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数控铣床教案


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模块一

数控铣床的基本操作训练

项目一 数控铣床基本操作
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的 教学重点 教学难点 补充内容 课外作业 第 1 周 周二第 1.2.3.4 理论 实践 2 2 授课班级 授课形式 230810 讲练

项目

1:数控铣床基本操作 多媒体 熟悉 CNC 铣床 MDI 面板和机床控制面板的操作; 熟悉手动、MDI、编辑、手轮等基本操作; 熟悉开机和关机步骤; MDI 面板和机床控制面板的操作,开机和关机操作 对开机回零操作的理解 无 补充 课堂中讨论内容的安排,活跃了教学气氛,激发学生学 习兴趣,增强了学生的思维分析能力。学生掌握程度良好,然 须在后续教学中进一步加强巩固。

教学后记

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课堂教学安排 教学过程 主要教学内容及步骤

引入: 普通车床的操作。 1、复 习 及 提 新课内容: 问 4.1 FANUC 0i 数控铣床操作面板 提问上一讲 1.CRT/MDI 操作面板 学习的主要 2.机床控制面板 内容。 2、引入: 4.2 FANUC 0i 数控系统操作及机床的基本操作

3、新 课 内 1.操作注意事项 容: 2. 开机步骤 逐步完成本 机床总电源开,机床电源指示灯亮。系统电源开,控制 次教学内容 器指示灯亮。急停按钮松开,按下机床复位按钮,机床准备好 的讲授。 灯亮。 4、讨论: 3.关机步骤 讨论机床精 按下急停按钮,此时机床准备好灯灭,系统电源关,控 度的选择要 制器指示灯灭。机床总电源关,机床电源指示灯灭。 点综合运用 新授内容。 一、讨论: 5、总结 关机时注意什么问题? 总结本次授 总结: 课主要内容。 1、键的基本操作; 6、作 业 及 辅 2、开关机步骤; 作业及辅导: 导: 布置下次提 问的思考题, 及课后练习 题。对思考 题、习题难 点、要求进行 辅导。 1、CNC 铣床坐标系的规定? 2、消除 CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别的方法? 3、坐标系零点偏置的方法?

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项目二 认识数控铣床的对刀及刀具补偿
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 第 1 周周二第 5.6 节,第 6 周周三第 1.2 节 理论 实践 2 2 授课班级 授课形式 230810 讲练

项目 2:认识数控铣床的对刀及刀具补偿 多媒体 熟悉 CNC 铣床坐标系的规定; 熟悉消除 CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别; 熟练掌握数控铣床的对刀; CNC 铣床坐标系的规定; 数控铣床的对刀; 铣床坐标系与工件坐标系的差别,数控铣床的对刀目的及方法 无 补充 课堂中讨论内容的安排,活跃了教学气氛,激发学生学 习兴趣,增强了学生的思维分析能力。学生掌握程度良好,然 须在后续教学中进一步加强巩固。

教学目的

教学重点 教学难点 补充内容 课外作业 教学后记

课堂教学安排 教学过程 1.复习及提 问 主要教学内容及步骤 引入: 数控车床对刀及补偿设置。 新课内容:

提问上一讲 2.1 CNC 铣床坐标系 学习的主要 内容。 1.立式铣床、加工中心的坐标轴名称 2.引入: 2.卧式铣床、加工中心的坐标轴名称

3.新课内容: 3. 铣床零点、机床坐标系 逐 步 完 成 本 4.回参考点操作 次教学内容 2.2 设定工件坐标系 的讲授。 2.3 基于零点偏置的对刀方法 4.讨论:

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讨 论 机 床 对 1.坐标系零点偏置 刀目的、 步骤 2.以零件两侧面交点为工件坐标原点的偏置值测量 及方法, 分析 刀 具 补 偿 的 3.零件中心为工件原点的偏置值测量 要点。 4.对刀操作,具体步骤为: 5.总结 ① 装夹工件,装上刀具。 ② MDI 程序显示状态下,输入指令“M03 S200;”循环启 总结本次授 动;然后打到手轮状态,再启动。 课主要内容。 ③ 通过手摇脉冲发生器使刀具在工件前、后、左、右侧面 6. 作 业 及 辅 及工件上表面作极微量的接触切削,分别记下刀具此时所处的 导: 机床坐标系 X、Y、Z的坐标值。 ④ 进行必要的数值处理计算。 布置下次提 ⑤ 将工件坐标系原点在机床坐标系的坐标值录入到 问的思考题, G54~G59 存储地址的任一工件坐标系中即可。 及课后练习 ⑥ 对刀正确性验证。MDI 方式下运行“G5_ G90 G00 X0 Y0 题。对思考 Z100” 题、习题难 5.刀具补偿 点、 要求进行 辅导。 (1)数控铣床刀具半径补偿的概念 如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能,则只能按刀 心轨迹编程。如图 5-4-3 所示的点划线为刀心轨迹,其坐标值 计算相当复杂,尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直 径变化时,必须重新计算刀心轨迹,并修改程序,这样既复杂 繁锁,又不易保证加工精度。 当数控系统具备刀具半径补偿功能时,数控程序只需按工 件轮廓编写,加工时数控系统会自动计算刀心轨迹,使刀具偏 离工件轮廓一个半径值,即进行刀具半径补偿。 (2)刀具半径补偿量的指定 现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀具半径偏置寄 存器,并对其进行编号,专供刀具补偿之用,可将刀具补偿参 数(刀具长度、刀具半径等)存入这些寄存器中。 FANUC 的刀具长度、 半径补偿值寄存器如图 5-4-4 所示。 在 进行数控加工前, 必须预先把各刀的半径补偿值填写到寄存器。 D~是存放补偿值(刀具半径值)的存储器地址。 刀具补偿值由操 作者在操作面板上输入 D~到指定的存储器中。刀具补偿值应 设在 D01 开始的存储器中。D00 通常表示补偿值为零。 在编写数控程序半径补偿程序时,只需写出所需刀具半径 补偿参数所对应的寄存器编号即可。如,D01 调用存在半径补 偿寄存器编号为 1 的地址内半径补偿值。 实际加工时,数控系统将该编号对应的刀具半径偏置寄存 器中存放的刀具半径取出,对刀具中心轨迹进行补偿计算,生 成实际的刀具中心运动轨迹。

