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、G03
G02——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G03。
3. 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当圆弧不大于180°时，R取正值，即“﹢R”；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4-1。
（2）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4-1。
（3）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
2．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
（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
3．参考程序（见表4-3）
FANUC系统程序名为“O9403”。
