《数控车实训》教案与教设计-()

数控车实训教学设计 课 程 名 称：专业技能实训数控车主 讲 教 师：梁苏20 14年20 15年第 二 学期27 / 52教学设计方案课程学时60授课班级1：数控专业2014级1班授课班级2：数控专业2014级 2 班课程性质公共必修课公共选修课专业必修课专业选修课 课程类型理论课实践课理实一体课课程定位本课程主要培养学生熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明生产意识；掌握数控常用G代码、M代码指令的用法以与熟练应用；培养并提高学生的编程与数控加工工艺分析能力；通过典型产品的制作和调试,培养学生的制造能力、检测能力,并逐步具备零件的工艺改进与编程设计能力.涵盖了一部分数控中级工技能需掌握的基本理论与实操知识.前修课程：数控加工工艺与编程、机械制图、普通机械加工等.后续课程：毕业实践项目、CAD/CAM考核方式考试考查 考证 教材与参考教材教 材： 数控车床操作与考证培训主要参考书：1数控车工加工中心操作工中级,沈建峰 机械工业2数控机床编程与操作模块化教程 赵华 许杰明 主编 清华大学3数控机床操作工职业技能鉴定指导,周 虹 人民邮电课时分配序号授课章节课时第1次项目一 数控车床基本操作和安全教育2第2次项目二 门轴的加工2第3次项目三 圆弧手柄的加工2第4次项目四 定位销的加工2第5次项目五 螺杆的加工2第6次项目六加工设计图样2第7次项目七 自主设计图形2备注：1、课时分配可根据项目、情境设计,也可根据教材篇章组织,一般是2节课为1次课.2、表格内的字体为仿宋_GB2312,小四.第1次授课章节项目一 数控车床的基本操作授课日期2015年09月5日 授课课时22015年9月7日 教学目标1. 熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明生产意识2.熟悉数控车床的操作如：熟悉机床面板操作和加工指令3.了解常用指令的用途教学内容基本内容：1.数控机床安全操作规程2.数控车床操作3.熟悉常用指令的用途重点：注意安全,文明操作难点：提高学生的安全文明生产意识；数控机床的基本操作教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5 分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体模型实物挂图音像实训其他教学过程任务1常用按键功能位置熟悉机床面板20任务2分配工件刀具在工件上对刀100任务3现场解答完成外圆的加工30作业1.开机,机床回零,熟悉操作面板,关机2.对刀,设置工件坐标课后体会授 课 主 要 内 容项目一 数控机床的基本操作一 数控机床安全操作规程1.进入实训中心实习时,要穿好工作服,袖口要扎紧,衬衫要系入裤内.女同学要戴安全帽并将发辫纳入帽内.不得穿凉鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴围巾进入车间.2.工作场地严禁打闹,上机床操作前严禁饮酒,如发现反常现象或身体不适如头晕等不能上机床操作.3.数控机床开关机顺序一定要按照机床说明书的规定操作,开机后必须完成返回机床参考点操作.4.机床运转时,头部不要离工件太近,手和身体不能靠近正在旋转的工件.5.主轴启动前一定要关好防护门,程序运行期间严禁打开防护罩.6.机床动转时,不能进行测量,不能用手接触工件.7.手动对刀时,应该选择合适进给速度,使用手脉时,动作要均匀,同时注意掌握好进刀与退刀方向,切勿搞错.手动换刀时刀架离工件要有足够的转位距离.8.操作人员必须按照机床各项操作的加工参数编制加工程序,加工程序必须严格检查后方可运行.9.加工过程中如发现异常危机可按急停按钮,以保证人身和设备的安全.10.机床发生事故后操作者要保留现场,并叫老师过来查看.11.不得随意修改数控系统内部制造厂家参数.12.工作完后,应切断电源,清扫切屑,擦净机床,在导轨面上,加注润滑油,各部件应调整到正常位置,打扫现场卫生,填写设备使用记录.二、学习数控车床操作操作数控机床的流程为：开始录入程序装夹工件对刀加工认识GSK980TD系统数控车床的操作面板 认识GSK980TD系统数控机削机床操作之前先来认识一下其操作面板,它由CRT显示器与MDI面板、机床控制面板、手持盒等组成.图1-1所示为显示器与MDI面板.图1-1显示器与MDI面板一机床控制面板1. 