教学情境4：套类零件的程序编制与模拟加工
数控车床零件程序编制及模拟加工实训
数控车床零件程序编制及模拟加工实训数控技术是近年来发展最为迅猛的高新技术之一，数控机床作为数控技术的重要应用领域，已经成为工业化生产中不可或缺的先进设备。
而数控车床作为数控机床的重要代表之一，除了为企业带来高效率的生产外，还为人们提供了更加精准、稳定、高质量的生产工具。
在学习数控车床的时候，程序编制及模拟加工实训是非常重要的环节，下面就来详细介绍一下。
一、数控车床零件程序编制1.确定数控车床工艺路线和加工方法数控车床零件编程前，需要根据零件的特点、工件材料和要求等因素，确定加工工艺路线和加工方法。
比如，确定零件需要进行的工艺流程，以及每道加工工序所使用的刀具和刀具的选用规则等等。
2.确定工件坐标系和基准点位置确定好加工的工艺路线之后，需要确定的就是工件坐标系和基准点位置。
在编写数控程序时，必须精确地规定工件坐标系及各工件表面的位置、形状、尺寸和位置关系。
3.确定切削参数根据零件的特点和工件材料确定切削参数，包括切削速度、切削深度、进给速度等。
4.建立加工刀具库数控车床零件编程，涉及到很多种刀具的选用，因此建立加工刀具库非常重要。
建立加工刀具库包括确定刀具的外形、长度、直径、刀头半径等。
5.编写加工程序这是最重要的一步，也是整个数控车床零件编程最为重要的环节。
在编写数控程序的时候，需要对加工坐标系、切削参数、工件坐标系、刀具库等方面进行设置。
二、数控车床模拟加工实训数控车床模拟加工实训是数控车床零件程序编制的一个重要环节，既可以前期预先评估程序的正确性，又可以及时调整程序，精调程序，同时也为后期工件的成功加工提供了把握。
数控车床模拟加工实训的步骤如下：1.安装模拟加工软件首先需要安装适合自己使用的模拟加工软件，一般选择的软件有VERICUT、UG等，然后根据需求进行设置。
2.加载数控程序在软件中加载零件数控程序，并且导入刀具库和工件坐标系。
软件会给出程序的加工路径，以便进行模拟加工。
3.进行模拟加工进行模拟加工的同时需要监控加工过程中的切削力、切削温度等情况。
套类零件的编程方法
2.5 套类零件的编程方法一、教学目标：①掌握套类工件的加工工艺。
②编程尺寸的计算方法。
③典型套类加工的编程方法。
二、教学重难点教学重点：套类的计算方法教学难点：不同套类的编程方法三、4课时四、教学过程一、创设情景导入新课套类零件是车削加工中最常见的零件,也是各类机械上常见的零件,在机器上占有较大比例,通常起支撑、导向、连接及轴向定位等作用,如导向套、固定套、轴承套等。
套类零件一般由外圆、内孔、端面、台阶和沟槽等组成,这些表面不仅有形状精度、尺寸精度和表面粗糙度的要求，而且位置精度要求也有要求。
套类零件的加工工艺根据其功用、结构形状、材料和热处理以及尺寸大小的不同而异。
就其结构形状来划分，大体可以分为短套和长套两大类。
它们在加工中，其装夹方法和加工方法都有很大的差别，以下主要介绍短套类。
1、套类零件的特点（1）零件的主要表面为同轴度要求较高的内、外回转表面。
（2）零件壁厚较薄、易变形。
（3）长度一般大于直径（4）当用作旋转轴轴颈的支承时在工作中承受径向力和轴向力。
（5）用于油缸或缸套时主要起导向作用。
2、加工孔的方法：（1）钻孔利用钻头将工件钻出孔的方法称为钻孔。
钻孔的公差等级为IT10以下，表面粗糙度为Ra12.5μm，多用于粗加工孔。
在普通车床上钻孔如图6－1－7所示，工件装夹在卡盘上，钻头安装在尾架套筒锥孔内。
钻孔前先车平端面并车出一个中心坑或先用中心钻钻中心孔作为引导。
钻孔时，摇动尾架手轮使钻头缓慢进给，注意经常退出钻头排屑。
钻孔进给不能过猛，以免折断钻头。
钻钢料时应加切削液。
钻孔注意事项：1）起钻使进给量要小，待钻头头部全部进入工件后，才能正常钻削。
2）钻钢件时，应加冷切液，防止因钻头发热而退火。
3）钻小孔或钻较深孔时，由于铁屑不易排出，必须经常退出排屑，否则会因铁屑堵塞而使钻头“咬死”或折断。
4）钻小孔时，主轴转速应选择快些，钻头的直径越大，钻孔速度应相应更慢。
5）当钻头将要钻通工件时，由于钻头横刃首先钻出，因此轴向阻力大减，这时进给速度必须减慢，否则钻头容易被工件卡死，造成锥柄在床尾套筒内打滑而损坏锥柄和锥孔。
