数控车削编程与操作加工 南通航院职业技术学院-数控教研室

学习情境3—轴套类零件的车削加工 第一部分：工作任务描述 第二部分：学习情境教学设计 数控教研室

第一部分：要求职业能力 1.能操作数控车床。 2.能在数控车床上完成轴套类零件的加工。 3.具有手工编制轴套类零件数控车床加工程序的能力。 4.具备制订轴套类零件数控车床加工工艺基本能力。 5.能使用三爪卡盘正确装夹该零件。 6.能处理现场简单编程、操作、加工技术问题。 7.能对数控车床进行常规日常维护。 8.能对轴套类零件进行初步评价及分析。 9.具有良好的职业综合素养和工作态度。 数控教研室

第一部分：教学内容 1. 轴套类零件工艺信息分析方法。 2. 轴套类零件加工顺序确定方法。 3. 轴套类零件刀具、夹具的选择及使用。 4. 轴套类零件工件坐标原点、走刀路线的确定方法。 5. 编制轴套类零件数控车床加工程序的方法。 6. 轴套类零件虚拟及实际操作加工方法。 7.使用游标卡尺、R规对轴套类零件进行质量检测的方法。 8.轴套类零件加工质量评价及超差原因分析的基本方法。 数控教研室

第一部分：工作任务描述 1.加工零件项目任务名称：套类零件的车削加工。 2.零件类型描述： 该零件属于较简单的套类零件，是使用数控车床加工的基本零件轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。 3.任务内容描述： 已知毛坯材料为铝，毛坯尺寸为Ф45mm×90mm的棒料。制定零件加工工艺，编写零件加工程序，并在仿真软件上进行虚拟操作加工，最后在数控车床上进行实际操作加工，并对加工后的零件进行检测、评价。 数控教研室

工作任务描述 数控教研室

工作任务描述 学习目标 1.掌握轴套类零件加工工艺制定方案。 2.掌握轴套类零件编程方法并能在仿真软件上进行虚拟操作加工。 3.能将零件正确安装在三爪卡盘上。 4.能将外圆车刀、切槽刀、镗孔刀、正确安装在刀架上以及中心钻、钻头在尾座上的正确安装。 5.正确摆放操作加工所需工具、量具。 6.能按操作规范合理使用ck6136s卧式数控车床，并完成轴套类零件的加工。 7.能正确使用游标卡尺套类零件进行检测。 8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。 数控教研室

工作任务描述 学习内容 1.根据零件图纸进行零件工艺信息分析，确定加工顺序，并填入相应的卡片中。 2.合理选择适合该零件加工的刀具，并完成相应卡片的填写。 3.合理选择适合该零件加工的切削用量，并完成相应卡片的填写。 4.合理选择该零件工件坐标原点，确定走刀路线，并完成相应卡片的填写。 5.根据该零件编程要求计算基点坐标，完成相关的尺寸链计算。 6.根据该零件的加工要求编制程序清单，进行虚拟及实际操作加工。 7.正确选择并使用相关量具对该零件进行检测，并完成相应卡片的填写。 数控教研室

学习环节设计 1.制定工艺方案 2.编制程序、仿真操作加工 3.实际操作加工 4.零件检测 5.学习评价 教学内容 数控教研室

第二部分：学习情境教学设计 教学方法 微观教学方法 宏观教学方法 演示法 讲述法 引导文教学法 讨论法 项目教学法 仿真法 任务单元训练法 实操法 引导法 讲解法 范例法 宏观教学方法 引导文教学法 项目教学法 任务单元训练法 数控教研室

