项目四项目四 成形面类零件加工成形面类零件加工项目四 成形面类零件加工教学目标知识目标：1. 会判断圆弧插补方向；2. 掌握 G02、G03 圆弧插补指令及终点坐标＋半径格式应用；3. 会制订凸圆弧零件加工工艺及合理选择循环参数，确定切削用量；能力目标：1. 掌握凸圆弧零件加工、尺寸控制及检验方法；2. 会用 CAD 软件查找基点坐标；3. 会使用 VNUC 数控仿真软件进行练习；4. 完成成形面类零件加工情感目标：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. 顺时针圆弧插补、逆时针圆弧插补方向的判断；2. G02、G03 圆弧插补指令及终点坐标＋半径格式应用；3. 凸圆弧零件加工工艺制定及合理选择循环参数，确定切削用量；4. 凸圆弧成形面零件的数控程序编制及模拟仿真练习；5. 凸圆弧成形面零件的数控加工、尺寸控制及检验难点：1. 凸圆弧零件加工工艺制定及合理选择循环参数，确定切削用量；2. 完成成形面类零件加工及其尺寸控制方法。
教学目的通过本次课程的学习，让学生能够正确判断顺时针圆弧插补方向和逆时针圆弧插补方向；掌握 G02、G03 圆弧插补指令及终点坐标＋半径格式应用；凸圆弧零件加工、尺寸控制及检验方法；会制订凸圆弧零件加工工艺；用 CAD 软件查找基点坐标；使用 VNUC 数控仿真软件进行练习；并能进行成形面类零件的加工工艺分析、编程与模拟仿真教学方法总体方法：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、教具和课前准备学时：10 学时教具：VNUC 仿真软件、动画演示、数控机床、工件和刀具、夹具等课前准备：到实训工厂去看看成形面类零件的数控加工教学过程一、项目提出图 4-1 成形面类零件图图 4-2 成形面类零件三维效果图引导学生进行该零件的结构及加工工艺分析，引出课题的具体实现方法二、项目分析成形面类零件加工是学习数控车床编程与操作的最重要一环，因此要掌握如下知识：1. 顺时针圆弧插补、逆时针圆弧插补方向的判断和 G02、G03 圆弧插补指令及终点坐标＋半径格式应用；2. 凸圆弧零件加工工艺制定及循环参数选择；3. 凸圆弧零件加工、尺寸控制及检验方法；4. 成形面类零件的加工工艺分析、编程和加工操作。
三、知识学习编程指令：圆弧插补指令 G02、G03G02——顺时针圆弧插补；G03——逆时针圆弧插补1．指令功能使刀具按给定进给速度沿圆弧方向进行切削加工2. 圆弧的顺、逆方向的判断沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向向负方向看去，刀具相对于工件的转动方向是顺时针方向为 G02，逆时针方向为 G033. 圆弧插补指令格式圆弧加工终点坐标＋圆弧半径（或圆心坐标）指令格式G18 G02（G03） X＿ Z＿ R＿ F＿；G18 G02（G03） X＿ Z＿ I＿ K＿ F＿；说明：（1）X，Z 用于设定圆弧终点的坐标2）I，K 设定圆心相对于圆弧起点的（增量）坐标3）R 用于设定圆弧半径，不与 I，K 同时使用常见的有两种情况： = 1 \* GB3 ① 当圆弧不大于 180°时，R 取正值，即“﹢R” ； = 2 \* GB3 ② 当圆弧大于 180°时，R 取负值，即“－R” 4）F 用于设定圆弧插补进给速度四、制定计划1. 顺时针圆弧插补 G02 和逆时针圆弧插补 G03；2. 成形面类零件加工工艺分析及循环参数选择；3. 编制参考加工程序；4. 完成成形面类零件加工、尺寸控制方法及检验。
