杭州万向职业技术学院数控理实一体化教案
单元授课主题 项目三：单一固定循环 授课班级 授课时间 授课地点 机电132班 周四：1、2、3节； 实训中心 单元教学目标 能力目标 知识目标 能够运用G90指令加工简单的阶台、能够进行 数控车床基本编程、掌握数控车床基本操作、 能够使用仿真软件检验程序的正确与否。 掌握数控车削加工坐标系、掌握数控车床编程基 础、了解数控车床基本操作、掌握仿真系统的基 本操作方法。 教学重点 教学难点 解决方法 数控车削加工坐标系、数控车床 编数控车削加工坐标系、数控车 程基础、数控车床基本操作、 仿真系统的基本操作方法。 床编程基础、数控车对刀，仿 真系统的基本操作方法。 教具及教学素材准备 图例讲解，一体化教学。 数控车、数控仿真软件、计算机护零件实体、游标卡尺、刀具、防 课件、图片 授课方式 教学时数 课堂讲授（） 理实一体化（2） 实验实训（） 上机操作（2 ） 4.5 1
教学环节 内容要点 师生敬礼、点名、检查学生仪表及学习准备情况并分组，分组时 2 人一时间 组织教学 组分组进行，一人操作另一人观看不得干预， 4人分别独立操 作机床完成零件的编程与加工。 1、 数控车G90指令的编程方法 讲 解 要 点 新 课 入 门 演 示 指 导 布 置 作 业 操作 2、 对刀点、换刀点的设定方法 3、 数控车的对刀方法及参数设置 5分钟 30分钟 运用仿真软件进行演示 10分钟 1、 数控车的对刀方法。 5分钟 2、 对刀点设置原则是什么？ 机床操作 2.5课时 仿真操作 30分钟 1、 G90指令的编程格式及参数含义的正确应用能力。 巡回指导 2、进刀点和出刀点及刀具轨迹的设计能力。 5分钟 1、 分析在巡回指导当中发现的关于本课学习上出现错误率较高的 问题。 2、 分析学生作业的检测结果，表扬成绩好的同学，对特别好的工 件或结束指导 加工程序引导学生借鉴学习。 3、 总结本课题的教学状况，通过对本课题重点内容的分析、引导、 终结，加深学生对本课题的理解和掌握的能力，提高学生分析 问题和解决问题的能力，使学生的动手能力进一步提高。
5分钟 2
教学过程设计
项目六单一固定循环（2课时）
导入新课：台阶轴的外形及内孔的加工 、任务引入:
（图1）台阶
零件图是一个总长161.5mm 大端直径为80mm小端直径为50mn的台阶轴零件，因大端为80mn小端为50mm 大端与小端之差为30mm单边切削余量为15mm倒角为2X45° mm不可能一 刀切到尺寸，所以需要设置合理的切削用量。 二、任务分析
根据工件图台阶轴的尺寸，设置合理的切削深度和进给量，其次，在切削 之前必须确定刀具的基准点以及起点。切削起点
X方向的值必须大于工件的最
大轮廓，Z轴方向的值必须大于工件的长度，避免出现撞刀现象产生。一般简 单的台阶用G01指令也可以完成加工任务。如：以上图为例，总的切削余量为
30mm单边为15mm设定每刀切深2.5m,需切削6刀，程序为: G01 X75 Z-100 F0.2 G00 X82 Z5
G01 X50 Z-100 G00 X82 Z5 G00 X100 Z100
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解决办法：用G90或调用子程序加工。 三、任务处理
工艺是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几 何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合 理性选择工艺基准。
1、标注方法分析
零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺 寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺 基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设 计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各 尺寸，以简化编程计算。
2、 轮廓几何要素分析
在手工编程时，要计算每个节点坐标。 何元素进行定义。因此在零件图分析时，
在自动编程时要对零件轮廓的所有几 要分析几何元素的给定条件是否充分。
3. 精度和技术要求分析
对被加工零件的精度和技术进行分析， 在分析寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选
