项目5 凹槽加工.docx

项目五凹槽加工教学目标知识目标：1,内周补偿走刀轨迹设计的方法与应用；2 .旋转、镜像、缩放和极坐标等简化编程方法与应用；3 .熟悉加工中心的基础知识；4 .换刀功能指令。能力目标：1.量块的基本知识；5 .简化编程方法的应用；6 .加工中心的基本操作；7 .加工中心典型零件的加工。8 .零件的质量检测。情感目标：1.通过工件制作，学生体验成功的喜悦，感受软件和机器的综合魅力，从而提高学生专业课的学习兴趣；2 .通过任务驱动的方法逐步完成项目，培养学生发现和分析问题的能力；3 .通过分工协作，加强团队合作精神。教学重点与难点重点：1.加工中心的基本操作及与数控铳床的区别；2.加工中心机床的零件加工程序编制与课题件的制作；难点：1.加工中心换刀功能指令的应用；2.加工中心机床的操作；教学目的1.了解数控简化编程方法的种类和编程结构；2.掌握加工中心的应用特点、换刀功能和程序结构与编制方法。教学方法总体方法：任务驱动法具体方法：讲述法、引导文法、小组讨论法、示范教学法学时、教具学时：10学时教具：VNUe仿真软件、动画演示、数控机床、工件和刀具、夹具等。教学过程一、项目呈现C逮*有，财修潘枚引导学生进行该零件的结构及工艺分析，引出课题的实现方法。二、项目分析本项目需要用到多把刀具加工，其均布孔的编程可以应用旋转指令。本项目重点阐述简化编程的方法、加工中心的概述、加工中心的程序结构和与数控铳床的区别，通过加工中心的加工实例展示了现代数控机床所具有的高精度、高自动化、高速度、高效率等特点。三、知识学习（一）内周补偿走刀轨迹的设计的与应用1、圆弧切入、切出槽加工与内轮廓加工类似，无法沿轮廓延长线方向切入、切出，当刀具沿法向切入、切出时，在程序执行中势必在切入、切出点处出现驻刀痕，影响加工面的精度和粗糙度。采用沿槽内轮廓切向切入、切出，即沿内轮廓设置一过渡圆弧切入和切出工件轮廓，如图5-1所示为加工圆形槽切入、切出路径。图5-2所示图51圆形槽切入、切出路径图52键槽加工切入、切出路径为加工键槽使用刀具半径补偿后再设置圆弧切入、切出路径。2.铳削方向的确定根据顺铳、逆铳的基本原理，精加工选择顺铳，如图5-2所示；粗加工时选择与之相反。（二）旋转、镜像、缩放和极坐标等简化编程方法与应用1.旋转功能指令该指令可使编程图形按指定旋转中心及旋转方向将坐标系旋转定的角度。如果工件的形状由许多相同的图形组成，则可将图形单元编成子程序，然后由主程序的旋转指令调用。1）指令代码G68表示进行坐标系旋转G69撤销旋转功能2）指令格式（G17）G68X_Y_R_；式中：X、Y指定旋转中心;R为旋转角度，正值表示逆时旋转,般以X轴正方向为回转角度图5-3旋转功能指令编程实例G69Z50.；M05：的起始线，由G90、G91来指定是绝对值或增量值。注：在有刀具补偿的情况下，应先旋转后补偿。3）应用旋转功能编制右图所示轮廓的加工程序，设刀具起点距坐标O点上50mm,切削深度为5mm。编程实例00501；G54G90GOOXOYOZ50,:S800M03；GOOZ5.；M98P0502；M98P0502；G68XOYOR45.；M98P0502；G68XOYOR90.；子程序：M30；00502；G03X-10.R5.；G91GOlZ-10.F50；GOlY-6.：G41GOlX20.DOl；G40GOlX-20.Y6.G02X20.R10.；G90GOOZ5.；G02X-10.R5.：G69M99；2.镜像功能指令镜像编程，也称轴对称编程，是将数控加工刀具轨迹沿某坐标轴作镜像变换而形成加工坐标轴对称零件的刀具轨迹。对称轴即可以是X轴或Y轴，也可以是原点（工件坐标系的零点）。1）指令代码G51.1建立镜像G50.1取消镜像2）指令格式G51.1X-Y-Z_；（设定镜像轴，后面的数值为坐标轴或平行于某一坐标轴的坐标值。）M98P_；（调用子程序）G50.1X_Y_Z_；注：当镜像为某一轴时，以下指令将会发生变化：圆弧指令：G02和G03被互换；刀具半径补偿：G41和G40被互换；坐标旋转：Cw和CCW（旋转方向）被互换。编程实例D求解各基点坐标：O点坐标：XO.000Y0.000A点坐标：X28.302Y10.661B点坐标：X19.698Y22.949C点坐标：图5-4镜像功能指令编程实例D点坐标：X48.575Y34.012E点坐标：X44.685Y22.133a点坐标：X6.883Y-9.830b点坐标：X30.883Y6.975X30.757Y30.692c点坐标：X4.301Y-6.1442）程序：（刀具612立铳刀）子程序:00503；00504；G54G90GOOXOYOZ50.；G90GOlZ-5.F50；S650M03；GOlX6.883Y-9.830；GOOZ5.；G41GOlX30.883Y6.975DOl：M98P0504；GOlX19.698Y22.949；G51.1XO；GOlX30.757Y30.692；M98P0504；G03X48.575Y34.012R18.；G51.1YO；GOlX44.685Y22.133；M98P0504；GOlX4.301Y-6.144；G51.1XO；G40GOlXOYO；M98P0504；GOOZ5.；G50.1；M99；G90GOOZ50.；M05；M30；说明：由于使用了镜像编程（加工），在第U、IV象限的刀补方式均为G42,形成逆铳加工，其加工的表面质量与第I、In象限必然不同。