī)范合理使用CK6140臥式數(shù)控車床，并完成球面階梯軸零件的加工7.能正確使用游標卡尺、R規(guī)對帶球面階梯軸零件進行檢測8.能對所完成的零件進行評價及超差原因分析學(xué)習(xí)內(nèi)容1.根據(jù)零件圖紙進行零件工藝信息分析，確定加工順序，并填入相應(yīng)的卡片中2.合理選擇適

3、合該零件加工的刀具，并完成相應(yīng)卡片的填寫3.合理選擇適合該零件加工的切削用量，并完成相應(yīng)卡片的填寫4.合理選擇該零件工件坐標原點，確定走刀路線，并完成相應(yīng)卡片的填寫5.根據(jù)該零件編程要求計算基點坐標，完成相關(guān)的尺寸鏈計算6.根據(jù)該零件的加工要求編制程序清單，進行虛擬及實際操作加工7.正確選擇并使用相關(guān)量具對該零件進行檢測，并完成相應(yīng)卡片的填寫學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)1.制定工藝方案2.數(shù)控內(nèi)容知識點3.編制程序、仿真操作加工4.實際操作加工5.零件檢測6.學(xué)習(xí)評價學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)一：制定工藝方案1.分析零件圖工藝信息：教師布置工作項目，學(xué)生資訊，教師解惑，學(xué)生填寫零件圖工藝信息分析卡片，見表5-1。表5-1 零件圖工

4、藝信息分析卡片班級姓名學(xué)號成績零件名稱C05-01零件名稱球面練習(xí)件材料牌號LY150分析內(nèi)容分析理由形狀、尺寸大小該零件的加工面由端面、外圓柱面、倒角面、圓錐面、臺階面及球面組成。形狀比較簡單，是較典型的短軸類零件。因此，可選擇現(xiàn)有設(shè)備CK6140臥式數(shù)控車床，刀具可選12把外圓車刀即可完成。結(jié)構(gòu)工藝性該零件的結(jié)構(gòu)工藝性好，便于裝夾、加工。因此，可選用標準刀具進行加工。幾何要素、尺寸標注該零件輪廓幾何要素定義完整，尺寸標注符合數(shù)控加工要求，有統(tǒng)一的設(shè)計基準，且便于加工、測量。精度、表面粗糙度該零件外圓柱面 、 、 ，尺寸精度要求較高，其中外圓柱面尺寸公差等級為IT9-IT10級，圖中未注尺寸

5、公差按IT12級處理。該零件表面質(zhì)量要求最高為Ra3.2,其余為Ra6.3。由于該零件精度和表面質(zhì)量要求不太高。因此，可考慮采用以下加工方案：粗車半精車。材料及熱處理該零件所用材料LY150為高合金硬鋁，硬度為105HB，加工性能等級代號為2，屬易切削金屬材料。因此，選硬質(zhì)合金或涂層刀具材料均可，在加工時不宜選擇過大的切削用量，切削過程中可不加冷卻液。其它技術(shù)要求該零件要求銳角倒鈍，故編程時在銳角處安排1450的倒角。生產(chǎn)類型、定位基準該零件生產(chǎn)類型為單件生產(chǎn)，因此，要按單件小批生產(chǎn)類型制定工藝規(guī)程。由于該零件生為單件生產(chǎn)，因此，定位基準可選在外圓表面。學(xué)生資訊記錄： 2.確定加工順序小組討論

6、，聽取學(xué)生的決策意見，學(xué)生填寫卡片，見表。班級姓名學(xué)號成績零件圖號零件名稱使用設(shè)備場地C05-01球面練習(xí)件CK6140數(shù)控車床數(shù)控加工實訓(xùn)中心程序編號O0004零材料LY150數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i Mate-TD工步序號工步內(nèi)容確定理由量具選用備注名稱量程1車端面車平端面，建立長度基準，保證工件長度要求。車削完的端面在后續(xù)加工中不需再加工。0.02mm游標卡尺0-150mm手動2粗車各外圓表面較短時間內(nèi)去除毛坯大部分余量，滿足精車余量均勻性要求。0.02mm游標卡尺0-150mm自動3精車各外圓表面保證零件加工精度，按圖紙尺寸，一刀連續(xù)車出零件輪廓。0.02mm游標卡尺0-150mm自小