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图 2-1 刀具左半径补偿指令 G41,右半径补偿指令 G42

(3) G40、G41、G42 指令格式 刀具半径补偿指令的格式如下: G00/G01 G41/G42 X~Y~D~; G00/G01 G40 X~Y~; 其中:G41 为左偏置刀具半径补偿指令,G42 为右偏置刀具 半径补偿指令。G40 取消刀具半径补偿。 如图 2-1 所示,当沿着刀具前进方向看,刀具中心在零件 轮廓左边时为左偏置,刀具中心在零件轮廓右边时为右偏置。

a、G41 建立半径补偿

b、G40 取消半径补偿

2-2 半径补偿建立和取消

(4)半径补偿的建立、执行和撤销 在轮廓加工过程中,刀具半径补偿的执行过程一般分为刀 具半径补偿的建立、 刀具半径补偿的执行和刀具补偿撤销三步。 如图 2-2,用半径补偿功能编写轮廓加工程序。设φ 24 立 铣刀编号为 T01, 半径补偿号为 D01, 存储器的 D01 中存放半径 补偿值 D01=12。编写轮廓加工程序 O5402 如下: O5402 主程序号 N1 G54 G90 G40; 建立工件坐标系,程序初始设定; S300 M03; 主轴旋转; N2 G00 X-42 Y-42; 快进到点 S; N3 Z-2.0; Z 轴下刀到 Z= -2; N4 G41 G01 X0 Y-24 F200 D1; 建立半径补偿; 在 SP 直线运动中

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N5 N6 N7 N8 N9

G01 Y40 F100; X110 Y69.47; Y20; G02 X90 Y0 R20; G01 X-24;

直线插补至 A; 直线插补至 B; 直线插补至 C; 顺圆插补至 D; 直线插补至 E ; 快速抬刀至 Z=100 高度平面; 主轴停; 程序结束,复位;

N10 G0 G40 X-42 Y-42;在 ES 点定位运动中取消半径补偿; N11Z100.0; N12M05; N13M30; (5)刀具补偿实例分析 ①刀具半径补偿的建立 在加工程序 O5402 中,建立半径补偿的程序段为 N4。 如图 5-4-6a 所示,刀具从起点 S 用一个快速 S→P 运动建 立半径补偿,程序段的终点是 P,但经半径补偿后到达的点是 P1 点,P1 点相对要加工轮廓的延长线向左偏移了一个半径。 ②补偿加工 在刀具补偿进行期间,刀具中心轨迹始终偏离程序轨迹一 个刀具半径值的距离。在加工程序 O5402 中,在半径补偿状态 下切削加工的程序段为 N5、N6、N7、N8、N9。 ③刀具补偿撤销 在加工程序 O5402 中,取消半径补偿的程序段为 N10。 如图 5-4-6b 所示,刀具从 E 点有用一个快速 ES 运动取消 半径补偿,程序段的起点是 E,但取消半径补偿前的实际刀具 中心起点却是 E1,经取消半径补偿程序段执行后,刀具中心实 际从 E1 到达的终点是 S 点。 (6)刀具半径补偿功能的应用 刀具因磨损、重磨、换新而引起刀具直径改变后,不必修 改程序,只需在刀具参数设置中输入变化后刀具直径。如图 2-3a 所示, 1 为未磨损刀具, 2 为磨损后刀具, 两者直径不同, 只需将刀具参数表中的刀具半径 r1 改为 r2,即可适用同一程 序。

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a、直径改变,程序不变

b、直径不变,粗精加工

图 2-3 刀具半径应用

用同一程序、同一尺寸的刀具,利用刀具半径补偿的变化, 可进行粗、精加工。如图 2-3b 所示,刀具半径为 r,精加工余 量为△。粗加工时,输入刀具半径补偿值 D= r +△,则加工出 虚线轮廓。精加工时,用同一程序、同一刀具,但输入刀具半 径补偿值 D = r ,则加工出实线轮廓。

二、讨论:
X、Y 向对刀的实质? 刀具补偿的目的、方法。 总结: 1、CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别; 2、试切法对刀的步骤。 作业及辅导: 1、CNC 铣床坐标系的规定? 2、为什么要对刀? 3、对刀的方法及步骤?

