《數(shù)控車實訓》教(學)案與教學設計-(1)
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1、 . . . . 數(shù)控車實訓教學設計 課 程 名 稱: 專業(yè)技能實訓(數(shù)控車) 主 講 教 師: 梁 20 14年~20 15年第 二 學期 28 / 53 教學設計方案 課程學時 60 授課班級1:數(shù)控專業(yè)2014級1班 授課班級2:數(shù)控專業(yè)2014級 2 班 課程性質(zhì) 公共必修課( ) 公共選修課( ) 專業(yè)必修課(√) 專業(yè)選修課( ) 課程類型 理論課( ) 實踐課()
2、理實一體課(√) 課程定位 本課程主要培養(yǎng)學生熟悉數(shù)控機床安全操作規(guī)程并提高學生的安全文明生產(chǎn)意識;掌握數(shù)控常用G代碼、M代碼指令的用法以與熟練應用;培養(yǎng)并提高學生的編程與數(shù)控加工工藝分析能力;通過典型產(chǎn)品的制作和調(diào)試,培養(yǎng)學生的制造能力、檢測能力,并逐步具備零件的工藝改進與編程設計能力。涵蓋了一部分數(shù)控中級工技能需掌握的基本理論與實操知識。 前修課程:“數(shù)控加工工藝與編程”、“機械制圖”、“普通機械加工”等。后續(xù)課程:“畢業(yè)實踐項目”、“CAD/CAM” 考核方式 考試( ) 考查(√ ) 考證( ) 教材與 參考教材 教 材: 數(shù)控車
3、床操作與考證培訓(自編教材) 主要參考書: (1)數(shù)控車工加工中心操作工(中級),建峰 機械工業(yè) (2)數(shù)控機床編程與操作模塊化教程 華 許杰明 主編 清華大學 (3)數(shù)控機床操作工職業(yè)技能鑒定指導,周 虹 人民郵電 課時分配 序 號 授課章節(jié) 課 時 第1次 項目一 數(shù)控車床基本操作和安全教育 2 第2次 項目二 門軸的加工 2 第3次 項目三 圓弧手柄的加工 2 第4次 項目四 定位銷的加工 2 第5次 項目五 螺桿的加工 2 第6次 項目六加工設計圖樣 2 第7次 項目七 自主設計圖形 2 備注: 1、課時分配可根
4、據(jù)項目、情境設計,也可根據(jù)教材篇章組織,一般是2節(jié)課為1次課。 2、表格的字體為“仿宋_GB2312,小四”。 第1次 授課章節(jié) 項目一 數(shù)控車床的基本操作 授課日期 2015年09月5日 授課課時 2 2015年9月7日 教學目標 1. 熟悉數(shù)控機床安全操作規(guī)程并提高學生的安全文明生產(chǎn)意識 2.熟悉數(shù)控車床的操作(如:熟悉機床面板操作和加工指令) 3.了解常用指令的用途 教學容 基本容: 1.數(shù)控機床安全操作規(guī)程 2.數(shù)控車床操作 3.熟悉常用指令的用途重點:注意安全,文明操作 難點:提高學生的安全文明生產(chǎn)意識;數(shù)控
5、機床的基本操作 教學方法 復 習:5分鐘; 教師講解:10分鐘; 思考討論:5 分鐘; 學生講解:5分鐘; 學生練習:150分鐘; 布置作業(yè):10 分鐘; 布置下次課預習容:5分鐘; 教學手段 多媒體√ 模 型□ 實 物□ 掛 圖□ 音 像□ 實 訓√ 其 他□ 教 學 過 程 任務1 常用按鍵功能位置 熟悉機床面板 20 任務2 分配工件刀具 在工件上對刀 100 任務3 現(xiàn)場解答 完成外圓的加工 30 作業(yè) 1.開機,機床回零,熟悉操作面板,關機 2.對刀,設置工件坐標 課后體會
6、 授 課 主 要 容 項目一 數(shù)控機床的基本操作 一 數(shù)控機床安全操作規(guī)程 1.進入實訓中心實習時,要穿好工作服,袖口要扎緊,襯衫要系入褲。女同學要戴安全帽并將發(fā)辮納入帽。不得穿涼鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴圍巾進入車間。 2.工作場地嚴禁打鬧,上機床操作前嚴禁飲酒,如發(fā)現(xiàn)反?,F(xiàn)象或身體不適(如頭暈等)不能上機床操作。 3.數(shù)控機床開關機順序一定要按照機床說明書的規(guī)定操作,開機后必須完成返回機床參考點操作。 4.機床運轉(zhuǎn)時,頭部不要離工件太近,手和身體不能靠近正在旋轉(zhuǎn)的工件。 5.主軸啟動前一定要關好防護門,程序運行期間嚴禁打開防護罩。
7、6.機床動轉(zhuǎn)時,不能進行測量,不能用手接觸工件。 7.手動對刀時,應該選擇適宜進給速度,使用手脈時,動作要均勻,同時注意掌握好進刀與退刀方向,切勿搞錯。手動換刀時刀架離工件要有足夠的轉(zhuǎn)位距離。 8.操作人員必須按照機床各項操作的加工參數(shù)編制加工程序,加工程序必須嚴格檢查后方可運行。 9.加工過程中如發(fā)現(xiàn)異常危機可按[急停]按鈕,以保證人身和設備的安全。 10.機床發(fā)生事故后操作者要保留現(xiàn)場,并叫老師過來查看。 11.不得隨意修改數(shù)控系統(tǒng)部制造廠家參數(shù)。 12.工作完后,應切斷電源,清掃切屑,擦凈機床,在導軌面上,加注潤滑油,各部件應調(diào)整到正常位置,打掃現(xiàn)場衛(wèi)生,填寫設備使用記錄。
