B2097《模具零件数控加工》教学课件.ppt

2013.2.8,机电系制造教学中心,B2097模具零件数控加工,MouldpartsforCNC,教学课件,Teachingcourseware,目录,CONTENTS,情境一模具零件数控车削加工,情境二模具零件数控铣削加工,数控铣削加工操作技能集中实训,课程性质与要求,一,二,三,四,情境三模具零件自动编程加工,五,1、教学内容模具零件数控车削加工、模具零件数控铣削加工、模具零件自动编程加工。2、课程目标（专业能力）熟悉数控加工工艺编制流程，能根据典型模具零件图样要求合理选用数控机床、选用及使用零件数控切削加工所需的刀具、夹具并进行数控加工工艺编制及实施；根据零件的数控加工工艺，按照数控切削的编程方法、步骤使用相关编程指令编写零件的加工程序；利用软件仿真加工进行程序的调试，对仿真加工过程及结果进行必要分析以进一步优化程序；能操作数控机床加工出合格零件；能进行客观准确的评价、完成技术总结及技术资料的保存。,3、课程考核与评价方式本课程为考试课目，以过程考核为主、期末总结考试为辅，其总成绩=过程考核（70%）+期末总结考试（30%）。其中过程考核为：零件图样识图正确性、数控加工工艺制定合理性（20%）+程序制定正确性（20%）+数控技术文件的完备性（10%）+零件加工精度（30%）+职业素养评价（20%），期末总结考试为理论笔试。4、教学场所本课程在理实一体化教室（S113、S108）进行教学，采用边讲边练的教学方法。5、课程总课时176学时，分两学期实施。其中模具零件数控车削加工36学时、模具零件数控铣削加工60+48学时、模具零件自动编程加工32学时。6、其它教学要求,本学习情景以典型模具零件数控车削加工为载体，遵循认知规律，设计由简单到综合的不同工作任务，要求完成不同工作任务的数控工艺设计、数控程序编制及实施加工以获得合格零件。具体分三个项目任务：1)轴类零件车削加工；2)套类零件车削加工；3)综合件车削加工，要求对工作过程做好必要的记录完成总结报告。,完成本学习任务后，你应当能够：1、了解程序编制的工作步骤及每一步骤的主要工作内容和应遵循的工作原则；2、了解数控车床的基本构成、分类、加工工艺范围及特点；3、熟练选择使用轴类加工所需数控车床夹具、量具及刀具；4、熟练进行数控车床工件加工坐标系的建立，掌握FANUC数控车系统编程格式要求；5、掌握数控车床G指令（重点是G00、G01、G02、G03等指令）、M指令及F、S、T指令的书写格式及参数设定，并在编程时能正确运用；6、熟练运用数控车床的固定循环指令（重点是G71、G70、G76等指令）以简化编程；7、掌握轴类零件加工编程方法；,任务能力要求,8、掌握仿真软件应用；9、正确进行数控加工技术文件的制定；10、完成零件加工质量的过程监控及评估。,任务能力要求,2.1.1课程引入及资讯,2.1.1课程引入及资讯,2.1.1课程引入及资讯,1、数控机床、数控程序的概念数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的应用软件。编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同。在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。,2.1.1课程引入及资讯,2、程序编制的工作步骤及每一步骤的主要工作内容和应遵循的工作原则,2.1.1课程引入及资讯,2）数学处理,1）分析零件图样和制定工艺方案,3）编写零件加工程序,4）程序检验,3、程序的编制方法及不同编制方法的区别手工编制程序和自动编制程序。手工编制程序：手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作，一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。自动编制程序：除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，用于复杂零件的编程。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。,2.1.1课程引入及资讯,2.1.1课程引入及资讯,4、程序格式要求,2.1.1课程引入及资讯,%O1000N10G00G54X50Y30M03S3000N20G01X88.1Y30.2F500T02M08N30X90N300M30%,2.1.1课程引入及资讯,5、功能字的种类及各功能字的功能,2.1.1课程引入及资讯,1）顺序号字NXXXX,2）准备功能字GXXX,3）尺寸字,4）进给功能字FXXX,5）主轴转速功能字SXXXX,6）刀具功能字TXX或TXXXX,7）辅助功能字MXXX,辅助功能字及其功能,2.1.1课程引入及资讯,6、数控车床机床坐标系的建立原则坐标系的必要性：在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性。