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模块二 数控铣床单项铣削练习
项目一
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的

学会平面铣削工艺及其编程
授课班级 授课形式 230810 讲练

第 1 周周三第 3.4.5.6.周四 1.2. 理论 2 实践 4 项目 1:

学会平面铣削工艺及其编程 多媒体

掌握平面铣削考虑的工艺方法; 掌握单次面铣的编程路线设计; 掌握多次平面铣削的刀具路线。 平面铣削考虑的工艺方法;单次面铣的编程路线设计;子 程序编程。 平面铣刀的选择; 切削的起点和终点及刀路; 切削参数的选择, 子程序编程的方法。 无 补充 教案设计时注意了学习内容的逻辑性,学习内容层层深 入,教学展开顺利,教学效果良好;课堂中讨论内容的安排, 活跃了教学气氛,激发学生学习兴趣,增强了学生的思维分析 能力。学生掌握程度良好,然须在后续教学中进一步加强巩固。

教学重点

教学难点 补充内容 课外作业

教学后记

课堂教学安排 教学过程 主要教学内容及步骤

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复习及提问 提问上一讲 学习的主要 内容。 新课内容: 逐步完成本 次教学内容 的讲授。 讨论: 讨论单次面 铣工艺编程 的要点综合 运用新授内 容。 总结 总结本次授 课 主 要 内 容。 作 业 及 辅 导: 布置下次提 问 的 思 考 题,及课后 练习题。对 思考题、习 题难点、要 求 进 行 辅 导。

引入: 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。 新课内容: 一、平面铣削需要考虑的几个问题 1、面铣刀直径的选择 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 φ 80 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) 。 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

图 3-1 面铣的多次切削刀路

此在同一深度需要多次走刀。 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。

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1.单向多次切削粗精加工的路线设计 如图 3-1a、b 为单向多次切削粗精加工的路线设计。 单向多次切削时,切削起点在工件的同一侧,另一侧为终点 的位置,每完成一次工作进给的切削后,刀具从工件上方快速点 定位回到与切削起点在工件的同一侧,这是平面精铣削时常用的 方法,但频繁的快速返回运动导致效率很低,但这种刀路能保证 面铣刀的切削总是顺铣。 2.双向来回 Z 形切削 双向来回切削也称为 Z 形切削,如图 3-1c、d,显然它的效 率比单向多次切削要高,但它在面铣刀改变方向时,刀具要从顺 铣方式改为逆铣方式,从而在精铣平面时影响加工质量,因此平 面质量要求高的平面精铣通常并不使用这种刀路,但常用于平面 铣削的粗加工。 为了安全起见,刀具起点和终点设计时,应确保刀具与工件 间有足够的安全间隙。 二、单次面铣的编程实例: 1、选择平面铣刀的直径; 2、切削的起点和终点及刀路: 3、切削参数的选择 设面铣刀分二次铣削到指定的高度,粗铣切深 4 ㎜,留有 1
?0.3 ㎜的精加工余量,工序尺寸 41 0 ,精加工保证 40±0.02。

粗铣时,因面铣刀有 8 个刀齿(Z=8),为刀齿中等密度铣刀, 选 fZ=0.12,则 f=8×0.12≈1;参考 V=55~105m/min,综合其它 因素选 V=62.5 m/min, 则主轴转速 S=318×62.5/125≈150r/min, 计算进给速度 F=fZ×Z×S=1×150=150 ㎜/min。 精铣时,为保证表面质量,Ra3.2,选 f=0.6,参考 V=55~ 105m/min,综合切深小,进给量小,切削力小的因素,选 V=100 m/min,则主轴转速 S=318×100/125≈300r/min,计算进给速度 F=f×S=0.6×300=180 ㎜/min。 4、铣削程序

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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 M98 P00070002; N70 G90 G00 Z100; N80 M05; N90 M30; O0002; N10 G91 G01 X-130 F120; N20Y-8; N30 X-130; N40 Y-8; N50 M99; 三、多次平面铣削的刀具路线 单向多次切削 双向来回切削(Z 形切削) 讨论: 单次面铣工艺编程的要点。 总结: 1、平面铣削时,对刀具考虑的几个问题。 2、平面铣削时的路线设计。

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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。

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项目二 简单外轮廓铣削
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的 第 1 周周五 4 授课班级 授课形式 230810 讲练

? 项目 2:学会外轮廓铣削工艺及其编程 多媒体 熟悉和掌握立铣刀的铣削工艺 熟悉外轮廓铣削工艺及其编程编程方法、注意点,掌握刀具半径 补偿的方法。 立铣刀粗、精加工,内、外结构加工方法。 立铣刀的刀具参数选择。 立铣刀的刀具路线 刀具半径补偿。 针对不同加工内容,立铣刀的切削用量三要素的选择,刀具半径 补偿的应用。 无 补充 教案设计时注意了学习内容的逻辑性,学习内容层层深 入,教学展开顺利,教学效果良好;课堂中讨论内容的安排, 活跃了教学气氛,激发学生学习兴趣,增强了学生的思维分析 能力。 学生掌握程度良好, 然须在后续教学中进一步加强巩固。

教学重点

教学难点 补充内容 课外作业 教学后记

课堂教学安排 教学过程 复习及提问: 主要教学内容及步骤

引入: 圆周铣削中最常用的刀具为立铣刀, 立铣刀的应用 提问上一讲学习的主 范围很广,它应用于对大多数结构的数控铣削加工中。 在铣削加工使用中,应对立铣刀的直径、刀具形式、切 要内容。 削刃、R 角、刀柄以及刀具材料等予以考虑。 引入: 新课内容: 立铣刀的周铣削考虑的问题 新课内容: 1、立铣刀的加工内容 逐步完成本次教学内 2、立铣刀的形状 容的讲授。 3、立铣刀的尺寸 4、刀齿的数量 讨论: 5、 转速和进给率 讨论针对不同加工内 6、刀具颤振