1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作任务，学生资讯，教师解惑，学生填写零件图工艺信息分析卡片，见表1-1。 学习环节一：制定工艺方案 1.1分析零件图工艺信息：教师布置工作任务，学生资讯，教师解惑，学生填写零件图工艺信息分析卡片，见表1-1。 表1-1 零件图工艺信息分析卡片 单位 名称 南通航运 学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 套 分析内容 分析理由 形状、尺寸大小 该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、及外槽等表面组成。形状比较简单，是较典型的套类零件。因此，可选择ck6140卧式数控车床，选择外圆车刀、外切槽刀、镗孔刀、及中心钻、钻头进行加工。确定加工顺序按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。 数控教研室

学习环节一：制定工艺方案 结构工艺性 该零件的结构工艺性好，便于装夹、加工。因此，可选用标准刀具进行加工。 几何要素 尺寸标注 该零件轮廓几何要素定义完整，尺寸标注符合数控加工要求，有统一的设计基准，且便于加工、测量。 精度、表面粗糙度 该零件内孔 、外圆 有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，以及长度 、20±0.05，并且内孔φ22轴线对φ38基准轴线A的同轴度公差φ0.02。其中尺寸公差等级为IT7-IT8级，图中未注尺寸公差按IT12级处理。该零件表面质量要求最高为Ra1.6,其余为Ra3.2。由于该零件精度和表面质量要求较高。因此，可考虑采用以下加工方案：粗车—半精车—精车。 数控教研室

制定工艺方案 材料及热处理 该零件所用材料LY12为高合金硬铝，硬度为105HB，加工性能等级代号为2，属易切削金属材料。因此，选硬质合金或涂层刀具材料均可，在加工时不宜选择过大的切削用量，切削过程中可不加冷却液。 其它技术要求 该零件要求锐角倒钝，故编程时在锐角处安排1×450的倒角。 生产类型、定位基准 该零件生产类型为单件生产，因此，要按单件小批生产类型制定工艺规程。由于该零件生为单件生产，因此，定位基准可选在外圆表面。 数控教研室

制定工艺方案 1.2确定加工顺序：小组讨论，听取学生的决策意见，学生填写卡片，见表1-2 单位 名称 南通航运职业技术学院 班级学号 姓名 表1-2 加工顺序卡片 单位 名称 南通航运职业技术学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 零件名称 使用设备 场地 C09-01 轴套 CK6140 数控车床 数控加工实训中心 程序 编号 零件材料 铝 数控系统 FANUC 工步 序号 工步内容 确定理由 量具选用 备注 量程 1 车右端面以及右端外圆至尺寸Φ39 为加工右端确定定位装夹基准 0.02mm游标卡尺 0-150mm 手动 2 调头车左端面 车平端面，防止中心钻折断 数控教研室

制定工艺方案 4 钻Φ18的孔 为加工内轮廓作准备 0.02mm 游标卡尺 0-150mm 手动 5 车左端面 去空口毛刺 6 粗加工左端内轮廓 较短时间内去除毛坯大部分余量，满足精车余量均匀性要求。 自动 数控教研室

制定工艺方案 7 精加工左端内轮廓 保证零件加工精度，按图纸尺寸，一刀连续车出零件轮廓。 0.02mm 游标卡尺 0-150mm 自动 8 粗加工左端外轮廓 较短时间内去除毛坯大部分余量，满足精车余量均匀性要求。 9 精加工左端外轮廓 数控教研室

制定工艺方案 10 调头车右端面 （含Z向对刀） 车平端面，建立长度基准，保证工件长度要求。车削完的端面在后续加工中不需再加工。 0.02mm 游标卡尺 0-150mm 手动 11 粗加工右端内轮廓 较短时间内去除毛坯大部分余量，满足精车余量均匀性要求 自动 12 半精加工右端内轮廓 当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀 数控教研室

制定工艺方案 13 精加工右端内轮廓 保证加工精度，按图纸尺寸，一刀切出零件轮廓 0.02mm游标卡尺 0-150mm 自动 14 粗加工右端外轮廓 较短时间内去除毛坯大部分余量，满足精车余量均匀性要求 15 半精加工右端外轮廓 当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀 16 精加工右端外轮廓 17 加工外圆槽 满足图纸尺寸及形状要求 18 车双头螺纹 保证螺纹牙型角，是螺纹配合牢靠 螺纹千分尺 1.5螺距 数控教研室