刀具运动、工件静止的原则、右手笛卡尔直角坐标系、右手螺旋定则、增大工件与刀具距离的方向为正方向。1）Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。2）X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内，刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。3）在数控车床上，机床原点一般取在卡盘右端面回转中心处或X、Z坐标的正方向极限位置上。,2.1.1课程引入及资讯,注：数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点必须首先执行回参考点的操作，只有确认了参考点，并通过系统中存储的参考点与机床原点的偏置值计算后才能确定机床原点。而只有机床原点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。,2.1.1课程引入及资讯,7、编程坐标系原点设置及坐标系的建立是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。供编程使用，在确定编程原点时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置，是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的。只需注意各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。数控车床上，编程原点一般取在工件右端面回转中心处。,2.1.1课程引入及资讯,8、建立加工坐标系建立加工坐标系的目的：通过加工坐标系的建立将机床坐标系原点进行偏移至与编程坐标系原点重合起来。建立方法：1）通过刀具起始点（车刀尖）与工件的编程原点的相对位置来设定加工坐标系；2）在机床坐标系中通过对刀来设定加工原点，根据刀具在机床坐标系中的坐标数值及与工件编程原点的偏差数值进行运算，并将运算后的数值存入系统相应位置，在程序中用G54G59调用偏移量数值实现机床坐标系原点的偏移。,2.1.1课程引入及资讯,9、数控车削加工坐标系常用G指令1）G53-选择机床坐标系编程格式：G53XZ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值（机床原点为X、Z正向极限处时）。例：G53X-100Z-20,2.1.1课程引入及资讯,2）通过刀尖设置加工坐标系编程格式：G50（G92）XZ式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值。例：按图设置加工坐标的程序段如下：G50X128.7Z375.1,2.1.1课程引入及资讯,3）使用G54G59指令选择16号加工坐标系编程格式：G54G00/G01X（U）Z（W）(F)；该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。,2.1.1课程引入及资讯,在操作面板上通过点动或手轮方式驱动刀架（刀具）沿Z向对工件外圆进行加工，在加工出足够测量的圆柱段后沿Z向退刀，由系统显示的X向坐标数值和所加工的圆柱直径进行计算所得数值输入数控系统即可完成此刀具的X向对刀。,在操作面板上通过点动或手轮方式驱动刀架（刀具）沿X向对工件最右端面进行加工，加工完毕后沿X向退刀，将系统显示的Z向坐标数值和所留余量进行计算后输入数控系统即可完成此刀具的Z向对刀。,10、数控加工工艺设计需考虑的主要方面一般应从精度保证和加工效率两个方面来进行考虑。1）精度方面：如加工时应遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精等加工工艺原则；在设计走刀路线时应考虑反向间隙对加工精度的影响。2）加工效率方面：如设计最短的走刀路线；刀具集中，但需注意是否在同一工位上。,2.1.1课程引入及资讯,11、数控加工工艺方案制定的主要内容1）数控加工工艺内容的选择加工内容选择原则：普机无法加工；普机难加工且质量难以保证；普机加工效率低、工作强度大，数控机床有富裕的前提下；形状较复杂、工序较多、要求较高的零件。2）数控加工工艺性分析分析的内容及步骤：检查零件图样：表达准确、标注齐全、图样上精度及技术要求的合理性；审查零件的结构工艺性：分析零件的结构刚度是否足够，结构是否合理；机床选择：所选择机床类型、规格及加工精度能否满足加工要求。3）数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计需注意：工序的划分：一次装夹加工、刀具、加工部位、除此以外会根据精度要求粗精分开；走刀路线的安排：最短路线、最终轮廓一次走刀完成、切入切出方向、刚度；定位夹紧方案的确定：数控车零件加工时一般定位方案为三爪卡盘夹持住外圆毛坯，四点定位；切削用量设计。,2.1.1课程引入及资讯,12、车削加工时切削用量设计的方法背吃刀量ap的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。