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数控车削加工实训,台州职业技术学院机电工程学院 2010.9.24,情景一,螺纹台阶轴的加工,引入 教师主导项目 螺纹台阶加工的内容 重点难点及解决方法 工具与材料 总结,使用数控车床的零件加工,任务1 螺纹台阶轴的加工,加工如图所示工件 ：螺纹台阶轴的加工,教学任务分析,本项目就是对与本任务相关知识知识点进行讲解，对工艺分析思路进行回顾，理解数控车削刀具的选择原则，让学生从数控机床基本操作开始，能用简单的指令编制加工程序，能熟练运用数控加工仿真软件等进行仿真加工，并能在数控机床上加工出合格零件。,教学的具体任务,任务 1讲解并示范机床基本操作、学生现场动手操作； 2:基本编程指令的讲解、编制加工程序； 3:外圆刀的刃磨及安装； 4:利用数控加工仿真软件进行仿真； 5:零件的数控车削加工,工量具条件,重点难点及解决方法,重点：工件的数控车削加工工艺的制定，工件及刀具的正确安装，基本编程指令的编程方法及数控车床操作。难点：数控车床对刀操作及刀具补偿的设置。解决办法： 1、在仿真软件上进行仿真，熟悉控制面板及对刀的细节和技巧，利用仿真软件校验程序； 2、在教室组织学生讨论，加强对工艺知识的理解； 3、巡回指导，对操作不当地方集中讲解和警示； 4、课后答疑和同学间共同学习。,本项目职业描述,以小组为单位，根据零件图纸加工要求，进行零件加工工艺分析，确定工件坐标系，制定加工工艺过程卡、工序卡，应用基本指令编制数控加工程序，合理选择刀具参数，完成零件的加工，并正确使用选择量具进行检测。,本项目教学分析,本项目就是对与本任务相关知识知识点进行讲解，对工艺分析思路进行回顾，理解数控车削刀具的选择原则，让学生从数控机床基本操作开始，能用简单的指令编制加工程序，能熟练运用数控加工仿真软件等进行仿真加工，并能在数控机床上加工出合格零件。,教学目标,教学目的,通过本单元的学习，使学生掌握运用基本的数控指令完成简单轴类零件的程序编制及加工，在工作任务的完成过程中，掌握数控车床控制面板的功能及正确使用的方法，掌握数控车床坐标系，掌握G、M、S、T各指令代码的含义及正确使用，能够熟练操作数控车床完成简单台阶轴的切削，并运用合适的检测工具进行检测，为下一阶段的机械加工工艺学习打下基础。,参考材料,1、数控加工编程及操作 顾京 主编 2、数控机床编程与操作 方沂 主编 3、数控加工工艺手册 4、数控车削加工手册 5、PPT、电子教案、加工视频 6、数控加工仿真软件,量具的使用,1.游标卡尺的结构 图1101三用游标卡尺 1尺身2尺身量爪3游标量爪 4游标紧固螺钉5游框6游标7测深尺,2.游标卡尺正确使用 1)使用前，先合拢卡尺量爪，校验零件和各部分作用是否正常。 2)测量时，量爪与工件接触不要过松或过紧。测量内径时，先将主尺量爪与孔壁接触好，再轻轻摆动和拉动，找出最大内径位置，并使其与孔壁接触好后再读数。如果用单面卡尺测量，读数时应加上量爪厚度值。 3)用带微动游框卡尺测量时，可先拧紧微动游框紧固螺钉，再转动微动螺母，使游标量爪轻轻与工件接触。如果读数不变，也可将游框紧固螺钉拧紧后，取下卡尺进行读数。 4)测量时，手推力不宜过大。因为用力过大会使游框摆动，造成测量结果不准确。 5)测量时，要注意被测长度与游标卡尺的卡爪不得歪斜。因为歪斜测量会显著地增大测量误差。歪斜测量造成的误差如图1102所示。,3.游标卡尺正确的读数方法如下： (1)首先，读出游框上小标尺零刻线左边尺身上的毫米整数。 (2)再看游框小标尺右边第几条刻线与尺身上大标尺刻线的任一刻线是对齐的，将其刻线的序号乘以游框标尺分度值，即得小数部分(也可根据游标上标明的数字直接小数部分)。 (3)将整数与小数的读数值相加，即得出被测尺寸的数值。 