《数控铣床加工技术》教案2013 —2014 学年第 2 学期课程类型 ：授课班级 ：授课教师 ：2014年 2 月 10日1 / 24 授 课1`数控铣床岗位常识学 时8 题 目1.了解一些安全责任事故 教学目2.掌握实训车间《实训规范》，《安全操作规程》 的与要3.掌握《安全操作规程》 求4.数控铣床日常保养步骤 教学难 1 安全文明生产 点与重 2 安全操作规范 点 3 数控铣床的日常维护及保养 教学方 1 理论知识的讲解——班级教学2 投影仪课件演示——班级教学 法与手3 示范教学法——分组教学 段4 课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的技术手段；数控技术是国防现代化的重要战略物质；是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。数控技术是一项集各种高科技于一身的技术，学习的内容多，范围广，设备昂贵，在学习过程中注意设备的保养，实训时按《安全操作规程》进行新课内容：一 安全文明生产的作用数控机床的操作，一定要做到规范，以避免发生人身、设备、刀具等安全事故。二 举例讲解生成过程中的一些安全事故1 工厂生产过程中，在操作过程冲压机时，操作失误把整个手冲掉。2 旋转设备带手套被卷入 教学基三 安全操作规范 本内容 (1)操作前的安全准备①零件加工前，一定要先检查机床是否运行正常。可以通过试车的办法来进行检查。②在操作机床前，仔细检查输入的数据，以免引起误操作。③确保指定的进给速度与操作所要求的进给速度相适应。④当使用刀具补偿时，仔细检查补偿方向与补偿量。⑤CNC与PMC参数都是机床厂设置的，通常不需要修改，如果必须修改参数，在修改前请确保对参数有深入、全面的了解。⑥机床通电后，CNC装置尚未出现位置显示或报警画面前，不要碰MDI面板上的任何键，MDI上的有些键专门用于维护和特殊操作。在开机的同时按下这些键，可能使机床产生数据丢失等。2 / 242)操作过程中的安全操①手动操当手动操作机床时，要确定刀具和工件的当前位置并保证正确指定了运动轴及方向和进给速度。②手动返回参考点 机床通电后，请务必先执行手动返回参考点。如果机床没有执行手动返回参考点操作，机床的运动将不可预料。③手轮进给在手轮进给时，一定要选择正确的手轮进给倍率，过大的手轮进给倍率容易产生刀具或机床的损坏。④工件坐标系 手动干预、机床锁住或镜像操作都可能移动工件坐标系，用程序控制机床前，要先确认工件坐标系。⑤空运行通常应使用机床空运行来确认机床运行的正确性。在空运行期间，机床以空运行的进给速度运行，这与程序输入的进给速度不一样，且空运行的进给速度要比编程用的进给速度快得多。(3)与编程相关的安全操①坐标系的设定如果没有设置正确的坐标系，尽管指令是正确的，但机床可能并 教学基 不按您想象的动作运动。②公、英制的转换在编程过程中，一定要注意公、英制的转换，使用的单位制式 本内容一定要与机床当前使用的单位制式相同。③回转轴的功能当编制极坐标插补或在法线方向 (垂直)控制程序时，要特别注意旋转轴的转速，旋转轴转速不能过高。如果工件装夹不牢，就会由于离心力过大而甩出工件，引起事故。④刀具补偿功能在补偿功能模式下，发出基于机床坐标系的运动命令或参考点返回命令，补偿就会暂时取消，这可能会导致机床产生预想不到的运动。四 数控铣床的日常维护及保养1 在实训前检查机床是否完好、运行正常2 检查数控机床润滑系统3 加润滑油4 加工前进行机床预热5 实训完后，打扫机床卫生1.讨论一些安全责任事故发生原因及对策 作业、讨2.熟记实训车间《实训规范》，《安全操作规程》 论、辅导3.熟记《安全操作规程》 答疑4.学生分组对数控铣床进行日常保养实作训练 课后 小结1 《数控铣床编程与操作项目教程》作者：王翔 机械工业出版社 参考2 《数控加工与编程》作者：谭永刚机械工业出版社 资料3 《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》作者：赵正文中国劳动社会保障出版社4 数控国家职业标准3 / 24 授 课2 数控铣床基础知识学 时8 题 目1.了解认识数控铣床， 教学目2.掌握基本结构、 的与要3.初步掌握数控铣床操作的能力 求4.数控铣床日常保养步骤 教学难 1典型数控系统介绍 点与重 2数控铣床坐标系统 点 3铣床操作面板训练 教学方 1 理论知识的讲解——班级教学2 投影仪课件演示——班级教学 法与手3 示范教学法——分组教学 段4 课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：提问：1 在学习过程中注意设备的保养，保养设备时应该注意哪些问题？2 为什么要安全文明生产？3 安全操作规范包括哪些内容？