切削速度VC与刀具耐用度关系比较密切，随着VC的加大，刀具耐用度将急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。进给速度f主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料来确定。,2.1.1课程引入及资讯,13、数控车床的基本构成、加工工艺范围及分类1）构成：数控车床机床本体组成与普通车床相似，也是由床身、主轴箱、床鞍、刀架及辅助运动装置、液压气动系统、冷却润滑机构构成，此外数控机床需要加工程序来对数控机床的加工进行控制，故装备了数控系统，这是数控机床的大脑、中枢。数控车床加工时工件回转、刀具在数控系统控制下沿程序要求轨迹作移动。2）加工工艺范围：数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧表面、螺纹和端面等切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等工作。,2.1.1课程引入及资讯,3）数控车床分类方法按主轴位置分类：可分为卧式数控车床和立式数控车床。按加工工艺范围是否单一分类：可分为普通数控车床和车削中心。,2.1.1课程引入及资讯,数控车床,车削中心,14、数控车数控系统的功能特点数控车床一般需实现两轴的联动控制，才能保证完成回转体表面的加工，除具有直线和圆弧插补功能之外，还具有用于与主轴回转轴线不平行不垂直的轮廓面加工所需的刀尖圆弧半径补偿，用于多刀具加工时的刀具长度补偿，用于简化编程优化程序的固定加工循环、子程序，以及加强人机对话提高机床使用效率的加工过程图形显示、故障自动诊断、离线编程等功能。,2.1.1课程引入及资讯,数控车削加工时刀尖圆弧自动补偿功能作用：编程时，通常都将车刀刀尖作为一点来考虑，但实际上刀尖处存在圆角。当用按理论刀尖点编出的程序进行端面、外径、内径等与轴线平行或垂直的表面加工时，是不会产生误差的。但在进行倒角、锥面及圆弧切削时，则会产生少切或过切现象。具有刀尖圆弧自动补偿功能的数控系统能根据刀尖圆弧半径计算出补偿量，避免少切或过切现象的产生。,15、数控车削加工时所需的常用夹具、量具及刀具1）常用夹具：三爪卡盘、四爪卡盘、尾座顶尖。,2.1.1课程引入及资讯,2.1.1课程引入及资讯,2）量具：游标卡尺、环规塞规、R规及内外径千分尺等。,2.1.1课程引入及资讯,游标卡尺,螺纹塞规与螺纹环规,环规和塞规,塞规如左图所示，是一种专用量具，一端为通端，另一端为止端。使用塞规检测孔径时，当通端能进人孔内、而止端不能进入孔内时，说明孔径合格，否则为不合格孔径。与此相类似，轴类零件也可采用环规测量。,R规,3）常用刀具功能分类：可分为外圆车刀、切断刀、螺纹刀、内孔镗刀、钻头、铰刀等。,2.1.1课程引入及资讯,外圆车刀,外割刀,外螺纹刀,设备安装方式分类,在前置刀架数控车床上使用,在后置刀架数控车床上使用,设备安装方式分类,2.1.1课程引入及资讯,刀具结构分类,2.1.1课程引入及资讯,整体式（含镶嵌式）,可转位刀具,16、可转位车刀的组成（实际刀具系统为例）可转位车刀由刀杆（含有刀片定位面）、刀片及刀片夹紧系统组成。,2.1.1课程引入及资讯,17、切槽加工工艺1）槽加工特点：在车削加工中，车槽及切断加工中由于切削力大、切削变形大、刀具刚性差、切削热比较集中且排屑困难，很容易由于切削参数选择不当或刀具、工件装夹问题造成刀体折断，因此在加工中要十分注意。2）不同类型槽加工工艺路线：槽加工工艺的确定要服从于整个零件的加工需要，同时还要考虑到槽加工的特点。槽的种类很多，考虑其加工特点，可分为单槽、多槽、宽槽、深槽及异型槽，但加工时可能会遇到几种形式的叠加，如单槽同时也是深槽或宽槽。,2.1.1课程引入及资讯,3）槽加工切削用量的选择切槽的背吃刀量ap等于切槽刀的主切削刃宽度（ap=b）由于刀具刚性及散热条件较差比其他车刀低，所以应适当地减少进给量f。进给量太大时，容易使刀折断；进给量太小时，刀后面与工件产生强烈摩擦会引起振动。具体数值根据工件和刀具材料来决定。切槽时的实际切削速度随刀具切入越来越低，因此，切槽时的切削速度可选得高些。用高速钢切削钢料时，v=3040m/min;加工铸铁时，v=1525m/min。用硬质合金切削钢料时，v=80120m/min；加工铸铁时，v=60100m/min。4）切槽刀的安装切槽刀一定要垂直与工件的轴线，刀体不能倾斜，以免副后刀面与工件摩擦，影响加工质量。刀体不宜伸出过长，切槽刀主切削刃要平直，各角度要适当。刀具安装时刀刃与工件中心要等高，主切削刃与轴心线平行。刀体底平面如果不平，会引起副后角的变化。,2.1.1课程引入及资讯,18、螺纹切削加工工艺螺纹加工属于成型加工，为保证螺纹导程，加工时主轴每旋转一周，刀具的进给量必须等于螺纹的导程。1）螺纹加工的一般工艺路线为：螺纹所在圆柱段（或圆锥段）加工退刀槽加工螺纹加工，其总加工余量为螺纹大径-螺纹小径。