7、組討論：3.選擇刀具教師提出問題，學(xué)生查閱資料，聽取學(xué)生的決策意見，學(xué)生填寫刀具卡片，見表5-3。 數(shù)控車床一般均使用機夾可轉(zhuǎn)位車刀。本零件為鋁材，對刀片材料無特殊要求，刀片均選用常用的涂層硬質(zhì)合金刀片。對于本例由于有球面的加工。機夾可轉(zhuǎn)位車刀所使用的刀片為標準角度，選擇菱形刀片適合加工本工件，刀尖角選擇 80。粗精車外圓主偏角 93，所選刀片刀尖圓弧半徑為0.4mm，如圖5-2所示。 圖5-2 數(shù)控外圓車刀及刀片班級姓名學(xué)號成績零件圖號C05-01零件名稱球面練習(xí)件工步號刀具號刀具名稱刀具參數(shù)刀片材料偏置號刀柄型號刀尖半徑刀尖方位刀片型號1T0193外圓車刀0.43DCMT11T304-HF

8、涂層硬質(zhì)合金SDJCR2020K11（20X20）2T0193外圓車刀0.43DCMT11T304-HF涂層硬質(zhì)合金01SDJCR2020K11（20X20）3T0193外圓車刀0.43DCMT11T304-HF涂層硬質(zhì)合金01SDJCR2020K11（20X20）表5-3 刀具卡片問題：選擇切削用量小組討論，學(xué)生查閱資料，聽取學(xué)生的決策意見，學(xué)生填寫切削用量卡片，見表5-4。粗加工：首先取ap=1.0 mm；其次取f=0.2mm/r；最后取Vc=120 m/min。然后根據(jù)公式 計算出主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)公式 = 計算出進給速度 =200mm/min，填入表5-4中。=1000r/min 精加工:

9、首先取ap=0.3mm；其次取f=0.08mm/r；最后取Vc=200 m/min。然后根據(jù)公式 計算出主軸轉(zhuǎn)速 =1500r/min，根據(jù)公式 = 計算出進給速度 =120mm/min填入表5-4中。班級姓名學(xué)號成績零件圖號C05-01零件名稱球面練習(xí)件工步號刀具號切削速度Vc（m/min）主軸轉(zhuǎn)速 （r/min）進給量f（mm/r）進給速度vf（mm/min）背吃刀量ap（mm）1T012T0112010000.22001.03T0120015000.081200.3小組討論 確定工件零點，繪制走刀路線圖學(xué)生繪制數(shù)控加工走刀路線圖卡片，見表5-5。表5-5 數(shù)控加工走刀路線圖卡片數(shù)控加工走

10、刀路線圖機床型號：CK6140零件圖號：C05-01加工內(nèi)容：系統(tǒng)型號：FANUC 0i Mate-TD工步號：程序號：含義抬刀下刀編程原點起刀點走刀方向走刀線相交爬斜坡鉸孔行切符號編程校對審批共 頁第 頁注意的問題：6.數(shù)學(xué)處理該零件主要尺寸的程序設(shè)定值計算：一般取為工件尺寸的中值。如本例尺寸為 ，則編程尺寸為23.975。7.工藝分析夾工件的左端。粗精車外徑R8，24、32，40；長度25，33，10，65，達到圖紙要求的尺寸并倒角C2。學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)二：數(shù)控內(nèi)容知識點1.圓弧插補指令（G02 G03）該指令能使刀具沿圓弧運動，切出圓弧輪廓。G02為順時針圓弧插補指令，G03為逆時針圓弧插補指令