新课内容：一 了解认识数控铣床数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：1 1948 年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于 教学基是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 本内容 21949 年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952 年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。3 60 年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC) ，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。4 20 世纪80 年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。5 20 世纪90 年代后期，出现了PC+CNC 智能数控系统，即以PC 机为控制系统的硬件部分，在PC 机上安装NC 软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现智能化，网络化制造。4 / 24二 主流数控机床系统①FANuc数控系统FANUC 数控系统由日本富士通公司研制开发，该数控系统在我国得到了广泛的应用②西门子数控系统 SIEMENS 数控系统由德国西门子公司开发研制，该系统在我国数控机床中的应用也相当普遍。③国产数控系统 自20 世纪80 年代初，我国数控系统生产与研制得到了飞速的发展，并逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等三数控机床结构数控机床的组成数控机床由机床主体、数控系统、伺服系统三大部分构成。具体结构以下图所示立式加工中心为例来加以说明。数控机床主体部分主要由床身、主轴、工作台、导轨、刀库、换刀装置、伺服电动机、数控系统等组成 教学基 本内容数控机床的组成1—工作台 2—7 刀库 3—换到装置 4—伺服电动机 5—主轴 6—导轨 7—床身8—数控系统四 数控铣床操作的能力1 数控机床开关机（1）电源开关——将主电源开关扳到“ON ”位置。电源开关是控制机床通电或断电。（2 ）启动数控系统开关机床电源总开关数控系统启动开关5 / 24 2面板操作FANUC Oi-MATE 数控系统面板 3 对刀操作 （1）对刀操作作用：建立工件坐标系，坐标系的建立保证了刀具在机床上的正确 运动 （2 ）对刀操作步骤（试切法）： A:X 轴的对刀： 分别试切工件左右两边（如下图），记录机床坐标为：X1 ，X2（如图2-47 ）。 计算×中点坐标值：X=（X1+X2 ）将X 值输入到工件坐标系G54 中试切工件图 B:轴的对刀：同上 C:Z 轴的对刀 将刀具向工件上表面靠近，直到刚好切削到工件。记录机床坐标系的Z 轴坐标值，输入到 G54 的Z 坐标中即可6 / 244程序输入程序的输入过程如下：OFF模式按钮选“编辑”，按 键，将程序保护置在“ ”位置，然后输入下列程序及选择功能按钮。O0004G17 G21 G40 G49 G80 G91G00 X-50 Y-65 Z100Z30 M03 M05 S800G01 Z-1 F300 M08Y50X50Y-50X-60G00 Z50 M09M30输入后，发现第二行中G91 应改成G90，第三行漏输了G54，第四行中多输了M05，作如下修改：1.讨论机械坐标系与工件坐标系的关系 作业、讨2.熟记实训车间《实训规范》，《安全操作规程》 论、辅导3.学生分组实训操作对刀、 答疑4.学生分组对程序输入、 课后 小结1 《数控铣床编程与操作项目教程》作者：王翔 机械工业出版社 参考2 《数控加工与编程》作者：谭永刚机械工业出版社 资料3 《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》作者：赵正文中国劳动社会保障出版社4 数控国家职业标准7 / 24 授 课3平面编程与操作训练学 时8 题 目1.了解平面的铣削工艺过程 教学目 2.掌握工件的定位、安装及找正方法 的与要 3.掌握刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选择，刀具的 求 刃磨4.