8、 二、學習數(shù)控車床操作 操作數(shù)控機床的流程為: 開始 錄入程序 裝夾工件 對刀 加工 認識GSK980TD系統(tǒng)數(shù)控車床的操作面板 認識GSK980TD系統(tǒng)數(shù)控機削機床操作之前先來認識一下其操作面板,它由CRT顯示器與MDI面板、機床控制面板、手持盒等組成。圖1-1所示為顯示器與MDI面板。 圖1-1顯示器與MDI面板 (一)機床控制面板 1. 工作方式 工作方式選擇旋鈕見上圖,具體各工作方式的功用參見表1-2 表1-2各工作方式的功用 表1-2各工作方式的功能 方式選擇 進入編輯模式,用于直接通過操作面板輸入數(shù)控程序和編輯程序。
9、 進入自動加工模式??勺詣訄?zhí)行存儲在NC里的加工程序。 進入MDI模式,手動輸入并執(zhí)行指令。 手動方式,工作臺連續(xù)移動。 手輪移動方式,手搖脈沖發(fā)生器生效 手動快速模式。工作臺快速移動 回零模式。 進入單段模式。 2.手動進給速度倍率開關 以JOG手動或自動操作各軸的移動時,可通過調(diào)整此開關來改變各軸的移動速度。在JOG手動移動各軸時,其移動速度等于外圈所對應值×3;在自動操作運行時,其移動速度等于圈所對應值%×編程進給速度F。 3.手搖脈沖發(fā)生器(圖1-7) 在手輪操作方式下,通過圖1-6中的選擇坐標軸與倍率旋鈕(×1、×10、×100分別表示一
10、個脈沖移動0.001mm、0.010mm、0.100mm),和運行選定的坐標軸。 圖1-2手動進給倍率開關 圖1-3手搖脈沖發(fā)生器 4.進給軸選擇按鈕開關 JOG方式下,按下欲運動軸的按鈕,被選擇的軸會以JOG倍率進行移動,松開按鈕則軸停止移動。 5.緊急停止按鈕 運動中遇到危機的情況,立即按下此按鈕,機械將立即停止所有動作;欲解除時,順時針方向旋轉(zhuǎn)此鈕(切不可往外硬拽,以免損壞此按鈕),即可恢復待機狀態(tài)。 6.操作功能 操作功能的具體容參見表1-4 表1-4操作功能 按
11、鈕
功能
功能說明
循環(huán)啟動按鈕
在自動運行和MDI方式下使用,按下此按鈕后可進行程序的自動運行。
進給保持按鈕
在自動運行和MDI方式下使用下,按下
12、 程序段跳轉(zhuǎn)開關 運行到程序段前加“/”的程序段時仍會執(zhí)行。 機床閉鎖開關 指示燈亮時,機床三軸被鎖定,無法移動而程序指令的坐標仍會顯示。 主軸正轉(zhuǎn) 指示燈亮時,主軸正轉(zhuǎn)。 主軸反轉(zhuǎn) 指示燈亮時,主軸反轉(zhuǎn)。 主軸停止 指示燈亮時,主軸停止轉(zhuǎn)動。 三、熟悉常用指令的用途 課堂作業(yè)(實操): 1.開、關機與返回參考點操作 2.對刀和設置工件坐標 課后作業(yè)(理論): 1.回顧今天學習的容,并了解刀具的用途與結(jié)構(gòu)。 2.預習G、M指令的用法,了解其它指令的作用與特點。 第2次 授課章節(jié)
13、項目二 門軸的加工 授課日期 2015年09月10日 授課課時 2 2015年09月13日 教學目標 1.了解數(shù)控車床的常用指令代碼功能并熟練應用 2.提高數(shù)控加工的操作技能 3.能在數(shù)控車床上加工出合格的零件 教學容 基本容: 1.熟悉數(shù)控機床常用G代碼、M輔助功能指令的用法和合理設置F、S、D、H等指令參數(shù) 2.練習階梯軸加工 3.示車床類零件在數(shù)控車床上的加工過程 4.學生在數(shù)控車床上完成工件,達到圖紙要求 5.掌握M03 G00 G01 G99 G98等指令的用法 難點: 1. M03 G00 G01 G99 G
14、98等指令的用法 2.數(shù)控車床的基本對刀 教學方法 復 習:5分鐘; 教師講解:10分鐘; 思考討論:5 分鐘; 學生講解:5分鐘; 學生練習:150分鐘; 布置作業(yè):10 分鐘; 布置下次課預習容:5分鐘; 教學手段 多媒體√ 模 型□ 實 物□ 掛 圖□ 音 像□ 實 訓√ 其 他□ 教 學 過 程 任務1 分配工件刀具 對刀 20 任務2 檢查程序解決報警 完成工件的半精加工和精加工 100 任務3 現(xiàn)場解答 如何提高加工的精度 30 作業(yè) 1.了解刀具與實際機削選擇的參數(shù) 2.練
15、習加工階梯軸 課后體會 授 課 主 要 容 項目二 門軸的加工 階梯軸零件 技術(shù)要求: 1. 銳角倒鈍 2. 未注公差按IT14標準執(zhí)行 3. 表面不得磕碰 4. 未注圓角小于或等于R0.5mm 門軸 比例 數(shù)量 材料 圖號:01 1:1 1 塑料棒 日期 火炬職業(yè)技術(shù)學院 評分 編程就是把零件的外形尺寸、加工工藝過程、工藝參數(shù)、刀具參數(shù)等信息,按照CNC專用的編程代碼編寫加工程序的過程。數(shù)控加工就是CNC按加工程序的要求,控制機床完成零件加工的過程。數(shù)控加工的工藝流程如以下圖: 一編程基本
