数控加工与编程车项目五子程序教案

1学习情境五学习情境用子程序指令加工不等距槽零件参考学时教学内容1．子程序的定义；2．子程序编程指令；3.子程序的应用；4.零件数控加工工艺的制订。教学目标1.职业能力目标（1）具有与设计人员、工艺人员、操作人员沟通的能力；（2）具有分析零件图、掌握设计意图和零件工艺分析的能力；（3）具有数控编程的基本能力；（4）查阅资料及相关应用手册的能力；（5）善于观察、思考、自主学习及创新设计能力。2.专业知识目标（1）掌握子程序指令的编程；（2）掌握车床上子程序的加工应用范围。3.社会能力（1）团队协作意识及方法；（2）语言表达能力。教学重点难点及解决方法1．教学重点子程序编程指令。2．教学难点应用子程序编程指令加工零件。3.解决方法（1）图形示例，零件加工仿真；（2）查阅专业书籍及相关设计手册；（3）咨询企业相关人员或教师；教学条件1．教室、多媒体；2．校内实训机房、数控加工仿真软件；3．生产性实习车间、数控车床。教学方法多媒体讲授理论知识；仿真软件练习掌握数控机床操作面板及基本指令加工；数控机床实际操作练习掌握基本能力。2学习情境二：不等距槽零件的加工（详案）教学过程的实施步骤教学内容教学方法时间情景描述（咨询）1．给出不等距槽零件图；2．给出零件的信息及加工要求；3．分析零件特点，指导学生自学内容。教师介绍0.5课时制定加工工艺（计划）1．工件的装夹与定位；2．加工路线的确定；3．切削用量的选择；4．刀具的选择；5．机床及数控系统的选择。学生自学教师辅导1课时编制零件加工程序（决策）1.子程序调用指令M98；2.子程序返回指令M99；3.多把刀具的工件坐标系的建立；4．编程分析、编写零件的数控加工程序；5．查阅资料、进行讨论。学生为主教师点评2课时数控仿真和实操加工（实施）1．数控仿真系统的应用；2．数控仿真加工的操作步骤；3．零件的加工。教师指导学生操作2课时检测加工零件(检查)1．零件的尺寸精度检测；2．零件加工质量评估；3．总结。教师点评0.5课时任务扩展1．螺纹加工扩充；2．切槽、切断加工；3．学习应用；4．创新设计教师讲授课后自学2课时评价完成情况（60%）方法能力（20%）创新意识（20%）3一、情境描述给学生发放零件图，并给出零件信息和加工要求。图5.1零件图图5.2三维图图示零件为不等距槽的一轴类零件，该零件加工表面有外圆柱面、切槽等，要求使用子程序调用的方法进行数控程序的编制，并完成零件的车削加工。4二、制订加工工艺（一）引入新知识1.引入新指令暂停指令---G04格式：G04X/P___;参数：X、P为暂停时间，X后跟数值单位为s；P后跟数值单位为ms,且后跟数值不能用小数点表示。应用：车削沟槽或钻孔时，加工到槽底或孔底时刀具做适当时间暂停，使工件回转一周以上，以确保槽底或孔底得到精确的尺寸及光滑的加工表面。说明：G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作；G04为非模态指令，仅在其被规定的程序段中有效；G04可使刀具作短暂停留，以获得圆整而光滑的表面。2.切槽加工①车削精度不高和宽度较窄的沟槽，可用刀宽等于槽宽的切槽刀，采用直进法一次加工。②车削精度高的沟槽，可用多次直进法切削，见图5.3所示，并在槽的两侧留一定的精车余量，然后精车至尺寸。图5.3多次直进法切槽3.切断加工切断方法：直进法和左右借刀法，如图5.4所示。直进法常用于切断铸铁等脆性材料；左右借刀法常用于切断钢等塑性材料。5（a）直进法（b）左右借刀法图5.4切断方法（二）零件具体加工工艺制定1．装夹与定位该零件为轴类零件，其轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ32mm外圆左端，使工件伸出卡盘约65mm，一次装夹完成加工。2．工步顺序从右端至左端轴向进给切削。先进行外圆加工，再进行切槽，最后进行切断。①装夹工件；②车削端面；③加工φ30mm外圆；；④切槽至φ20mm；⑤切断。3．选择刀具根据零件加工要求和加工工艺分析，选用二把刀具：T01为外圆车刀、T02为切断刀。4．确定切削用量车削用量的具体数值应根据机床性能、加工工艺、相关手册并结合实际经验确定：机床转速：外圆加工为800r/min，切槽和切断为400r/min。进给速度：外圆加工为0.5mm/min，切槽和切断为0.1mm/min。5．选择机床和数控系统①机床型号机床型号为CK6132-Ⅱ型数控车床。②数控系统采用广数928TD数控系统。三、编制零件加工程序（一）引入新知识（子程序指令）1.子程序的定义6在编制加工程序中，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者几个程序中都要使用它，可以把这类程序做成固定程序，并单独加以命名，事先存储起来，这组程序段就称为子程序。2.子程序的调用子程序可以在存储器方式下调出使用，主程序可以调用子程序，一个子程序也可以调用下一级的子程序，子程序执行完后返回到主程序中调用子程序的程序段的下一句程序段运行。子程序的调用格式如下：M98P____;其中，P为被调用的子程序号，P后名跟8位数，前四位表示调用子程序次数，省略时为调用一次；后四位表示调用子程序名。子程序的格式与主程序相似，区别在于程序结束使用M99从子程序返回，如下所示：O××××……M993.子程序的应用原则（1）零件上有若干处相同的轮廓形状。在这种情况下只编写一个子程序，然后用主程序调用该子程序就可以了；（2）程序的内容具有相对独立性。