掌握基本指令（G00、G01 ）的使用方法 教学难 1G01/G00 编程与格式的学习 点与重 2 培养学生对含平面加工零件工艺的分析能力 点 3 培养学生平面铣削加工的能力 教学方 1 理论知识的讲解——班级教学2 投影仪课件演示——班级教学 法与手3 示范教学法——分组教学 段4 课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：1典型数控系统包括2数控铣床坐标系统3铣床操作面板训练4 对刀操作复习新课内容：一 新知识点介绍（一）快速定位指令（G00 ）该指令命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点到指定点。G00是模态指令，其指令格式是：G00 X_Y_Z_；X_Y_Z_为刀具目标点坐标。当使用绝对方式时，X_Y_Z_为目标点相对于工件坐标系的绝对坐标值。当使用增量方式时，X_Y_Z_为目标点相对于起始点的增量坐标，没有增量值的坐 教学基 标可以省略不写。例G00 X-150 Y-100； 本内容（二）直线插补指令（G01 ）C01 指令是直线运动指令，它命令刀具在两坐标或三坐标轴间以联动插补的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。G01 也是模态指令，其指令格式是C01 X__Y__Z__F__；X__Y__Z__ ：为刀具目标点坐标，当使用绝对方式时，X__Y__Z__为目标点相对于工件坐标系的绝对坐标值；当使用增量方式时，X__Y__Z__为目标点相对于起始点的增量坐标二 加工实例：平面加工平面铣削通常是把工件表面加工到某一高度并达到一定表面质量要求的加工，它相对复杂的轮廓周铣加工显得比较简单，一般大面积的平面铣削使用面铣刀，在小面积平面铣削也可使用立铣刀。面铣刀加工时，它的轴线垂直于工件的加工表面。8 / 24要求:1加工下图所示零件上表面，表面粗糙度1.62 编程零点上表面中心，加工尺寸270X60X50mm3 刀具、夹具自选三、平面铣削需要考虑的几个问题1、刀直径的选择工件上表面宽100 ㎜，面宽不太大，拟用直径比平面宽度大的面铣刀单次铣削平面，平面铣刀最理想的宽度应为材料宽度的 1.3～1.6 倍。当刀具中心偏离工件的中心时，刀具与工件的两边都有一定的重叠，如图2-4。选用标准 φ80 数控硬质合金可转位面铣刀，选择刀齿数为8。2、铣削中刀具相对于工件的位置选定直径后，便可考虑起点和终点位置了。出于安全考虑，刀具需要在工件外有足够的安全间隙处移至Z 向加工深度，并确定刀具沿X 轴(水平)从右到左方向切削。如上图，选择工件零点（X0，Y0）在工件对称线的右端。本例工件长度为150㎜，刀具半径为40 ㎜，选择安全间隙为20 ㎜，所以起点的X 位置为X=75+40+20=135。当Y=30 时，刀具中心偏离工件的中心，刀具超出工件边线20 ㎜，是刀具直径的25％左右。刀具直径的1 ／4 到1 ／3 超出工件两侧，可以得到适当 教学基 的刀齿切入角，并基本保证顺铣方式（实际上顺铣中通常也混有一部分逆铣，这是平面铣削中的正常现象）。 本内容如上图，最终确定四个点 (X135,Y30)、(X-135,Y30) (X-135,Y-30)、(X135,Y-30)。3、刀具的刀齿4、大平面铣削时的刀具路线单次平面铣削的一般规则同样也适用于多次铣削。由于平面铣刀直径的限制而不能一次切除较大平面区域内的所有材料，因此在同一深度需要多次图3-1 面铣的多次切削刀路走刀。铣削大面积工件平面时，分多次铣削的刀路有好几种，如图 3-1，最为常见的方法为同一深度上的单向多次切削和双向多次切削。9 / 24 四 上图加工程序如下：O0601；N10 G54 G90 G40 G69 G80 G15 M03 S900;N20 G00 Z100;N30 X65 Y50;N40 Z10;N50 G01 Z-1 F120;N60 M98N70 G90 G00 Z100;N80 M05;N90 M30;O0002;N10 G91 G01 X-130 F120;N20Y-8;N30 X-130;N40 Y-8;N50 M99;10 / 24 作业、讨 论、辅导 答疑作业及辅导：1、单次面铣工艺编程的要点？2、多次平面铣削的刀具路线的区别？3、对如图零件的上表面加工进行工艺编程。 课后 小结1 《数控铣床编程与操作项目教程》作者：王翔 机械工业出版社 参考2 《数控加工与编程》作者：谭永刚机械工业出版社 资料3 《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》作者：赵正文中国劳动社会保障出版社4 数控国家职业标准11 / 24 授 课4 矩形编程与操作训练学 时8 题 目1.了解矩形的铣削工艺过程2.掌握工件的定位、安装及找正方法 教学目3.掌握刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选择，刀具的 的与要刃磨 求4.