16、知識 (一)坐標軸定義 以下圖為數(shù)控車床示意圖 圖2-1 GSK980TDa 使用 X 軸、Z 軸組成的直角坐標系,X 軸與主軸軸線垂直,Z 軸與主軸軸線方向平行,接近工件的方向為負方向,離開工件的方向為正方向。按刀座與機床主軸的相對位置劃分,數(shù)控車床有前刀座坐標系和后刀座坐標系,圖 1-4 為前刀座的坐標系,圖 1-5 為后刀座的坐標系。從圖中可以看出,前、后刀座坐標系的 X 軸方向正好相反,而 Z 軸方向是相同的。在以后的圖示和例子中,用前刀座坐標系來說明編程的應用。 圖2-2 前
17、刀座的坐標系 圖2-3 后刀座的坐標系 (二)數(shù)車對刀 GSK980TDa 的刀具功能(T 代碼)具有兩個作用:自動換刀和執(zhí)行刀具偏置 圖2-4 二、確定數(shù)控加工工藝與工裝方案 (一)零件結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求分析 1.零件的毛坯尺寸為φ30X70 2.零件要求精度較低。 (二)數(shù)控切削工藝工裝分析 1.用三瓜卡盤裝夾,至少伸出55mm,以免加工中車到盤口。 2.加工方法:第一次裝夾中完成所有圖形加工。 3.提供刀具:90度外圓車刀 (三)數(shù)控加工工序卡片如表2-1所示 數(shù)控加工工序卡片: 表2-1工藝卡片 數(shù)
18、控加工工序卡片 工序號 工序容 1 槽類加工 火炬職業(yè)技術(shù)學院 零件名稱 材料 夾具名稱 使用設備 階梯軸 塑膠棒 三瓜卡盤 數(shù)控車床 工步號 程序號 工步容 刀具號 刀具規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速/(r.min-1) 進給速度/(mm.min-1) 背吃刀量/mm 備注 1 O0001 車外圓 1 自選 600 0.1 1 2 編制 審核 第 頁 共 頁 三、編寫基于GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控加工程序 (一)快速定位 G00 代碼格式:G00 X(U) Z(W);
19、 代碼功能:X軸、Z軸同時從起點以各自的快速移動速度移動到終點,如圖2-5所示。 兩軸是以各自獨立的速度移動,短軸先到達終點,長軸獨立移動剩下的距離,其合成軌跡不一定是直線。 代碼說明: G00為初態(tài)G代碼; X、U、Z、W取值圍為-9999.999~+9999.999mm; X(U)、Z(W)可省略一個或全部,當省略一個時,表示該軸的起點和終點坐標值一致; 同時省略表示終點和始點是同一位置,X與U、Z與W在同一程序段時X、Z有效,U、W無效。 代碼軌跡圖: C 點為 A 點快速移動到 B 點的中間點 圖2-5
20、 示例:刀具從 A 點快速移動到 B 點。 圖2-6 G0 X20 Z25;(絕對坐標編程) G0 U-22 W-18;(相對坐標編程) G0 X20 W-18; (混合坐標編程) G0 U-22 Z25;(混合坐標編程) (二)直線插補 G01 代碼格式:G01 X(U)_ Z(W)_ F_; 代碼功能:運動軌跡為從起點到終點的一條直線。軌跡如圖2-7所示。 代碼說明: G01為模態(tài)G代碼; X、U、Z、W取值圍為-9999.999~+9999.999mm; X(U)、Z(W)可省略一個或全部,當省略一個時
21、,表示該軸的起點和終點坐 標值一致;同時省略表示終點和始點是同一位置。 F 代碼值為 X 軸方向和 Z 軸方向的瞬時速度的矢量合成速度,實際的切削進給速度為進給倍率與 F 代碼值的乘積; F 代碼值執(zhí)行后,此代碼值一直保持,直至新的 F 代碼值被執(zhí)行。 (三)取零件上右端面的中心為工件坐標系原點,圖中標注的坐標以此為原點。 課題一 觀察數(shù)控程序的構(gòu)成 O0001; 程序名(以O開頭后接4位數(shù)) G99G97; 一組初始狀態(tài) M03S1000M08;
22、 設定主軸轉(zhuǎn)速與打開切削液 T0101; 換刀和執(zhí)行刀偏 程序頭 G00X100M08; 主軸提升到安全位置 Z0; 檢查對刀的正確與否 …………… 程序體 G01X-12.5Y12.5F400; …………… M09; 關閉切削液 程序尾 M05; 主軸停止轉(zhuǎn)動
23、 M30; 程序完畢并返回程序頭
學習機床運動控制指令
圖2-1 G00/G01運動形式 圖2-2 G02/G03運動形式
臺階軸具體程序的編寫,為學生自己完成。
四、上機操作完成工件的加工
(1)數(shù)控車床開機和返回參考點。
(2)裝夾工件。保證工件伸出卡盤長度足夠,主軸旋轉(zhuǎn)時不晃動(圓跳動?。?
(3)程序優(yōu)化。根據(jù)驗證程序結(jié)果,對刀具運動軌跡和加工參數(shù)進行優(yōu)化。
(4)安裝刀具、對刀。
X、Z向?qū)Φ叮ㄔ嚽袑Φ叮?
