学习任务二 小锥度心轴的编程与模拟加工
学习目标
1．能认真遵守机房各项管理规定，并按照规范要求合理使用计算机。
2．能应用相应三角函数计算小锥度心轴锥度。
3．正确填写小锥度心轴数控加工工艺卡片。
4．能够绘制小锥度心轴数控加工走刀路线，并且编写其数控加工程序。
5．能够熟练应用数控仿真加工软件完成小锥度心轴的数控模拟仿真加工，并进行模拟检验测量。
6．进行自我评价、学生互评，展示小组学习成果。
建议学时
12学时
情景描述
牡丹江技师学院数控实习车间为了生产一批零件，需要额外加工一批工装，即小锥度心轴，数控车间主任将小锥度心轴的数控编程与模拟加工任务交给了学生。学生们通过这个任务需要学习微机室管理规定，认真分析零件图样（图2-0-1），制定相应加工方案，根据相应资料编写零件加工程序，并且通过模拟加工检验程序的可行性，制定最终加工方案。
图2-0-1
工作流程
学习活动1 小锥度心轴的数控加工工艺处理与编程
学习活动2 小锥度心轴的数控模拟仿真加工
学习活动3 小锥度心轴的模拟检验
学习活动4 学习成果展示与总结评价
学习活动1 小锥度心轴的数控加工工艺处理与编程
学习目标
1．能应用三角函数相关知识计算小锥度心轴的锥度。
2．能够正确填写小锥度心轴的数控加工工艺卡。
3．能够绘制小锥度心轴的数控车削加工轨迹路线图。
4．能够独立完成小锥度心轴的数控加工程序编辑。
学习过程
一、零件图纸分析
1．结合零件图纸及任务领取明细情况，确定本次模拟加工的毛坯材质、尺寸，为达到工装要求需不需要进行热处理？对材料的硬度、耐磨度有无特殊要求？
2．分析零件图纸，确定各程序段尺寸要求，将零件图中各关键尺寸点标记出来，并用数字符号进行标记。
3．上网或查阅相关书籍，分析什么时候加工零件适合运用小锥度心轴？在运用小锥度心轴过程中需要注意哪些问题？
4．你认为本零件图纸的设计合理吗？如果不合理，将你认为合理的设计图纸绘制出来。
5．本零件图中出现了锥度标注符号，你知道的标注符号有哪些？将它们的含义写出来。
6．在小锥度心轴加丁过程中，你认为需要保证哪些精度要求？如果保证不了，会出现哪些后果？会对加工产生哪些影响？
二、数控加工刀具选择及数控加工工艺的制定
1．根据小锥度心轴零件图样，分析零件图纸（表2-1-1），从下列刀具中选择出适合小锥度心轴加工的数控刀具，并将所选刀具参数逐一说明。
表2-1-1
2．根据所选刀具，说明粗、精加工过程中应该如何使用？在加工过程中，刀尖圆弧半径对加工有哪些影响？应该如何选择刀尖圆弧半径？
3．根据上述分析，完成小锥度心轴数控加工刀具表格（表2-1-2）的填写。
表2-1-2
4．合理选择小锥度心轴的数控加工定位基准，根据图2-1-1，将零件的数控加工工艺路线绘制到表2-1-3中。
图2-1-1
表2-1-3
5．根据以上分析，完成小锥度心轴数控加工工序卡的填写。
三、小锥度心轴程序编制
1．选择编程原点。车削零件编程原点的 X 向零点，应选在零件的回转中心，Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。如图2-1-2所示，车削零件的编程原点选择右端中心处。
图2-1-2
2．基点的含义：零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据，如图2-1-3所示，A、B、C、D、E都为基点。
图2-1-3
3．节点。
（1）节点的含义：数控系统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线的交点称为节点。如图2-1-4所示的曲线，用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F即为节点。
图2-1-4
（2）节点的处理：在编程时，首先要计算出节点的坐标，节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算已很难胜任，必须借助计算机辅助处理。求得各节点后，就可按相邻两节点间的直线来编写加工程序。
这种通过求得节点再编写程序的方法，使得节点数目决定了程序段的数目。如图2-1-4所示的曲线中有六个节点，即用五段直线逼近了曲线，因而就有五个直线插补程序段。节点数目越多，由直线逼近曲线产生的误差就越小，程序的长度则越长。可见，节点数目的多少，决定了加丁的精度和程序的长度。因此，正确确定节点数目是个关键问题。为提高编程效率，可应用CAD/CAM软件辅助编程来处理节点。
根据零件图纸分析，绘制出小锥度芯轴的编程坐标系原点和加工坐标系原点，然后利用手工计算或CAD绘图软件计算出零件图上各基点的坐标值。
（3）刀尖圆弧半径补偿概念：为了延长车刀使用寿命，选用刀具的刀尖不可能绝对尖锐，总有一个圆弧过渡刃，如图2-1-5所示。因此，刀具车削时，实际切削点是过渡刃圆弧与零件轮廓表面的切点。如图2-1-6所示，车外圆、端面时，刀具实际切削刃的轨迹与轮廓一致，并无误差产生。车削锥面时，零件轮廓为实线，实际车出形状为虚线，产生欠切误差。若零件精度要求不高或留有精加工余量，可忽略此误差；否则应考虑刀尖圆弧半径对零件形状的影响。一般数控系统中均具有刀具补偿功能，可对刀尖圆弧半径引起的误差进行补偿，称刀具半径补偿。
图2-1-5
P—理论刀尖点；R—刀尖过渡圆弧半径；S—刀尖圆弧中心
（4）车刀形状和位置：车刀形状不同，决定刀尖圆弧所处的位置不同，执行刀具补偿时，刀具自动偏离零件轮廓的方向也就不同。因此，也要把代表车刀形状和位置的参数输入到存储器中。车刀形状和位置参数称为刀尖方位T。如表2-1-4所列，共有9种，分别用参数0～9表示，P为理论刀尖点。CK6136数控机床常用刀尖方位T为：外圆右偏刀T-3，铿孔右偏刀T-2。
图2-1-6
判断表2-1-4中刀尖方向号的数控刀具是前置刀架还是后置刀架？
表2-1-4
4．刀具半径补偿G41/G42。在笛卡儿坐标系下，沿Y轴负方向并沿刀具的移动方向看，当刀具处在加工轮廓左侧时，用刀尖圆弧半径左补偿指令G41，在右侧时，用刀尖圆弧半径可补偿指令G42，数控车床的G41/G42指令后不带任何补偿号。一般在对刀的时候，是按照假想刀尖进行的，在系统刀具补偿参数设定画面中，在对应的刀具号的“R”列中，输入刀尖圆弧半径，在“T”列中输入刀沿号。G40指令用于取消刀尖圆弧半径补偿。
5．刀具半径补偿指令的应用受前置刀架与后置刀架的影响吗？为什么？
6．查阅数控机床编程说明书，写出如何建立和取消刀具半径补偿。
（1）建立或取消刀补指令。
（2）应用场合。
7．根据零件图纸加工要求，选择适合本零件图纸的加工指令，并对所选指令做一说明。
8．根据零件图纸要求，完成小锥度心轴的数控加工程序编制，将程序填入表2-1-5。
表2-1-5
续表
续表