工作方式工作方式选择旋钮见上图,具体各工作方式的功用参见表1-2表1-2各工作方式的功用表1-2各工作方式的功能方式选择进入编辑模式,用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序.进入自动加工模式.可自动执行存储在NC里的加工程序.进入MDI模式,手动输入并执行指令.手动方式,工作台连续移动.手轮移动方式,手摇脉冲发生器生效手动快速模式.工作台快速移动回零模式.进入单段模式.2.手动进给速度倍率开关以JOG手动或自动操作各轴的移动时,可通过调整此开关来改变各轴的移动速度.在JOG手动移动各轴时,其移动速度等于外圈所对应值3；在自动操作运行时,其移动速度等于内圈所对应值%编程进给速度F.3.手摇脉冲发生器图1-7在手轮操作方式下,通过图1-6中的选择坐标轴与倍率旋钮1、10、100分别表示一个脉冲移动0.001mm、0.010mm、0.100mm,和运行选定的坐标轴.图1-2手动进给倍率开关 图1-3手摇脉冲发生器 4.进给轴选择按钮开关 JOG方式下,按下欲运动轴的按钮,被选择的轴会以JOG倍率进行移动,松开按钮则轴停止移动.5.紧急停止按钮 运动中遇到危机的情况,立即按下此按钮,机械将立即停止所有动作；欲解除时,顺时针方向旋转此钮切不可往外硬拽,以免损坏此按钮,即可恢复待机状态.6.操作功能 操作功能的具体内容参见表1-4表1-4操作功能按钮功能功能说明循环启动按钮在自动运行和MDI方式下使用,按下此按钮后可进行程序的自动运行.进给保持按钮在自动运行和MDI方式下使用下,按下按钮进行程序的自动运转,若按下此键程序暂停,再次按下按钮程序继续自动运行.单程序段开关该指示灯亮时,在自动运行状态下仅执行单节的程序段动作.选择性停止开关该指示灯亮时,当M01已被输入程序中,则程序执行到M01后,程序暂停,工作台停止运动.空运行开关该指示灯亮时,以手动进给倍率开关图1-6所设定的进给速度替换原程序所设定的进给速度F.程序段跳转开关运行到程序段前加/的程序段时仍会执行.机床闭锁开关指示灯亮时,机床三轴被锁定,无法移动而程序指令的坐标仍会显示.主轴正转指示灯亮时,主轴正转.主轴反转指示灯亮时,主轴反转.主轴停止指示灯亮时,主轴停止转动.三、熟悉常用指令的用途课堂作业实操：1.开、关机与返回参考点操作 2.对刀和设置工件坐标课后作业理论：1.回顾今天学习的内容,并了解刀具的用途与结构.2.预习G、M指令的用法,了解其它指令的作用与特点.第2次授课章节项目二 门轴的加工授课日期2015年09月10日 授课课时22015年09月13日 教学目标1.了解数控车床的常用指令代码功能并熟练应用2.提高数控加工的操作技能3.能在数控车床上加工出合格的零件教学内容基本内容：1.熟悉数控机床常用G代码、M辅助功能指令的用法和合理设置F、S、D、H等指令参数2.练习阶梯轴加工3.示范车床类零件在数控车床上的加工过程4.学生在数控车床上完成工件,达到图纸要求5.掌握M03 G00 G01 G99 G98等指令的用法难点：1. M03 G00 G01 G99 G98等指令的用法2.数控车床的基本对刀教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5 分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体模型实物挂图音像实训其他教学过程任务1分配工件刀具对刀20任务2检查程序解决报警完成工件的半精加工和精加工100任务3现场解答如何提高加工的精度30作业1.了解刀具与实际机削选择的参数2.练习加工阶梯轴课后体会授 课 主 要 内 容项目二 门轴的加工阶梯轴零件技术要求：1. 锐角倒钝2. 未注公差按IT14标准执行3. 表面不得磕碰4. 未注圆角小于或等于R0.5mm门轴比例数量材料图号：011：11塑料棒#日期中山火炬职业技术学院评分编程就是把零件的外形尺寸、加工工艺过程、工艺参数、刀具参数等信息,按照CNC专用的编程代码编写加工程序的过程.数控加工就是CNC按加工程序的要求,控制机床完成零件加工的过程.数控加工的工艺流程如下图：一编程基本知识一坐标轴定义下图为数控车床示意图 图2-1GSK980TDa 使用 X 轴、Z 轴组成的直角坐标系,X 轴与主轴轴线垂直,Z 轴与主轴轴线方向平行,接近工件的方向为负方向,离开工件的方向为正方向.按刀座与机床主轴的相对位置划分,数控车床有前刀座坐标系和后刀座坐标系,图 1-4 为前刀座的坐标系,图 1-5 为后刀座的坐标系.从图中可以看出,前、后刀座坐标系的 X轴方向正好相反,而 Z 轴方向是相同的.在以后的图示和例子中,用前刀座坐标系来说明编程的应用. 