按
24、鍵,再按鍵,使主軸正轉(zhuǎn)。在手動 方式下?lián)u動手輪使車刀沿工件外圓試切一刀,保持X坐標不變,僅+Z方向退刀,且測量試切直徑。按下鍵,在對應的刀補上輸入測量值。移動車刀在工件的右端平一下端面,保持Z坐標不變,僅(+X)方向退刀。按鍵,在對應的Z軸刀補上輸入Z0。這種方法操作簡便、直觀,對刀精度高。 (5)先單段試加工,后自動加工。加工時,隨時注意觀察加工運行情況,適當調(diào)整主軸速度和進給速度,保證加工正常。 (6)尺寸測量。 (7)加工完畢。松開三瓜卡盤,卸下零件,去毛刺倒鈍,打掃清理數(shù)控機床。 小結(jié): 1.刀具的進刀點應選擇適當,避免進刀時因位置不當造成過切和撞刀 2.加工前應注意對
25、工件加工程序的檢查 3.粗加工或半精加工時,切削熱量大。因此,切削液的作用應以冷卻散熱為主。精加工時,為了獲得良好的已加工表面質(zhì)量,切削液應以潤滑為主。 第3次 授課章節(jié) 項目三 圓弧手柄加工 授課日期 2015年09月18日 授課課時 2 2015年09月21日 教學目標 1.提高學生手工編程能力 2.熟練數(shù)控機床的操作(如:進刀與退刀方式) 3.能在數(shù)控車床上加工出合格的零件 教學容 基本容: 1.熟練G02、G03、指令功能的用法 2.練習加工圓弧軸零件: 難點: 軸類零件的手工編程
26、;進刀與退刀的方式。 教學方法 復 習:5分鐘; 教師講解:10分鐘; 思考討論:5 分鐘; 學生講解:5分鐘; 學生練習:150分鐘; 布置作業(yè):10 分鐘; 布置下次課預習容:5分鐘; 教學手段 多媒體√ 模 型□ 實 物□ 掛 圖□ 音 像□ 實 訓√ 其 他□ 教 學 過 程 任務1 熟練G02、G03指令功能的用法 手工編程 30 任務2 數(shù)控機床的操作(如:進刀與退刀方式) 操作與手工編程 90 任務3 現(xiàn)場解答 如何提高對刀的精度 10 任務4 要求每組自評 每組組員互相對數(shù) 20 作業(yè)
27、 1.了解進刀與退刀的方式與其應用 2.熟悉G02、G03指令功能的用法 3.加工圓弧軸零件 課后體會 授 課 主 要 容 項目三 圓弧手柄加工 其零件示意圖,零件加工效果如下表所示 圓弧手柄 比例 數(shù)量 材料 圖號:02 1:1 1 塑料棒 日期 火炬職業(yè)技術(shù)學院 評分 一、編程基本知識 (一)圓弧插補 G02、G03 代碼功能:G02代碼運動軌跡為從起點到終點的順時針(后刀座坐標系)/逆時針(前刀座坐標系)圓弧,軌跡如圖3-1所示。 G03代碼運動軌跡為從起點到終點的逆時針(后刀座坐
28、標系)/順時針(前刀座坐標系)圓弧,軌跡如圖3-2所示。 代碼軌跡圖: 圖3-1 G02軌跡圖 圖3-2 G03軌跡圖 代碼說明:G02、G03為模態(tài)G代碼; R為圓弧半徑,取值圍-99999.999~99999.999mm; I為圓心與圓弧起點在 X方向的差值,用半徑表示,取值圍-9999.999~9999.999mm; K為圓心與圓弧起點在 Z 方向的差值,取值圍-9999.999~9999.999mm。 圓弧中心用地址I、K指定時,其分別對應于X,Z軸。I、K表示從圓弧起點到
29、圓心的矢量分量,是增量值;如圖3-3所示。 I=圓心坐標X-圓弧起始點的X坐標(半徑值); K=圓心坐標Z-圓弧起始點的Z坐標; 圖3-3 圓弧方向:G02/ G03圓弧的方向定義,在前刀座坐標系和后刀座坐標系是相反的,見圖3-4: 圖3-4 須知: 當I = 0或K = 0時,可以省略;但代碼地址I、K或R必須至少輸入一個,否則系統(tǒng)產(chǎn)生報警; I、K和R同時輸入時,R有效,I、K無效; R值必須等于或大
30、于起點到終點的一半,如果終點不在用R代碼定義的圓弧上,系統(tǒng)會產(chǎn)生報警; 地址X(U)、Z(W)可省略一個或全部;當省略一個時,表示省略的該軸的起點和終點一致;同時省略表示終點和始點是同一位置,若用I、K指令圓心時,執(zhí)行G02/G03代碼的軌跡為全圓(360°);用R 指定時,表示0度的圓; 建議使用R編程。當使用I、K編程時,為了保證圓弧運動的始點和終點與指定值一致,系統(tǒng)按半徑運動; 若使用I、K值進行編程,若圓心到的圓弧終點距離不等于R(R=),系統(tǒng)會自動調(diào)整圓心位置保證圓弧運動的始點和終點與指定值一致,如果圓弧的始點與
31、終點間距離大于2R,系統(tǒng)報警。 R指令時,可以是大于180°和小于180°圓弧,R負值時為大于180度的圓弧,R正值時為小于或等于180 度的圓?。? 示例:從直徑Φ45.25 切削到Φ63.06 的圓弧程序,圖 3-5。 圖3-5 二、確定數(shù)控加工工藝與工裝方案 (一)零件結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求分析 1.零件的毛坯尺寸為Φ30X60mm。 2.零件要求精度較低。 (二)數(shù)控切削工藝工裝分析 零件的右端表面中心定義為編程坐標系原點 1.工裝:用三瓜卡盤裝夾,工件伸出卡盤45mm,以免加工
32、中車到盤口。 2.加工方法:第一次裝夾中完成所有圖形加工。 3.提供刀具:90度外圓尖刀 數(shù)控加工工序卡片如表3-1所列。 表3-1工藝卡 數(shù)控加工工序卡片 工序號 工序容 1 槽類加工 火炬職業(yè)技術(shù)學院 零件名稱 材料 夾具名稱 使用設備 槽類加工 有機玻璃 平口鉗 數(shù)控機床 工步號 程序號 工步容 刀具號 刀具規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速/(r.min-1) 進給速度/(mm.min-1) 背吃刀量/mm 備注 1 O0001 圓弧加工 1 自選 800 0.1 1 2 3
