资源简介

数控铣削（加工中心）技术训练理实一体课教案
项目四 平面和槽的加工
任务 任务二 加工槽类零件
授课时间 年 月 日 授课班级
教学方法 讲授、讨论、提示启发、归纳总结法 授课时数 课时
教学用具 多媒体 教学资源 多媒体课件、教材
课前准备 1.实训设备、实习任务书、评分标准及多媒体课件的准备；2.学生工位分配。
教学目标 知识目标： 1. 了解槽类零件的特征及技术要求。 2. 掌握选用槽类零件加工刀具的方法。 3. 了解槽类零件的铣削方式。 4. 掌握槽类零件的编程方法。 技能目标： 1. 能对槽类零件进行工艺分析。2. 能熟练使用槽类零件编程指令编写数控加工程序。
教学重点 1. 槽类零件的特征及技术要求。 2. 选用槽类零件加工刀具的方法。 3. 槽类零件的铣削方式。 4. 槽类零件的编程方法。
教学难点 熟练使用槽类零件编程指令编写数控加工程序。
教学过程 1.槽类零件的特征 2.槽的技术要求 3.槽加工刀具 4.铣削方式 5.槽铣削的路线 6.槽加工编程指令 7.槽类零件加工实例
实施环节 教学内容 导学方法
组织教学 1.检查学生出勤情况并做好记录。2.调整学生的注意力，为上课作准备。 互动交流
复习提问 简述平面类零件的特征及技术要求。 提问导思
导入 在机械部件中，槽类零件主要应用在配合、定位、支撑与传动等场合，槽类零件的加工也是数控加工的基础。 启发学习积极性
讲授新课 一、槽类零件的特征在机械部件中，槽类零件主要应用在配合、定位、支撑与传动等场合，如图 4-20 所示。故在尺寸精度、形状和位置精度、表面粗糙度等方面都有着较高的要求。二、槽的技术要求台阶和槽的技术要求主要体现在以下三个方面。① 尺寸精度。大多数的槽要与其他的零件相互配合，所以对它们的尺寸公差，特别是配合面的尺寸公差，要求都会相对较高。② 形状和位置精度。如各表面的平面度、槽的侧面与基准面的平行度、对称度等要求，对斜槽和与侧面成一夹角的台阶还有斜度的要求等相对较高。③ 表面粗糙度。对与零件之间配合的两接触面的表面粗糙度要求较高，其表面粗糙度值一般应不大于Ra6.3μm。三、槽加工刀具1. 键槽铣刀槽和型腔类零件一般选用键槽铣刀进行加工。键槽铣刀如图 4-21 所示，有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延伸至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时 先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向加工出键槽全长。2. 切削参数键槽铣刀的切削参数见表 4-6。四、铣削方式1. 顺铣铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件的进给方向相同，如图 4-22（a）所示。2. 逆铣铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件的进给方向相反，如图 4-22（b）所示。3. 顺铣与逆铣的特点顺铣时，切削由厚变薄，刀齿从未加工表面切入，对铣刀的使用有利。逆铣时，当铣刀刀齿接触工件后不能马上切入金属层，而是在工件表面滑动一小段距离，在滑动过程中，由于强烈的磨擦，就会产生大量的热量，同时在待加工表面易形成硬化层，降低了刀具的耐用度，影响工件表面的质量， 给切削带来不利。五、槽铣削的路线数控铣床槽类件的加工可以采用分层铣削法，如图4 - 23 所示。加工时，选择直径小于槽宽的刀具，在键槽的侧壁留有0.10 ～0.25 mm 的精加工余量，分层往复走刀加工至深度尺寸后，沿着槽的轮廓加工至尺寸。六、槽加工编程指令1. 暂停指令（G04）程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整，这时用 G04 指令使程序暂停，暂停时间结束后，继续执行下一段程序。指令格式：G04 P__式中：G04 ─暂停指令P ─暂停时间，单位为秒① G04 为非模态指令，仅在其被规定的程序段有效；② G04 在前一个程序段的进给速度降到零之后开始暂停；③ 在执行含有 G04 指令的程序段时，先执行暂停功能。2. 选择工件坐标系指令（G54 ～ G59）G54～G59 指令可以分别用来选择相应的工件加工坐标系。指令格式：G54～G59 G00 X Y Z式中：G54～G59 ─选择工件坐标系指令该指令执行后，所有坐标字指定的尺寸坐标都为选定的工件加工坐标系中的位置。