数控车工教案 任务3.docx

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数控车工教案任务3

实习指导教师课时授课教案

授课班级

SK1714\SK1715

授课日期

指导教师

雷玖璋

课程名称

数控车床实训

课题号

3

实训课题

识别各类车刀，安装各类车刀、试切法建立工件坐标系

课时

实训准备

1.设备：

数控车床

2.工具及材料：

①工具副：

装拆刀具专用扳手、装拆工件专用扳手、校表、垫片若干。

（每组1套）

②量具：

千分尺，游标卡尺，0～150钢尺。

（每组1套）

③刀具：

90°硬质合金外圆车刀。

④材料：

45#钢，尺寸规格Ф35×100。

实训目标

知识目标

⑴熟练进行工件的安装

⑵正确选择刀具和安装刀具

⑶了解刀具补偿的相关概念；

⑷熟悉“刀偏表”功能子菜单的操作界面和使用；

⑸熟悉“刀补表”菜单的操作界面和使用；

⑹熟练掌握对刀操作的方法和技巧。

能力目标

⑴培养学生熟练应用知识的能力

⑵通过任务驱动，培养学生分析问题和解决问题的综合能力

⑶培养学生的团队合作精神和交流合作能力

情感目标

使能够理论联系实际，培养学生的动手和学习兴趣，从而进一步提高就业竞争能力。

实训难点与重点及处理方法

重点：

熟练掌握对刀操作的方法和技巧

处理方法：

讲清楚刀具补偿的相关基本概念

难点：

熟练掌握对刀操作的方法和技巧

处理方法：

多练习对刀操作

安全注意

事项

学生在装工件及刀具时，决不允许其他同学按机床上的任一按键，以免发生安全事故。

检测手段

千分尺，游标卡尺，0～150钢尺

实训过程

教学活动

教师活动

学生活动

时间分配

复习导入新授：

活动探究

难点突破

概念学习

重点练习

重点突破

拓展训练

总结

教学过程

教学内容

备注

组织教学

宣布课堂纪律、点名；

检查学生的课前准备。

7’

3’

15’

15’

复习导入

新授课程

难点突破

问题：

⑴数控车床加工工件时，机床是怎样找到编程坐标系的？

⑵复习手工编程时工件坐标系的设定方法

⑶导入对刀的目的及意义

一、工件的装夹

装夹工件时，应使三爪卡盘夹紧工件并有一定的夹持长度，工件中心线与主轴中心线重合，如装夹外圆已经精车的工件，必须在工件外圆上垫一层铜皮，以防损伤外圆表面。

二、刀具的装夹

（1）、外圆车刀的装夹

装夹在刀架上的外圆车刀不宜伸出太长，否则刀杆的刚度降低，在切削时容易产生振动，直接影响加工工件的表面粗糙度，甚至有可能发生崩刃现象，车刀的伸出长度一般不超出刀杆厚度的2倍。

车刀刀尖应与机床主轴中心线等高，如不等高，应用垫刀片垫高。

垫刀片要平整，尽量减少垫刀片的片数，一般只用2～3片，以提高车刀的刚度。

另外，车刀刀杆中心线应与机床主轴中心线垂直，车刀要用两个刀架螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流拧紧。

拧紧时应使用专用扳手，不允许再加套管，以免使螺钉受力过大而损伤。

（2）、纹车刀的装夹

螺纹车刀装夹的正确与否，对螺纹的精度将产生一定的影响。

若装刀有偏差，即使车刀的刀尖角刃磨得十分准确，加工后的螺纹牙形仍会产生误差。

因此要求装刀时刀尖与机床主轴中心线等高，左右切削刃要对称，为此要用对刀螺纹样板进行对刀。

（3）、切断刀的装夹

切断刀不宜伸出太长，装刀时要装正，以保证两个副偏角对称，否则将使一侧副刃实际上没有副偏角或者是负的副偏角，造成刀头这一侧受力较大而折断。

切断刀的主切削刃必须与机床主轴中心线等高，以避免切不断工件、切断刀崩刃或折断的情况出现。

（4）、镗孔刀的装夹

用车刀加工内孔通常称为镗孔，使用的车刀为镗孔刀。

在装刀时，刀尖应与机床主轴中心线等高，刀杆基面必须与主轴中心线平行，刀头可略向里偏斜一些，以免镗到一定深度时，刀杆后半部与工件表面相碰，刀杆伸出在允许的情况下尽量短一些，但应保证刀杆的工作长度长于孔深度3～5mm。