33、 4 編制 審核 第 頁 共 頁 三、編寫基于GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控加工程序 取零件上右端面的中心為工件坐標系原點,圖中標注的坐標以此為原點。具體程序的編寫如表2-7所示。 表2-7程序 程序 注解 O0001 程序名 N010 G99G00G97T0101; N020 M03S800; 主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速1000 N030 G0 X40 Z5; 快速定位 N040 G01 X0 Z0 F0.1; 靠近工件 N050 G03 U24 W-24 R15; 切削 R15
34、圓弧段 N060 G02 X26 Z-31 R5; 切削 R5 圓弧段 N070 G01 Z-40; 切削ф26 N080 X40 Z5; 返回起點 N090 M05; N100 M30; 程序停止并返回至程序頭 說明:1.畫整圓時必須采用“I—J—”方式; 2.畫大于半圓時若采用“R—”方式時,R取負值。 四、上機操作完成工件的加工 ⑴數(shù)控車床開機和返回參考點。 ⑵裝夾工件。 ⑶安裝刀具、對刀。 ⑷驗證程序:(圖形模擬驗證) (5)程序優(yōu)化。根據(jù)驗證程序結(jié)果,對刀具運動軌跡進行優(yōu)化。 (6)先單段試加工,后自動加工。加工
35、時,隨時注意觀察加工運行情況,適當調(diào)整主軸速度和進給速度,保證加工正常。 (7)尺寸測量。 (8)加工完畢。松開卡盤,卸下零件,去毛刺倒鈍,打掃清理數(shù)控機床。 小結(jié): 1.刀具的進刀點應選擇適當,避免進刀時因位置不當造成過切 2.加工前應注意對工件加工程序的檢查 第4次 授課章節(jié) 項目四 定位銷的加工 授課日期 2015年09月27日 授課課時 2 2015年09月30日 教學目標 1.鞏固前面的知識
36、,靈活運用各種指令功能,提高手工編程技巧 2.提高數(shù)控加工的操作技能 教學容 基本容: 1.掌握G90、切槽刀刀具的用法與進刀、退刀的方式,子程序的應用 2.實例加工重點: 難點: 切槽刀加工時的切削用量;進刀與退刀的方式;子程序的應用 教學方法 復 習:5分鐘; 教師講解:10分鐘; 思考討論:5 分鐘; 學生講解:5分鐘; 學生練習:150分鐘; 布置作業(yè):10 分鐘; 布置下次課預習容:5分鐘; 教學手段 多媒體√ 模 型□ 實 物□ 掛 圖□ 音 像□ 實 訓√ 其 他□ 教 學 過 程 任務1 對刀
37、了解結(jié)構(gòu)與原理 20 任務2 子程序的應用 手工編程 100 任務3 現(xiàn)場解答 如何提高對刀的精度 10 任務4 要求每組自評 每組組員互相對數(shù) 20 作業(yè) 1. 掌握G41、G42刀具半徑補償?shù)挠梅? 2. 綜合運用前面所學的指令功能進行實例加工 課后體會 . . . . 授 課 主 要 容 項目四 定位銷的加工 定位銷零件圖 技術(shù)要求: 1.銳角倒鈍 2.未注公差按IT14標準執(zhí)行
38、 3.表面不得磕碰 4.未注圓角小于或等于R0.5mm 定位銷 比例 數(shù)量 材料 圖號:02 1:1 1 塑料棒 日期 火炬職業(yè)技術(shù)學院 評分 一、編程基本知識 (一)固定循環(huán)代碼 為了簡化編程,GSK980TDa提供了只用一個程序段完成快速移動定位、直線/螺紋切削、最后快速移動返回起點的單次加工循環(huán)的G代碼: G90:軸向切削循環(huán); G92:螺紋切削循環(huán); G92螺紋切削固定循環(huán)代碼在螺紋功能一節(jié)中講述。 1. 軸向切削循環(huán) G90 代碼格式:G90 X(U)__ Z(W)__ F__; (圓柱切削
39、) G90 X(U)__ Z(W)__ R__ F__; (圓錐切削) 代碼功能:從切削點開始,進行徑向(X 軸)進刀、軸向(Z 軸或 X、Z 軸同時)切削,實現(xiàn)柱面或錐面切削循環(huán)。 代碼說明:G90 為模態(tài)代碼; 切削起點:直線插補(切削進給)的起始位置; 切削終點:直線插補(切削進給)的完畢位置; X:切削終點 X 軸絕對坐標,單位:mm U:切削終點與起點 X 軸絕對坐標的差值,單位:mm; Z:切削終點 Z 軸絕對坐標,單位:mm; W:切削終點與起點 Z 軸絕對坐標的差值,單位:mm; R:切削起點與切削終點 X 軸絕對坐標的差值(半徑值),帶方向,當 R 與
40、 U 的符號不一致時,要求│R│≤│U/2│;R=0 或缺省輸入時,進行圓柱切削,如圖4-1,否則進行圓錐切削,如圖4-2;單位:mm。 循環(huán)過程:①X 軸從起點快速移動到切削起點; ②從切削起點直線插補(切削進給)到切削終點; ③X 軸以切削進給速度退刀,返回到 X 軸絕對坐標與起點相同處; ④Z 軸快速移動返回到起點,循環(huán)完畢。 圖4-1 圖4-2 代碼軌跡:U、W、R 反應切削終點與起點的相對
41、位置,U、W、R 在符號不同時組合的刀具軌跡,如圖4—3。 圖4-3 示例:圖4-4,毛坯 Φ125×110 圖4-4 2.固定循環(huán)代碼的須知 1)在固定循環(huán)代碼中,X(U)、Z(W)、R 一經(jīng)執(zhí)行,在沒有執(zhí)行新的固定循環(huán)代碼重新給定X(U),Z(W),R 時,X(U),Z(W),R 的代碼值保持有效。如果執(zhí)行了除G04 以外的非模態(tài)(00 組)G 代碼或G00、G01、G02