图2-2 前刀座的坐标系 图2-3 后刀座的坐标系二数车对刀GSK980TDa 的刀具功能T 代码具有两个作用：自动换刀和执行刀具偏置 图2-4二、确定数控加工工艺与工装方案一零件结构与技术要求分析1.零件的毛坯尺寸为30X702.零件要求精度较低.二数控切削工艺工装分析1.用三瓜卡盘装夹,至少伸出55mm,以免加工中车到盘口.2.加工方法：第一次装夹中完成所有图形加工.3.提供刀具：90度外圆车刀三数控加工工序卡片如表2-1所示数控加工工序卡片：表2-1工艺卡片数控加工工序卡片工序号工序内容1槽类加工中山火炬职业技术学院零件名称材料夹具名称使用设备阶梯轴塑胶棒三瓜卡盘数控车床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r.min-1进给速度/背吃刀量/mm备注1O0001车外圆1自选6000.112编制审核第 页共 页三、编写基于GSK980TD数控系统的数控加工程序一快速定位 G00 代码格式：G00 XU ZW；代码功能：X轴、Z轴同时从起点以各自的快速移动速度移动到终点,如图2-5所示.两轴是以各自独立的速度移动,短轴先到达终点,长轴独立移动剩下的距离,其合成轨迹不一定是直线.代码说明: G00为初态G代码；X、U、Z、W取值范围为-9999.999+9999.999mm；XU、ZW可省略一个或全部,当省略一个时,表示该轴的起点和终点坐标值一致；同时省略表示终点和始点是同一位置,X与U、Z与W在同一程序段时X、Z有效,U、W无效.代码轨迹图：C 点为 A 点快速移动到 B 点的中间点 图2-5 示例：刀具从 A 点快速移动到 B 点. 图2-6G0 X20 Z25；绝对坐标编程G0 U-22 W-18；相对坐标编程G0 X20 W-18； 混合坐标编程G0 U-22 Z25；混合坐标编程二直线插补 G01 代码格式：G01 XU_ ZW_ F_；代码功能：运动轨迹为从起点到终点的一条直线.轨迹如图2-7所示.代码说明: G01为模态G代码；X、U、Z、W取值范围为-9999.999+9999.999mm；XU、ZW可省略一个或全部,当省略一个时,表示该轴的起点和终点坐标值一致；同时省略表示终点和始点是同一位置.F 代码值为 X 轴方向和 Z 轴方向的瞬时速度的矢量合成速度,实际的切削进给速度为进给倍率与 F 代码值的乘积；F 代码值执行后,此代码值一直保持,直至新的 F 代码值被执行.三取零件上右端面的中心为工件坐标系原点,图中标注的坐标以此为原点.课题一 观察数控程序的构成 O0001; 程序名以O开头后接4位数 G99G97; 一组初始状态M03S1000M08; 设定主轴转速与打开切削液T0101； 换刀和执行刀偏 程序头 G00X100M08; 主轴提升到安全位置 Z0; 检查对刀的正确与否程序体 G01X-12.5Y12.5F400; M09; 关闭切削液程序尾 M05; 主轴停止转动 M30; 程序结束并返回程序头学习机床运动控制指令 图2-1 G00/G01运动形式 图2-2 G02/G03运动形式台阶轴具体程序的编写,为学生自己完成.四、上机操作完成工件的加工数控车床开机和返回参考点.装夹工件.保证工件伸出卡盘长度足够,主轴旋转时不晃动圆跳动小.程序优化.根据验证程序结果,对刀具运动轨迹和加工参数进行优化.安装刀具、对刀. X、Z向对刀试切对刀 按键.按键,输入M03S600;按键,再按键,使主轴正转.在手动 方式下摇动手轮使车刀沿工件外圆试切一刀,保持X坐标不变,仅+Z方向退刀,且测量试切直径.按下键,在对应的刀补上输入测量值.移动车刀在工件的右端平一下端面,保持Z坐标不变,仅方向退刀.按键,在对应的Z轴刀补上输入Z0.这种方法操作简便、直观,对刀精度高.先单段试加工,后自动加工.加工时,随时注意观察加工运行情况,适当调整主轴速度和进给速度,保证加工正常.尺寸测量.加工结束.松开三瓜卡盘,卸下零件,去毛刺倒钝,打扫清理数控机床.小结：1.刀具的进刀点应选择适当,避免进刀时因位置不当造成过切和撞刀2.加工前应注意对工件加工程序的检查3.粗加工或半精加工时,切削热量大.因此,切削液的作用应以冷却散热为主.精加工时,为了获得良好的已加工表面质量,切削液应以润滑为主.第3次授课章节项目三 圆弧手柄加工授课日期2015年09月18日 授课课时22015年09月21日 教学目标1.提高学生手工编程能力2.熟练数控机床的操作如：进刀与退刀方式3.能在数控车床上加工出合格的零件教学内容基本内容：1.熟练G02、G03、指令功能的用法2.