中职课题十三：典型零件的数控车削加工工艺教案教学设计

课题十三：典型零件的数控车削加工工艺

标题：典型数控车削零件加工工艺分析

一、教学目的：

通过对典型数控车削零件加工工艺的分析，使学生对前课所讲授的数控车削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控车削零件加工工艺进行分析，制定加工方案。

二、教学安排：

（一）旧课复习内容：

1、数控加工余量、工序尺寸、公差确定

2、工艺尺寸链

3、切削参数选择

（二）新课教学知识点与重点、难点：

数控车削零件加工工艺分析与制定过程（重点掌握）（中级数控车考证要求知识点）

（三）新课内容：

4.5 典型数控车削零件的加工工艺分析

4.5.1 轴类零件数控车削加工工艺

注意工艺分析和制定过程，

零件图纸工艺分析－确定装夹方案－确定工序方案－确定工步顺序－确定进给路线－确定所用刀具－确定切削参数－填写工艺文件

以教材图4－40模具芯轴零件讲解：

（1）零件图纸工艺分析

尺寸精度要求不高，角度面较多，还有圆弧面。

（2）装夹方案

从零件可看出，直径20轴可以装夹，定位不得不选在斜面根，直径26轴太短无法装夹。还可以两端用顶针装夹。

（3）工序方案

A：分为四道工序，工序1，加工Φ64×38柱面；工序2掉头装夹Φ64×38柱面，

打中心孔，加工Φ62×62面；工序3 钻螺纹底孔；工序4 加工SR19.4圆弧面、锥面

B：分为5道工序，工序1，加工Φ64×38柱面，和Φ26柱面；并打中心孔；掉头加工Φ20×62表面，并钻螺纹孔；两端用顶针装夹，加工各锥面；切除Φ26端面中心孔，加工SR19.4球面。