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工(一)
盘套类零件内孔精度要求较高，针对需多次工序才能完成的盘套类零件， 为保证其精度要求，须以内孔为定位基准，才能保证外圆轴线和内孔轴线的 同轴度要求，此时要用心轴定位。 ① 圆柱心轴 利用心轴的圆柱表面与工件定位配合，并保持较小的间隙，便于工件的装卸； 夹紧力较大，但定心精度较锥度心轴低，工件靠螺母压紧，如图8-1-5。
3、形状、位置精度
形位公差，是零件精度要求的重要内容，也是确定和影响车削工艺的 重要因素，尤其是按照其要求确定零件的定位基准和测量基准的重要指标。
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工 图8-1-1 盘套类零件的技术要求
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工
二、盘套类零件的装夹与定位方法
盘套类零件的内/外圆柱面、端面与基准轴线都存在相应的形位精度要求， 盘类零件的精基准可以选择外圆，但常以中心孔及一个端面为精加工基准。
图8-1-2 三爪卡盘装夹工件
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工
② 薄壁套类零件的刚度差，装夹不当或夹紧力过大，易导致工件变形， 则需要采用开口套装夹，或者扇形卡爪，如图8-1-3所示。
图8-1-3 薄壁套类零件的装夹
任务八 简单盘套类零件的编程与仿真加工
2、四爪单动卡盘
四爪可以单独移动，夹紧力较大，适用于
定性和精度。当使用大直径镗孔刀杆时，稳定性便得到增强；但由于受零件 孔径所允许的空间限制，这种可能性也经常受到限制，故此，必须考虑到排 屑和刀具的径向移动。
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工
四、盘套类零件刀具及其切削用量的选用
加工内孔是盘套类零件的特征之一，根据内孔的工艺要求，加工方法较 多，常用的有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和磨孔等。内孔加工时常用的刀具有 中心钻、麻花钻及内孔镗刀等。 1、钻孔
简单盘套类零件的编程及仿真加工 PPT
1、三爪自定心卡盘
三爪自定心卡盘装夹方便、快捷、对中性好且无需找正。三爪卡盘夹紧 力较小，只适合夹紧重量较轻的工件；定心精度存在误差，不适合于同轴 度要求高的工件二次装夹。
① 适用于一次装夹完成的端面、内/ 外圆、倒角、切断的小型盘套类 零件，如图8-1-2所示；
图8-1-2
三爪卡盘装夹工件
② 薄壁套类零件的刚度差，装夹不当或夹紧力过大，易导致工件变形，
利用心轴的圆柱表面与工件定位配合，并保持较小的间隙，便于工件的装卸；
夹紧力较大，但定心精度较锥度心轴低，工件靠螺母压紧，如图8-1-5。
图8-1-5
圆柱心轴
② 锥度心轴 锥度心轴是一种刚性心轴，其外圆呈锥体，锥度为1:1000～1:5000。
工件压入锥度心轴时，工件内孔产生弹性变形而胀紧工件，并借压合处 的摩擦力传递转矩带动工件旋转；锥度心轴不需夹紧元件，心轴与安装孔之 间无间隙，故定位精度高，但能承受的切削力小；工件在心轴的轴向位移误 差较大，不能加工端面；锥度心轴适用于同轴度要求较高的工件的精加工。
一、盘套类零件的技术要求
1、尺寸精度
重要尺寸都有公差或公差带代号，公差值是判断车削工艺能否达到要 求，同时进行尺寸换算的尺寸依据。
2、表面粗糙度
零件表面粗糙度也是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配 合性质、工作精度、耐磨性、抗腐蚀性、密封性、外观等都有影响。一般而 言，只要零件上有配合要求或有相对运动的表面，表面粗糙度要求越高，其 参数值越小。
图8-1-10
扩孔钻
3、铰孔 铰孔属于精加工，可达到的尺寸公差等级 为IT9～IT6，表面粗糙度值Ra为3.2～0.2um， 如图8-1-11所示。 4、镗孔
图8-1-11 铰刀
数控车床项目四 套类零件的加工