练习加工圆弧轴零件：难点：轴类零件的手工编程；进刀与退刀的方式.教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5 分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体模型实物挂图音像实训其他教学过程任务1熟练G02、G03指令功能的用法手工编程30任务2数控机床的操作如：进刀与退刀方式操作与手工编程90任务3现场解答如何提高对刀的精度10任务4要求每组自评每组组员互相对数20作业1.了解进刀与退刀的方式与其应用2.熟悉G02、G03指令功能的用法3.加工圆弧轴零件课后体会授 课 主 要 内 容项目三 圆弧手柄加工其零件示意图,零件加工效果如下表所示 圆弧手柄比例数量材料图号：021：11塑料棒#日期中山火炬职业技术学院评分一、编程基本知识一圆弧插补 G02、G03代码功能：G02代码运动轨迹为从起点到终点的顺时针后刀座坐标系/逆时针前刀座坐标系圆弧,轨迹如图3-1所示.G03代码运动轨迹为从起点到终点的逆时针后刀座坐标系/顺时针前刀座坐标系圆弧,轨迹如图3-2所示.代码轨迹图： 图3-1 G02轨迹图 图3-2 G03轨迹图代码说明：G02、G03为模态G代码；R为圆弧半径,取值范围-99999.99999999.999mm；I为圆心与圆弧起点在 X方向的差值,用半径表示,取值范围-9999.9999999.999mm；K为圆心与圆弧起点在 Z 方向的差值,取值范围-9999.9999999.999mm.圆弧中心用地址I、K指定时,其分别对应于X,Z轴.I、K表示从圆弧起点到圆心的矢量分量,是增量值；如图3-3所示.I圆心坐标X圆弧起始点的X坐标； K圆心坐标Z圆弧起始点的Z坐标； 图3-3圆弧方向：G02/ G03圆弧的方向定义,在前刀座坐标系和后刀座坐标系是相反的,见图3-4： 图3-4注意事项：􀁺 当I = 0或K = 0时,可以省略；但代码地址I、K或R必须至少输入一个,否则系统产生报警；􀁺 I、K和R同时输入时,R有效,I、K无效；􀁺 R值必须等于或大于起点到终点的一半,如果终点不在用R代码定义的圆弧上,系统会产生报警；􀁺 地址XU、ZW可省略一个或全部；当省略一个时,表示省略的该轴的起点和终点一致；同时省略表示终点和始点是同一位置,若用I、K指令圆心时,执行G02/G03代码的轨迹为全圆360；用R 指定时,表示0度的圆；􀁺 建议使用R编程.当使用I、K编程时,为了保证圆弧运动的始点和终点与指定值一致,系统按半径运动；􀁺 若使用I、K值进行编程,若圆心到的圆弧终点距离不等于R,系统会自动调整圆心位置保证圆弧运动的始点和终点与指定值一致,如果圆弧的始点与终点间距离大于2R,系统报警.􀁺 R指令时,可以是大于180和小于180圆弧,R负值时为大于180度的圆弧,R正值时为小于或等于180 度的圆弧；示例：从直径45.25 切削到63.06 的圆弧程序,图 3-5. 图3-5二、确定数控加工工艺与工装方案一零件结构与技术要求分析 1.零件的毛坯尺寸为30X60mm.2.零件要求精度较低.二数控切削工艺工装分析零件的右端表面中心定义为编程坐标系原点1.工装：用三瓜卡盘装夹,工件伸出卡盘45mm,以免加工中车到盘口.2.加工方法：第一次装夹中完成所有图形加工.3.提供刀具：90度外圆尖刀数控加工工序卡片如表3-1所列.表3-1工艺卡数控加工工序卡片工序号工序内容1槽类加工中山火炬职业技术学院零件名称材料夹具名称使用设备槽类加工有机玻璃平口钳数控机床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r.min-1进给速度/背吃刀量/mm备注1O0001圆弧加工1自选8000.11234编制审核第 页共 页三、编写基于GSK980TD数控系统的数控加工程序取零件上右端面的中心为工件坐标系原点,图中标注的坐标以此为原点.具体程序的编写如表2-7所示.表2-7程序程序注解O0001程序名N010G99G00G97T0101;N020M03S800;主轴正转,转速1000N030G0 X40 Z5； 快速定位N040G01 X0 Z0 F0.1； 靠近工件N050G03 U24 W-24 R15;切削 R15 圆弧段N060G02 X26 Z-31 R5；切削 R5 圆弧段N070G01 Z-40;切削26N080X40 Z5;返回起点N090M05;N100M30;程序停止并返回至程序头说明：1.画整圆时必须采用IJ方式； 2.画大于半圆时若采用R方式时,R取负值.