活动探究

重点突破

拓展训练

讲授概念

活动探究

重点要求

实操实训

学生逐个练习工件的安装、刀具的安装

三、对刀操作

刀具偏置补偿可以使刀具快速移动，使刀具与工件的距离和上一把刀保持一致。

寻找各刀需要长度补偿的过程称为对刀。

对刀方法主要有：

一般对刀、机外对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀四种。

经济型数控车床都采用一般对刀。

一般对刀是指在机床上作手动对刀。

手动对刀是通过试切零件来对刀。

手动对刀要较多地占用机床时间，此方法用在数控车床上较为落后。

下面，我们以华中世纪星HNC-21T数控系统为例讲解对刀方法。

刀具偏置补偿数据的设置有两种方法：

一种是手工填写，另一种是采用试切法，由系统自动生成。

图6-7刀偏表编辑

（一）、试切法确定刀具偏置值

试切法指的是通过试切，由试切直径和试切长度来计算刀具偏置值的方法。

根据是否采用标准刀具它又可以分为绝对刀偏法和相对刀偏法。

⒈绝对刀偏法

绝对刀偏法是指，每一把刀具独立建立自己的补偿偏置值，如图7-7中该值将会反映到工件坐标系上（注绝对刀偏法时不存在标准刀具）。

绝对刀偏法对刀的具体步骤如下：

（1）用光标键↑、↓将蓝色亮条移动到要设置刀具的行；

（2）用刀具试切工件的外径，然后沿Z轴方向退刀（注意：

在此过程中不要移动X轴）；

（3）测量试切后的工件外径，将它手工填入图4.2.2中的“试切直径”这一栏。

这样，X偏置就设置好了；

（4）用刀具试切工件的端面，然后沿X轴方向退刀；

（5）计算试切工件端面到该刀具要建立的工件坐标系的零点位置的有向距离，将该值填入到图4.1.2中的“试切长度”这一栏。

这样这把刀的Z偏置就设置好了。

如果要设置其余的刀具，就重复以上步骤。

注意：

（1）对刀前，机床必须先回机械零点；

（2）试切工件端面到该刀具要建立的工件坐标系的零点位置的有向距离也就是试切工件端面在要建立的工件坐标系中的Z轴坐标值；

（3）设置的工件坐标系X轴零点偏置=机床坐标系X坐标-试切直径，因而试切工件外径后，不得移动X轴；

（4）设置的工件坐标系Z轴零点偏置=机床坐标系Z坐标-试切长度，因而试切工件端面后，不得移动Z轴。

⒉相对刀偏法

相对刀偏法是指有标准刀具，而其余的每一把刀具的偏置是相对于标准刀具的偏置。

该值将不会反映到工件坐标系上，此时只建立一个由标刀确定的工件坐标系。

其具体操作步骤如下：

（1）先将标刀对刀。

如果我们要选择作为标刀的刀具已经是标刀，我们就要将光标键↑、↓移到标刀位置，按F5键取消标刀，否则填入“试切直径”和“试切长度”参数时，系统会出现如图7-8所示提示：