这6个工件加工坐标系是在对刀后通过操作面板设定的。例如，工件编程原点相对于机床坐标系原点的位置，如图 4-24 所示。采用 G54、 G55 指令编程，并使刀具移动到工件编程原点处。分别设置 G54 的参数为（X-150， Y-80）， G55 的参数为（X-300， Y-120）。 参考程序%0001N10 G54 G00 X0 Y0N20 G04 P1N30 G55 G00 X0 Y0N40 G04 P1N50 M30系统执行上述指令时，刀具首先从当前位置快速移动到 G54 坐标系的原点，停留 1 秒钟后，然后又快速移动到 G55 坐标系的原点，停留 1 秒钟后程序结束。3. 平面选择指令（G17 、G18 、G19 ）平面选择 G17 、G18 、G19 指令分别用来指定程序段中刀具的插补平面和刀具半径 补偿平面， 如图 4-26 所示。指令格式：G17（G18 、G19）式中：G17 ─ X、Y 轴所构成的平面；G18 ─ X、Z 轴所构成的平面；G19 ─ Y、Z 轴所构成的平面。4. 圆弧插补指令（G02 、G03 ）（1）G02 、G03 功能用 G02 、G03 指定圆弧插补进给。G02 为顺时针圆弧插补指令， G03 为逆时针圆 弧插补指令。 圆弧插补指令有两种书写方式， 一种是圆心法， 另一种是半径法。指令格式：式中：G02 ─表示顺时针圆弧插补指令；G03 ─表示逆时针圆弧插补指令；X、Y、Z ─ 圆弧终点坐标。G90 编程时，该坐标是圆弧终点在编程坐标系中的坐标；G91 编程时，是圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I、J、K ─ 圆心相对于圆弧起点的位移量；R ─ 圆弧半径；f ─进给速度。（2） 圆弧指令的顺逆判别方法沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看， 顺时针方向走向为 G02， 逆时针方向走向为 G03，如图 4-27 所示。（3） 圆心法圆心法即用 I、J、K 编程。I、J、K 表示圆弧圆心的坐标， 它是圆心相对起点在 X、 Y、Z 轴方向上的增量值， 也可以理解为圆弧起点到圆心的矢量（矢量方向指向圆心）在 X、Y、Z 轴上的投影，与前面定义的 G90 或 G91 无关。I、J、K 的算法为圆心坐标值 — 圆弧起点坐标值，如图 4-28 所示。I=X圆心 -X圆弧J=Y圆心 -Y圆弧K=Z圆心 -Z 圆弧例如：如图 4-29 所示，圆弧起点位于“A 点”，采用圆心法编写圆弧程序。① 绝对值编程（G90）。 G90 G03 X60 Y70 I-30 J0G02 X45 Y44.019 I-30 J0② 增量值编程（G91）。 G91 G03 X-30 Y30 I-30 J0G02 X- 15 Y-25.981 I-30 J0（4）半径法半径法即用R编程。用R指定圆弧插补时，圆弧可能有两个位置即圆心角不同，R值也不同。当圆弧所夹的圆心角 0°<α≤ 180°时R值为正；当圆弧所夹的圆心角 360°>α > 180°时R值为负。如图 4-30 所示， 用半径编程时的情况。若编程对象是以 C 为圆心、A 为圆弧起点、B为圆弧终点的圆弧时，程序为：G02 X Y R+ 若编程对象为以 D 为圆心的圆弧时，程序为：G02 X Y R- 例如，如图 4-31 所示，圆弧起点位于“A 点”，采用 R 方式编写圆弧程序。G02 X30 Y40 R30② 增量值编程（G91）。 G91 G03 X15 Y55.981 R-30G02 X-30 Y-30 R30（5）整圆编程华中系统整圆的编程， 一般采用 I、J、K 方式。如图 4-32 所示，刀具起点在 A点（30，40），整圆程序的编写如下：绝对值编程（G90）。 G90 G02 X30 Y40 I30 J0增量值编程（G91）。 G91 G02 X0 Y0 I30 J0七、槽类零件加工实例如图 4-33 所示，工件的上表面是某个配合工件的导油槽。已知零件外形为已加工表面，毛坯尺寸为 φ80 mm ×30 mm 的圆柱体，材料为45钢。现在需要在数控铣床上加工宽度为 6mm，深度为 2mm 的梅花形和圆形油槽。零件的加工数量为单件。1.工艺分析图 4-33 所示， 零件的加工内容是工件上表面宽度为 6 mm， 深度为 2 mm 的两个环形 槽， 从图中可知公差等级要求不高， 加工时， 直接选用直径 6 mm 的键槽铣刀进行加工。