是零件工艺性分析的重要内容，只有 零件尺
择加工
方法、 装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是 否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达 不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位 置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面, 应采用恒线速度切削(注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速 四、数控车工序的划分
对实心的轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一而对于 空心轴，除顶尖孔外还有轴颈外表面并且两者交替使用，互为基准。
1、加工阶段的划分
(1) 粗加工阶段 处理：毛坯备料，锻造和正火，
粗加工：去除多余部分，车端面，钻中心孔和粗车外圆。 （2） 半精加工阶段 半精加工前热处理：半精加工
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（3） 精加工阶段
精加工前热处理，局部高频淬火。
精加工前各种加工，粗磨定位锥面、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹 等。 精加工；精磨外圆和内孔面，保证轴最重要表面的精度
2、刀具的选择
车削轴类零件一般要分粗、精加工阶段来完成。各加工阶段对刀具的要求也 不同。 粗加工阶段应选用强度大，排屑好的车刀，一般选择主偏角 偏角较小，前脚和后角较小、刃倾角较小，排屑顺畅的车刀。
90度、93度负
3、确定装夹方案
直径50圆柱面加工时，如果加工的轴较长时，一定要打中心孔，利用三爪夹盘 的自动定中心功能，采用一夹一顶的装夹方式来保证两个圆柱面的同轴度要求。
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1、加工顺序及走刀路线
第一次安装，夹毛坯外圆，车右端面
(2) 打中心孔，装顶尖
零件右轮廓至尺寸要求。 （4） 寸要求。
（5） 车端面，保证工件长度.
二次装夹，三爪夹直径50mn外圆柱面，数控车削零件左
端轮廓，至尺
2、刀具及切削用量的选择
（1） 粗车刀具：
（2） 精车刀具：
93度菱形外圆车刀，S=800 F=0.25 93度菱形外圆车刀 S=1500 F=0.1
F=0.25 切深 2.5mm
3、 加工工序：
⑵钻中心孔，S=1500
⑶粗车右外轮廓，留余量0.2mm
S800 F=0.2 切深 2.5mm
切深0.2mm 切深2.5mm
⑷ 精车右外轮廓，S=1500 F=0.1 （5） 掉头车左端面 S=800 F=0.25
（6） 钻中心孔，S=1500
（7） 粗车左外轮廓，留余量0.5mm （8） 精车左外轮廓，S=1500 F=0.1
S800 F=0.2 切深 2.5mm
切深0.2mm
4、 编织加工程序：
本节课所讲的G90指令实际上是G00, G01指令的综合应用。尽管G00和G01 指令是数控编
程中的最基本指令，但是加工阶梯轴的时候，用 G00和G01指令 太过烦琐，如果使用G90指令，会大大缩短数控程序的步骤。 新授内容
（1）、简单介绍：
G90指令为外圆及内孔车削循环。
加工一个轮廓需要四个动作:
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① 快速进刀（相当于 G00指令） ② 切削进给（相当于G01指令） ③ 退刀（相当于G01指令） ④ 快速返回（相当于G00指令） （2）、指令格式：
圆柱面车削循环：G90 X（ U） _Z（ W —F 圆锥面车削循环：G90 X（ U） _Z（ W —R. 其中：
X、Z为切削终点（C点）的绝对坐标值；
U W为切削终点（C点）相对循环起点（A点）的增量值； F为切削进给量，mm/r;
R为车圆锥时切削起点B与终点C的半径差值。该值有正负号；若 B点半径值 小于C点半径值，R取负值；反之，R取正值。
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（3）、应用与说明