（4）工序确定后，可以确定工步顺序，加工路线，及刀具，切削参数。

4.5.2 以教材图4－45轴套类零件工艺进行讨论讲解：

零件工艺性分析

零件结构复杂，适合数控加工。精度上，Φ24.4与Φ6.1端面两处尺寸精度较高。

确定装夹方案

考虑工序基准与定位基准重合，选择A面与B面为轴向与径向定位基准进行装夹。

注意，该零件属薄壁件，易变形，采用软爪夹紧。考虑对刀和测量，软爪上设一基面。

确定工步顺序、进给路线及刀具

（1）粗车外园表面，刀具：80o菱形刀片。

（2）半精车25o、15o外圆锥面及三处R2过渡圆弧。刀具：Φ6圆形刀。

（3）粗车内孔端部，刀具：三角形刀片。

注意，此道工步是为下一道工步服务，减少钻削加工变形。

（4）钻削内孔深部。刀具：Φ18钻头。

（5）粗车内锥面及半精车其余内表面。刀具：55o菱形刀片。（6）精车外园柱面及端面。刀具：80o菱形刀片。

（7）精车25o外圆锥面及R2圆弧面。刀具：R2圆弧车刀。（8）精车15o外圆锥面及R2圆弧面。刀具：R2圆弧车刀。（9）精车内表面。刀具：55o菱形刀片。

（10）加工深处Φ18.7内孔。刀具：80o菱形刀片。

确定切削用量

（四）新课小结：

本次课主要针对两个典型数控车削类零件进行工艺的讲解和学生自我分析，培养学生的车削加工工艺技能。

五、作业：

课题十四：数控铣削加工工艺概述

标题：数控加工工艺概述及对刀与装夹

一、教学目的：

了解有关数控铣床类型、数控铣削的主要加工对象等一些相关概念，并通过一定的教师讲解和学生动手实验，让学生熟练掌握数控铣削加工工件的安装及对刀和换刀的方式。

二、教学安排：

（一）旧课复习内容：

1、数控车削的主要加工对象

2、数控车削加工工件的安装、对刀与换刀方式

（二）新课教学知识点与重点、难点：

5.1概述

数控铣床的类型（了解）

数控铣削的主要加工对象（理解）

数控铣床的坐标系统（重点掌握）（中级数控铣考证要求知识点）

数控铣削加工工件的安装（掌握）（中级数控铣考证要求知识点）

（三）新课内容：

5.1概述

数控铣床的类型

数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。

数控铣床的分类：

（1）立式数控铣床

主轴轴线垂直于水平面，是数控铣床中常见的一种布局形式，应用范围广泛。（2）卧式数控铣床

主轴轴线平行于水平面，主要用来加工箱体类零件。为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来实现4轴或5轴加工。这样，工件在一次加工中可以通过转盘改变工位，进行多方位加工。

（3）立卧两用式数控铣床

主轴轴线方向可以变换，使一台铣床同时具备立式数控铣床和卧式数控铣床的功能。这类铣床适应性更强，适用范围广，生产成本低，所以数量逐渐增多。

立卧两用式数控铣床靠手动和自动两种方式更换主轴方向。有些立卧两用式数控铣床采用主轴头可以任意方向转换的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面成不同角度的工件表面。还可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘，以实现对零件的“五面加工”。

数控铣削的主要加工对象

铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰和镗孔加工与攻丝等。适于采用数控铣削的零件有：（1）平面类零件

带平面轮廓的平面类零件带斜平面的平面类零件带正台和斜筋平

图14-3 平面类零件

（3）曲面类（立体类）零件

数控铣床的坐标系统

1、机床坐标系

数控铣床的机床坐标系统同样遵循右手笛卡尔直角坐标系原则。由于数控铣床有立式和卧式之分，所以机床坐标轴的方向也因其布局的不同而不同，如图14-5所示。

2、机床零点与机床坐标系的建立

机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC 就建立起了机床坐标系。

3、工件坐标系与加工坐标系

(a) 立式升降台铣床坐标系

(b) 卧式升降台铣床坐标系

图14-5数控铣床的坐标系统

工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。通常编程人员会选择某一满足编程要求，且使编程简单、尺寸换算少和引起的加工误差小的已知点为原点，即编程原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。

在程序开头就要设置工件坐标系，大多的数控系统可用G92指令建立工件坐标系，或用G54～G59指令选择工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。

当零件在机床上被装卡好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置就成为加工原点，也称为程序原点。由程序原点建立起的坐标系就是加工坐标系。

因此，编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点，建立工件坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装卡的实际位置。对加工人员来说，则应在装卡工件、调试程序时，确定加工原点的位置，并在数控系统中给于设定（即给出原点设定值），这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。

数控铣削加工工件的安装

1、数控铣削加工选择定位基准应遵循的原则

（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准

选择设计基准作为定位基准定位，不仅可以避免因基准不重合引起的定位误差，保证加工精度，而且可以简化程序编制。在制定零件的加工方案时，首先要按基准重合原则选择最佳的精基准来安排零件的加工路线。这就要求在最初加工时，就要考虑以哪些面为粗基准把作为精基准的各面加工出来。

（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析零件图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。（3）当在数控铣床上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑用所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。

（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。为此，需考虑便于各个表面都能被加工的定位方式。对于非回转类零件，最好采用一面两孔的定位方案，

以便刀具对其它表面进行加工。若工件上没有合适的孔，可增加工艺孔进行定位。（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合。

批量加工时，工件采用夹具定位安装，刀具一次对刀建立工件坐标系后加工一批工件，建立工件坐标系的对刀基准与零件定位基准重合可直接按定位基准对刀，减少定位误差。

（6）当必须多次安装时，应遵从基准统一原则。

（四）新课小结：

1、数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则，应记住图5-1a)所示的立式升降台铣床的坐标方向。

2、工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。

3、数控铣削加工中，应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。

四、作业：

1、数控铣床的类型有哪些？其用途如何？

2、数控铣削的主要加工对象有哪些？其特点是什么？

4、机床零点是什么？它在什么时候可以确定？

5、工件坐标系与加工坐标系如何确定？

6、编程人员在编制程序时，是否需要考虑工件毛坯装卡的实际位置？为什么？