五、项目实施（一）加工工艺分析1．工、量、刃具选择（1）工具选择 工件装夹在三爪自定心卡盘上，用划线盘校正其它工具见表 4-12）量具选择 外径用千分尺测量；长度用游标卡尺测量；圆弧表面用半径样板测量；表面粗糙度用粗糙度样板比对；量具规格见表4-13）刀具选择 加工凸圆弧面，使用的刀具有成形车刀、棱形偏刀及尖刀加工半圆形表面选用成形车刀；加工精度较低的凸圆弧可选用尖刀；加工圆弧表面后还须车台阶时应选用棱形偏刀选用尖刀及棱形偏刀时，主副偏角应足够大，否则加工时会发生干涉现象加工材料为 Q235，选用 90°硬质合金外圆车刀 T01 进行粗车，置于1 号刀位；选用 T01 硬质合金外圆车刀 T02 进行精车，置于 2 号刀位；最后用切断刀 T03 切断工件，置于 3 刀位表 4-1 成形面类零件加工工、量、刃具选择工、量、刃具清单图号种类序号名称规格精度单位数量工具1三爪自定心卡盘个 12卡盘扳手副 13刀架扳手副 14垫刀片块 若干5划线盘个 1量具1游标卡尺 0～150mm 0.02mm把 12千分尺0～25mm25～50mm 0.01mm把 各 13半径样板 R1mm～R6.5mmR1mm～R6.5mm套 24表面粗糙度样板套 1刀具1外圆粗车刀90°把 12外圆精车刀90°把 13切槽刀4mm把 12．加工工艺路线本零件台阶面单向递增，宜采用一次装夹车削，然后切断。
凸圆弧面粗加工余量不均匀，应采用相应解决方法，生产中常用车锥法（斜线法）和车圆法（同心圆法） 1 \* GB3 ① 车锥法即用车圆锥的方法切除圆弧毛坯余量，加工路线不能超过 A、B 两点的连线，否则会伤到圆弧的表面此种方法适用于圆心角小于 90°的圆弧 2 \* GB3 ② 车圆法即用不同半径的圆切除毛坯余量，车刀空行程时间较长，常用于圆心角大于 90°的圆弧这里使用 G71 指令，凸圆弧采用车锥法车削，中间圆弧采用车圆法粗车3．合理选择切削用量加工材料为 Q 235，硬度不高，切削力不大，切削用量选择如下表表 4-2 成形面类零件加工工艺工步号工步内容刀具号切削用量背吃刀量 ap/(mm)进给速度f/(mm/r) 主轴转速 n/(r/min)1粗加工外轮廓，留 0.4mm 精车余量T011～20.26002精加工外轮廓至尺寸T020.20.18003切断工件控制总长T0340.08400（二）编制参考加工程序1．建立工件坐标系根据工件坐标系建立原则，工件原点设在右端面与主轴轴线的交点上，如图 4-1 所示2．计算基点坐标基点 P1～P10 点坐标按各点极限尺寸平均值为准作为编程尺寸。
基点坐标可采用 CAD 软件查询方法获得，具体坐标见表 4-2表 4-3 基点坐标基点坐标（X，Z）基点坐标（X，Z）P1 （13.979，-7）P6 （20.976，-41.521）P2 （13.979，-12）P7（20.976，-50.52）P3 （16.479，-12）P8（23.976，-50.52）P4 （18.479，-13）P9（27.976，-50.52）P5 （18.479，-18.796）P10（27.976，-60）3．参考程序（见表 4-3）FANUC 系统程序名为“O9403” 表 4-4 成形面类零件零件加工参考程序程序段号 程序内容 动作说明N05T0101 选择 T01 号外圆粗车刀N10G40 G99 M03 S600 F0.2取消刀尖半径补偿，绝对坐标编程，转速为 600r/min，进给速度为 0.2mm/rN20G00 G42 X36 Z5 刀具快速移动至循环起点N30G71 U2 R1 设置循环参数，调用粗加工循环N40G71 P50 Q160 U0.3 W0.1N50G00 X0轮廓精加工程序段N60G03 X13.979 Z-7N70G01 Z-12N80X16.949N90X18.479 Z-13N100Z-18.976N110G03 X20.976 Z-41.521N120G01 Z-50.52N130X23.976N140G03 X27.976 Z-52.52N150G01 Z-61N160X36N170G40 G00 