1)编程格式: G71 U(Dd) R(De); G71 P(ns) Q(nf) U(Du) W(Dw) F(f); 2)程序说明: Dd:背吃刀量,无正负号,半径指定。 De:退刀量。 ns:精加工轮廓程序段中开始程序段的段号。 nf:精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。
Δu:X轴向精加工余量,直径指定(当Δu为负值时,便是加工内轮廓指令)。 Δw:Z轴向精加工余量。 f:F代码(进给量)。 精加工指令G70的编程格式不变。 例如,G71 U1 R0.5; G71 P10 Q11 U-0.5 W0.1 F0.1;
表4-5 数控加工工艺卡片
3.编写数控加工程序 根据制订的加工工艺过程,使用GSK 980TD系统规定的程序语句,编写零 件的加工程序,见表4-6~表4-8。
表4-6 数控加工程序(一)
表4-6 数控加工程序(一)
表4-7 数控加工程序(二)
表4-7 数控加工程序(二)
表4-8 数控加工程序(三)图4 Nhomakorabea1 台阶孔
1.能够叙述台阶孔的形状结构特点。 2.会制订外圆、台阶孔的走刀路线。 3.使用G71/G70指令完成工件外圆、台阶孔的编程。 4.在小组协助下,能安全规范操作机床,完成数控加工流程。 5.正确使用测量工具检测工件尺寸。
1.零件图样分析
台阶孔零件如图4-1所示,该零件包括一个ϕ46mm和两个ϕ40mm的外圆, 及ϕ24mm和ϕ31mm两个内孔台阶构成。零件材料为2A12。总长要求为 40±0.05mm,手动车端面保证总长尺寸。
2.选择刀具
零件外圆和端面的粗、精车加工均采用一把93°外圆车刀,内孔的粗、精
车加工合用一把内孔车刀。钻内孔时采用ϕ20mm钻头。
3.确定装夹方案、工件原点
零件数控加工工艺与编程教案
使用工作成果评定为主(占60%)、教师评价(25％)、自我评价(15%)； 评价成绩使用百分制。
备 注
轮廓类加工工艺及程序编制
一、资讯——我们小组要作什么？教师引导问题
1．提供引导文
任务要求：制定小连杆（SC-05）的加工工艺，编写数控加工程序，通过模拟仿真检验加工程序。
基本工作思路：分析零件图样，熟悉现有工作条件，加工工艺性分析，拟定加工工艺，编写数控加工程序并模拟仿真，修改、优化程序及工艺。
2．指导重点
分析工艺方案工作重点，及工作标准。每人的工作任务内容、要求，与其它人的沟通与其它部门的沟通。
通常可分为工艺文件制作组、数控程序编制组。工艺文件制作组要紧完成工艺规程文件制作，数控程序编制组要紧完成走刀路线设计、程序编制及优化。
也可将刀具及切削用量选择放在数控程序编制组完成。
重点观察学生的协调能力。
考核与评价
使用工作成果评定为主(占60%)、教师评价(25％)、自我评价(15%)； 评价成绩使用百分制。
备 注
轴类零件加工工艺及程序编制
一、资讯——我们小组要作什么？教师引导问题
1．提供引导文
任务要求：制定活塞杆的加工工艺，编写数控加工程序，通过模拟仿真检验加工程序。
基本工作思路：分析零件图样，熟悉现有工作条件，加工工艺性分析，拟定加工工艺，编写数控加工程序并模拟仿真，修改、优化程序及工艺。
2．提供学习情境所需要的工具条件
（1）生产工具：机床设备及设备一览表，机械加工工艺人员手册等工艺文件，刀具及刀具样本，数控机床编程说明书，数控车仿真软件，通用计算机等。
（2）教学工具：课件、视频文件、黑板、多媒体设备。
3．提供信息资讯途径及方法指导
图书资料、网络资料、企业资料等。
套类零件的编程与模拟加工课题设计
学习任务设计方案
编号：版本：适用班级：主讲教师：
专业
数控加工
学习领域
数控车编程与模拟加工
学习情境
套类零件的编程与模拟加工
教学
时间
12学时
学习情景描述
某企业要求加工简单套类零件，请根据零件特点，预想和选择所用设备（包括型号和主要参数）、所用刀具、基本工艺、夹具、工时等。通过仿真软件验证对设备和工艺的设想和可行性。通过相关指令和工艺的学习，为实际加工准备好可靠的工艺和程序。给出工艺卡。
2、初步认识数控内孔刀具
3、独立查阅相关材料并结合普通车床加工知识编制加工工艺。
4、编制加工程序。
1、发放图纸和任务单，明确要求和内孔加工特点提示。
2、巡视指导工艺和程序的编制
图纸识读