42、、G03、G32 時,X(U)、Z(W)、R 保持的代碼值被清除。 2)在錄入方式下執(zhí)行固定循環(huán)代碼時,運行完畢后,必須重新輸入代碼才可以進行和前面同樣的固定循環(huán)。 3)在固定循環(huán) G90~G94 代碼的下一個程序段緊跟著使用 M、S、T 代碼,G90~G94 代碼不會多執(zhí)行循環(huán)一次;下一程序段只有 EOB(;)的程序段時,則固定循環(huán)會重復執(zhí)行前一次循環(huán)動作。 例:… N010 G90 X20.0 Z10.0 F400; N011 ;(此處重復執(zhí)行 G90 一次) … 4)在固定循環(huán) G90代碼中,執(zhí)行暫?;騿味蔚牟僮?,運動到當前軌跡終點后單段停止。 (二) 子程序調(diào)用
43、 M98 (三) 子程序反回M99 示例:圖4-5表示調(diào)用子程序(M99中有P代碼字)的執(zhí)行路徑。圖4-6表示調(diào)用子程序(M99中無P代碼字)的執(zhí)行路徑。 主程序 子程序 主程序 子程序 圖4-5 圖4-6 二、確定數(shù)控加工工藝與工裝方案 (一)零件結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求分析 1.零件的毛坯尺寸為Φ30X50mm。 2.零件要求精度
44、較低。 (二)數(shù)控切削工藝工裝分析 零件的右端表面中心定義為編程坐標系原點 1.工裝:用三瓜卡盤裝夾,工件伸出卡盤37mm,以免加工中車到卡盤。 2.加工方法:第一次裝夾中完成所有圖形加工。 3.提供刀具:90度外圓尖刀 4毫米寬切槽刀 數(shù)控加工工序卡片如表4-1所列。 表4-1工藝卡 數(shù)控加工工序卡片 工序號 工序容 1 定位銷加工 火炬職業(yè)技術(shù)學院 零件名稱 材料 夾具名稱 使用設備 定位銷 塑膠棒 三瓜卡盤 數(shù)控車床 工步號 程序號 工步容 刀具號 刀具規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速/(r.min-1) 進給速度/(mm.min-1) 背吃
45、刀量/mm 備注 1 O0001 外圓面加工 1 自選 800 0.1 1 2 切槽 2 自選 700 0.06 4 3 4 編制 審核 第 頁 共 頁 三.加工程序(定位銷具體程序的編寫,為學生自己完成。) 小結(jié): 1.合理的利用固定循環(huán)指令和子程序編程,簡化編程過程 2.加工前應注意對工件加工程序的檢查,注意直線與圓弧的切換 3.分段切削時,為了避免出現(xiàn)分段切削的接刀痕跡,通過留出精加工余量,來一次完成加工。參照經(jīng)驗公式先取精加工余量
46、為單邊0.2mm,待分段切削完成后,再在進行一次精加工。 五、實地操作加工 老師在數(shù)控機床上示該工件的加工過程,鞏固學生對數(shù)控加工的認知 六、學生課堂練習 要求利用子程序進行加工編程 學生加工練習,老師巡回指導 第5次 授課章節(jié) 項目五 螺桿的加工 授課日期 2015年10月5日 授課課時 2 2015年10月8日 教學目標 1.掌握典型螺紋類零件的加工工藝,提高手工編程技巧 2.提高數(shù)控加工的操作技能
47、3.提高加工工件的尺寸精度 教學容 基本容: 1.掌握固定循環(huán)指令G92、G76的用法與其數(shù)值設置 2.綜合各指令功能的用法并運用于編程練習 3.合理設定切削用量 重點: 靈活運用各指令功能,提高手工編程技巧;加工工件的尺寸精度;固定循環(huán)指令的用法(如:G92、G76) 難點: 加工零件的尺寸精度;固定循環(huán)指令的應用(如:G92、G76) 教學方法 復 習:5分鐘; 教師講解:10分鐘; 思考討論:5 分鐘; 學生講解:5分鐘; 學生練習:150分鐘; 布置作業(yè):10 分鐘; 布置下次課預習容:5分鐘; 教學手段 多媒體√ 模 型□
48、 實 物□ 掛 圖□ 音 像□ 實 訓√ 其 他□ 教 學 過 程 任務1 分發(fā)圖紙 制定加工工藝 20 任務2 G92、G76 程序的編輯 100 任務3 現(xiàn)場解答 選刀、裝刀、裝夾 10 任務4 總結(jié) 小結(jié) 20 作業(yè) 綜合運用練習----編程與加工 課后體會 授 課 主 要 容 項目五 螺桿的加工 該零件材料為塑料棒,零件如圖。 螺桿 比例 數(shù)量 材料 圖號:06 1:1 1 塑膠棒 日期 火炬職業(yè)技術(shù)學院 評分
49、一、編程基本知識(相關G功能指令) 螺紋切削分為單行程螺紋切削、簡單螺紋切削循環(huán)和復合螺紋切削循環(huán)。 1. 螺紋切削時的幾個問題 (1) 螺紋牙型高度(螺紋總切深)。對于三角形普通螺紋,牙型高度按下式計算: h=0.6495P (P為螺距) (2) 螺紋起點與終點軸向尺寸。由于車螺紋起始時有一個加速過程,完畢前有一個減速過程,在這段距離中,螺距不可能保持均勻,因此車螺紋時,兩端必須設置足夠的升速進刀段δ1 和減速退刀段δ2。一般按下式選?。? δ1≥2X導程 δ2≥(1~1.5)X導程 (3)
50、 分層切削深度。 表5-1 進給次數(shù)與背吃刀量參考表 米制螺紋(直徑值,單位:mm) 螺 距 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 牙 深 0.649 0.974 1.299 1.624 1.949 2.273 2.598 背 吃 刀 量 與 切 削 次 數(shù) 1次 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.5 2次 0.4 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 3次 0.2 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 4次 0.