四、上机操作完成工件的加工数控车床开机和返回参考点.装夹工件.安装刀具、对刀.验证程序：图形模拟验证程序优化.根据验证程序结果,对刀具运动轨迹进行优化.先单段试加工,后自动加工.加工时,随时注意观察加工运行情况,适当调整主轴速度和进给速度,保证加工正常.尺寸测量.加工结束.松开卡盘,卸下零件,去毛刺倒钝,打扫清理数控机床.小结：1.刀具的进刀点应选择适当,避免进刀时因位置不当造成过切2.加工前应注意对工件加工程序的检查第4次授课章节项目四 定位销的加工授课日期2015年09月27日 授课课时22015年09月30日 教学目标1.巩固前面的知识,灵活运用各种指令功能,提高手工编程技巧2.提高数控加工的操作技能教学内容基本内容：1.掌握G90、切槽刀刀具的用法与进刀、退刀的方式,子程序的应用2.实例加工重点：难点：切槽刀加工时的切削用量；进刀与退刀的方式；子程序的应用教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5 分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体模型实物挂图音像实训其他教学过程任务1对刀了解结构与原理20任务2子程序的应用手工编程100任务3现场解答如何提高对刀的精度10任务4要求每组自评每组组员互相对数20作业1. 掌握G41、G42刀具半径补偿的用法2. 综合运用前面所学的指令功能进行实例加工课后体会授 课 主 要 内 容项目四定位销的加工定位销零件图 技术要求：1.锐角倒钝2.未注公差按IT14标准执行3.表面不得磕碰4.未注圆角小于或等于R0.5mm 定位销比例数量材料图号：021：11塑料棒#日期中山火炬职业技术学院评分一、编程基本知识一固定循环代码为了简化编程,GSK980TDa提供了只用一个程序段完成快速移动定位、直线/螺纹切削、最后快速移动返回起点的单次加工循环的G代码： G90：轴向切削循环； G92：螺纹切削循环； G92螺纹切削固定循环代码在螺纹功能一节中讲述.1. 轴向切削循环 G90 代码格式：G90 XU_ ZW_ F_； 圆柱切削G90 XU_ ZW_ R_ F_； 圆锥切削代码功能：从切削点开始,进行径向X 轴进刀、轴向Z 轴或 X、Z 轴同时切削,实现柱面或锥面切削循环.代码说明：G90 为模态代码；切削起点：直线插补切削进给的起始位置；切削终点：直线插补切削进给的结束位置；X：切削终点 X 轴绝对坐标,单位：mm U：切削终点与起点 X 轴绝对坐标的差值,单位：mm；Z：切削终点 Z 轴绝对坐标,单位：mm；W：切削终点与起点 Z 轴绝对坐标的差值,单位：mm；R：切削起点与切削终点 X 轴绝对坐标的差值半径值,带方向,当 R 与 U 的符号不一致时,要求RU/2；R0 或缺省输入时,进行圆柱切削,如图4-1,否则进行圆锥切削,如图4-2；单位：mm.循环过程：X 轴从起点快速移动到切削起点；从切削起点直线插补切削进给到切削终点；X 轴以切削进给速度退刀,返回到 X 轴绝对坐标与起点相同处；Z 轴快速移动返回到起点,循环结束. 图4-1 图4-2代码轨迹：U、W、R 反应切削终点与起点的相对位置,U、W、R 在符号不同时组合的刀具轨迹,如图43.图4-3示例：图4-4,毛坯 125110 图4-42.固定循环代码的注意事项1在固定循环代码中,XU、ZW、R 一经执行,在没有执行新的固定循环代码重新给定XU,ZW,R 时,XU,ZW,R 的代码值保持有效.如果执行了除G04 以外的非模态00 组G 代码或G00、G01、G02、G03、G32 时,XU、ZW、R 保持的代码值被清除.2在录入方式下执行固定循环代码时,运行结束后,必须重新输入代码才可以进行和前面同样的固定循环.3在固定循环G90G94 代码的下一个程序段紧跟着使用M、S、T 代码,G90G94 代码不会多执行循环一次；下一程序段只有EOB；的程序段时,则固定循环会重复执行前一次循环动作. 例：N010 G90 X20.0 Z10.0 F400；N011 ；此处重复执行G90 一次4在固定循环G90代码中,执行暂停或单段的操作,运动到当前轨迹终点后单段停止. 子程序调用 M98 子程序反回M99示例：图4-5表示调用子程序M99中有P代码字的执行路径.图4-6表示调用子程序M99中无P代码字的执行路径.主程序 子程序 主程序 子程序 图4-5 图4-6二、确定数控加工工艺与工装方案一零件结构与技术要求分析1.零件的毛坯尺寸为30X50mm.2.零件要求精度较低.二数控切削工艺工装分析零件的右端表面中心定义为编程坐标系原点1.