学习环节一：制定工艺方案 1.3选择刀具：教师提出问题，学生查阅资料，听取学生的决策 意见，学生填写刀具卡片见表1-3。 数控车床一般均使用机夹可转位车刀。本零件为45号钢，对刀片材料无特殊要求，刀片均选用常用的涂层硬质合金刀片。对于本例由于零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、及外槽等表面组成。选择外圆车刀、外切槽刀、镗孔刀、及中心钻、钻头进行加工。所以重点在于刀具刀片形状的选择。机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度。 1.外圆表面加工选择数控车床常用菱形刀片，刀尖角选择为80°。主偏角93°，所选刀片刀尖圆弧半径为0.4mm。因本工件的表面质量要求不高故粗精加工外圆表面使用一把刀具即可。 2.槽刀选用机夹刀，标准刀具角度，以便磨损时易于更换。选择3.5mm宽刀片 数控教研室

制定工艺方案 3.内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹。 4. 中心钻有二种型式：A型：不带护锥的中心钻、B型：带护锥的中心钻，加工直径d=1~10mm的中心孔时,通常采用不带护维的中心钻(A型);工序较长、精度要求较高的工件，为了避免60度定心锥被损坏，一般采用带护锥的中心锥（B型）。因此，该零件选择A型中心钻即可。 5.选择Φ18mm高速钢钻头。 数控教研室

制定工艺方案 单位 名称 包头职业 技术学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C09-01 零件名称 套 工 步 号 刀 具 刀具名称 表1-3 刀具卡片 单位 名称 包头职业 技术学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C09-01 零件名称 套 工 步 号 刀 具 刀具名称 刀具参数 刀片 材料 偏 置 刀柄型号 刀尖 半径 刀尖方位 片 型 1 T01 93°外圆车刀 0.4 3 DCMT11T304-HF 涂层硬质合金 SDJCR2020K11 （20X20） 2 Φ3的中心孔 硬质合金 数控教研室

制定工艺方案 4 Φ16的钻头 高速钢 5 T01 93°外圆车刀 0.4 3 DCMT11T3 04-HF 涂层硬质 合金 01 SDJCR2020K11 （20X20） 6 T03 95°内孔镗刀 2 CNMG060304-WF 03 S20R-SCLCR06S20(20 X20) 7 8 数控教研室

制定工艺方案 9 T01 93°外圆车刀 0.4 3 DCMT11T304-HF 涂层硬质合金 01 SDJCR2020K11 （20X20） 10 11 T03 95°内孔镗刀 2 CNMG060304-WF 03 S20R-SCLCR06S20(20 X20) 12 数控教研室

制定工艺方案 13 T03 95°内孔镗刀 0.4 2 CNMG060304-WF 涂层硬质合金 03 S20R-SCLCR06S20(20 X20) 14 T01 93°外圆车刀 3 DCMT11T304-HF 01 SDJCR2020K11 （20X20） 15 16 17 T02 切槽刀 0.2 02 18 T04 外圆螺纹刀 RT16.01W-11 BSPT 数控教研室

教学内容 表1-4 切削用量卡片 数控教研室 单位 名称 南通航院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C04-01 零件名称 综合轴练习件 工 步 号 刀 具 切削速度 Vc（m/min） 主轴转速 n（r/min） 进给量 f（mm/r） 进给速度 vf（mm/min） 背吃刀量 ap（mm） 1 T01 80 1000 0.1 2.0 2 T02 120 1200 0.15 3.0 3 T03 60 700 0.06 4 T04 1.5 5 T05 100 1.0 6 T06 15 400 数控教研室