掌握基本指令（G00、G01 ）的使用方法5.掌握基本指令（G90、G91 ）的使用方法 教学难 1G01/G00 编程与格式的学习 点与重 2 培养学生对含矩形加工零件工艺的分析能力 点 3 培养学生矩形铣削加工的能力 教学方 1 理论知识的讲解——班级教学2 投影仪课件演示——班级教学 法与手3 示范教学法——分组教学 段4 课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：1.平面的铣削工艺过程注意事项2.工件的定位、安装及找正方法3.刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选择，刀具的刃磨4.基本指令（G00、G01 ）的使用方法一 新知识介绍（一）快速定位指令（G00 ） 教学基该指令命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点到指定点。G00是模态指令，其指令格式是： 本内容G00 X_Y_Z_；例G00 X-150 Y-100；（二）直线插补指令（G01 ）C01 指令是直线运动指令，它命令刀具在两坐标或三坐标轴间以联动插补的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。G01 也是模态指令，其指令格式是C01 X__Y__Z__F__；X__Y__Z__ ：为刀具目标点坐标，12 / 24（三）主轴功能用以控制主轴转速的功能称为主轴功能，亦称为S 功能，由地址符S 及其后面的一组数字组成。根据加工的需要，主轴的转速分为线速度Vc 和转速S 两种。1．转速S 的单位是转/分钟（r/min ），用准备功能G97 来指定，其值为大于零的常数。指令格式如下：G97 S1000；（主轴转速为1000r/min）2 ．恒线速度Vc 在加工某些非圆柱体表面时，为了保证工件的表面质量，主轴需要满足其线速度恒定不变的要求，而自动实时调整转速，这种功能即称为恒线速度。恒线速度的单位为米/分钟（m/min ），用准备功能G96 来指定。恒线速度指令格式如下：G96 S100；（主轴恒线速度为100 m/min）如图3-1 所示，线速度v 与转速n 之间可以相互换算，其换算关系如下：Vc=πDn/1000n=1000Vc/πD刀具工件nVC 教学基图3-1 线速度与转速的关系 本内容 式中Vc——切削线速度，单位：m/min；D——刀具直径，单位：mm；n——主轴转速，单位：r/min 。在编程时，主轴转速不允许用负值来表示，但允许用 S0，表示转速为0 。在实际操作过程中，可通过机床操作面板上的主轴倍率旋钮来对主轴转速值进行修正，其调整范围一般为50%～120%。二 矩形加工实例5013001050.1技术要求：1．未注公差的尺寸按照GB1804-MS 执行2 ．工件毛坯尺寸为：110mm×110mm×60mm3 ．毛坯材料为：铝件4 ．加工完成后去毛刺5 ．表面粗糙度为R1.613 / 24三矩形加工实例编程：A ．程序名：00001B ．使用刀具：直径12 立铣刀C ．编程的XY 原点为：工件中心位置D ．编程的Z 零点为：工件上表面O0001G54G90G00X-70Y-70Z50M03S800G01Z-30F1000X-50.25F200Y50.25X50.25Y-50.25X-70G00Z100Y100M301G01/G00 编程与格式的学习 作业、讨 2 培养学生对含矩形加工零件工艺的分析能力3 培养学生矩形铣削加工的能力 论、辅导4.熟记《安全操作规程》 答疑5.学生分组实作训练:编程加工图纸集--图4 课后 小结1 《数控铣床编程与操作项目教程》作者：王翔 机械工业出版社 参考2 《数控加工与编程》作者：谭永刚机械工业出版社 资料3 《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》作者：赵正文中国劳动社会保障出版社4 数控国家职业标准14 / 24 授 课5 圆、圆弧零件的铣削加工学 时8 题 目1．掌握数控铣床安全操作规程 教学目 2 ．掌握圆弧铣削加工的加工特点 的与要 3 ．通过实训加工理解平面选择指令G17、G18、G19 所指定的平面4 ．通过实训掌握G02、G03 的判断方法 求 5 ．通过实训掌握G02、G03 命令中R 的使用方法6 ．通过实训掌握G02、G03 命令中I 、J 、K 的使用方法 教学难 1 圆弧铣削加工的加工特点 点与重 2 掌握G02、G03 的判断方法 点 3 G02、G03 命令中I 、J 、K 的使用方法 教学方 1 理论知识的讲解——班级教学2 投影仪课件演示——班级教学 法与手3 示范教学法——分组教学 段4 课堂巡回辅导——分组教学复习旧课