工装：用三瓜卡盘装夹,工件伸出卡盘37mm,以免加工中车到卡盘.2.加工方法：第一次装夹中完成所有图形加工.3.提供刀具：90度外圆尖刀 4毫米宽切槽刀数控加工工序卡片如表4-1所列.表4-1工艺卡数控加工工序卡片工序号工序内容1定位销加工中山火炬职业技术学院零件名称材料夹具名称使用设备定位销塑胶棒三瓜卡盘数控车床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r.min-1进给速度/背吃刀量/mm备注1O0001外圆面加工1自选8000.112切槽2自选7000.06434编制审核第 页共 页三.加工程序小结：1.合理的利用固定循环指令和子程序编程,简化编程过程2.加工前应注意对工件加工程序的检查,注意直线与圆弧的切换3.分段切削时,为了避免出现分段切削的接刀痕迹,通过留出精加工余量,来一次完成加工.参照经验公式先取精加工余量为单边0.2mm,待分段切削完成后,再在进行一次精加工.五、实地操作加工老师在数控机床上示范该工件的加工过程,巩固学生对数控加工的认知六、学生课堂练习要求利用子程序进行加工编程学生加工练习,老师巡回指导第5次授课章节项目五 螺杆的加工授课日期2015年10月5日 授课课时22015年10月8日 教学目标1.掌握典型螺纹类零件的加工工艺,提高手工编程技巧2.提高数控加工的操作技能3.提高加工工件的尺寸精度教学内容基本内容：1.掌握固定循环指令G92、G76的用法与其数值设置2.综合各指令功能的用法并运用于编程练习3.合理设定切削用量重点：灵活运用各指令功能,提高手工编程技巧；加工工件的尺寸精度；固定循环指令的用法如：G92、G76难点：加工零件的尺寸精度；固定循环指令的应用如：G92、G76教学方法复习：5分钟；教师讲解：10分钟；思考讨论：5 分钟；学生讲解：5分钟；学生练习：150分钟；布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5分钟；教学手段多媒体模型实物挂图音像实训其他教学过程任务1分发图纸制定加工工艺20任务2G92、G76程序的编辑100任务3现场解答选刀、装刀、装夹10任务4总结小结20作业综合运用练习-编程与加工课后体会授 课 主 要 内 容项目五 螺杆的加工该零件材料为塑料棒,零件如图.螺杆比例数量材料图号：061：11塑胶棒#日期中山火炬职业技术学院评分一、编程基本知识相关G功能指令螺纹切削分为单行程螺纹切削、简单螺纹切削循环和复合螺纹切削循环.1. 螺纹切削时的几个问题（1） 螺纹牙型高度螺纹总切深.对于三角形普通螺纹,牙型高度按下式计算： h=0.6495P （2） 螺纹起点与终点轴向尺寸.由于车螺纹起始时有一个加速过程,结束前有一个减速过程,在这段距离中,螺距不可能保持均匀,因此车螺纹时,两端必须设置足够的升速进刀段1 和减速退刀段2.一般按下式选取：12X导程 211.5X导程（3） 分层切削深度.表5-1 进给次数与背吃刀量参考表米制螺纹直径值,单位：mm螺 距1.01.52.02.53.03.54.0 牙 深0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598背吃刀量与切削次数1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.22. 单行程螺纹切削循环指令G32代码格式：G32 X_ Z_ F_ J_ K_ Q_ 代码功能：刀具的运动轨迹是从起点到终点的一条直线,如图3-33；从起点到终点位移量X轴按半径值较大的坐标轴称为长轴,另一个坐标轴称为短轴,运动过程中主轴每转一圈长轴移动一个导程,短轴与长轴作直线插补,刀具切削工件时,在工件表面形成一条等螺距的螺旋切槽,实现等螺距螺纹的加工.F、I代码字分别用于给定公制、英制螺纹的螺距,执行G32代码可以加工公制或英制等螺距的直螺纹、锥螺纹和端面螺纹和连续的多段螺纹加工：代码说明：G32为模态G代码；螺纹的螺距是指主轴转一圈长轴的位移量X轴位移量则按半径值；起点和终点的X坐标值相同不输入X或U时,进行直螺纹切削；起点和终点的Z坐标值相同不输入Z或W时,进行端面螺纹切削；起点和终点X、Z坐标值都不相同时,进行锥螺纹切削.F：公制螺纹螺距,为主轴转一圈长轴的移动量,取值范围0 F 500 mm,F代码值执行后保持有效,直至再次执行给定螺纹螺距的F代码字.I：每英寸螺纹的牙数,为长轴方向1英寸25.4 mm长度上螺纹的牙数,也可理解为长轴移动1英寸25.4 mm时主轴旋转的圈数.