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容,立铣刀的形状、 尺寸及其它参数的选 择。 讨论立铣刀切削 Z 向 和 X、 Y 向进/退刀控 制方法。 总结

7、余量的去除 ⑴立铣刀粗加工 ⑵立铣刀内结构加工 ⑶立铣刀外形轮廓加工 8、立铣刀的选用 CNC 加工中,必须考虑的立铣刀尺寸因素包括:立 铣刀直径,立铣刀长度,螺旋槽长度(侧刃长度)。

CNC 加工中,立铣刀的直径必须非常精确,立铣刀 总结本次授课主要内 的直径包括名义直径和实测的直径。 名义直径为刀具厂 容。 作业及辅导: 商给出的值; 实测的直径是精加工用作半径补偿的半径 补偿值。 重新刃磨过的刀具, 即使用实测的直径作为刀 布置下次提问的思考 题,及课后练习题。 具半径偏置,也不宜将它用在精度要求较高的精加工 对思考题、 习题难点、 中,这是因为重新刃磨过的刀具存在较大的圆跳动误 要求进行辅导。 差,影响到加工轮廓的精度。 直径大的刀具比直径小的刀具的抗弯强度大, 加工 中不容易引起受力弯曲和振动。立铣刀铣外凸轮廓时, 可按加工情况选用较大的直径, 以提高刀的刚性; 立铣 刀铣削凹形轮廓时, 铣刀的最大半径选择受凹形轮廓的 最小曲率半径限制, 铣刀的最大半径应小于零件内轮廓 的最小曲率半径, 一般取最小曲率半径的 0.8~0.9 倍。 刀具从主轴伸出的长度和立铣刀从刀柄夹持工具 的工作部分中伸出的长度也值得认真考虑, 立铣刀的长 度越长,抗弯强度减小,受力弯曲程度大,会影响加工 的质量,并容易产生振动,加速切削刃的磨损。 立铣刀根据其刀齿数目, 可分为粗齿(Z 为 3、 4、 6、 8)、中齿(Z 为 4、6、8、10)和细齿(Z 为 5、6、8、10、 12)。粗齿铣刀刀齿数目少、强度高、容屑空间大,适 用于粗加工;细齿齿数多、工作平稳,适用于精加工。 中齿介于粗齿和细齿之间。 被加工工件材料类型和加工的性质往往影响刀齿 数量选择。 在加工塑性大的工件材料,如铝、镁等,为避免产 生积屑瘤,常用刀齿少的立铣刀,立铣刀刀齿越少,螺 旋槽之间的容屑空间越大, 可避免在切削量较大时产生 积屑瘤。 加工较硬的脆性材料, 需要重点考虑的是避免刀具

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颤振,应选择多刀齿立铣刀,刀齿越多切削越平稳,从 而减小刀具的颤振。 小直径或中等直径的立铣刀, 这些立铣刀通常有两 个、 三个和四个刀齿, 三刀齿立铣刀兼有两刀齿刀具与 四刀齿刀具的优点, 加工性能好, 但三刀齿立铣刀不是 精加工的选择, 因为很难精确测量其直径尺寸。 键槽铣 刀不管直径多大, 它通常只有两个螺旋槽, 它与钻头相 似,可沿 Z 轴向切入实心材料。 9、立铣刀切削的进/退刀控制方法 (1)深度方向切入工件的进/退刀方式 直接垂直向下进刀/斜线进刀及螺旋进刀 (2)水平方向进/退刀方式 10、刀具 Z 向高度设置 起止高度/慢速下刀或进刀相对距离 (安全间隙) /抬刀 控制 11、切削方向 12、程序编制

加工程序如下: O1008; N10 G54 G90 G69 G40 G15 G80 M03 S900; N20 G00 Z100; N30 X75 Y35; N40 Z10; N50 G01 Z-3 F120; N60 G41 X40 Y35 D02; N70 Y-40,R6; N80 X-40 Y-40,C5; N90 Y40,R6;

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N110 N120 N130 N140

N100 X40,C5; X75 Y35 G40; G00 Z100; M05; M30;

正六边形轮廓铣 削实例 1.正六边形 外形铣削加工要 求 如图工件, 毛 坯是直径 φ 80 ,
六边形轮廓工件图

高 40 的圆柱,材料 45 钢,顶面、底面已加工,现加工 外接圆为 60 的正六边形轮廓,轮廓深 15mm,轮廓精度 由尺寸 51.96±0.02 规定,轮廓面和台阶面有表面粗糙 度 Ra1.6 的要求。 2.余量分配及刀具选用 直径方向的单边最大余量为(80-52)÷2=14 mm,轴 向加工加工余量为 15 ㎜, 选择直径φ 30 的四齿立铣刀, 材料为高速钢,立铣对正六边形外形粗、精铣削。 拟定 Z 向深度 15 mm, 分三层切削, 切深分别是 7mm、 7mm、1mm。 拟定水平面内,分粗、半精、精铣三层切削,粗加 工后留余量 2mm,半精加工后留精加工余量 0.5mm,精 铣时沿轮廓加工。 水平面内, 粗加工半径补偿值 D1=2+15=17; 半精加 工半径补偿值 D2=0.5+15=15.5 ;精加工半径补偿值 D3=15。 3.刀路设计 如图,选择工件上表面圆孔中心为工件零点,求得 轮廓各基点坐标为 A(-15.0,-25.98) ;B(-30.,0) ;C (-15.0,25.98) ; D(15.0,25.98) ; E(30.,0) ; F (15.0,-25.98) 。