基本指令复习
孔的加工特点识别
工艺和装夹知识
切削手册
数控车床手册
《数控加工工艺与编程》
识图
表述
编程
工艺知识
2
仿真室
活动二：分组对比评价，绘制刀路图
教学方法组织形式
行动导向教学、讲授、演示
小组讨论、独立工作
课时
12课时
教学流程与活动
活动一：独立识读零件图纸，分析工艺，编写程序。
活动二：分组讨论工艺和程序，对比评价，绘制预计的刀具路线。
活动三：学习数控内孔刀具的知识，认识仿真运行，观察是否出现问题、何种问题以及如何解决并记录。
5、准确识读图纸、选择刀具。
6、程序的合理性和实现效率。
7、小组讨论分析的参与度。
8、工艺卡的完整性与规范性。
教学活动策划表
教学环节
关键能力
学生学习活动
教师活动
套类零件加工教案
任务五：套类零件加工
本任务是套类零件加工，展示图
纸，引出本任务：套类零件加工。
起阅读任务来
源，
境，
务，
任务来源中提
炼出本任务应
该做什么
读，
回答问题）
跟
任务要求，
完
足的条件
在了解任务目标以后阅读任务要求，明白应该在怎样的条件下完成本任务任务要求：
1、安排好加工工艺
2、编写加工程序
3、准备好工具、量具、刀具、毛坯等材料。
分析任务，结合以前掌握的知
分析该工件的工艺，填写工艺卡片，
然后编写加工程序。
讨论工艺及程
序
回答本小组讨
论的结果，
同学将其与自
己小组的结果
进行对比。
派出代表，
本小组任务单
上该任务的工
艺及程序。
其他小组对展
示的答案进行
评议。
控
件
操作视频
生
价
10分钟）互评互学发现及解决学习难点，填
写质量测评表。
随
学
评价。
题，
提出解决方案，
如果没有问题，
工
校验任务，
出难点。
务抽。
《套类零件的加工》课件
磨削加工具有极高的加工精度和表面质量，适 用于对精度要求极高和对表面质量要求严格的 零件加工。
套类零件的其他加工方法
01
套类零件除了车削、铣削和磨削 等常见加工方法外，还包括钻削 、铰削、镗削、攻丝等加工方法 。
05
套类零件的加工质 量控制与检测
套类零件的加工精度控制
加工工艺流程
详细介绍套类零件的加工 工艺流程，包括毛坯准备 、粗加工、半精加工和精 加工等阶段。
加工设备选择
根据零件特点和加工精度 要求，选择合适的机床和 工具，确保加工过程的稳 定性和精度。
热处理和表面处理
介绍套类零件在加工过程 中可能涉及的热处理和表 面处理方法，以及它们对 零件精度的影响。
套类零件的尺寸检测与测量方法
尺寸检测原则
明确套类零件的尺寸检测原则，确定检测项目和检测方法。
测量工具选择
根据套类零件的尺寸和精度要求，选择合适的测量工具，如卡尺 、千分尺、量规等。
测量方法与操作技巧
详细介绍套类零件的测量方法与操作技巧，确保测量结果的准确 性和可靠性。
THANKS
感谢您的观看
套类零件的表面质量检测
表面粗糙度检测
表面涂层质量检测
使用表面粗糙度测量仪对套类零件的 表面粗糙度进行检测，确保符合设计 要求。
对套类零件表面的涂层进行质量检测 ，包括涂层厚度、硬度、附着力等方 面的检测。
表面缺陷检测
通过目视检查、无损检测等方法，检 查套类零件表面是否存在裂纹、气孔 、夹渣等缺陷。
套类零件的加工实 例
实例一：轴承套的加工
总结词
工艺流程复杂，需要高精度加工
加工套类零件实训报告
一、实习目的通过本次实训，使学生掌握套类零件的加工工艺、加工方法、加工设备以及相关的操作技能，提高学生的动手能力和实际操作水平。
同时，培养学生的团队协作精神和严谨的工作态度，为今后从事机械加工工作打下坚实的基础。
二、实习时间2023年10月15日至2023年10月30日三、实习地点XX职业技术学院机械加工实验室四、实习内容1. 套类零件加工工艺分析套类零件是机械制造中常见的一种零件，主要应用于轴承、齿轮、电机等设备中。
本次实训主要加工的套类零件为轴承套，其主要功能是支撑轴承，传递扭矩，保证轴承的正常工作。
2. 加工设备本次实训主要使用的加工设备有：（1）数控车床：用于加工套类零件的外圆、内孔、端面等表面。
（2）外圆磨床：用于对套类零件的外圆表面进行磨削加工，提高其尺寸精度和表面质量。
（3）内孔磨床：用于对套类零件的内孔表面进行磨削加工，提高其尺寸精度和表面质量。