图6-8相对刀偏法标刀对刀提示

（2）按照绝对对刀法（共五个步骤），对好要作为标刀的刀具偏置，建立该刀具所确定的工件坐标系；

（3）设置标刀；按光标键↑、↓移动蓝色亮条到已对好刀的刀具位置，按F5键设置该刀具为标刀，如图7-9所示。

图6-9标刀选择

（4）选择要对刀的刀具，按光标键↑、↓移动蓝色亮条到要对刀的刀具位置；

（5）按照绝对对刀法（共五个步骤），对好所选的刀具偏置。

如果要设置其余的刀具，就重复以上（4）、（5）步骤。

这样就对好所有的刀具偏置。

注意：

在填写非标刀具的试切长度时，是指非标刀具试切工件端面在标刀已建立工件坐标系中的Z轴坐标值。

（二）、直接填写刀具偏置值

直接填写刀具偏置值就是参照标准刀具来直接填写刀具偏置值。

其步骤如下：

（1）执行相对刀偏中的步骤

（1）、

（2）、（3）填好标刀的偏置；

（2）系统在手摇工作方式下，用基准刀具对准工件的一基准点，如图7-10的A点；

（3）按F1“X轴置零”，则屏幕上显示的X轴坐标清零，按F2“Z轴置零”则屏幕上显示的Z轴坐标清零，按F3“XZ置零”则屏幕上显示的XZ轴坐标清零；

（4）使刀具退刀：

（5）选择要对刀的刀具，按光标键↑、↓移动蓝色亮条到要对刀的刀具位置，手动换刀。

同样旋转手摇脉冲发生器，使刀尖对基准点A。

这时屏幕上显示的坐标值，就是该刀对基准刀的偏置值△X、△Z；

（6）将△X、△Z分别填入已选刀具的X偏置和Z偏置。

图6-10测量刀偏数据

（二）、刀补的校验

所有刀具对刀完成后，要进行刀补的校验。

校验步骤如下：

⑴编写一个校验刀补的程序，在单段方式下执行该程序，建立起加工坐标系；

⑵对一号刀具进行试切和测量，看测量的试切直径与面板上的工件坐标系X轴显示的坐标值是否一致（注意：

测量退刀时只退Z轴，不能退X轴）。

一致，则说明一号刀具X轴的刀补值准确；反之，则说明一号刀具X轴的刀补值不准确；

⑶执行G00Z0，再执行G01X10F80，看刀尖是否完全与已加工端面重合。

重合，则说明一号刀具Z轴的刀补值准确；反之，则说明一号刀具Z轴的刀补值不准确；

⑷对所有已完成对刀的刀具依次重复⑴、⑵、⑶步骤，即完成刀补的校验。

刀补值不正确，必须重新对刀。

分组练习要求

1、每组指定一位同学负责；

2、按规定的内容练习；

3、没有上机床上操作的同学要求认真观察同组其他同学的操作；

4、同组的同学在掌握操作要领后，互相记时以督促提高操作的熟练程度；

一、刀具补偿的相关基本概念

刀具的补偿包括刀具的偏置和磨损补偿，刀尖半径补偿。

刀具的偏置和磨损补偿，是由T代码指定的功能，而不是由G代码规定的准备功能。

刀具偏置补偿可以使刀具快速移动，使刀具与工件的距离和上一把刀保持一致。

寻找各刀需要长度补偿的过程称为对刀。

对刀方法主要有：

一般对刀、机外对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀四种。

经济型数控车床都采用一般对刀。

一般对刀是指在机床上作手动对刀。

手动对刀是通过试切零件来对刀。

手动对刀要较多地占用机床时间，此方法用在数控车床上较为落后。

（一）、刀具偏置补偿和刀具磨损补偿

我们编程时，设定刀架上各刀在工作位时，其刀尖位置是一致的。

但由于刀具的几何形状、及安装的不同，其刀尖位置是不一致的，其相对于工件原点的距离也是不同的。

因此需要将各刀具的位置值进行比较或设定，称为刀具偏置补偿。

刀具偏置补偿可使加工程序不随刀尖位置的不同而改变。

刀具偏置补偿有两种形式：

⒈相对补偿

如图图7-1所示，在对刀时，确定一把刀为标准刀具，并以其刀尖位置A为依据建立坐标系。

这样，当其它各刀转到加工位置时，刀尖位置B相对标刀刀尖位置A就会出现偏置，原来建立的坐标系就不再适用，因此应对非标刀具相对于标准刀具之间的偏置值△x、△z进行补偿。