制定工艺方案 1.4选择切削用量：小组讨论，学生查阅资料，听取学生的决策意见，学生填写切削用量卡片，见表1-4。 1、外圆粗加工：首先取ap=3.0 mm；其次取f=0.2mm/r；最后取Vc=120 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1000r/min，根据公式=计算出进给速度=200mm/min，留精车余量0.2～0.5mm，填入表1-4中。 2、外圆精加工:首先取ap=0.3mm；其次取f=0.08mm/r；最后取Vc=200 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1500r/min，根据公式=计算出进给速度=100mm/min，填入表1-4中。 数控教研室

制定工艺方案 槽的加工: 首先取ap =4mm。其次取f=0.05 mm/r;最后取Vc=80 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=600r/min，根据公式=计算出进给速度=30mm/min，填入表1-4中。 内孔粗加工： 首先取ap=2.0 mm；其次取f=0.2mm/r；最后取Vc=60 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=500r/min，根据公式=计算出进给速度=100mm/min，留精车余量0.2～0.3mm，填入表1-4中。 数控教研室

制定工艺方案 5、内孔精加工： 首先取ap=0.3mm；其次取f=0.04mm/r；最后取Vc=170 m/min。然后根据公式计算出主轴转速=1200r/min，根据公式=计算出进给速度=60mm/min，填入表1-4中。 数控教研室

制定工艺方案 单位 名称 南通航运学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 轴套 工 步 号 刀 具 切削速度 表1-4 切削用量卡片 单位 名称 南通航运学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 轴套 工 步 号 刀 具 切削速度 Vc（m/min） 主轴转速n（r/min） 进给量 f（mm/r） 进给速度 vf（mm/min） 背吃刀量 ap（mm） 1 T01 800 0.2 0.5 2 500 3 300 0.05 4 5 T03 60 100 2.0 6 1200 0.3 数控教研室

制定工艺方案 8 T01 120 1000 0.2 200 3．0 9 1500 0.08 100 0．3 10 800 0.5 11 T03 60 500 2.0 12 0.1 80 13 170 1200 0.04 0.3 14 3.0 15 16 17 T02 0.05 25 4 18 T04 1.5 750 数控教研室

制定工艺方案 1.5确定工件零点，利用仿真软件确定数控加工走刀路线。 （1）设置工件坐标系 选取工件左、右端面中心为工件坐标系的原点。 （2）确定左端走刀路线：工步号1-9 数控教研室

制定工艺方案 （3）确定右端走刀路线：工步号10-18 数控教研室

制定工艺方案 1.6数学处理： 1.该零件主要尺寸的程序设定值计算：一般取为工件尺寸的中值。如本例尺寸为 ，则编程尺寸为37.988。 1.该零件主要尺寸的程序设定值计算：一般取为工件尺寸的中值。如本例尺寸为 ，则编程尺寸为37.988。 另外加工倒角时需计算倒角延长线。 2.基点坐标 如： 坐标基点绝对坐标O（0，0）、A(24,0)、B（20，-20）、C（20，-30）、D（18，-30）、E（28，0）、F（38，-5）、G（38，-20）、H(38,-35)、I（38，-50）、J（45，-50） 数控教研室

学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工 2.1编制程序清单，并填入表1-6。 表1-6 数控加工程序清单 南通航运职业技术学院 数 控 加 工 程 序 清 单 零件图号 零件名称 班级学号 姓名 成绩 C03 轴套 程序名 O0015 子程序名 %O0015 N010M03S800 N020T0101 N030G00X46Z2 N040G73U6R4 N050G73P60Q120U0.5W0.1F0.2 N060G01X28 N070Z0 N080G03X38Z-5R5 N090G01Z-20 N100G02Z-35R10 N110G01Z-50 N120X46 N130G70P60Q120 工步及刀具 说明 粗车外圆各表面。 T0101 精车外圆表面。 N140G00X200Z200 N150T0303 N160M03S1200 N170G00X24Z2 N180G01Z0F0.1 N190X20Z-20 N200Z-30 N210X17 N220Z2 N230G00X200Z20 N240M05 N250M30 数控教研室