图1103游标卡尺读数方法,例如：用读数值0.05mm的游标卡尺测量时，若游标零刻线在尺身的37与38之间，游标第七条刻线与尺身刻线对齐(如图1 所示)，则整数为37mm，小数为7×0.05=0.35mm，最后读数为37.35mm。 3.9.3千分尺的分类和结构 千分尺是微分量具，按用途可分为：外径千分尺，用来测量各种外形尺寸和形位误差；又分光面千分尺、公法线千分尺，具有圆盘刻度的光面千分尺及测量沟槽的尖头千分尺。内径千分尺，用于测量内尺寸及槽宽。深度千分尺，用于测量深度。螺纹千分尺，用于测量螺纹。用于精密测量的杠杆千分尺和带表千分尺。 按测量直径大小和测杆位移量来分，千分尺还可以分为轻型和重型。 按示值允许偏差来分，千分尺可分为0、1、2三个精度等级。,1.千分尺的读数 千分尺是根据螺旋运动原理制成的，是利用精密螺杆与螺母，将转动变为测杆的轴向位移。千分尺螺杆的螺距一般为0.5mm，微分筒四周上有50个等分刻度，微分筒与螺杆固定在一起。微分筒转一圈，螺杆轴向移动0.5mm；若转一个分度，螺杆移动0.5/50=0.01mm，即千分尺的刻度为0.01mm(如图1104所示)。,图1104千分尺读数方法 读数方法：先读固定套筒上外露的mm或0.5mm数，再读微分筒与固定套筒水平线对齐格数的小数(每格为0.01)，如果水平线位于两相邻刻线之间，则读取较小的那一刻度值；再看水平线对着两格间十分之几的地方，估读出千位小数值，三数之和为千分尺所测得的尺寸。千分尺结构见图1105所示。,图1105千分尺结构 1弓形架2固定测砧3固定套筒4千分丝杆5微分筒 6调节螺母7涨圈8压盖9测力装置10锁紧手柄11隔热板 2.千分尺的正确使用 1)使用前，首先将测量面擦拭干净，校正零位；并且注意是否有合格证明书。 2)测量时，左手握住尺架，握在有隔热板的部位，右手转动微分筒；当测量面接近零件表面时，旋转棘轮直至发出“咔咔”声响为止；仔细检查与零件接触良好后，便可读数。如果读数不便，可扳动锁紧装置，将测杆固定后取下读数。为了防止测量面磨损，不得测量正在转动着的零件表面。 3)退尺时，应转动微分筒，不要旋转后盖和棘轮，防止零件松动影响零位。 4)成批测量时，可将千分尺装在千分尺尖钳上，左手拿工件，右手操作千分尺进行测量。为了减少测量误差，可在同一部位多量几次，取它们的平均数。 5)不可将千分尺在手中任意挥动或转动，以免不慎使螺杆受到损伤。 6)使用螺纹千分尺，应根据螺距选用测头。,3.9.4内径千分尺的正确使用 内径千分尺用来测量零件内表面的尺寸，读数值为0.01mm。测量范围：下限为50mm，上限装上接长杆后可测量长度达5000mm；工作原理与千分尺相同，其结构如图1106所示。,图1106内径千分尺结构 1测微头2接长杆3测量头4固定螺丝 正确使用内径千分尺要做到： 1)使用前，用棉丝将千分尺及标准规擦净，并用标准规校正零位。 2)根据被测孔径选好测头和接长杆，将其装到内径千分尺的微分头上。 3)测量时，应使两测量头轴线通过孔中心，在过孔心的轴向平面内摆动千分尺测取最大值。 4)测量大尺寸时，应由二人进行，一个人将固定测头紧贴孔壁的一端，活动测量头的一端应由熟练操作人员进行测量。 3.9.5百分表、千分表的分类、性能及用途 1.钟表式百分表和千分表的结构及传动原理,钟表式百分表就是常说的百分表，其结构如图1107所示。百分表的传动原理(见图1108 )是利用齿条的直线运动变成为指针的角度旋转来进行测量和读数的一种量仪。当测杆1(齿条)上升时，带动小齿轮2旋转，此时与其固定在同一轴上的大齿轮3也转动；大齿轮3又带动中心轮4转动，通过中心轮4带动大齿轮7及与中心轮同轴的指针5旋转。若测杆向上或向下移动1mm，大指针旋转一周，将刻度盘分为100等分时，指针转过一个刻度就等于测杆移动1/100mm，即刻度盘数值为0.01mm。