51、16 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 5次 0.1 0.4 0.4 0.4 0.4 6次 0.15 0.4 0.4 0.4 7次 0.2 0.2 0.4 8次 0.15 0.3 9次 0.2 2. 單行程螺紋切削循環(huán)指令G32 代碼格式:G32 X(U)_ Z(W)_ F(I)_ J_ K_ Q_ 代碼功能:刀具的運動軌跡是從起點到終點的一條直線,如圖3-33;從起點到終點位移量(X軸按半徑值)較大的坐標軸稱為長軸,另一個坐標軸稱為短軸,運動過程
52、中主軸每轉(zhuǎn)一圈長軸移動一個導程,短軸與長軸作直線插補,刀具切削工件時,在工件表面形成一條等螺距的螺旋切槽,實現(xiàn)等螺距螺紋的加工。F、I代碼字分別用于給定公制、英制螺紋的螺距,執(zhí)行G32代碼可以加工公制或英制等螺距的直螺紋、錐螺紋和端面螺紋和連續(xù)的多段螺紋加工: 代碼說明:G32為模態(tài)G代碼; 螺紋的螺距是指主軸轉(zhuǎn)一圈長軸的位移量(X軸位移量則按半徑值);起點和終點的X坐標值相同(不輸入X或U)時,進行直螺紋切削;起點和終點的Z坐標值相同(不輸入Z或W)時,進行端面螺紋切削;起點和終點X、Z坐標值都不相同時,進行錐螺紋切削。 F:公制螺紋螺距,為主軸轉(zhuǎn)一圈長軸的移動量,取值圍0< F ≤5
53、00 mm,F(xiàn)代碼值執(zhí)行后保持有效,直至再次執(zhí)行給定螺紋螺距的F代碼字。 I:每英寸螺紋的牙數(shù),為長軸方向1英寸(25.4 mm)長度上螺紋的牙數(shù),也可理解為長軸移動1英寸(25.4 mm)時主軸旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。取值圍0.06~25400牙/英寸,I代碼值執(zhí)行后保持有效,直至再次執(zhí)行給定螺紋螺距的I代碼字。 J:螺紋退尾時在短軸方向的移動量(退尾量),取值圍-9999.999~9999.999(單位:mm),帶正負方向;如果短軸是 X 軸,該值為半徑指定;J 值是模態(tài)參數(shù)。 K:螺紋退尾時在長軸方向的長度。取值圍0~9999.999(單位:mm),如果長軸是X軸,則該值為半徑指定;不帶方向;
54、K值是模態(tài)參數(shù)。 Q:起始角,指主軸一轉(zhuǎn)信號與螺紋切削起點的偏移角度。取值圍 0~360000(單位:0.001 度)。Q 值是非模態(tài)參數(shù),每次使用都必須指定,如果不指定就認為是 0 度。 Q使用規(guī)則: 1)、如果不指定 Q,即默認為起始角 0 度;第一篇編程說明 2)、對于連續(xù)螺紋切削,除第一段的Q有效外,后面螺紋切削段指定的Q無效,即使定義了Q也被忽略; 3)、由起始角定義分度形成的多頭螺紋總頭數(shù)不超過 65535 頭。 4)、Q 的單位為 0.001 度,若與主軸一轉(zhuǎn)信號偏移 180 度,程序中需輸入 Q180000,如果輸入的為 Q180 或 Q180.0,均認為是 0.18
55、 度。 長軸、短軸的判斷方法: 圖5-1 須知:● J、K是模態(tài)代碼,連續(xù)螺紋切削時下一程序段省略J、K時,按前面的J、K值進行退尾,在執(zhí)行非螺紋切削代碼時取消J、K模態(tài); ●省略J或J、K時,無退尾;省略K時,按K=J退尾; ● J=0或J=0、K=0時,無退尾; ● J≠0,K=0時,按J=K退尾; ● J=0,K≠0時,無退尾; ●當前程序段為螺紋切削,下一程序段也為螺紋切削,在下一程序段切削開始時不檢測主軸位置編碼器的一轉(zhuǎn)信號,直接開始螺紋加工
56、,此功能可實現(xiàn)連續(xù)螺紋加工。 ●執(zhí)行進給保持操作后,系統(tǒng)顯示“暫?!?、螺紋切削不停止,直到當前程序段執(zhí)行完才停止運動;如為連續(xù)螺紋加工則執(zhí)行完螺紋切削程序段才停止運動,程序運行暫停。 ●在單段運行,執(zhí)行完當前程序段停止運動,如為連續(xù)螺紋加工則執(zhí)行完螺紋切削程序段才停止運動。 ●系統(tǒng)復位、急?;蝌?qū)動報警時,螺紋切削減速停止。 3、螺紋切削循環(huán) G92 代碼格式:G92 X(U)_ Z(W)_ F_ J_ K_ L ;(公制直螺紋切削循環(huán)) G92 X(U)_ Z(W)_ I_ J_ K_ L ;(英制直螺紋切削循環(huán)) G92 X(U)_ Z(W)_ R_ F_ J_ K_ L ;(
57、公制錐螺紋切削循環(huán)) G92 X(U)_ Z(W)_ R_ I_ J_ K_ L ;(英制錐螺紋切削循環(huán)) 代碼功能:從切削起點開始,進行徑向(X 軸)進刀、軸向(Z 軸或 X、Z 軸同時)切削,實現(xiàn)等螺距的直螺紋、錐螺紋切削循環(huán)。執(zhí)行 G92 代碼,在螺紋加工未端有螺紋退尾過程:在距離螺紋切削終點固定長度(稱為螺紋的退尾長度)處,在 Z 軸繼續(xù)進行螺紋插補的同時,X 軸沿退刀方向指數(shù)或線性(由參數(shù)設置)加速退出,Z 軸到達切削終點后,X 軸再以快速移動速度退刀,如圖 3-40 所示。 代碼說明:G92 為模態(tài) G 代碼; 切削起點:螺紋插補的起始位置; 切削終點:螺紋插補的完畢位置
58、; X:切削終點 X 軸絕對坐標,單位:mm; U:切削終點與起點 X 軸絕對坐標的差值,單位:mm; Z:切削終點 Z 軸絕對坐標,單位:mm; W:切削終點與起點 Z 軸絕對坐標的差值,單位:mm; R:切削起點與切削終點 X 軸絕對坐標的差值(半徑值),當 R 與 U 的符號不一致時,要求 | R│≤│U/2│,單位:mm; F 公制螺紋螺距,取值圍 0< F ≤500 mm,F(xiàn) 代碼值執(zhí)行后保持,可省略輸入; I 英制螺紋每英寸牙數(shù),取值圍 0.06~25400 牙/英寸,I 代碼值執(zhí)行后保持,可省略輸入; J:螺紋退尾時在短軸方向的移動量,取值圍 0~9999.999
59、(單位:mm),不帶方向(根據(jù)程序起點位置自動確定退尾方向),模態(tài)參數(shù),如果短軸是 X 軸,則該值為半徑指定; K:螺紋退尾時在長軸方向的長度,取值圍 0~9999.999(單位:mm),。不帶方向,模態(tài)參數(shù),如長軸是 X軸,該值為半徑指定; L:多頭螺紋的頭數(shù),該值的圍是:1~99,模態(tài)參數(shù)。(省略 L 時默認為單頭螺紋) 圖5-2 圖5-3 G92 代碼可以分多次進刀完成一個螺紋的加工,但不能實現(xiàn) 2 個連續(xù)螺紋的加工,也不能加工端