11、。表5-6列出了G02、G03程序段中各地址代碼含義。輸入格式：G02 IP_I_K_F_；或G02 IP_R_F_； G03 IP_I_K_F_；或G03 IP_R_F_；表5-6 G02 G03程序段中各指令的含義考慮的因素指令含義回轉(zhuǎn)方向G02刀具軌跡按順時針圓弧插補G03刀具軌跡按逆時針圓弧插補終點位置IPX、Z（U、W）工件坐標系中圓弧終點的X、Z（U、W）值從圓弧起點到圓弧中心的距離I、KI：圓心相對于圓弧起點在X方向的坐標增量K：圓相對于圓弧起點在Z方向的坐標增量圓弧半徑R指圓弧的半徑，取小于180的圓弧部分相關(guān)知識點：（1）圓弧順、逆的方向判斷：沿圓弧所在平面（XOZ）相垂直的

12、另一坐標軸（y軸），由正向負看去，起點到終點運動軌跡為順時針使用G02指令，反之，使用G03指令，如圖5-3所示。（2）X、Z（U、W）代表圓弧終點坐標（3）到圓弧中心的距離不用I、K指定，可以用半徑R指定。當(dāng)I、K和R同時被指定時，R指令優(yōu)先，I、K無效（4）I0，K0可以省略（5）若省略X、Z（U、W），則表示終點與始點是在同一位置，此時使用I、K指令中心時，變成了指令360的圓弧（整圓）（6）圓弧在多個象限時，該指令可以連續(xù)執(zhí)行 （7）在圓弧插補程序段中不能有刀具功能（T）指令（8）使用圓弧半徑R指令時，指定圓心角小于180圓?。?）圓心角接近于180圓弧，當(dāng)用R指定時，圓弧中心位置的計

13、算會出現(xiàn)誤差，此時請用I、K指定圓弧中心圖5-3 圓弧的順、逆判斷a） b）例5-1：順時針圓弧插補。（圖5-4）（I、K）指令：G02 X50.0 Z-20.0 I25 K0 F0.5； G02 U20.0 W-20.0 I25 F0.5；（R）指令： G02 X50 Z-20 R25 F0.5； G02 U20 W-20 R25 F0.5；例5-2：逆時針圓弧插補。（圖5-5）圖5-5 G03逆時針圓弧插補（I、K）指令：G03 X50 Z-20 I-15 K-20 F0.5； G03 U20 W-20 I-15 K-20 F0.5；（R）指令： G03 X50 Z-20 R25 F0.5

14、； G03 U20 W-20 R25 F0.5；2.復(fù)合循環(huán)切削指令(G71、G72、G73 、 G76)（1）外徑、內(nèi)徑粗車循環(huán)指令G71 該指令只須指定精加工路線，系統(tǒng)會自動給出粗加工路線，適于車削圓棒料毛坯，如圖5-6所示。G71指令刀具循環(huán)路徑圖5-6 外徑、內(nèi)徑粗車循環(huán)指令G71指令格式：G71 U（D） R（E）；G71 P（NS） Q（NF） U（U） W（W） F（F） S（S） T（T）；N（NS） B的精加工形狀的指令， 由順序號到的程序來指令， 精加工形狀的每條移動指令必須帶行號。 D：車削深度，無符號。切入方向由AA方向決定。（半徑指定）。該指定是模態(tài)的，一直到下個指定

15、以前均有效。并且用參數(shù)(NO.051)也可指定。根據(jù)程序指令，參數(shù)值也改變。E：退刀量。是模態(tài)值，在下次指定前均有效。用參數(shù)(No.052)也可設(shè)定，用程序指令時，參數(shù)值也改變。NS：精加工形狀程序段群的第一個程序段的順序號。NF：精加工形狀程序段群的最后一個程序段的順序號。U：X軸方向精加工余量的距離及方向（直徑/半徑指定）。W：Z軸方向精加工余量的距離及方向。F，S，T：在G71循環(huán)中，順序號NSNF之間程序段中的F，S，T功能都無效，全部忽略，僅在有G71指令的程序段中，F(xiàn)，S，T是有效的。說明：1）NS：構(gòu)成精加工形狀的程序段群的第一個程序段的順序號。2）NF：構(gòu)成精加工形狀的程序段群