使刀尖位置B移至位置A。

本系统是通过控制机床拖板的移动实现补偿的。

图6-1刀具偏置的相对补偿形式

标刀偏置值为机床回到机床零点时，工件坐标系零点相对于工作位上标刀刀尖位置的有向距离。

⒉绝对补偿

即机床回到机床零点时，工件坐标系零点，相对于刀架工作位上各刀刀尖位置的有向距离。

当执行刀偏补偿时，各刀以此值设定各自的加工坐标系。

见图7-2。

图6-2刀具偏置的绝对补偿形式

刀具使用一段时间后磨损，也会使产品尺寸产生误差，因此需要对其进行补偿。

该补偿与刀具偏置补偿存放在同一个寄存器的地址号中。

各刀的磨损补偿只对该刀有效（包括标刀）。

刀具的补偿功能由T代码指定，其后的4位数字分别表示选择的刀具号和刀具偏置补偿号。

T代码的说明如下：

TXX+XX

刀具号刀具补偿号

刀具补偿号是刀具偏置补偿寄存器的地址号，该寄存器存放刀具的X轴和Z轴偏置补偿值、刀具的X轴和Z轴磨损补偿值。

T加补偿号表示开始补偿功能。

补偿号为00表示补偿量为0，即取消补偿功能。

系统对刀具的补偿或取消都是通过拖板的移动来实现的。

补偿号可以和刀具号相同，也可以不同，即一把刀具可以对应多个补偿号（值）。

如图7-3所示，如果刀具轨迹相对编程轨迹具有X、Z方向上补偿值（由X，Z方向上的补偿分量构成的矢量称为补偿矢量），那么程序段中的终点位置加或减去由T代码指定的补偿量（补偿矢量）即为刀具轨迹段终点位置。