学习环节二：编制数控加工程序、仿真操作加工 2.1编制程序清单，并填入表1-6。 表1-6 数控加工程序清单 南通航运职业技术学院 数 控 加 工 程 序 清 单 零件图号 零件名称 班级学号 姓名 成绩 C03 轴套零件 程序名 O0016 子程序名 %O0016 N010M03S500 N020T0202 N030G00X46Z0 N040G01X-1F0.1 N050G00X200Z200 N060T0303 N070G00X17Z2 N080G73U-2R3 N090G73P100Q140U0.2W0.1F0.2 N100G01X24F0.1 N110Z0 N120X22Z-1 N130Z-30 N140X17 N150G70P100Q140 N160G00X100Z100 N170T0101 工步及刀具 说明 手动钻孔T06 镗孔T0303 掉头车外圆锥面及外圆T0101 切槽T0202 切外螺纹T0404 N180M03S800 N190G00X46Z2 N200G71U2R1 N210G71P220Q280U0.5W0.1F0.2 N220G01X32F0.1 N230Z0 N240X36Z-2 N250Z-30 N260X38 N270Z-31 N280X46 N290G70P220Q280 N300G00X100Z100 N310T0202 N320G00X46Z-30 N330G01X32F0.1 N350X46 N360Z-27 N370X32 N380X46 N390G00X100Z100 N400T0404 N410M03S500 N420G00X37Z2 N430G92X35.2Z-27F1.5 N440X34.6 N450X34.2 N460X34.05 N470G00X100Z100 N480T0100 N490M05 N500M30 数控教研室

编制数控加工程序、仿真操作加工 2.2仿真操作加工 打开vnuc3.0数控仿真加工与远程教学系统、选择机床 机床回零点 选择毛坯、材料、夹具、安装工件 安装刀具 建立工件坐标系 上传NC语言 自动加工 仿真加工后工件如图： 数控教研室

学习环节三：实际操作加工 3.1毛坯、刀具、工具、量具准备 3.2程序输入与编辑 ①将Ф45mm×90mm的棒料毛坯正确安装在三爪卡盘上 ②将93°外圆车刀正确安装在刀架1号刀位上;外切槽刀正确安装在刀架2号刀位上；95°内孔镗刀正确安装在3号刀位上；外螺纹刀正确安装在4号刀位上 ③正确摆放所需工具、量具 3.2程序输入与编辑 ①开机 ②回参考点 ③输入程序 ④程序图形校验 数控教研室

学习环节三：实际操作加工 3.3零件的数控车削加工 ①主轴正转 ②X向对刀，Z向对刀，设置工件坐标系 ③进行相应刀具参数设置 ④自动加工 数控教研室

学习环节四：零件检测 4.1学生对加工完的零件进行自检 4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表4-1。 学生使用游标卡尺、R规等量具对零件进行检测。 4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单，见表4-1。 4.3小组互相检查、点评，见表4-2 4.4教师填写考核结果报告单，见表4-3 数控教研室

零件检测 单位 名称 南通航运学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 轴套 项目 序号 考核内容 配 分 评分标准 检测结果 表4-1 零件质量检测结果报告单 单位 名称 南通航运学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 轴套 项目 序号 考核内容 配 分 评分标准 检测结果 得 学生 教师 外 圆 柱 面 及 螺 纹 1 M36-6g IT 8 超差0.01扣2分 Ra 4 降一级扣2分 2 3 R5 数控教研室

零件检测 内 圆 柱 面 3 IT 8 超差0.01扣2分 Ra 4 降一级扣2分 5 长 度 6 7 20±0.05 30 9 24 槽 10 6X2 凹 11 R10±0.05 数控教研室