在使用镜像编程（加工）时，必须考虑此工艺问题。3.缩放功能指令图55缩放加工图示缩放功能本是CAD系统的一种标准功能，为了编程灵活，很多现代CNC系统也提供这一几何变换的数控加工编程能力。1）指令代码G50建立缩放G51取消缩放2）指令格式G51X_Y_Z_P_；（X、Y、Z一设定缩放中心的坐标值，P一缩放倍数。）M98P_；G50；注：在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后再进行刀具半径和长度补偿。4.极坐标功能指令对于中心对称分布的零件加工内容，采用极坐标编程十分方便。1）指令代码G16建立极坐标系（模态）G15取消极坐标系2）指令格式G16（或G15）；注：极坐标平面选择用GI7、GI8、G19指定;指定G17时，+X轴为极轴，程序中坐标字X指令为极径，Y指令为极角；指定G18时,图56极坐标加工图示+Z轴为极轴，程序中坐标字Z指令为极径，X指令为极角；指定G19时，+Y轴为极轴，程序中坐标字Z指令为极径，Y指令为极角。3）编制应用实例（钻中心孔）图示：图56G17G90G16G81X50.Y30.Z-8.R20.F40；（极径50mm,极角30°）X50.Y90.；（极径50mm,极角90°）X50.Y150.；（极径50mm,极角150°）（=）加工中心的基础知识1概念加工中心是在数控铳床基础上发展起来的，是一种备有刀具库并具有实现自动换刀装置，对工件进行多工序（钻、铳、扩、钱、锋、攻螺纹等）加工的数控设备。是典型的集高新技术于一体的机械加工设备。2.加工中心的特点1）工序集中；2）对加工对象的适应性强；3）加工精度高；4）加工生产率高；5）减轻劳动强度；6）经济效率高；7）有利于生产的现代化管理。3 .加工中心的分类1）立式加工中心主轴轴线垂直于水平面。其基本结构为固定立柱，工作台为长方形，无分度功能，主要适用于加工板材类、套类、盘类、壳体类和模具类零件。具有装夹方便、便于操作、易于观察加工情况、调试程序容易、应用广泛等特点。（图57）图57立式加工中心图58卧式加工中心2）卧式加工中心主轴轴线平行于水平面。通常带有自动分度的回转工作台或数控工作台，一般具有35个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标和一个回转运动坐标，工件一次装夹后，完成除安装面和顶面以外的其余四个表面的加工，适合加工箱体类零件。（图58）3）龙门式加工中心主轴轴线多为垂直设置。除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的功能较齐全，能够一机多用，适用于加工大型和形状复杂的零件。（图58）4）五轴加工中心具有立式和卧式加工中心的双重功能。工件一次安装后能完成除安装面以外的其余五个面的加工，常见的五轴加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转90°,对零件进行立式和卧式加工：另一种是主轴不改变方向，而由工作台带着零件旋转90°,完成对零件五个表面的加工。图59龙门式加工中心图510五轴加工中心5）虚轴加工中心虚轴加工中心改变了以往传统机床的结构，通过连杆的运动，实现主轴多自由度的运动,完成对零件复杂曲面的加工。图511虚轴加工中心图512APC加工中心6）带APC的加工中心即具有可交换工作台装置的加工中心。工作台（托盘）的数量可有两个或多个。这种装置由于在装卸过程中不占用有效的工作时间，因而其自动化程度更高，效率也更高。4 .加工中心的主要加工对象1）箱体类零件一般是指具有两个或更多孔系，内部有一定型腔，在长、宽、高方向上具有一定比例要求的零件。2）复杂曲面是指零件的形状复杂，有的精度要求极高，采用普通数控机床难以加工甚至无法加工的曲面。3）异形件即是外形特异的零件。4）盘、套、板类零件主要指带有键槽或径向孔、端面有分布孔系或曲面的盘、套和轴类零件以及有较多孔的板类零件。5 .加工中心的组成1）基础部件由床身、立柱和工作台等组成；2）主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等组成；3）数控系统由CNC装置、P1.C控制器、伺服驱动装置以及电动机等组成；4）自动换刀装置（ATC）刀具库的形式：链式、盘式、箱式等；换刀方式：有机械手换刀和无机械手换刀。（四）换刀功能指令与应用加工中心与数控铳床的最大区别在于有无刀具库和换刀装置，因而其刀具材料、构成的基本要求与数控铳床基本相同；在工艺设计方面则要求体现出集中性、综合性、灵活性、高自动化的特点。具体从自动换刀、多轴加工、多工位加工和连续加工体现出其工艺优势。1 .换刀指令指令格式TXX；M06；2 .程序结构G91G30GOOXOYOZO；（主轴移至第二原点,经济型机床此程序段已内存）TXX；（选定刀具号）M06；（执行换刀）3 .应用1）图示：图513（预先已加工完六面体和59.7的通孔）2）工艺方案：机床：VUC85OE加工中心图513课题图夹具：机用台钳刀具：T01:660'°03精镇刀T02：14钻头T03:M16丝锥T04：11.8钻头T05：12'"必较刀T06：中16立铳刀3）加工程序：（材料：45钢）00505；G73Z-20.Q3.F30；TOl；Y-50.；M06；X50.YO；G90G54GOOXOYO；X-50.；S400M03；G80；G54G43GOOZ5.HOl；M05