2）螺纹进刀及切深分配方式,2.1.1课程引入及资讯,直进法斜进法交错法,3）螺纹加工切削用量设计常用普通螺纹切削进刀次数和背吃刀量,2.1.1课程引入及资讯,主轴转速的确定原则,2.1.1课程引入及资讯,进给速度F确定,说明,螺纹加工时f=P（螺纹的螺距）。,19、数控技术文件的种类及各自作用制定数控加工专用技术文件是数控加工的重要内容。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。1）数控加工工件安装和原点设定卡片2）数控加工工序卡片3）程序单4）加工质量报告,2.1.1课程引入及资讯,20、数控车削仿真软件的使用步骤1）双击SWCNC选择单机版、FANUC0iT、机器码加密运行，在右下角选择大连机床厂FANUC0iTMATE操作面板；,2.1.1课程引入及资讯,2）系统启动急停释放；3）回零操作，注意是两个直线轴X、Z；,4）刀具的选择与安装（注意刀具的名称、规格及相对应的刀座号）；,5）工件毛坯尺寸的选择；,7）程序输入、调试加工8）加工过程中程序故障的处理,6）对刀建立加工坐标系及各刀具长度补偿；,21、数控车削加工常用基本指令1）绝对尺寸指令和增量尺寸指令绝对尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出，增量尺寸指机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。用尺寸字的地址符指定：绝对尺寸的尺寸字的地址符用X、Z；增量尺寸的尺寸字的地址符用U、W。这种表达方式的特点是同一程序段中绝对尺寸和增量尺寸可以混用，这给编程带来很大方便。,2.1.1课程引入及资讯,混合编程G00X12Z10G01X37W20F0.2（AB）,混合编程G00X12Z10G01U25Z30F0.2（AB）,混合编程G00X12Z10G01X37U25W20F0.2（AB）,2）快速点定位G00,2.1.1课程引入及资讯,3）直线插补指令G01,2.1.1课程引入及资讯,4）圆弧插补G02、G03,2.1.1课程引入及资讯,2.1.1课程引入及资讯,2.1.1课程引入及资讯,K与R编程练习图,5）单行程螺纹车削指令（G32）,2.1.1课程引入及资讯,G32走刀路线,2.1.1课程引入及资讯,G32等螺距圆柱螺纹,G32等螺距圆锥螺纹,2.1.1课程引入及资讯,注意,6）F功能F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。每转进给量（数车默认）编程格式：G95FF后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G95F0.2表示进给量为0.2mm/r。每分钟进给量（数铣默认）编程格式：G94FF后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。例：G94F100表示进给量为100mm/min。,2.1.1课程引入及资讯,7）S功能S功能指令用于控制主轴转速。编程格式：S（S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。）在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。恒线速控制编程格式G96S（S后面的数字表示的是恒定的线速度，单位为m/min。）例：G96S150表示切削点线速度控制在150m/min。（V=Dn）最高转速限制编程格式G50S（S后面的数字表示的是最高转速，单位为r/min。）例：G50S3000表示最高转速限制为3000r/min。恒线速取消编程格式G97S（S后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。）例：G97S3000表示恒线速控制取消后主轴转速3000r/min。,2.1.1课程引入及资讯,对图3.17中所示的零件，为保持A、B、C各点的线速度在150m/min，则各点在加工时的主轴转速分别为：A：n=1000150(40)=1193r/minB：n=1000150(60)=795r/minC：n=1000150(70)=682r/min,2.1.1课程引入及资讯,8）T功能T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式TT后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：T0303表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300表示取消刀具补偿（另：调用新刀补也可撤销）。,2.1.1课程引入及资讯,22、你所需加工的零件名称、功用、材料、毛坯形式、有哪些加工精度要求？导柱零件，导向作用，LY15（硬铝），棒料两端面、外轮廓、退刀槽、外螺纹、割断加工（应说明包括尺寸精度要求、形位公差要求及粗糙度等要求）如：圆柱面（，粗糙度3.2，同轴度要求0.02）,2.1.1课程引入及资讯,1、导柱零件的加工内容：当前加工内容共有右端面A、外轮廓面B、退刀槽C、D、外螺纹E、割断F加工。