取值范围0.0625400牙/英寸,I代码值执行后保持有效,直至再次执行给定螺纹螺距的I代码字.J：螺纹退尾时在短轴方向的移动量,取值范围-9999.9999999.999,带正负方向；如果短轴是 X 轴,该值为半径指定；J 值是模态参数.K：螺纹退尾时在长轴方向的长度.取值范围09999.999,如果长轴是X轴,则该值为半径指定；不带方向；K值是模态参数.Q：起始角,指主轴一转信号与螺纹切削起点的偏移角度.取值范围 0360000.Q 值是非模态参数,每次使用都必须指定,如果不指定就认为是 0 度.Q使用规则： 1、如果不指定 Q,即默认为起始角 0 度；第一篇编程说明2、对于连续螺纹切削,除第一段的Q有效外,后面螺纹切削段指定的Q无效,即使定义了Q也被忽略；3、由起始角定义分度形成的多头螺纹总头数不超过 65535 头.4、Q 的单位为 0.001 度,若与主轴一转信号偏移 180 度,程序中需输入 Q180000,如果输入的为 Q180 或 Q180.0,均认为是 0.18 度.长轴、短轴的判断方法： 图5-1注意事项： J、K是模态代码,连续螺纹切削时下一程序段省略J、K时,按前面的J、K值进行退尾,在执行非螺纹切削代码时取消J、K模态；省略J或J、K时,无退尾；省略K时,按K=J退尾； J=0或J=0、K=0时,无退尾； J0,K=0时,按J=K退尾； J=0,K0时,无退尾；当前程序段为螺纹切削,下一程序段也为螺纹切削,在下一程序段切削开始时不检测主轴位置编码器的一转信号,直接开始螺纹加工,此功能可实现连续螺纹加工.执行进给保持操作后,系统显示暂停、螺纹切削不停止,直到当前程序段执行完才停止运动；如为连续螺纹加工则执行完螺纹切削程序段才停止运动,程序运行暂停.在单段运行,执行完当前程序段停止运动,如为连续螺纹加工则执行完螺纹切削程序段才停止运动.系统复位、急停或驱动报警时,螺纹切削减速停止.3、螺纹切削循环G92 代码格式：G92 XU_ ZW_ F_ J_ K_ L ；公制直螺纹切削循环G92 XU_ ZW_ I_ J_ K_ L ；英制直螺纹切削循环G92 XU_ ZW_ R_ F_ J_ K_ L ；公制锥螺纹切削循环G92 XU_ ZW_ R_ I_ J_ K_ L ；英制锥螺纹切削循环代码功能：从切削起点开始,进行径向X 轴进刀、轴向Z 轴或 X、Z 轴同时切削,实现等螺距的直螺纹、锥螺纹切削循环.执行 G92 代码,在螺纹加工未端有螺纹退尾过程：在距离螺纹切削终点固定长度称为螺纹的退尾长度处,在 Z 轴继续进行螺纹插补的同时,X 轴沿退刀方向指数或线性由参数设置加速退出,Z 轴到达切削终点后,X 轴再以快速移动速度退刀,如图 3-40 所示.代码说明：G92 为模态 G 代码；切削起点：螺纹插补的起始位置；切削终点：螺纹插补的结束位置；X：切削终点 X 轴绝对坐标,单位：mm；U：切削终点与起点 X 轴绝对坐标的差值,单位：mm；Z：切削终点 Z 轴绝对坐标,单位：mm；W：切削终点与起点 Z 轴绝对坐标的差值,单位：mm；R：切削起点与切削终点 X 轴绝对坐标的差值半径值,当 R 与 U 的符号不一致时,要求 | RU/2,单位：mm；F 公制螺纹螺距,取值范围 0 F 500 mm,F 代码值执行后保持,可省略输入；I 英制螺纹每英寸牙数,取值范围 0.0625400 牙/英寸,I 代码值执行后保持,可省略输入；J：螺纹退尾时在短轴方向的移动量,取值范围 09999.999,不带方向根据程序起点位置自动确定退尾方向,模态参数,如果短轴是 X 轴,则该值为半径指定；K：螺纹退尾时在长轴方向的长度,取值范围 09999.999,.不带方向,模态参数,如长轴是 X轴,该值为半径指定；L：多头螺纹的头数,该值的范围是：199,模态参数.省略 L 时默认为单头螺纹 图5-2图5-3G92 代码可以分多次进刀完成一个螺纹的加工,但不能实现 2 个连续螺纹的加工,也不能加工端面螺纹.G92 代码螺纹螺距的定义与 G32 一致,螺距是指主轴转一圈长轴的位移量X 轴位移量按半径值.锥螺纹的螺距是指主轴转一圈长轴的位移量X 轴位移量按半径值,B 点与 C 点 Z 轴坐标差的绝对值大于 X 轴半径值坐标差的绝对值时,Z 轴为长轴；反之,X 轴为长轴.循环过程：直螺纹如图 3-38,锥度螺纹如图 3-39.X 轴从起点快速移动到切削起点；从切削起点螺纹插补到切削终点；X 轴以快速移动速度退刀与方向相反,返回到 X 轴绝对坐标与起点相同处；Z 轴快速移动返回到起点,循环结束.