（2）确定刀具路径① 环形槽刀具路径及编程原点如图 4-34 所示， 刀具从 1 点下刀至深度，然后依次到达 2点→3点→4点→5点，到达6点后抬刀。各基点的坐标值见表 4-7。 ② 圆环槽加工刀具路径及编程原点如图 4-35 所示， 刀具从1点下刀，至深度顺时针走刀加工整圆后抬刀。各基点的坐标值见表4-8。2.程序编制（1）环形槽加工参考程序（2）圆环槽加工参考程序3.机床操作（1）机床准备① 检查机床油压、气压是否正常；② 打开机床电源， 并松开“急停”旋钮；③ 机床各轴“回零”。（2）夹具的安装图 4-33 所示，毛坯外形是一个圆柱体（φ80 mm ×30 mm）形状比较规则，装夹时，可以选用卡盘对零件进行装夹，常用卡盘如图 4-36 所示。卡盘分为三爪卡盘和四爪卡盘。三爪卡盘如图 4-36（a）所示，具有自动定心功能， 主要用于夹持轴类、盘类零件， 装夹时零件的轴线与卡盘的中心线自动重合；四爪卡盘使用时需要人工校正零件，四爪卡盘可以夹持非圆柱形零件。卡盘的安装比较简单，操作时先将卡盘底面擦拭干净后， 然后轻放到工作台上，最后使用 2～3 个压板将卡盘固定到工作台上。（3）工件的安装工件以卡爪工作面和平行垫块为定位面。工件预紧后， 用铜锤轻敲工件上表面，同时用手轻轻晃动垫铁，如果垫铁可以晃动，再次用铜锤轻敲工件的上表面，直至垫 铁不能晃动后，夹紧工件。（4）对刀圆形工件的对刀常使用百分表对刀法， 如图 4-37 所示， 用磁力表座将百分表安放在机床主轴端面上，调整磁力表座上的伸缩杆长度和角度，使表头压住被测表面（约0.2 mm 左右），用手慢慢旋转主轴，使百分表的触头沿零件的圆周面转动，观察百分表指针的偏移情况，通过多次反复调整机床的 X、Y 向，待转动主轴一周时百分表的指针基本上停止在同一个位置，其指针的跳动量在允许的对刀误差范围内，此时认定主轴的轴线与孔的轴线重合。（5）加工① 将机床设置为“自动”模式；② 对程序进行校验；③ 采用单段方式对工件进行试切加工，并在加工过程中密切观察加工状态，如有异常现象及时停机检查；④ 工件加工完成后，对机床进行保养。（6）测量根据槽的具体精度要求，可选用游标卡尺、内径百分尺、 内径千分尺和塞规测量键槽宽度和深度。4.加工操作过程评价 在机械部件中，槽类零件主要应用在配合、定位、支撑与传动等场合，在尺寸精度、形状和位置精度、表面粗糙度等方面都有着较高的要求。台阶和槽的技术要求主要体现在三个方面槽和型腔类零件一般选用键槽铣刀进行加工。在加工中，铣刀的旋转方向一般是不变的，但进给方向是变化的。这样就会出现了铣削加工中常见的两种现象——顺铣和逆铣。逆铣和顺铣，因为切入工件时的切削厚度不同，刀齿和工件的接触长度不同，所以铣刀磨损程度不同，实践表明：顺铣时，铣刀耐用度比逆铣时提高 2～3 倍，表面粗糙度也可降低。但顺铣不宜用于铣削带硬皮的工件，因此，当切削面上有硬质层、积 渣、工件表面凹凸不平较显著时，如加工锻造毛坯，应采用逆铁法。数控铣床槽类件的加工可以采用分层铣削法注意：G54～G59 与 G92 的区别：G92 指令与 G54～G59 指令都是用于设定工件加工坐标系的， 但它们在使用 中是有区别的。G92 指令是通过程序（起刀点的位置）来设定工件加工坐标系的， G92 所设定的加工坐标原点是与当前刀具所在位置有关的， 这一加工原点在机床坐 标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。G54～G59 指令是在执行程序前 于系统中设定的工件加工坐标系。一经设定，加工坐标原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关。采用 G54 方式时，通过 G92 指令编程后，也可建立一个新的工件加工坐标系，其对应关系如图 4-25 所示。注意：当圆心角 α 接近 180°时，用 R 方式计算出的圆心坐标可能有误差， 在此情况下，常使用 I、J、K 指定圆弧的中心； 当圆心角 α ＝ 360°时，即为一整圆时，只能采用 I、J、K 方式编程。注意：1. 工件的被加工面必须高出卡爪；2. 工件表面和卡爪工作面必须擦拭干净；3. 装卸工件时， 一定要小心轻放， 夹紧时勿用锤子敲打卡盘扳手， 以免碰伤卡盘， 使其失去应有精度；4. 为了不使卡爪损坏和保持已加工表面， 夹紧工件时在卡爪处垫上铜皮。
课堂小结 1.槽类零件的特征 2.槽的技术要求 3.槽加工刀具 4.铣削方式 5.槽铣削的路线 6.槽加工编程指令 7.槽类零件加工实例
课后作业
教学后记

展开更多......

收起↑