2、零件图样检查结果：表达准确、标注齐全、精度要求适当。3、零件结构工艺性审查的结果是：该零件属于短轴（L/D），单调性轮廓，结构工艺性合理。4、根据加工内容及被加工零件的材料、热处理、加工精度要求等方面确定你所选择的机床型号并阐述原因：卧式数控车床CK6141A，机床加工精度：平面度0.015、平行度0.01、垂直度0.015/100，能满足加工精度要求。,2.1.2计划与决策,5、你所设计的零件加工工艺路线方案及确定理由是：,2.1.2计划与决策,表中数据来源于机械制造工艺简明手册P20表1.4-6及P22表1.4-12,6、加工工艺路线拟定及考虑因素车右端面A粗、精车外轮廓面B车退刀槽C车退刀槽D粗、精车外螺纹E割断F加工时遵循先端面后轮廓、先基准后其它、先粗后精的加工工艺原则，同时考虑刀具集中原则。首先完成右端面A加工，再进行外轮廓面B、退刀槽C、D、外螺纹E加工，最后割断，根据加工质量要求粗精分开。,2.1.2计划与决策,7、根据零件加工工艺路线确定所需刀具（刀具名称、规格、材料）及相对应量具是：,2.1.2计划与决策,8、你所确定的各工序切削用量是：1）确定加工余量（数据来源于机械制造工艺设计简明手册）毛坯直径为50（P60表2.2-34取为48，由型材规格圆整为50），长度为160（考虑端面加工余量及夹持）。,2.1.2计划与决策,螺纹加工的一般工艺路线为：螺纹所在圆柱段加工退刀槽加工螺纹加工，其总加工余量为螺纹大径-螺纹小径。,2）确定切削用量背吃刀量ap（数据来源于切削用量简明手册）,2.1.2计划与决策,螺纹牙深经验公式：0.6495螺距=0.975,进给量f（数据来源于切削用量简明手册）,2.1.2计划与决策,切削速度（数据来源于切削用量简明手册）,2.1.2计划与决策,3）切削用量设计计算结果,2.1.2计划与决策,9、装夹方案设计及你所设计或选用的夹具是：当零件加工批量不大时，应尽量采用通用夹具、组合夹具或可调夹具，以缩短准备时间、节省生产费用。在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。夹具要有足够操作空间，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的送给（如产生碰撞等）。当前零件加工只需四点定位即可，Z向移动自由度及绕Z向回转自由度可不限制，定位面选择为零件毛坯棒料外圆，故选用通用夹具：三爪卡盘,2.1.2计划与决策,1、填写数控加工技术文件1数控加工工序卡2、确定编程原点并填写数控加工技术文件2、3工件安装及原点设定卡、刀具卡片编程坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为C向，顺时针为C向。编程坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面回转中心处。,2.1.3实施,3、数控车削加工编程特点：1）直径编程方式在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。,2.1.3实施,2）进刀和退刀方式对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。,2.1.3实施,4、优化程序编制的相关指令1）单一固定循环单一固定循环可以将一系列连续加工动作，如“切入-切削-退刀-返回”，用一个循环指令完成，从而简化程序。圆柱面或圆锥面切削循环G90编程格式G90X(U)Z(W)IF式中：X、Z-圆柱面（圆锥面）切削的终点坐标值；U、W-圆柱面（圆锥面）切削的终点相对于循环起点坐标增量。I-圆锥面切削的起点相对于终点的半径差。如果切削起点的X向坐标小于终点的X向坐标，I值为负，反之为正，I为0时表示加工圆柱面，可不写。,2.1.3实施,2.1.3实施,端面切削循环G94编程格式：G94X(U)Z(W)KF式中：X、Z-端面切削的终点坐标值；U、W-端面切削的终点相对于循环起点的坐标增量；K-端面切削的起点相对于终点在Z轴方向的坐标分量。当起点Z向坐标小于终点Z向坐标时K为负，反之为正，K为0时表示加工平端面，可不写。,2.1.3实施,螺纹切削单一循环G92,2.1.3实施,G92走刀路线,2.1.3实施,G00X35Z104G92X29.2Z53F1.5X28.6X28.2X28.04G00X200Z200,2.1.3实施,第1次切深（单侧）0.4第2次切深（单侧）0.3第3次切深（单侧）0.2第4次切深（单侧）0.08,2）复合固定循环在复合固定循环中，对零件的轮廓定义之后，即可完成从粗加工到精加工的全过程，使程序得到进一步简化。内外圆粗切循环G71内外圆粗切循环是一种复合固定循环。