注意事项：省略J、K时,按NO.19号参数设定值退尾；省略J时,长轴方向按K退尾,短轴方向按NO.19号参数设定值退尾；省略K时,按J=K退尾； J=0或J=0、K=0时,无退尾； J0,K=0时,按J=K退尾； J=0,K0时,无退尾；螺纹切削过程中执行进给保持操作后,系统仍进行螺纹切削,螺纹切削完毕,显示暂停,程序运行暂停；螺纹切削过程中执行单程序段操作后,在返回起点后一次螺纹切削循环动作完成运行停止； J、K输入负值时,按正值处理；系统复位、急停或驱动报警时,螺纹切削减速停止.代码轨迹：U、W、R 反应螺纹切削终点与起点的相对位置,U、W、R 在符号不同时组合的刀具轨迹与退尾方向,如图5-4： 图5-4示例：如图5-5 图5-54、复合螺纹切削循环G76选 修代码格式：G76 Pmra Qdmin Rd；G76 XU ZW Ri Pk Qd FI；代码功能：通过多次螺纹粗车、螺纹精车完成规定牙高总切深的螺纹加工,如果定义的螺纹角度不为 0,螺纹粗车的切入点由螺纹牙顶逐步移至螺纹牙底,使得相邻两牙螺纹的夹角为规定的螺纹角度.G76 代码可加工带螺纹退尾的直螺纹和锥螺纹,可实现单侧刀刃螺纹切削,吃刀量逐渐减少,有利于保护刀具、提高螺纹精度.G76 代码不能加工端面螺纹.加工轨迹如图5-6a所示.相关定义：起点终点：程序段运行前和运行结束时的位置,表示为 A 点；螺纹终点：由 XU ZW定义的螺纹切削终点,表示为 D 点.如果有螺纹退尾,切削终点长轴方向为螺纹切削终点,短轴方向退尾后的位置.螺纹起点：Z 轴绝对坐标与 A 点相同、X 轴绝对坐标与 D 点 X 轴绝对坐标的差值为 i螺纹锥度、半径值,表示为 C 点.如果定义的螺纹角度不为 0,切削时并不能到达 C 点；螺纹切深参考点：Z 轴绝对坐标与 A 点相同、X 轴绝对坐标与 C 点 X 轴绝对坐标的差值为 k螺纹的总切削深度、半径值,表示为 B 点.B 点的螺纹切深为 0,是系统计算每一次螺纹切削深度的参考点；螺纹切深：每一次螺纹切削循环的切削深度.每一次螺纹切削轨迹的反向延伸线与直线 BC 的交点,该点与 B 点 X 轴绝对坐标的差值无符号、半径值为螺纹切深.每一次粗车的螺纹切深为d,n 为当前的粗车循环次数,d 为第一次粗车的螺纹切深；螺纹切削量：本次螺纹切深与上一次螺纹切深的差值：d；退刀终点：每一次螺纹粗车循环、精车循环中螺纹切削结束后,径向X 轴退刀的终点位置,表示为 E 点；螺纹切入点：每一次螺纹粗车循环、精车循环中实际开始螺纹切削的点,表示为Bn点n为切削循环次数,B1为第一次螺纹粗车切入点,Bf为最后一次螺纹粗车切入点,Be为螺纹精车切入点. Bn点相对于B点X轴和Z轴的位移符合公式：X：螺纹终点 X 轴绝对坐标单位：mm；U：螺纹终点与起点 X 轴绝对坐标的差值单位：mm；Z：螺纹终点 Z 轴的绝对坐标值单位：mm；W：螺纹终点与起点 Z 轴绝对坐标的差值单位：mm；P：螺纹精车次数 0099 ,m 代码值执行后保持有效,并把系统数据参数 NO.057 的值修改为 m.未输入 m 时,以系统数据参数 NO.057 的值作为精车次数.在螺纹精车时,每次的进给的切削量等于螺纹精车的切削量 d 除以精车次数 m.P：螺纹退尾长度 0099单位：0.1L,L 为螺纹螺距,r 代码值执行后保持有效,并把系统数据参数 NO.019 的值修改为 r.未输入 r 时,以系统数据参数 NO.019 的值作为螺纹退尾宽度.螺纹退尾功能可实现无退刀槽的螺纹加工,系统参数 NO.019 定义的螺纹退尾宽度对 G92、G76 代码有效；P：相邻两牙螺纹的夹角,取值范围为 0099,单位：度,a 代码值执行后保持有效,并把系统数据参数 NO.058 的值修改为 a.未输入 a 时,以系统数据参数 NO.058 的值作为螺纹牙的角度.实际螺纹的角度由刀具角度决定,因此 a 应与刀具角度相同；Q：螺纹粗车时的最小切削量,取值范围为 0099999,.当ddmin 时,以dmin 作为本次粗车的切削量,即：本次螺纹 切深为d+dmin.设置dmin 是为了避免由于螺纹粗车切削量递减造成粗车切 削量过小、粗车次数过多.Qdmin执行后,代码值dmin 保持有效,并把系统数据参数 NO.059 的值修改为dmin单位：0.001 mm.未输入 Qdmin时,以系统数据参数 NO.059 的值作为最小切削量；R：螺纹精车的切削量,取值范围为 0099.999,单位：mm,无符号,半径值,半径值等于螺纹精车切入点Be与最后一次螺纹粗车切入点Bf的X轴绝对坐标的差值.Rd执行后,代码值d保持有效,并把系统数据参数NO.060 的值修改为d1000单位：0.0