3. 加工方法（1）数控车削加工：首先根据套类零件的图纸要求，在数控车床上进行编程，然后进行加工。
加工过程中，注意保持刀具与工件的相对位置，确保加工精度。
（2）外圆磨削加工：将套类零件的外圆表面放置在外圆磨床上，进行磨削加工。
磨削过程中，注意控制磨削参数，确保加工精度和表面质量。
（3）内孔磨削加工：将套类零件的内孔表面放置在内孔磨床上，进行磨削加工。
磨削过程中，注意控制磨削参数，确保加工精度和表面质量。
4. 加工过程（1）数控车削加工过程：1）装夹：将套类零件毛坯放置在数控车床上，采用三爪卡盘进行装夹。
2）编程：根据套类零件的图纸要求，编写数控车床加工程序。
3）加工：启动数控车床，按照编程指令进行加工。
（2）外圆磨削加工过程：1）装夹：将套类零件的外圆表面放置在外圆磨床上，采用支撑爪进行装夹。
2）磨削：启动外圆磨床，进行磨削加工。
（3）内孔磨削加工过程：1）装夹：将套类零件的内孔表面放置在内孔磨床上，采用支撑爪进行装夹。
2）磨削：启动内孔磨床，进行磨削加工。
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宝成航空技术学院教学教案首页
宝成航空技术学院
教学教案内容
一、讲解内容
1、复习
1）孔类加工刀具的运用与注意事项；
2）孔加工的方法。
2、工艺分析
1) 零件几何特点：该零件为一套类零件，主要加工面为端面和内孔加工。
内孔尺寸偏差为0.05,表面粗糙度为6.3um。
2) 加工工序：选用毛坯为Ø55的棒料，材料为45钢。
外形已加工，根据零件图样要求其加工工序为：
①建立工件坐标系，并输入刀补值。
坐标系如图所示：
Z
②端面加工
③点孔加工，选用φ3mm中心钻。
④钻孔加工，选用φ20mm直柄麻花钻，可利用尾座手动钻。
⑤扩孔加工，选用φ28mm扩孔钻，可利用尾座手动钻。
⑥镗孔加工，先镗小孔再镗大孔。
⑦切断，选用刀宽为4mm的切断刀。
3) 各工序刀具及切削参数选择
5）参考程序
程序如下：
O0001;
N10 G00 X100.0 Z100.0；刀具换刀点N20 T0101；换1号刀
N30 M03 S500；启动主轴
N40 G00 X58.0 Z5.0；刀具定位
N50 G94 X0 Z0 F50；平端面
N55 G90 X50.5 Z-35.0 F100；加工外圆
N70 S1000；
N100 G90 X50.0 Z-35.0 F50；加工外圆
N110 G00 X100.0 Z100.0；回换刀点
N120 T0202；换2号刀
N140 G00 X28.0 Z5.0；退刀
N150 G90 X29.5 Z-30.0 F60；镗内孔
N160 X39.5 Z-10.0；镗内孔
N170 X30.0 Z-30.0 S1000 F40；精镗内孔
N180 X40.0 Z-10.0；精镗内孔
N190 G00 X100.0 Z100.0 S400；回换刀参考点N200 T0303；换3号刀
N210 G00 X54.0 Z-34.0；刀具加工定位
N220 G01 X1.0 F30；切断工件
N230 G00 X100.0；退刀
N240 Z200.0；回换刀参考点
N250 M05；主轴停转
N260 M30；程序结束
二、操作演示
刀具的选用
坐标系的建立
刀补值的建立
零件加工精度检验
三、仿真软件平台
1、指导学生建立工件坐标系和程序的编制及工艺的制定
2、在加工一定尺寸后测量其精度，指导学生利用修改刀补设置，校正尺寸精度。
3、程序调试与零件的试切
(1)将程序输入到数控装置中，让机床空运转，以检查程序是否正确。
(2)在有CRT图形显示的数控机床上模拟运行，以检查刀具与工件之间是否干涉和过多的空行程。
(3)零件的首件试切。
当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正。
4、注意事项
（1）换刀时不要与工件产生撞击；
（2）镗孔刀具加工到头时，退刀时要向小径方向退一点，再退刀；
（3）精车与粗车的加工进给速度与转速的改变
5、巡回指导
四、实训小结
本次课主要讲了孔类刀具的使用、孔加工的方法及G00、G01指令在加工套类零件中的运用。
五、课后作业
试编写图示零件的加工程序
图4-1
图4-2。