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轮廓半径补偿切削路线图 选择刀具的起始点在 X55,Y-55,与工件有足够的 安全间隙,OP 运动建立补偿,FA 延长线的 P 点切入轮 廓,EF 延长线的 E 点切出轮廓,QS 运动取消补偿。 4.切削用量设计 φ 30 ㎜的立铣刀,有 4 个刀齿(Z=4),立铣刀粗铣 削 Z 向切深 7 ㎜;侧向最大切深 12 ㎜,选 fZ=0.1,选 V=24m/min,则主轴转速 S=318×24/30≈300r/min,计 算进给速度 F=fZ×Z×S=0.1×4×280≈120 ㎜/min, 综 合其它因素确定 F=100 ㎜/min。 立铣刀半精铣削时,侧向最大切深 2 ㎜,取 S=400 r/min;F=200 ㎜/min。 立铣刀精铣削时,侧向最大切深 0.5 ㎜,要保证表 面质量,取 S=500 r/min;F=100 ㎜/min。 5.轮廓铣削编程 设主程序号为 O5603; 设建立半径补偿, 补偿切削、 取消补偿的加工运动子程序号 O5604。 O5603; G90 (主程序号) (设置系统初始环境) (在换刀点高度平面,X、Y G40 G15 G54;

G00 X60.0 Y-60.0; 点定位到起点)

G43 G00 Z20.0 H01; (刀具长度补偿到安全高度) G90 G0 Z-7; M03 S300 F100 D01 M98 P5604; G90 G0 Z-14.0; D01 M98 P5604; (调用切削子程序粗加工) (调用切削子程序粗加工)

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G90 G0Z-7; M03 S400 F200 D02 M98 P5604; G90 G0 Z-14.0; D02 M98 P5604; G90 G0Z-15; M03 S500 F100 D03 M98 P5604; G0 Z20. ; G49 G28; M05; M30; (调用切削子程序精加工) (刀具长度补偿到安全高度) (取消长度补偿回参考点) (调用切削子程序半精加工) (调用切削子程序半精加工)

(主轴停) (程序结束并返回)

O5604(子程序) ; G90 G41 G00 Y-25.98; S→P G01 X-15.;→A X-30.Y0;→B X-15.0 Y25.98;→C X15.0 ; →D X30.0 Y0;→E X0. Y-51.96;→Q G40 G00 X55.0Y-55.;→S M99; 讨论: 针对不同加工内容, 立铣刀的形状、 尺寸及其它参数的 选择。 立铣刀切削 Z 向和 X、Y 向进/退刀控制方法。 总结: 1. 立铣刀粗、精加工,内、外结构加工方法。 2. 立铣刀的刀具参数选择。 3. 立铣刀的刀具路线。 作业及辅导: 1. 立铣刀的形状、立铣刀的尺寸、刀齿数量的选择方 法? 2. 立铣刀转速和进给率的选择?

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项目三 窄槽铣削工艺及编程(腰型槽加工)
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的 教学重点 教学难点 补充内容 课外作业 教学后记 第 2 周周一 4 项目 3: 授课班级 授课形式 230810 讲练

学会窄槽铣削工艺及其编程 多媒体

熟悉掌握开放窄槽工艺分析及程序编制。 熟悉掌握封闭窄槽工艺分析及程序编制 窄槽加工的刀具选用、切削用量选择、刀路设计 槽刀加工工艺路线的制定; 槽刀切削用量三要素的选用。 无 补充 采用多种教学方法和手段,在教学中注重启发学生积极思考。

课堂教学安排 教学过程 主要教学内容及步骤

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复习及提问 提问上学期 学习的主要 内容。 引入: 新课内容: 逐步完成本 次教学内容 的讲授。 讨论: 讨论工序设 计案例,综合 运用新授内 容。 总结 总结本次授 课主要内容。 作业及辅导: 布置下次提 问的思考题, 及课后练习 题。对思考 题、习题难 点、要求进行 辅导。

引入: 窄槽包括开口的或封闭的。编写高精度要求的窄槽加工程 序通常包括粗加工和精加工。两种加工可以由一把刀具或多把 刀具完成,这取决于工件材料、尺寸精度和表面质量要求以及 其他条件。 新课内容: 1、开放窄槽编程分析及程序 1) 分析图样 2) 刀具选用 3) 刀具尺寸 4) 最大切削深度 5) 进给率和主轴转速 6) 刀路设计 7) 加工程序的编写 2、封闭窄槽编程分析及程序 1) 封闭窄槽与开放窄槽刀具切入工件实体的差别; 2) 到精加工启动刀具半径补偿; 3) 切线趋近圆弧半径大小的设计。 3、加工程序

加工程序如下:

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铣腰形槽的外轮廓φ 16 立铣刀 O0010; N10 G55 G90 G40 G69 G80 G15 M03 S900; N20 G00 Z100; N30 X75 Y70; N40 Z10; N50 G01 Z-3.3 F150; N60 X41 Y70 G41 D01; N70 Y-41 R5; N80 X-41 R5; N90 Y41 R5; N100 X41 R5; N110 Y-70; N120 G40 X75; N130 M05; N140 M30; 铣腰形槽φ 8 槽刀 O0011 N10 G56G90 G40 G69 G80 G15 M03 S900; N20 G00 Z100; N30 G68 X0 Y0 R0(90 180 270 ); N40 G16 G00 X28 Y30 ; N50 Z10; N60 G01 Z-2.5 F150; N70 X33.5 Y30 G41 D02; N80 G03 X22.5 Y30 R5.5; N90 G02 X22.5 Y-30 R22.5; N100 G03 X33.5 Y-30 R5.5; N110 G03 Y30 R33.5; N120 G01 X28 Y30 G40; N130 G00 Z100 G15 G69; N140 M05; N150 M30; 讨论: 封闭窄槽与开放窄槽刀具切入工件实体的不同路线 总结: 1. 开放窄槽工艺分析及程序编制; 2. 封闭窄槽工艺分析及程序编制。 作业及辅导: 1、如何对精确的封闭窄槽工艺分析? 2、对下图的窄槽进行工艺分析及程序编制

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项目四 型腔铣削
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的 教学重点 教学难点 补充内容 课外作业 教学后记 第 2 周周二 4 授课班级 授课形式 项目 4:学会型腔铣削加工工艺 多媒体 熟悉掌握型腔铣削的工艺分析及程序编制 型腔铣削的刀具选用、切削用量选择、刀路设计 刀路设计及计算 刀具选择加工方法及余量分析 无 如何对型腔铣削进行工艺分析? 型腔铣削的粗、精加工的刀路设计? 课堂中讨论内容的安排,活跃了教学气氛,激发学生学 习兴趣,增强了学生的思维分析能力。 230810 讲练

课堂教学安排 教学过程 主要教学内容及步骤

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复习及提问 提问上次课学 习的主要内 容。 引入: 新课内容: 逐步完成本次 教学内容的讲 授。 讨论: 讨论型腔加工 工艺;粗、精 加工的刀路设 计,综合运用 新授内容。 总结 总结本次授课 主要内容。 作业及辅导:

引入: 铣削型腔时,需要在由边界线确定的一个封闭区域内去除 材料, 该区域由侧壁和底面围成。 型腔内部可以全空或有孤岛。 对于形状比较复杂或内部有孤岛的型腔则需要使用计算机辅 助编程。 型腔铣削编程时有两个重要考虑: 刀具切入方法; 粗、 精加工的刀路设计。 新课内容: 一、型腔铣削加工的方法 ⑴型腔铣削加工概念 ⑵型腔铣削加工的刀具引入 ⑶型腔铣削加工刀具路线 二、矩形型腔的加工工艺例析 1、刀具选择 2、切入方法及切入点和粗加工路线 3、工件零点、 4、加工方法及余量分析 5、刀路设计及计算 1) Z 形刀路间距值 2) Z 形刀路切削长度 3) 半精加工切削的长度和宽度 4) 精加工刀具路径 三、矩形型腔编程示例

布置下次提问 的思考题,及 课后练习题。 对思考题、习 题难点、要求 O5801(主程序) 进行辅导。 (φ 8 粗加工键槽铣刀) G21 G17 G40 G80 T01; S1250 M03 G90 G54 G00 X-22.5 Y-15; G43 Z5 H01 M08; G1 Z0. F100;

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M98 P5811 L4 G90 G00 Z5. M09; G28 G49 Z5. M05; M01; (手装 T02—φ 6 精加工立铣刀) ; G90 G54 G00 X0.Y.0 S1500 M03 ; G43 Z5. H02 M08; G01 Z-10. F200; M98 P5812 G90 G00 Z5. M09; G28 G49 Z5.M05; M30; O5811(粗加工、半精加工子程序) G91 G01 Z-2.5 F50; (Z 向切入实体) G91 X45. F100; Y6. F100; X-45. F150; Y6. F100; X45.F150; Y6.F100; X-45.F150; Y6.F100; X45.F150; Y6.F100; X-45. F150; X-0.5 Y0.5; Y-31.; X46.; Y31.; X-46.; M99; (Z 形粗切终点) (半精加工起点) (AB 切削) (BC 切削) (CD 切削) (半精加工结束) (全齿切削) (Y 向步距进给)

O5812(精加工子程序)

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G91; G01 G41 X-10.Y-10. D02 F400.; G03 X10. Y-10. R10. F100.; G01 X23.5; G03 X4 Y4 R4; G01 Y32; G03 X-4. Y4. R4.; G01 X-47.; G03 X-4.Y-4. R4.; G01 Y-32.; G03 X4 Y-4 R4; X23.5; G03 X10.Y10.R10.; G01 G40 X-10. Y10. F400.; M99; 讨论: 1. 型腔加工工艺; 2. 粗、精加工的刀路设计 总结: 1. 刀路设计及计算 2. 刀具选择加工方法及余量分析 作业及辅导: 1、如何对型腔铣削进行工艺分析? 2、型腔铣削的粗、精加工的刀路设计?