适用于内外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工，编程格式：G71U(d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)式中：d-背吃刀量；e-退刀量；ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号；u-X轴向精加工余量（其值为正时进行外轮廓粗加工，其值为负时进行内轮廓粗加工）；w-Z轴向精加工余量；f、s、t-F、S、T代码（粗加工所需）。,2.1.3实施,2.1.3实施,G71走刀路线,G71使用注意事项：1、nsnf程序段中的F、S、T功能，即使被指定也对粗车循环无效；2、零件轮廓符合单调轮廓时（X轴、Z轴方向单调增大或单调减少），nsnf程序段中第一条指令只有X向运动。零件轮廓非单调时，nsnf程序段中第一条指令必须X、Z向同时有运动；3、X向精加工余量为负值时，用于内孔粗加工；4、设置循环起点时，Z向在实体以外，X向应等于最大实体尺寸。,2.1.3实施,精加工循环由完成粗加工后，可以用G70进行精加工。精加工时，G71、（G72、G73）程序段中的F、S、T指令无效，只有在ns-nf程序段中的F、S、T才有效。编程格式：G70P(ns)Q(nf)式中：ns-精加工轮廓程序段中开始程序段的段号；nf-精加工轮廓程序段中结束程序段的段号。,2.1.3实施,2.1.3实施,螺纹切削循环指令复合螺纹切削循环指令可以完成一个螺纹段的全部加工任务。它的进刀方法有利于改善刀具的切削条件，在编程中应优先考虑应用该指令。编程格式：G76P(m)（r）（）Q（dmin）R(d)G76X(U)Z(W)R(I)F(f)P(k)Q(d)式中：m-精加工重复次数；r-倒角量；-螺纹牙型角；dmin-除去第一次粗加工其余粗加工的最小切入量（X向的半径值）；d-精加工余量；X(U)Z(W)-终点坐标；I-螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，i=0，可不写。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。k-螺牙的高度（X向的半径值）；d-第一次粗加工切入量（X向的半径值）；f-螺纹导程。,2.1.3实施,2.1.3实施,G00X35Z104G92X29.2Z53F1.5X28.6X28.2X28.04G00X200Z200,2.1.3实施,G00X35Z104G76P010060Q200R0.08G76X28.04Z53R0F1.5P980Q400G00X200Z200,第1次切深（单侧）0.4第2次切深（单侧）0.3第3次切深（单侧）0.2第4次切深（单侧）0.08,5、学生分组编写数控加工程序6、仿真软件加工工艺系统准备：1）机床准备工作要求及操作步骤（机床启动、关机、操作面板各功能键使用、新建程序、程序输入修改、自动运行、手动操作、MDI方式、手轮使用、机床回零等）2）完成刀具装夹、对刀建立加工坐标系、长度刀补的建立等对刀方法手动对刀、机外对刀仪对刀、自动对刀手动对刀操作步骤3）进行工件装夹（毛坯尺寸、检查是否已安装定位可靠，要求记录）7、学生分组进行数控仿真加工（必须将仿真调试的全过程记录）验证工艺可行性及合理性8、指导学生填写数控加工技术文件4程序清单,2.1.3实施,1、学生分组根据评价标准、零件加工过程及结果对轴类零件的数控加工工作流程、程序合理性进行总体评价2、是否掌握了轴类模具零件的数控加工工作流程？能否独立完成一个同类型零件的加工？3、各组所加工零件是否符合图样精度要求？总的工作时间？4、组长填写填写组员工作分工情况及工作成效5、学生对整个项目任务过程中取得的成绩和存在不足进行简要说明6、项目任务成绩评定（教师评定）,2.1.4检查与评估,外圆加工误差分析,2.1.4检查与评估,端面加工误差分析,2.1.4检查与评估,1、完成数控加工编程与操作P77三（2）题程序编制。2、数控车削中心与数控车床的不同？3、固定循环指令的作用、走刀路线及格式要求？4、了解G72、G73循环在使用时与G71的不同之处。,2.1.5拓展练习,G72端面粗车循环,2.1.5拓展练习,G73封闭循环,2.1.5拓展练习,完成本学习任务后，你应当能够：1、熟练选择使用孔类加工所需数控车床夹具、量具及刀具；2、熟练进行数控车床工件加工坐标系的建立，掌握FANUC数控车系统编程格式要求；3、掌握数控车床G指令（重点是G00、G01、G02、G03等指令）、M指令及F、S、T指令的书写格式及参数设定，并在编程时能正确运用；4、熟练运用数控车床的固定循环指令（重点是G71、G70、G76等指令）以简化编程；5、掌握套类零件加工编程方法；6、掌握仿真软件应用；7、正确进行数控加工技术文件的制定；8、熟练操作数控机床；9、完成零件加工质量的过程监控及评估。,任务能力要求,1、简述孔类零件车削加工的所用刀具,2.2.1课程引入与资讯,2.2.1课程引入与资讯,2.2.1课程引入与资讯,2.2.1课程引入与资讯,内孔镗刀,钻头,铰刀,2.2.1课程引入与资讯,内孔镗刀,螺纹车刀,2、数控车床上所能加工的孔的特点孔与机床回转轴线重合,2.2.1课程引入与资讯,4、套类零件编程坐标系原点设置及坐标系的建立是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。