,图108百分表传动原理 1测杆2小齿轮3、7大齿轮4中心 轮5指针6刻度盘8游丝9弹簧,5)为了保证测量力一定，使测头在工件上至少要压缩2025个分度，将零位与指针对准；然后将测头提起12mm，放手使其自行复原，试23次；若指针停在其他位置上，可重新调整零位。 6)读数时，眼睛视线要与指针垂直，偏斜会造成误差。使用千分表时，应注意： a).测量前，必须把千分表固定在可靠的表架上，并要夹牢；要多次提拉千分表的测杆放下测杆与工件接触，观察其重复指示值是否相同。 b).为了保证测量精度，千分表测杆必须与被测工件表面垂直，否则会产生误差。 c).测量时，可用手轻轻提起测杆的上端后，把工件移至测头下，不准把工件强行推入测量头下，更不准用工件撞击测头，以免影响测量精度和撞坏千分表。为了保持一定的起始测量力，测头与工件接触时，测杆应有0.30.5mm的压缩量。 d).为了保证千分表的灵敏度，测量杆上不要加油，以免油污进入表内。,图1107百分表外形结构 1表体2刻度盘3表盖 4指针5套筒6测杆7测头,千分表原理与百分表相似，只是在百分表内增加了一对1：10的齿轮，其分度值为0.001mm。 百分表是常用量仪之一，适用于测量回转表面间的同轴度、跳动及直线、平面间的直线度、平面度、对称度等形位误差。还可用来调整机床、调整刀具和工件找正，如与其他量具配合使用，可进一步扩大使用范围。 2. 使用百分表与千分表应应注意： 1)测量前，用干净棉丝把测杆、测头及被测工件擦净；装夹表头时，夹力不宜过大，以免套筒变形及使测杆移动不灵活。 2)测量时，应把表装夹在表架或其他可靠的支架上，否则会影响测量精度。 3)使用百分表对工件进行比较测量时，要选用块规或其他标准量具调整百分表指针对准零位；然后把被测工件放在测头下，观察指针偏摆记取读数，确定被测工件的误差。 4)测量平面时，测杆要与被测平面垂直；测量圆柱面时，测杆轴线要通过被测表面的轴线，并与水平面垂直。同时根据被测工件的形状、粗糙度来选用测量头。,3.9.6内径百分表的结构和应用范围,图1109内径百分表 1表2紧固螺母3手柄4直管5主体 6活动测头7可换测头8定位护桥,内径百分表是测量内径的量仪，其测量范围的下限为6mm，上限达1000mm，适用范围较大。内径百分表经一次调整后，可连续测量相同尺寸的内径多次，而不要调整。千分表是用于比百分表测量精度要求更高的场合。表1 为活动测头从压缩0.1mm计算行程位置算起的最小移动范围和内径表的最大测量深度。 表112 内径百分表测量范围,表1测量范围最大测量深度测量头工作行程型型10187013011835801351.23550901501.2501001002001.61001601503001.61602502004001.62504502505001.6,3.9.7内径百分表的结构和使用注意事项 内径百分表的结构如图1109所示；除了表头外，就是一个标杆、定位护桥、活动测头和可换测头。使用内径百分表时，要注意： 1)使用前，检查百分表的各部分活动情况，并细心将表头装入夹头中，需将表头压过一周后，将紧固螺母拧紧或弹簧夹头紧固。 2)按被测孔径大小，选择可换测头装到内径表的主体上，然后按标准尺寸调整可换测头，并使活动测头处于其行程的中间位置。 3)使用内径百分表测孔径或用环规校正时，应使测头轴线在通过孔轴线的平面内摆动，其最小读数值为所测的数值。用量块组校正时，应在两个方向摆动，在数值最小的折点处读数。如图1110所示。,图1110内径百分表的测量方法 3.9.8杠杆式百分表的结构和正确使用 1.杠杆式百分表的结构 杠杆式百分表简称杠杆表，它是一种借助于杠杆齿轮或杠杆螺旋传动机构，将测杆的摆动变为指针回转的指示量仪。常见杠杆表有0.01mm，测量范围1mm和0.8mm，0.002mm，测量范围0.02mm，如图1111所示。,1)把连接杆穿进燕尾槽并紧固，如无燕尾槽可直接装夹。 2)测量时，在测杆中心线平行于被测表面时(如图1112a所示)，表指示读数为被测工件的实际误差。