零件检测 单位 名称 南通航院 零件名称 零件图号 小组编号 C03 班级学号 姓名 表现 零件质量 排名 表4-2小组评价表 综合类零件 数控教研室

零件检测 单位 名称 南通航运学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 轴套 序号 项目 考核内容 配分 标准% 得分 表4-3考核结果报告 单位 名称 南通航运学院 班级学号 姓名 成绩 零件图号 C03 零件名称 轴套 序号 项目 考核内容 配分 标准% 得分 1 零件 质量 （40分） 外圆柱面 30% 12 内圆柱面 25% 10 长度 20% 4 槽 5% 凹圆面 10% 6 2 工艺方 案制定 （20分） 学习环节1.1分析零件图工艺 学习环节1.2确定加工顺序 学习环节1.3选择刀具 15% 3 学习环节1.4选择切削用量 学习环节1.5确定工件零点，绘制走刀路线图 数控教研室

零件检测 3 编程 仿真 （15分） 学习环节2.1程序编制 40% 6 学习环节2.2仿真操作加工 60% 9 4 刀、夹、 量具使用 （10分） 游标卡尺使用 20% R规使用 30% 2 刀具的安装 工件的安装 5 安全文 明生产 按要求着装 操作规范，无操作失误 50% 认真维护机床 团队协作 （5分） 能与小组成员和谐相处，互相学习，互相帮助，不一意孤行。 100% 数控教研室

评 价 加工质量分析报告,表5-1 个人工作过程总结,表5-2 小组总结报告,表5-3 小组成果展示表5-4、表5-5 注：附最终加工零件 评 价 加工质量分析报告,表5-1 个人工作过程总结,表5-2 小组总结报告,表5-3 小组成果展示表5-4、表5-5 注：附最终加工零件 数控教研室

切削用量选择不当；刀刃有磨损；加工刚性不够；冷却液问题 表5-1 加工质量分析表 单位 名称 南通航院 零件名称 零件图号 轴套类零件 C03 班级学号 姓名 成绩 超差形式 原 因 外圆尺寸精度超差 读尺有误或测量方法有误 外圆表面粗糙度不达要求 切削用量选择不当；刀刃有磨损；加工刚性不够；冷却液问题 螺纹牙型不正确 数控教研室

表5-2 个人工作过程总结 单位 名称 南通航运学院 零件名称 零件图号 轴套类零件 C03 班级学号 姓名 成绩 数控教研室

表5-3 小组总结报告表 单位 名称 南通航院 零件名称 零件图号 轴套类零件 C03 班级 组名 数控教研室

表5-4 数控加工工序卡片 单位 名称 南通航院 数 控 加 工 工 序 卡 片 C03 轴套类零件 数控教研室 零件名称 零件图号 表5-4 数控加工工序卡片 单位 名称 南通航院 数 控 加 工 工 序 卡 片 零件名称 零件图号 材料牌号 材料硬度 轴套类零件 C03 工序名称 工序号 程序编号 加工车间 设备名称 设备型号 夹具名称 工步 号 工 步 内 容 刀具号 刀具规格 mm 使用工步号 量具 切削速度 m/min 主轴转速 r/min 进给量 mm/r 进给速度 mm/min 背吃刀量 进给次数 备注 编 制 审 核 批 准 共 页 第 页 数控教研室

表5-5 数控加工刀具卡片 南通航院 数控加工刀具卡片 C03 单位 名称 数控教研室 轴套类零件 零件名称 零件图号 材料牌号 材料硬度 表5-5 数控加工刀具卡片 单位 名称 南通航院 数控加工刀具卡片 零件名称 零件图号 材料牌号 材料硬度 轴套类零件 C03 工序名称 工序号 程序编号 加工车间 设备名称 设备型号 夹具名称 工 步 号 刀 具 刀具名称 刀具参数 偏置号 刀柄型号 备注   刀具 直（半）径 mm 半径 补偿量 长度（位置） 刀尖 方位 长度 编 制 审 核 批 准 共 页 第 页 数控教研室

谢谢！ 数控教研室