图6-3经偏置磨损补偿后的刀具轨迹

例21如图7-4，先建立刀具偏置磨损补偿，后取消刀具偏置磨损补偿。

图6-4刀具偏置磨损补偿编程

（二）、刀尖圆弧半径补偿G40，G41，G42

说明：

数控程序一般是针对刀具上的某一点即刀位点，按工件轮廓尺寸编制的。

车刀的刀位点一般为理想状态下的假想刀尖A点或刀尖圆弧圆心O点。

但实际加工中的车刀，由于工艺或其他要求，刀尖往往不是一理想点，而是一段圆弧。

当切削加工时刀具切削点在刀尖圆弧上变动；造成实际切削点与刀位点之间的位置有偏差，故造成过切或少切。

这种由于刀尖不是一理想点而是一段圆弧，造成的加工误差，可用刀尖园弧半径补偿功能来消除。

刀尖园弧半径补偿是通过G41、G42、G40代码及T代码指定的刀尖园弧半径补偿号，加入或取消半径补偿。

G40：

取消刀尖半径补偿；

G41：

左刀补（在刀具前进方向左侧补偿），如图7-5；

G42：

右刀补（在刀具前进方向右侧补偿），如图7-5；

X,Z：

G00/G01的参数，即建立刀补或取消刀补的终点；

注意：

G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。

图6-5左刀补和右刀补

注意：

（1）G41/G42不带参数，其补偿号（代表所用刀具对应的刀尖半径补偿值）由T代码指定。

其刀尖圆弧补偿号与刀具偏置补偿号对应。

（2）刀尖半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。

刀尖圆弧半径补偿寄存器中，定义了车刀圆弧半径及刀尖的方向号。

车刀刀尖的方向号定义了刀具刀位点与刀尖圆弧中心的位置关系，其从0～9有十个方向，如图7-6所示。

●代表刀具刀位点A，+代表刀尖园弧圆心O

●代表刀具刀位点A，+代表刀尖园弧圆心O

图6-6车刀刀尖位置码定义

实训内容及步骤

1.讲解与演示

由指导教师讲解、示范工件的夹装。

由指导教师讲解、示范刀具的夹装。

由指导教师讲解、演示“临时”工件坐标的设置以及刀具长度补偿参数的设置。

2.机床操作

①工件的夹装。

根据装夹工件的形状、尺寸，选择卡爪、夹紧方向及夹紧力；根据加工工件的形状及精度要求，进行找正；最后应检查工件是否夹紧。

②刀具的夹装。

③录入方式设置车床转速。

④录入方式换刀。

⑤启动主轴正转。

⑥手动和单步操作练习。

正确选择移动的坐标轴及方向；

正确选择移动方式以及移动的倍率；

反复练习：

把刀尖移到对刀点附近。

注意：

刀尖靠近工件时刀具移动速度要小，可以取消快速移动功能或换成单步移动方式；不能误按了换刀键；通常先移动Z方向再移动X轴方向。

⑦对刀及刀具长度参数设置

程序中所使用的每把刀，都必须要进行对刀操作，以保证按程序加工时每把刀具的刀位点相互重合。

换基准刀；

启动主轴正转；

手动方式或单步移动方式下移动刀具沿工件端面手动切削；

保持Z轴坐标不变，沿X轴坐标值增大方向退刀；

停止主轴转动；

在录入方式下，调整屏幕显示“MDI/模”画面，用G50定义Z轴“临时”工件坐标；

在录入方式下，调整屏幕显示为“刀补”画面，设置Z坐标轴方向刀具长度补偿（设置后需检查此坐标轴刀具长度补偿是否正确）；

用类似的方式可定义X轴“临时”工件坐标和设置X坐标轴方向刀具长度补偿。

⑧用相同的方式可设置非基准刀的刀具长度补偿值（不需要再定义“临时”工件坐标）。

更详细内容参见本书第3章第四节中“试切法对刀”部分。

步骤：

（1）分组练习要求

①每组指定一位同学负责；

②按规定的内容练习；

③没有上机床操作的同学要求认真观察同组其他同学的操作；

④同组的同学在掌握操作要领后，互相记时以督促提高操作的熟练程度；

（2）示范操作

①对刀操作；

②机床的调整方法；

③加工过程中的机床调整；

（3）实训内容

（一）、练习图1，如图3-2所示。

图3-2单向台阶轴

加工步骤：

⑴用三爪卡盘装夹工件，并将工件伸出110mm左右，工件夹紧后随手将卡盘扳手取下。

⑵主轴调速手柄调到750转/分，用主轴正转开关启动主轴正转，用主轴停开关停止主轴旋转，用主轴反转开关启动主轴反转。

⑶在数控系统操作面板上按“手动”键，实现手动操作。

⑷练习进给速度修调开关的使用，熟悉手动进给速度。

⑸练习点动移动的操作和点动量的选择；练习坐标值的清零。

⑹完成图3-4单向台阶轴的加工，加工工艺与在普通车床上加工一样。

（三）、练习要求

⑴由学生用手动操作独立完成零件的加工。

⑵按图纸精度要求完成图3-4、图3-5台阶轴的加工。

⑶检查质量合格后切下工件交件待检。

四、容易产生的问题和注意事项

⑴车削前应检查工件装夹是否牢靠，刀具是否装夹紧固，卡盘扳手是否取下。

⑵车削前应检查主轴箱手柄位置，

⑶操作机床时，注意力要集中，以防拖板、刀架等碰撞。

并将行程挡块调在安全位置，当发生超程时，起到保护机床的作用。

⑷手动操作移动刀具时，应注意调节进给速度修调开关，选择一个合适的快进速度。

当刀具远离工件时可选择一个较快的速度；当刀具快要移动到工件附近时，降低快进速度，以防刀具速度过快撞到工件上，发生安全事故。

⑸点动操作时，在方向键上快速按一下后立即松开，如一直按住，则机床将连续运行直到手松开为止。

⑹数控系统接通电源后第一次启动主轴必须用S指令和M3、M4指令启动，主轴正、反转开关无效。

⑺对刀时，需要将主轴正转，否则无法试车削。

不能由主轴正转直接变为主轴反转，必须要先停稳车后再变换转速。

手动退刀时应注意方向性，避免刀具撞上工件。

⑻车床未停稳，不能使用量具测量工件。

注意在换刀前必须将刀具退到换刀安全区域，否则执行换刀时刀具会和工件发生碰撞

⑼必须使用手动操作完成零件的加工，以提高手动操作熟练程度，形成技能。

⑽教师讲解和演示操作结束后，学生分组练习，每一位同学都必须熟练掌握对刀操作。

所有刀具对刀完毕后，应校验各把刀的刀补是否正确。

教学过程

教学内容

备注

总结

一、课题小结

1、课题测试；

2、重申安全文明实习的重要性；

3、指出实习操作中的的普遍问题及解决措施。

二、布置作业

1.数控车床上如何正确安装刀具？

2.怎样进行“临时”工件坐标的设置？

3.怎样进行刀具长度补偿设置？

怎样检验对刀操作的正确性？

4.填写实习工艺卡片

三、清理现场

1、整理实习工具、材料和清扫设备；

2、实习场地卫生清理。

其进行批评。

课后分析

刀具的摩损补偿：

如果车削出来的工件外径大0.02mm，按“U-0.02”INPUT

如果车削出来的工件外径小0.02mm，按“U0.02”INPUT

如果车削出来的工件内径大0.02mm，按“U-0.02”INPUT

如果车削出来的工件内径小0.02mm，按“U0.02”INPUT

如果车削出来的工件长度大0.02mm，按“W-0.02”INPUT

如果车削出来的工件长度小0.02mm，按“W0.02”INPUT