如与被测工件表面成角度时(如图1112b所示)，指示读数必须经修正后才能得到工件的实际误差。如图1112b，如指示表的读数为8m，倾角=30°，查得修正系数(见表1 )为0.86，故实际值为8m×0.86=7m。 表113 修正系数表 倾角10°20°30°40°50°60°修正系数0.980.940.860.760.640.5,谢 谢！,数控车削加工实训,台州职业技术学院机电工程学院 2010.9.24,情景一,螺纹轴外沟槽的加工,引入 螺纹轴外沟槽加工的内容 重点难点及解决方法 工具与材料 教师主导项目 总结,任务2 台阶轴的外沟槽加工,加工如图所示工件 ：螺杆轴外沟槽的加工,任务分析,本任务主要是让学生掌握槽的加工技巧和参数，在熟练操作机床的前提下，运用切槽固定循环指令进行编制任务要求的程序；熟悉仿真操作；掌握切槽刀的刃磨，根据加工过程中切削抗力和切屑的形状合理调整切削参数，并进行零件加工和检测。 1、编制切槽的加工工艺及数控程序，切削槽； 2、切槽刀的刃磨及安装； 3、利用数控加工仿真软件进行仿真；,工量具条件,重点难点及解决方法,重点：切削槽时走刀路线的确定，切槽刀的合理角度，工件及刀具的正确安装，基本编程指令的编程方法及数控车床操作。熟记G代码及其应用；外沟槽的加工工艺和基本的检测技术。 难点：用刀补保证槽精度的方法。 解决办法： 1、在仿真软件上进行仿真，熟悉控制面板及对刀的细节和 技巧，利用仿真软件校验程序； 2、在教室组织学生讨论，加强对工艺知识的理解； 3、巡回指导，对操作不当地方集中讲解和警示； 4、课后答疑和同学间共同学习。 建议：明确切槽刀刀具角度对切削力的影响，掌握切槽刀的刃磨方法。外沟槽加工切削参数的选择和外沟槽的检 测。,本项目职业描述,该项目是以上一任务的已加工好的零件为毛坯，在原有毛坯尺寸的基础上，切削出图纸规定的槽。本项目以小组为单位，根据零件图纸加工要求进行零件加工工艺分析，确定工件坐标系，制定加工工艺过程卡、工序卡，应用基本指令编制数控加工程序，合理选择刀具参数。完成零件的加工，并正确使用选择量具进行检测。,本项目教学分析,本项目就是对与本任务相关知识点进行讲解，对工艺分析思路进行回顾，理解数控车削刀具的选择原则，掌握槽的数控车削技巧，能用简单的指令编制加工程序，合理运用切削参数进行槽的加工，能熟练运用数控加工仿真软件等进行仿真加工，并能在数控机床上加工出合格零件。,教学目标,一、数控编程常用指令代码分类,概述,1、准备功能、辅助功能、主轴功能、进给功能、刀具功能代码 2、模态代码和非模态代码 3、模态功能和非模态功能 4、前作用功能和后作用功能,数控编常用指令,二、我国JB3208-1983、M代码,见表4.1、4.2,与坐标和坐标系有关的指令,92模态指令 程序段格式为：G92 X Y Z X、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。 G92 X25.0 Z350.0 设定工件坐标系为X1O1Z1 G92 X25.0 Z10.0 设定工件坐标系为X2O2Z2,工件坐标系选择指令,工件坐标系选择指令有G54、G55、G56、G57、G58、G59。均为模态指令。 加工之前，通过MDI(手动键盘输入)方式设定这6个坐标系原点在机床坐标系中的位置，系统则将它们分别存储在6个寄存器中。程序中出现G54G59中某一指令时，就相应地选择了这6个坐标系中的一个。 程序段格式为：G54,与坐标和坐标系有关的指令,G52，属于非模态指令，仅在本程序段中有效。 程序段格式为：G52 X Y Z A B C,局部坐标设定指令,与坐标和坐标系有关的指令,直接机床坐标系编程指令,直接机床坐标系编程指令G53，属于非模态指令， 只在本程序段中有效。在含有G53指令的程序段中，利用绝对值编程的移动指令的坐标位置是相对于机床坐标系的。