在加工较复杂的零件时，往往包含许多独立的工序，有时工序之间的调整也是容许的，为了优化加工顺序，把每一个的工序编成一个独立子程序，主程序中只需加入换刀和调用子程序等指令即可。（二）确定工件坐标系、对刀点和换刀点（1）根据零件图纸的尺寸标注特点及基准统一的原则，选择零件右端面与轴心线的交点作为工件原点，建立工件坐标系。（2）采用手动试切对刀方法把该点作为对刀点。（3）换刀点设置在工件坐标系下X100、Z100处。（三）不等距槽零件数控加工程序的编制1.编程分析该零件结构要素有外圆柱面、切槽，最后进行切断，结构较为简单，切槽部分有规律性，所以可以使用子程序进行程序编制，以简化程序。采用直径编程方式，直径尺寸编程与零件图纸中的尺寸标注一致，编程较为方便。2.加工程序清单7O0001主程序N10T0101外圆车刀，建立工件坐标系N20M03S800主轴正转，转速为800r/minN30G00X35Z0移至端面切削起点处N40G01X0F0.5切削端面N50G00X30Z5移至外圆切削起点处N60G01Z-52车削φ30外圆N70G00X100Z100快速退刀至换刀点N80T0202换切断刀N90G00X32Z0移到子程序起点处N100M98P20002调用子程序，循环2次N110G00W-12移至切断起点处N120G01X0F0.2切断，调整进给速度N130G04X2暂停2sN140G00X100Z100快速退刀至安全点N150M30程序结束O0002子程序N10G00W-12移至槽的切削起点处N20G01U-12F0.3切槽至φ20mm，调整进给速度N30G04X1槽底暂停1sN40G00U12X向退刀N50W-8Z向偏移至第二个槽切削起点处N60G01U-12切槽至φ20mmN70G04X1槽底暂停1sN80G00U12X向退刀N90M99子程序结束，并返回到主程序（四）加工程序的检验、修改◆学生讨论、自评、检验、修改。◆教师指导、讲解。四、数控仿真和实操加工1．零件的数控仿真使用数控加工仿真软件对加工程序进行检验，正确进行数控加工仿真的操作，完成零件的仿真加工。82．零件的实操加工通过仿真加工，确定零件程序的正确性后，在数控实训车间对零件进行实际操作加工。五、加工零件的检测1．利用游标卡尺、外径千分尺、表面粗糙度工艺样板等量具测量工件，学生对自己加工的零件进行检测，包括尺寸精度的检测和零件加工质量的检测。2．教师对学生加工零件进行检测，并做出点评。六、任务扩展针对用子程序指令加工不等距槽零件的学习情境，进行扩展创新，由教师讲授，学生课后学习、应用。1．子程序的扩展应用图5.5子程序加工零件示例本情境中不等距槽零件上有若干处相同的轮廓形状，所以采用子程序进行编程，可以简化程序。这里讲一下子程序的另一个应用原则：当加工中反复出现有相同轨迹的走刀路线时，可以采用子程序编程。如图5.5零件所示，即被加工的零件需要刀具在某一区域内分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用子程序比较方便，此时通常要以增量方式编程，该零件程序如下：O0003主程序N10T0101外圆车刀，建立工件坐标系N20S400M03主轴正转，转速400r/minN30G00X92Z5移到子程序起点处N40M98P110004调用子程序，并循环11次N50G00X100Z100返回安全位置N60M05主轴停N70M30主程序结束并复位9O0004子程序N10G00U-52移至切削X起点处N20G01Z0F100进刀至切削起点处，留下后面的切削余量N30G03U16W-8R8加工R8圆弧段N40G01W-20加工φ16外圆N50G02U20W-10R10加工R10圆弧段N60G01U14加工端面N70W-10加工φ50外圆N80G40U2离开已加工表面，并取消刀补N90G00Z5回到循环起点Z轴处N100U-4调整每次循环的吃刀量为4mmN110M99子程序结束，并返回到主程序2．学习应用加工图所示零件，零件毛坯为φ35mm的棒料，材料为45号钢，完成零件的数控加工，车削加工至图纸尺寸。要求：①对零件进行简单加工工艺分析；②要求使用子程序指令进行数控加工程序编制；③进行数控加工仿真。10附件1：学习任务单图示零件为不等距槽的一轴类零件，该零件加工表面有外圆柱面、切槽等，要求使用子程序调用的方法进行数控程序的编制，并完成零件的车削加工。11附件2：数控加工工序卡片单位名称德州科技职业学院产品名称或代号零件名称零件图号夹具名称使用设备车间工步号工步内容刀具号刀具类型主轴转速/(r·min-1)进给速度/(mm·min-1)背吃刀量/mm备注12345678910111213141512附件3：评分表数控车工考核评分表班级姓名学号检测项目技术要求配分评分标准检测结果得分机床操作1按步骤开机、检查、润滑2不正确无分2回机床参考点2不正确无分3按程序格式输入程序，检查及修改2不正确无分4程序轨迹检查2不正确无分5工、夹、刀具正确安装2不正确无分6按指定方式对刀2不正确无分7检查对刀2不正确无分外圆8Φ30Ra3.210/6超差0.01扣5分，降级无分长度9108×2超差无分1068×2超差无分其它11未注倒角2不符无分12安全操作规程违反扣总分10分/次总配分100总得分零件名称图号加工日期年月日加工开始时分停工时间分钟加工时间检测加工结束时分停工原因实际时间评分13附件4：学习应用加工图所示零件，零件毛坯为φ35mm的棒料，材料为45号钢，完成零件的数控加工，车削加工至图纸尺寸。要求：①对零件进行简单加工工艺分析；②要求使用子程序指令进行数控加工程序编制；③进行数控加工仿真。