60、面螺紋。G92 代碼螺紋螺距的定義與 G32 一致,螺距是指主軸轉(zhuǎn)一圈長軸的位移量(X 軸位移量按半徑值)。 錐螺紋的螺距是指主軸轉(zhuǎn)一圈長軸的位移量(X 軸位移量按半徑值),B 點與 C 點 Z 軸坐標差的絕對值大于 X 軸(半徑值)坐標差的絕對值時,Z 軸為長軸;反之,X 軸為長軸。 循環(huán)過程:直螺紋如圖 3-38,錐度螺紋如圖 3-39。 ①X 軸從起點快速移動到切削起點; ②從切削起點螺紋插補到切削終點; ③X 軸以快速移動速度退刀(與①方向相反),返回到 X 軸絕對坐標與起點相同處; ④Z 軸快速移動返回到起點,循環(huán)完畢。 須知:●省略J、K時,按NO.19號參數(shù)設定
61、值退尾; ●省略J時,長軸方向按K退尾,短軸方向按NO.19號參數(shù)設定值退尾;●省略K時,按J=K退尾; ● J=0或J=0、K=0時,無退尾; ● J≠0,K=0時,按J=K退尾; ● J=0,K≠0時,無退尾; ●螺紋切削過程中執(zhí)行進給保持操作后,系統(tǒng)仍進行螺紋切削,螺紋切削完畢,顯示“暫?!?,程序運行暫停; ●螺紋切削過程中執(zhí)行單程序段操作后,在返回起點后(一次螺紋切削循環(huán)動作完成)運行停止; ● J、K輸入負值時,按正值處理; ●系統(tǒng)復位、急?;蝌?qū)動報警時,螺紋切削減速停止。 代碼軌跡:U、W、R 反應螺紋切削終點與起點的相對位置,U、W、R 在符號不同時組合的刀具軌
62、跡與退尾方向,如圖5-4: 圖5-4 示例:如圖5-5 圖5-5 4、復合螺紋切削循環(huán)G76(選 修) 代碼格式:G76 P(m)(r)(a) Q(△dmin) R(d); G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q(△d) F(I); 代碼功能:通過多次螺紋粗車、螺紋精車完成規(guī)定牙高(總切深)的螺紋加工,如果定義的螺
63、紋角度不為 0°,螺紋粗車的切入點由螺紋牙頂逐步移至螺紋牙底,使得相鄰兩牙螺紋的夾角為規(guī)定的螺紋角度。G76 代碼可加工帶螺紋退尾的直螺紋和錐螺紋,可實現(xiàn)單側(cè)刀刃螺紋切削,吃刀量逐漸減少,有利于保護刀具、提高螺紋精度。G76 代碼不能加工端面螺紋。加工軌跡如圖5-6(a)所示。 相關定義:起點(終點):程序段運行前和運行完畢時的位置,表示為 A 點; 螺紋終點:由 X(U) Z(W)定義的螺紋切削終點,表示為 D 點。如果有螺紋退尾,切削終點長軸方向為螺紋切削終點,短軸方向退尾后的位置。 螺紋起點:Z 軸絕對坐標與 A 點相同、X 軸絕對坐標與 D 點 X 軸絕對坐標的差值為 i(螺紋錐
64、度、半徑值),表示為 C 點。如果定義的螺紋角度不為 0°,切削時并不能到達 C 點; 螺紋切深參考點:Z 軸絕對坐標與 A 點相同、X 軸絕對坐標與 C 點 X 軸絕對坐標的差值為 k(螺紋的總切削深度、半徑值),表示為 B 點。B 點的螺紋切深為 0,是系統(tǒng)計算每一次螺紋切削深度的參考點; 螺紋切深:每一次螺紋切削循環(huán)的切削深度。每一次螺紋切削軌跡的反向延伸線與直線 BC 的交點,該點與 B 點 X 軸絕對坐標的差值(無符號、半徑值)為螺紋切深。每一次粗車的螺紋切深為×△d,n 為當前的粗車循環(huán)次數(shù),△d 為第一次粗車的螺紋切深; 螺紋切削量:本次螺紋切深與上一次螺紋切深的差值:()
65、×△d; 退刀終點:每一次螺紋粗車循環(huán)、精車循環(huán)中螺紋切削完畢后,徑向(X 軸)退刀的終點位置,表示為 E 點; 螺紋切入點:每一次螺紋粗車循環(huán)、精車循環(huán)中實際開始螺紋切削的點,表示為Bn點(n為切削循環(huán)次數(shù)),B1為第一次螺紋粗車切入點,Bf為最后一次螺紋粗車切入點,Be為螺紋精車切入點。 Bn點相對于B點X軸和Z軸的位移符合公式: X:螺紋終點 X 軸絕對坐標(單位:mm); U:螺紋終點與起點 X 軸絕對坐標的差值(單位:mm); Z:螺紋終點 Z 軸的絕對坐標值(單位:mm); W:螺紋終點與起點 Z 軸絕對坐標的差值(單位:mm); P(m):螺紋精
66、車次數(shù) 00~99 (單位:次) ,m 代碼值執(zhí)行后保持有效,并把系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù) NO.057 的值修改為 m。未輸入 m 時,以系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù) NO.057 的值作為精車次數(shù)。在螺紋精車時,每次的進給的切削量等于螺紋精車的切削量 d 除以精車次數(shù) m。 P(r):螺紋退尾長度 00~99(單位:0.1×L,L 為螺紋螺距),r 代碼值執(zhí)行后保持有效,并把系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù) NO.019 的值修改為 r。未輸入 r 時,以系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù) NO.019 的值作為螺紋退尾寬度。螺紋退尾功能可實現(xiàn)無退刀槽的螺紋加工,系統(tǒng)參數(shù) NO.019 定義的螺紋退尾寬度對 G92、G76 代碼有效; P(a):相鄰兩牙螺紋的夾角,取值圍為 00~99,單位:度(°),a 代碼值執(zhí)行后保持有效,并把系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù) NO.058 的值修改為 a。未輸入 a 時,以系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù) NO.058 的值作為螺紋牙的角度。實際螺紋的角度由刀具角度決定,因此 a 應與刀具角度相同; Q(△dmin):螺紋粗車時的最小切削量,取值圍為 00~99999,(單位:0.001mm,無符號,半徑值)。當()×△d<△dmin 時,以△dmin 作為本次粗車的切削量,即:本次螺紋 切深為(×△d+△dmin)。設置△dmin 是為了避免由于螺紋粗
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