,G17、G18、G19指令功能为指定坐标平面，都是模态指令，相互之间可以注销。G17、G18、G19分别指定空间坐标系中的XY平面、ZX平面和YZ平面,坐标平面选择指令,绝对值编程指令与增量值编程指令,绝对值编程指令是G90，增量值编程指令是G91，它们是一对模态指令。G90出现后，其后的所有坐标值都是绝对坐标，当G91出现以后，G91以后的坐标值则为相对坐标,1、尺寸单位设定指令,单位设定指令,运动路径控制指令,尺寸单位设定指令有G20、G21。其中G20表示英制尺寸，G21表示公制尺寸。G21为缺省值。 SIMENS和FAGOR系统采用G71/G70代码。,2、进给速度单位的设定指令,G94、G95，均为模态指令，G94为缺省值。 程序段格式为：G94 F；或G95 F G94设定每分钟进给量，G20 in/min、 G21mm/min。 G95设定每转进给量，G20 in/r、 G21mm/r。,3、半径和直径编程,半径和直径编程指令分别为G22和G23。注意，华中数控世纪星HNC-21/22T系统的直径/半径编程采用G36/G37代码。 如图，刀尖从A到B时，以绝对值编程为例，程序段为： 直径编程 G90 G01 X36 Z8 半径编程 G90 G01 X18 Z8,快速定位指令,G00为快速定位指令，刀具以点位控制方式从刀具所在位置以各轴设定的最高允许速度移动到指定位置，属于模态指令。 程序段格式为：G00 X Y Z，X Y Z为目标点坐标。 指令F对G00程序段无效,G60与G00的功能相似，它们都是快速地进行定位。只不过G60定位的方式不同，它先快速到达一个中间点，然后再以一固定速度移到定位点。为非模态指令，仅在本程序段中有效。 程序段格式为：G60 X Y Z，其中X、Y、Z为定位终点。,方向定位指令,线性进给指令,G01指令即直线插补指令，按程序段中规定的进给速度F，由某坐标点移动到另一坐标点，插补加工出任意斜率的直线。 机床在执行G01指令时，在该程序段中必须具有或在该程序段前已经有F指令，如无F指令则认为进给速度为零。G01和F均为模态代码。 程序段格式为：G01 X Y Z F X Y Z为目标点坐标。,线性进给指令,运动路径控制指令,例如图4.6所示路径，要求用G01，坐标系原点O是程序起始点，要求刀具由O点快速移动到A点，然后沿AB、BC、CD、DA实现直线切削，再由A点快速返回程序起始点O，其程序如下：,%0001 N01 G92 X0 Y0 N10 G90 G00 X10 Y12 S600 T01 M03 N20 G01 Y28 F100 N30 X42 N40 Y12 N50 X10 N60 G00 X0 Y0 N70 MO5 N80 M02,圆弧进给及螺旋线进给指令,运动路径控制指令,G02、G03为圆弧插补指令，该指令的功能是使机床在给定的坐标平面内进行圆弧插补运动。 圆弧插补指令首先要指定圆弧插补的平面，插补平面由G17、G18、G19选定。 圆弧插补有两种方式，一是顺时针圆弧插补02，一是逆时针插补03。 编程格式有两种，一是I、J、K格式，另一种是R格式。,1、圆弧插补指令,圆弧进给及螺旋线进给指令,1、圆弧插补指令,程序段格式： G02 X Y I J F或 G02 X Y R F G03 X Y I J F或 G03 X Y R F,1、圆弧插补指令,如图4.9所示图例，设刀具由坐标原点O相对工件快速进给到A点，从A点开始沿着A、B、C、D、E、F、A的线路切削，最终回到原点O。