供编程使用，在确定编程原点时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置，是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的。只需注意各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。数控车床上，编程原点一般取在工件右端面回转中心处。,3、车床上所加工孔的加工工艺路线,5、回顾已学习过的数控车床编程指令，对于G71、G76循环在套类零件加工时其格式要求及参数赋值是否与轴类零件加工相同？,2.2.1课程引入与资讯,6、所需加工的零件名称、功用、材料、毛坯形式、有哪些加工精度要求？联接套零件，联接作用，LY15（硬铝），棒料右端面、内轮廓、内退刀槽、内螺纹、割断加工（应说明包括尺寸、形位、粗糙度等要求）如：内圆柱面（，粗糙度3.2）,2.2.1课程引入与资讯,1、零件的加工内容：当前加工内容共有右端面A、内轮廓面B、内退刀槽C、内螺纹D、割断E加工。2、零件图样检查结果：表达准确、标注齐全、精度要求适当。3、零件结构工艺性审查的结果是：该零件属于盲孔加工，短孔（L/D），结构工艺性合理。4、根据加工内容及被加工零件的材料、热处理、加工精度要求等方面确定你所选择的机床型号并阐述原因：卧式数控车床CK6141A，机床加工精度：平面度0.015、平行度0.01、垂直度0.015/100，能满足加工精度要求。,2.2.2计划与决策,5、你所设计的零件加工工艺路线方案及确定理由是：,2.2.2计划与决策,表中数据来源于机械制造工艺简明手册P20表1.4-6及P22表1.4-12,6、加工工艺路线拟定及考虑因素车右端面A钻粗镗内轮廓面B精镗内轮廓面B车退刀槽C粗、精车内螺纹D割断E。加工时遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精的加工工艺原则，同时考虑刀具集中原则。根据加工质量要求粗精分开。,2.2.2计划与决策,7、根据零件加工工艺路线确定所需刀具（刀具名称、规格、材料）及相对应量具是：,2.2.2计划与决策,8、你所确定的各工序切削用量是：1）确定加工余量（数据来源于机械制造工艺设计简明手册）由零件图可知毛坯直径为30，长度为90（考虑端面加工余量及夹持）。,2.2.2计划与决策,螺纹加工的一般工艺路线为：螺纹所在圆柱段加工退刀槽加工螺纹加工，其总加工余量为螺纹大径-螺纹小径。,2）确定切削用量背吃刀量ap（数据来源于切削用量简明手册）,2.2.2计划与决策,螺纹牙深经验公式：0.6495螺距=0.975,进给量f（数据来源于切削用量简明手册）,2.2.2计划与决策,切削速度（数据来源于切削用量简明手册）,2.2.2计划与决策,3）切削用量设计计算结果,2.2.2计划与决策,9、装夹方案设计及你所设计或选用的夹具是：当零件加工批量不大时，应尽量采用通用夹具、组合夹具或可调夹具，以缩短准备时间、节省生产费用。在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。夹具要有足够操作空间，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的送给（如产生碰撞等）。当前零件加工只需四点定位即可，Z向移动自由度及绕Z向回转自由度可不限制，定位面选择为零件毛坯棒料外圆，故选用通用夹具：三爪卡盘,2.2.2计划与决策,1、填写数控加工技术文件1数控加工工序卡2、确定编程原点并填写数控加工技术文件2、3工件安装及原点设定卡、刀具卡片编程坐标系应与机床坐标系的坐标方向一致，X轴对应径向，Z轴对应轴向，C轴（主轴）的运动方向则以从机床尾架向主轴看，逆时针为C向，顺时针为C向。编程坐标系的原点选在便于测量或对刀的基准位置，一般在工件的右端面或左端面回转中心处。,2.2.3实施,3、此次零件加工编程所需使用的固定循环指令：端面加工G94，内轮廓加工G71、G70，螺纹加工G76，它们在使用时的格式要求、参数含义及循环起点设置有哪些要求。,4、数控车削加工编程特点回顾：1）直径编程方式在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值取为零件图样上的直径值，如图所示：图中A点的坐标值为（30，80），B点的坐标值为（40，60）。采用直径尺寸编程与零件图样中的尺寸标注一致，这样可避免尺寸换算过程中可能造成的错误，给编程带来很大方便。,2.2.3实施,2）进刀和退刀方式对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。