16、的最后一個程序段的順序號。（2）精加工循環(huán)指令（G70） 執(zhí)行G71、G72、G73粗加工循環(huán)指令以后的精加工循環(huán)，在G70指令程序段內(nèi)要指令精加工程序第一個程序段序號和精加工程序最后一個程序段序號。輸入格式： G70 P(ns) Q(nf)；學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)三：編制數(shù)控加工程序、仿真操作加工1.編制程序清單，并填入表5-7 表5-7 數(shù)控加工程序清單數(shù) 控 加 工 程 序 清 單零件圖號零件名稱姓名學(xué)號成績C05-01球面練習(xí)件程序名O0004子程序名O0004T0101M03S1000G00G42X47Z2G71U1R1G71P1Q2U0.3F0.2N1G00X0G01Z0G03X16Z-8R8G

17、01X20X24W-2Z-21G02X32W-4R4G01Z-33X40W-10Z-65N2X46G00G40X100Z100T0101M03S1000G00G42X47Z2G70U1R1F0.08G0G40X100Z100M30工步及刀具說明粗車外圓各表面。T0101精車外圓表面。T0101加工前先設(shè)置相應(yīng)刀具參數(shù)。加工結(jié)束后進行尺寸修調(diào)。2.仿真操作加工（1）打開程序選擇機床（2）機床回零點（3）選擇毛坯、材料、夾具、安裝工件（4）安裝刀具（5）建立工件坐標系（6）上傳NC語言（7）自動加工仿真加工后工件如圖5-7所示。圖5-7 仿真加工后工件學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)四：實際操作加工1.毛坯、刀具、工具、

18、量具準備 2.程序輸入與編輯（1）將45mm100mm的棒料毛坯正確安裝在三爪卡盤上 （1）開機（2）將93外圓車刀正確安裝在刀架1號刀位上 （2）回參考點（3）正確擺放所需工具、量具 （3）輸入程序 3.零件的數(shù)控車削加工 （4）程序圖形校驗（1）主軸正轉(zhuǎn)（2）X向?qū)Φ?，Z向?qū)Φ叮O(shè)置工件坐標系（3）進行相應(yīng)刀具參數(shù)設(shè)置（4）自動加工4.測量工具：千分尺的結(jié)構(gòu)形狀圖中1是尺架，尺架的左端有砧座3，右端是表面有刻線的固定套管2，里面是帶有內(nèi)螺紋(螺距0.5mm)的襯套7。測微螺桿6右面的螺紋可沿此內(nèi)螺紋回轉(zhuǎn)，并用軸套4定心。在固定套管2的外面是有刻線的微分筒9，它用錐孔與6右端錐體相連。6轉(zhuǎn)動

19、時的松緊程度可用螺母14調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)動手柄5，通過偏心鎖緊可使6固定不動。松開罩殼10，可使6與微分筒9分離，以便調(diào)整零線位置。棘輪13用螺釘8與罩殼10連接，轉(zhuǎn)動棘輪盤13，6就會移動。當(dāng)測微螺桿6的左端面接觸工件時，棘輪13在棘爪銷12的斜面上打滑，6就停止前進。由于彈簧11的作用，使棘輪13在棘爪銷斜面滑動時發(fā)出吱吱聲。如果棘輪盤13反方向轉(zhuǎn)動，則撥動棘爪銷12、微分筒9和5轉(zhuǎn)動，使6向右移動，如圖5-8所示。圖5-8 千分尺的結(jié)構(gòu)形狀（2）千分尺的讀數(shù)原理及讀數(shù)方法1）千分尺的刻線原理。千分尺的固定套筒在軸線方向上刻有一條中線(基準線)，上、下兩排刻線互相錯開0.5mm，即主尺?；顒犹淄沧?/p>

20、端圓周上刻有50等分的刻線，即副尺。測微螺桿6右端螺紋的螺距為0.5mm，當(dāng)微分筒轉(zhuǎn)一周時，螺桿6就移動0.5mm。因此微分筒每轉(zhuǎn)一格，螺桿6就移動0.5mm/50=0.Olmm。2）千分尺的讀數(shù)方法。其讀數(shù)方法為：被測工件的尺寸：副尺所指的主尺上整數(shù)(應(yīng)為0.5mm的整倍數(shù))+主尺中線所指副尺的格數(shù)0.01mm，如圖5-9所示。（還要估計一位）圖 5 - 9 千分尺的讀數(shù)方法 3）千分尺的使用注意。千分尺的使用注意事項。a.千分尺應(yīng)保持清潔。使用前應(yīng)先校準尺寸，檢查活動套筒上零線是否與固定套筒上基準線對齊，如果沒有對準，必須進行調(diào)整。b.測量時，最好雙手掌握千分尺，左手握住尺架，用右手旋轉(zhuǎn)活