,%0001 N10 G92 X0 Y0 N20 G90 G17M03 N30 GOO X15 Y10 N40 G01 X43 F180 S400 N50 G02 X20 Y20 I20 F80,N60 G01 X0Y18F180 N70 X-40 N80 G03 X-23Y-23 J-23 F80 N90 G01 Y-15 F180 N100 G00 X-15Y-10 N110 M02,使用R格式编程 N50 G02 X78 Y30 R20 F80 N80 G03 X15 Y25 R23 F80 R表示圆心角小于180º的圆弧 用R-表示圆心角大于180º的圆弧,整圆只能用圆心坐标编程,2、螺旋线进给指令,以XY平面为例，程序段格式为： G17 G02/G03 X Y I J Z F或G17 G02/G03 X Y R Z F 螺旋线进给指令的执行方式如图4.12所示。,图4-12 螺旋线插补,G04为暂停指令，该指令的功能是使刀具作短暂的无进给加工(主轴仍然在转动)， 经过指令的暂停时间后再继续执行下一程序段，以获得平整而光滑的表面。G04指令为非模态指令。 其程序段格式为：G04 X（或P或F或S）,N05 G90 G1 F120 Z-50 S300 M03 N10 G04 X2.5 ；暂停2.5秒 N15 Z70 N20 G04 S30 ；主轴暂停30转 N30 G00 XO Y0 ；进给率和主轴转速继续有效 N40 ,谢 谢！,数控车削加工实训,台州职业技术学院机电工程学院 2010.9.24,情景一,螺杆轴的加工,引入 教师主导项目 螺杆轴的加工的内容 重点难点及解决方法 工具与材料 总结,使用数控车床的零件加工,任务3 螺杆轴的加工,加工如图所示工件 ：螺杆轴的加工,任务分析,本任务主要学习基本螺纹指令及其应用，用控车床编制程序车削螺纹的技巧。通过本任务的学习，使学生掌握螺纹加工工艺，熟练运用G32、G92指令，并选择合适的螺纹环规进行测量。,工量具条件,教学任务,1：螺纹的加工工艺，螺纹刀的刃磨和安装，用螺纹环规检测螺纹的方法; 2:会运用G32、G92编制程序。,1：任务编制任务三零件图中螺纹切削加工部分的数控程序；2：螺纹刀的刃磨及安装；利用数控加工仿真软件进行仿真；3：切削加工螺纹，检测、保证精度,理论与工艺知识,1、螺纹复合切削循环指令的确定，螺纹刀的角度对加工的影响，螺纹加工前毛坯的尺寸大小，基本编程指令的编程方法及数控车床操作 （1）指令格式 G32X-Z-R-C-P-F (2)指令说明：该指令可切削圆柱螺纹与圆锥螺纹封闭轨迹。其中B-C为螺纹切削。,教学建议,明确螺纹车削每刀切削深度的确定和螺纹的检测技术，分析切削用量和刀具角度对螺纹加工质量的影响。,重点难点及解决方法,重点：螺纹复合切削循环指令的确定，螺纹刀的角度对加工的影响，螺纹加工前毛坯的尺寸大小，基本编程指令的编程方法及数控车床操作。 难点：螺纹复合循环指令的应用及用修改磨耗法保证螺纹尺寸的方法。 解决办法：1、在仿真软件上进行仿真，利用仿真软件校验程序； 2、在教室组织学生讨论，加强对工艺知识的理解； 3、巡回指导，对操作不当地方集中讲解和警示； 4、课后答疑和同学间共同学习。,本项目职业描述,该项目是以上一任务的已加工好的零件为毛坯，在原有毛坯尺寸的基础上，切削出图纸规定的槽。本项目以小组为单位，根据零件图纸加工要求进行零件加工工艺分析，确定工件坐标系，制定加工工艺过程卡、工序卡，应用基本指令编制数控加工程序，合理选择刀具参数。完成零件的加工，并正确使用选择量具进行检测。,本项目教学分析,本项目就是对与本任务相关知识点进行讲解，对工艺分析思路进行回顾，理解数控车削刀具的选择原则，掌握槽的数控车削技巧，能用简单的指令编制加工程序，合理运用切削参数进行槽的加工，能熟练运用数控加工仿真软件等进行仿真加工，并能在数控机床上加工出合格零件。,教学目标,教学目的,通过本单元的学习，使学生学会螺纹单一固定循环和复合固定循环指令的应用，并能进行正确操作。学生能利用所学的理论与操作实践经验，继续分析和改进加工工艺方案，选择合理的刀具和家具，修改加工程序，保证加工质量，加工出合格产品，培养学生严谨的职业习惯。,谢 谢！,