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项目五 数控系统简化编程
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的 教学重点 教学难点 补充内容 课外作业 教学后记 第 2 周周三 4 授课班级 授课形式 230810 讲练

项目 5: 学会数控铣削系统简化编程的方法 多媒体 熟悉掌握数控铣削系统简化编程的方法和指令的应用 如何使用子程序、极坐标编程、旋转、可镜像编程简化编程 子程序的使用方法和注意点。 极坐标编程的应用场合和注意点。 无 补充 教案设计时注意了学习内容的逻辑性,学习内容层层深 入,教学展开顺利

课堂教学安排 教学过程 复习及提问 主要教学内容及步骤

引入: 在数控铣床与加工中心的编程中, 用一些特殊的方法和功能 指令可简化编程。 提问上学期 学习的主要 新课内容: 内容。 一、子程序 引入: 在编制加工程序中, 有时会出现有规律、 重复出现的程序段。 将程序中重复的程序段单独抽出,并按一定格式单独命名,称之 新课内容: 为子程序。 逐步完成本 ? 采用子程序的意义 次教学内容 使复杂程序结构明晰 的讲授。 程序简短 增强数控系统编程功能 讨论: ? 子程序调用的指令格式: 讨 论 子 程 序 M98 P 单次调用指令,P 后跟被调用的子程序号 的 使 用 方 法 M98 P L 重复调用子程序指令,L 后跟重复调用的次数

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和注意点。极 坐标编程的 应用场合和 注意点 总结 总结本次授 课主要内容。 作业及辅导:

布置下次提 问的思考题, 极坐标指令(G16/ G15)用于以极坐标的方法表示某一平面内 及课后练习 的点的坐标位置。格式: 题。对思考 G90/G91 G17 G16 X~Y~; 题、习题难 G90/G91 G18 G16 X~Z~; 点、要求进行 辅导。 G90/G91 G19 G16 Y~Z~; 格式表示的规则如下: ①G16 极坐标系有效指令; G15 取消极坐标系指令, 将回到默 认的直角坐标系状态。 ②点的位置用极坐标来表示,以相对某基准点的极坐标半径 和极坐标角度来确定; ③点所在的平面由 G17、G18、G19 来指令;极坐标的半径值 地址符是平面的第一坐标轴地址符; 极坐标角度地址符是平面的 第二坐标轴地址符。如:G17 指令的 X、Y 平面,X 作为半径值地 址符;Y 作为极坐标角度地址符。极坐标的零度方向为第一坐标 轴的正方向,逆时针方向为角度方向的正向。 ④G90 状态时, 为绝对值编程方式,极坐标基准原点是工件 坐标系的零点。极坐标半径值应是指终点坐标到编程原点的距 离,角度值是指终点坐标与编程原点的连线与 X 轴的夹角,如图 5-6-8a 所示。 ⑤G91 状态时, 为增量值的编程方式,极坐标基准原点是当 前进给线段的起点。极坐标半径值是指终点到起点位置的距离, 角度值应是指当前起、终点连线与前一起、终点连线间的夹角。 如图 5-6-8b 所示,如,程序段“G9l G17 G16 X~Y~; ” 。 2、极坐标的应用举例

? 子程序的格式: 子程序号: 是调用入口地址,必须和主程序中的子程序调用 指令中所指向的程序号一致。 子程序结束: M99 ? 子程序的应用关键: 找出重复程序段规律,确定子程序。 将要变化的部分写在主程序,不变的部分作子程序。 主—子程序接口:保证主程序调用和子程序返回正确的衔接 如:从某点进入子程序,返回时也固定在该点。 二、极坐标编程 1、极坐标指令(G16/ G15)格式应用

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O2221;(六边形,直径为 16 的立铣刀,G54) N10 G54 G90 G40 G15 G80 G69 M03 S900; N20 G00 Z100; N30 X65 Y0; N40 Z10; N50 G01 Z-6 F200; N60 G16 X43 Y0 G41 D01; N70 Y-60; N80 Y-120; N90 Y-180; N100 Y-240; N110 Y-300; N120 Y-360; N130 G15 X65 Y0 G40; N140 G00 Z100; N150 M05; N160 M30; 三、比例缩放 1、指令格式 ⑴进行缩放格式 G51 X~Y~Z~I~J~K~; ⑵取消缩放格式:G50; 2、比例缩放中的注意事项 (1)比例缩放中的圆弧插补 ⑵比例缩放程序的刀补程序段 ⑶比例缩放的限制 ⑷缩放状态下的禁止使用指令 3、比例缩放的应用举例

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主程序 %0007 G92 X0 Y0 Z25.0 G90 G00 Z5.0 M03 G01 Z-18.0 F100 M98 P100 G01 Z-28.0 G51 X15.0 Y15.0 P2 M98 P100 G50 G00 Z25.0 M05 M30 子程序 %100 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01 G01 Y30.0 X20.0 G03 X30.0 Y20.0 R10.0 G01 Y10.0 X5.0 G40 G00 X0 Y0 M99 四、可镜像编程 1.指令格式: 2.镜像编程实例 讨论: 1、子程序的使用方法和注意点。 2、极坐标编程的应用场合和注意点。 ? 指令格式: G50.1 X__Y__Z__ (M98 P_)

建立镜像

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G51.1 X__Y__Z__ 取消镜像 ? 指令说明: ? 建立镜像由指令坐标轴后的坐标值指定镜 像位置 (对称 轴、线、点) ? 有刀补时,先镜像 ,然后进行刀具长度补偿、半径补偿。 ? 应用实例