应用：用于外圆柱面和圆锥面或内孔面和内锥面毛坯余量较大的零件粗车。 说明：①G90指令及指令中各参数均为模态值，一经指定就一直有效，在 完成固定固定切削循环后，可用另外一个（除
G04以外的）G代码（例如GOO
取消其作用。 ②循环起点（A点）应距离零件端面1?5mm 右端程序
00001 N10 M03 S5O0 N20 T0101; N30 M08 M3 S800 N40 G00 X85.0 Z2.0 ； N50 G90 X80.0 Z-100.0 F0.2 N60 X75.0 ； N70 X70; N80 X65.0 ； N90 X60;
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N100 X55.0; N110 X50.0;
N120 GOO X200.0 Z100.0 ; N130 M3Q
5、 仿真软件验证加工程序（教师）（10分钟）
根据图纸要求编制加工程序，首先打开电源，解除报警，并进行数控车床回 零操作，按照图纸尺寸选择毛坯，刀具，安装辅具，安装工件，设定工件原点 也就是编程原点。本工件首先加工直径为50mm勺小端，所以编程原点设置在小 端的端面与工件旋转轴的交点处，由于被加工面没有曲面，且没有公差要求， 所以粗精加工可选用一把刀完成，一般选择主偏角 93度菱形外圆车刀，
93度
负偏角较小，前脚和后角较小、刃倾角较小，排屑顺畅。最后是对刀，在仿真 软件中，按照数控车床的操作方式，导入加工程序。选择自动加工状态，按启 动循环键进行仿真加工，当仿真加工结束后停止主轴旋转，进行工件尺寸检测。
6、 编程练习并进行仿真加工（学生） 习题一 30分钟
参考程序：（倒角为1X 45°）
O0002
N10 T0101 （调用1号刀具。建立了以1号刀具为基准的工件坐标系） N20 GO X60 Z100 N30 M3 S800
（将刀具移动到安全位置） （主轴正转，每分钟 800转）
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N40 G0 X40 Z2
（将刀具移动至循环点）
N60 G01 G90 X38 Z-45 F0.2 N70 G01 G90 X34 Z-45 F0.2 N80 X30
N90 G01 G90 X25 Z-45 F0.2
N100 X20 N110 G0 X40 Z2 N120 G1 Z0 F0.1 N130 X20 C1
（以工进方式接触工件） （加工第一个端面并且倒角 C1）
N140 Z-15 （加工? 20外圆，长度为15mm N150 X30 C1
（加工第二个倒角）
N160 Z-30 N170 X38 C1 N180 Z-45
（加工? 30外圆，长度为15mm绝对坐标为“ -30”） （加工第三个倒角） （加工? 38外圆，长度为15mm
N190 X40
（将刀具退出工件）N200 G0 X60 Z100 （返回安全点） N210 M5
（主轴停转）
N220 M30 （程序结束）
7、数控车操作（学生机床操作）2.5课时
在指导教师的监督下，第一组 23人课时为2.5课时。第二组23人课时为 2.5课时。共计
5个课时。严格按照数控车床操作规程操作机床，并在数控车 三爪上安装一直径为30mm长度为100mn塑料棒，通过参数区设置加工参数， 在工件夹紧的状态下设置编程原点并对刀，输入加工
程序。需要注意的是
2人
一组在加工时只能一人操作机床，其他一人在旁边观看总结加工操作经验，严 禁两人同时操作机床。学生在机床操作准备工作结束后须向指导教师请示启动 机床，指导教师在检查程序无误后方可允许学生进行工件加工。
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提示：每个学生必须独立完成工件的装夹，对刀、编程、机床操作等整个过程。
小结:
通过G90指令的学习，使学生掌握固定简单循环程序的编写过程及编写
方法，掌握在数控机床上进行工件加工的方式方法。同时，培养学生积极科学 的思维方法，严谨的学习态度，勤于思考，善于对所学知识进行及时、准确的 归纳、应用的能力、创新能力和团结协作的精神。
作业讨论辅导
作业:
参考资料
[1数控技能教材编写组[编]数控车床编程与操作 [2温希忠，高超主编
数控车床的编程与操作
上海复旦大学出版社2006 济南山东科学技术出版社
2006
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数控车削加工工艺编程与操作教案第5周固定循环1