21、動套筒，當(dāng)螺桿即將接觸工件時，改為旋轉(zhuǎn)棘輪，直到棘輪發(fā)出“卡”、“卡”聲為止。c.從千分尺上讀取尺寸，可在工件未取下前進行，讀完后，松開千分尺，再取下工件。也可將千分尺用鎖緊鈕鎖緊后，把工件取下后讀數(shù)。d.千分尺只適用于測量精確度較高的尺寸，不能測量毛坯面，更不能在工件轉(zhuǎn)動時去測量。千分尺測量工件前的檢查步驟。a.使用前，應(yīng)先擦凈砧座和測微螺桿端面，校正尺子零位的正確性。025mm的千分尺，可轉(zhuǎn)動棘輪，使砧座端面和測微螺桿端面貼平，當(dāng)棘輪發(fā)出響聲后，停止轉(zhuǎn)動棘輪，觀察微分筒上的零線和固定套管上的基準線是否對正，如果不對正需進行調(diào)整，如圖5-10所示。2550mm，5075mm，75lOOmm的

22、千分尺可通過標準樣柱進行檢測.圖5-10 千分尺測量工件前的檢查（3）千分尺的調(diào)零先擦凈砧座和測微螺桿端面，轉(zhuǎn)動棘輪，使砧座端面和測微螺桿端面貼平（025mm的千分尺），當(dāng)棘輪發(fā)出響聲后，停止轉(zhuǎn)動棘輪，轉(zhuǎn)動鎖緊手柄將其鎖緊，用專用扳手（隨量具配帶）勾住固定套筒的小孔轉(zhuǎn)動固定套筒，使微分筒上的零線和固定套管上的基準線對正，松開鎖緊扳手，旋開測微螺桿，重新檢查零位是否正確。學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)五：零件檢測1.學(xué)生對加工完的零件進行自檢 學(xué)生使用游標卡尺、R規(guī)等量具對零件進行檢測。2.教師與學(xué)生共同填寫零件質(zhì)量檢測結(jié)果報告單，見表5-8班級姓名學(xué)號成績零件圖號C05-01零件名稱球面練習(xí)件項目序號考核內(nèi)容配分評

23、分標準檢測結(jié)果得分學(xué)生教師圓柱面1IT8超差0.01扣2分Ra4降一級扣2分2IT8超差0.01扣2分Ra4降一級扣2分3IT8超差0.01扣2分Ra4降一級扣2分圓錐面43240IT4超差0.01扣2分Ra4降一級扣2分長度525IT4超差0.01扣2分633IT4超差0.01扣2分765IT4超差0.01扣2分810IT4超差0.01扣2分9100IT4超差0.01扣2分圓弧面10R8IT8超差0.01扣2分Ra3降一級扣2分11R4IT8超差0.01扣2分Ra3降一級扣2分3.小組互相檢查、點評見表5-9班級零件名稱零件圖號小組編號球面練習(xí)件C05-01班級學(xué)號姓名表現(xiàn)零件質(zhì)量排名4.教師填寫考核結(jié)果報告單，見表5-10班級姓名學(xué)號成績 零件圖號C05-01零件名稱球面練習(xí)件序號項目考核內(nèi)容 配分標準%配分得分項目成績1零件質(zhì)量（40分）圓柱面50%20圓錐面10%4長度30%12圓弧面10%42工藝方案制定（20分）學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)1.1分析零件圖工藝30%6學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)1.2確定加工順序30%6學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)1.3選擇刀具15%3學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)1.4選擇切削用量15%3學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)1.5確定工件零點，繪制走刀路線圖10%23編程仿真（15分）學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)2.1程序編制40%6學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)2.2仿真操作加工60%94刀、夾、量具使用（10分）