X100 Z100 刀具退回至换刀点程序停，主轴停，测量N180M00 M05N190T0202 换外圆精车刀N200M03 S800 F0.1精加工转速为 800r/minN210G70 P50 Q160调用精加工循环，精加工N220G00 X100 Z100刀具退回至换刀点N230M00 M05程序停，主轴停，测量N240T0303 换切断刀N250M03 S400主轴转速为 400r/minN260G00 X30 Z-64刀具移动至工件左端N270G01 X0 F0.08切断N280X36 F0.3 刀具沿 X 方向退出N290G00 X100 Z100 M05 刀具退回至换刀点，主轴停N300M30程序结束（三）VNUC 仿真操作先在 VNUC 仿真软件上加工，所用毛坯为 Φ35 的圆钢。
步骤如下：（1）打开仿真软件，选择机床和系统2）开机、手动、回参考点3）设置毛坯、装夹工件4）选择安装刀具5）新建或调入程序6）对刀7）程序校验8）自动加工四）加工准备（1）检查坯料尺寸2）开机、回参考点3）刀具装夹将外圆粗车刀 T01、外圆精车刀 T02、切断刀 T03分别装在刀架的 1、2、3 号刀位，并按要求夹紧其中安装切断刀T03 时应注意使刀杆垂直于工件轴线4）工件装夹将 Φ30 的棒料装夹在三爪自定心卡盘上，伸出75mm，找正并夹紧5）程序输入把已经仿真的程序通过数控机床 MDI 键盘输入数控机床，或拷贝到计算机后再调出五）对刀外圆精车刀采用试切法（车端面、车外圆）进行对刀，并把操作得到的数据输入到 T02 号刀具补偿中；外圆粗车刀和切断刀对刀时，分别将刀位点移至工件右端面和外圆处进行对刀操作，并把操作得到的数据输入到 T01、T03 号刀具补偿中切断刀仍取左侧刀尖为刀位点六）空运行及仿真打开程序，选择 MEM（自动）工作方式，打开机床锁住开关，按空运行键，再按循环启动键，观察程序运行情况；若按图形显示键再按循环启动键，可进行轨迹仿真，观察加工轨迹空运行结束后，使空运行及机床锁住功能复位，机床重新回参考点。
七）零件自动加工及尺寸控制1．零件自动加工打开程序，选择 MEM（自动）工作方式，调好进给倍率，按循环启动键，进行自动加工2．零件加工过程中尺寸控制外圆及长度尺寸通过设置刀具磨损量控制，首件加工采用试切和试测方法控制尺寸精度具体做法：当程序运行到 N180 程序段时，停车测量精加工余量；根据测量结果设置外圆精车刀 T02 的磨损量，避免因对刀不精确而使精加工余量不足出现缺陷然后运行精加工程序到 N230 程序段时，停车测量；根据测量结果修调精加工车刀T02 的磨损值，再次运行精加工程序，直到达到尺寸要求为止圆弧面形状及尺寸通过设置刀尖半径补偿、装夹刀具时使刀尖与工件轴线等高、试测量等方法控制首件加工尺寸调好后将程序中 M00 M05 指令删除即可进行成批零件的生产，加工中不需要再测量和控制尺寸，直至刀具磨损为止八）零件检测与评分零件加工结束后进行检测检测结果写在表 4-4 中表 4-4 成形面类零件加工评分表班级姓名学号课题凸圆弧面零件加工零件编号基本检查编程序号检测内容 配分学生自评 教师评分1切削加工工艺制定正确52切削用量选择合理53程序正确、简单、规范 5操作4设备操作、维护保养正确55安全文明生产 56刀具选择、安装正确、规范57工件找正、安装正确、规范5工作态度 8行为规范、纪律表现5外圆9Φ28 0-0.052 mm710 Φ21 0-0.052 mm 711 Φ30 0-0.03 mm 712Φ18.5 0-0.043 mm 613 Φ14 0-0.043 mm6长度14 (60±0.1) mm515 9 0-0.05 mm 516 7 0-0.052 mm517 12 mm 2倒角18 C1 119 C2 1表面粗糙度20 Ra1.6 μm621 Ra3.2 μm2综合得分 100（九）。