主程序 %0008 G92 X0 Y0 Z25.0 G90 G17 G00 Z5.0 M03 M98 P100 加工图 1 G24 X0 坐标变换 M98 P100 加工图 2 G24 Y0 M98 P100 G25 X0 M98 P100 G25 Y0 Z25.0 M05M30 子程序 %100 G41 X10.0 Y4.0 D01 Y5.0 G01 Z-28.0 F200 Y30.0 X20.0 G03 X30.0 Y20.0 R10.0

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G01 Y10.0 X5.0 G00 Z5.0 G40 X0 Y0 M99 四、旋转变换功能指令 G68、G69 指令功能: ? 该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转 一定角度。 ? 通常和子程序一起使用, 加工旋转到一定位置的重复程序 段。 ? 格式:G17 G68 X__Y__P__ G18 G68 X__Z__P__ 坐标旋转功能 G19 G68 Y__Z__P__ G69 取消坐标旋转功能 其中: ? X、Y、Z 是旋转中心的坐标值; ? P 为旋转角度,单位是(°) ,0≤P≤360.° 逆时针旋转时为“+”, 顺时针旋转时为“—” ? 在有刀具补偿的情况下,先进行坐标旋转,然后才进行刀 具半径补偿、刀具长度补偿。 ? 在有缩放功能的情况下,先缩放后旋转。 ? 应用实例

主程序 %0009 G92 X0 Y0 Z25.0 G90 G17 G00 Z5.0 M03

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M98 G68 M98 G69 G68 M98 G69 G68 M98 G69

P100 X0 Y0 P90.0 P100 X0 Y0 P180.0 P100 X0 Y0 P270.0 P100 Z25.0 M05M30

总结: 如何使用子程序、极坐标编程、比例缩放、可镜像、旋转编程 给编程带来方便。

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项目六 数控铣床固定循环
授课时间 授课时数 授课章节 名 称 使用教具 教学目的 教学重点 教学难点 补充内容 课外作业 教学后记 第 2 周周四 4 授课班级 授课形式 项目 6:数控铣床固定循环 多媒体 熟悉掌握数控铣床固定循环简化编程的方法和指令的应用 钻孔固定循环的 6 个动作,指令的格式和编程方法 钻孔循环的 6 个固定动作 无 补充 教案设计时注意了学习内容的逻辑性,学习内容层层深 入,教学展开顺利 230810 讲练

课堂教学安排 教学过程 主要教学内容及步骤

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引入: 数控加工中某些加工动作循环已经典型化,例如钻孔、镗 孔的动作,是孔位平面定位快速、工作进给、快速退回等这样 一系列典型的加工动作,预先编好程序存储在内存中,作为固 定循环的一个 G 代码程序段调用从而简化编程工作。 新课内容: 一、固定循环基本动作 动作 1:X 轴和 Y 轴定位,使刀具快速定位到孔加工位置。 动作 2: Z 轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面,即快 复习及提问 速进给到 R 点。 提问上学期学 动作 3:孔加工,以切削进给方式执行孔的加工。 习的主要内容。 动作 4:在孔底的动作,包括暂停、主轴准停、刀具移动等 动作。 引入: 动作 5:返回到 R 点,继续孔的加工而又可以安全移动刀具 新课内容: 时选择退刀到 R 点。 动作 6: 快速返回初始点, 孔加工完成后一般退刀到初始点。 逐步完成本次 教学内容的讲 二、固定循环的格式及代码 授。 1、固定循环的格式 讨论:

G ×× X Y 讨论固定循环 编程的使用方 R Q P 法和注意点。 固定循环的程序格式包括: 数据形式 总结 K___ 返回点平面 孔加工方式 总结本次授课 孔位置数据 主要内容。 孔加工数据 作业及辅导: 循环次数

Z F

布置下次提问 G×× X Y Z R 的思考题, 及课 后练习题。 对思 G 代码 Q P F . K___ 考 题 、 习 题 难 第二个 G 代码为返回点平面 G98 —返回初始平面。 点、 要求进行辅 ? 初始点是为安全下刀而规定的点。 导。 ? 该点到零件表面的距离可以任意设定在一个安全高度 上。 ? 执行循环指令前刀具所在的高度位置既视为初始点。 G99—返回安全(R 点)平面 ? R 点平面是刀具下刀时由快进转为工进的转换起点。 ? 距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化,一般 可取 2~5 mm。

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第七节 数控铣床程序编制的基本方法课题七
G99
初始高度

G98
快速 定位

快速 定位

初始高度

1
快速移至 R面

1
快速移至 R面

2
安全高度
工 进 退 回 快 速 退 回

2
安全高度
快 速 退 回

3
工进加工孔

3
工进加工孔

5

5 4

孔底动作

4

孔底平面

孔底动作

孔底平面

第三个 G 代码为孔加工方式, 即固定循环代码 G73,G74,G76 和 G81~ G89 中的任一个。

O0001 N10 G54 N20 G00 N30 M98 N40 G68 N50 M98

G15 G90 S1200 M03 T01 X0 Y0 Z20 P0033 X0 Y0 R90 P0033

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N60 G69 N70 G68 X0 Y0 R180 N80 M98 P0033 N90 G69 N100 G68 X0 Y0 R270 N110 M98 P0033 N120 G69 N130 M05

总结: 如何使用钻削固定循环编程。

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