,2.2.3实施,5、数控车削仿真软件使用步骤回顾加工工艺系统准备1）双击SWCNC选择单机版、FANUC0iT、机器码加密运行，在右下角选择大连机床厂FANUC0iTMATE操作面板；,2）系统启动急停释放；3）回零操作，注意是两个直线轴X、Z；,4）刀具的选择与安装（注意刀具的名称、规格及相对应的刀座号）；,5）工件毛坯尺寸的选择；,7）程序输入、调试加工8）加工过程中程序故障的处理,6）对刀建立加工坐标系及各刀具长度补偿；,2.2.3实施,6、学生分组编写数控加工程序7、仿真软件加工工艺系统准备：1）机床准备工作要求及操作步骤（机床启动、关机、操作面板各功能键使用、新建程序、程序输入修改、自动运行、手动操作、MDI方式、手轮使用、机床回零等）2）完成刀具装夹、对刀建立加工坐标系、长度刀补的建立等对刀方法手动对刀、机外对刀仪对刀、自动对刀手动对刀操作步骤3）进行工件装夹（毛坯尺寸、检查是否已安装定位可靠，要求记录）8、学生分组进行数控仿真加工（必须将仿真调试的全过程记录）验证工艺可行性及合理性9、指导学生填写数控加工技术文件4程序清单,2.2.3实施,1、学生分组根据评价标准、零件加工过程及结果对轴类零件的数控加工工作流程、程序合理性进行总体评价2、是否掌握了轴类模具零件的数控加工工作流程？能否独立完成一个同类型零件的加工？3、各组所加工零件是否符合图样精度要求？总的工作时间？4、组长填写填写组员工作分工情况及工作成效5、学生对整个项目任务过程中取得的成绩和存在不足进行简要说明6、项目任务成绩评定（教师评定）,2.2.4检查与评估,孔加工误差分析,2.2.4检查与评估,完成本学习任务后，你应当能够：1、加深对数控车床的基本构成、分类及加工特点的了解；2、熟练选择使用各类数控车削加工所需的夹具、量具及刀具；3、数控车床坐标系的建立及判断，数控车系统编程格式要求；4、掌握数控车床各种常用G指令、M指令及F、S、T指令，并在编程时能正确运用；5、熟练运用数控车床的固定循环指令、子程序等以简化编程；6、熟练掌握综合件的加工编程方法；7、熟练掌握仿真软件的应用；8、正确进行数控技术文件的制定；9、熟练操作数控机床；10、完成零件加工质量的过程监控及评估。,任务能力要求,1、（提问）已掌握数控车系统哪些编程指令。2、针对技术资料中的工艺设计尤其是切削用量计算、刀具半径补偿指令的使用进行提问。3、根据各自项目工作任务设置编程坐标系原点、建立编程坐标系。4、根据各自项目工作任务确定所需加工的零件名称、材料、功用、毛坯形式，有哪些加工精度要求。,2.3.1课程引入与资讯,1、巡回指导检查各组零件图样检查结果、零件的加工内容选择、根据加工内容及被加工零件的材料、热处理、加工精度要求等方面确定你所选择的机床型号并阐述原因、零件结构工艺性审查的结果。2、（提问）各组所设计的零件加工工艺路线方案、确定理由及根据零件加工工艺路线确定所需刀具（刀具名称、规格、材料）及相对应量具。3、巡回指导检查各组所确定的各工序切削用量。4、巡回指导检查各组所确定装夹方案设计及所设计或选用的夹具。,2.3.2计划与决策,所需加工的零件一次装夹是否能加工完成？如果需两次装夹，对刀数据如何计算？,2.3.2计划与决策,1、指导学生填写数控加工技术文件1数控加工工序卡2、确定编程原点并指导学生填写数控加工技术文件2、3工件安装及原点设定卡、刀具卡片3、学生分组编写数控加工程序4、加工工艺系统准备5、学生分组进行数控仿真加工（必须将仿真调试的全过程记录）验证工艺可行性及合理性6、指导学生填写数控加工技术文件4程序清单,2.3.3实施,1、学生分组根据评价标准、零件加工过程及结果对综合类零件的数控车削加工工作流程、程序合理性进行总体评价。2、（提问）学生是否掌握了中等复杂程度模具零件的数控车削加工工作流程？能否独立完成一个同类型零件的加工？3、（提问）各组所加工零件是否符合图样精度要求？总的工作时间？4、学生分组填写数控加工技术文件5零件加工质量报告。5、组长填写组员工作分工情况及工作成效。6、要求学生对整个项目任务过程中取得的成绩和存在不足进行简要说明。7、安排分组进行工作报告汇报（学生互评、教师点评）。8、项目任务成绩评定（教师评定）。,2.3.3实施,完成数控加工编程与操作P761、2题及3（1）题的程序编制。,拓展练习,以铣削综合类零件为载体，通过本情境的学习，能够根据项目任务书要求合理选用数控铣床、零件数控铣削加工所需的刀具、夹具并正确使用，制定数控加工工艺并正确实施，按数控系统编程格式要求使用规定的编程指令进行程序编制，利用仿真软件完成所编程序的调试，对仿真加工过程及结果进行必要分析以进一步优化程序，按照行业标准规范进行数控机床操作并通过对零件的质量检测进行加工调整以加工出合格零件。具体分三个项目任务：1)平面孔系类零件铣削加工；2)内外轮廓类零件铣削加工；3)综合件铣削加工，要求对工作过程做好必要的记录完成总结报告。,完成本学习任务后，你应当能够：1、数控铣床的基本构成、分类、加工工艺范围及特点；2、数控铣床所用的夹具、量具及平面、孔系数控加工所用刀具；3、数控铣床坐标系的建立及判断，数控铣系统编程格式要求；4、数控铣床G指令（重点是G00、G01、G02、G03、G43、G44、G49等指令）、M指令及F、S、T指令，并会在编程时能正确运用；5、数控铣床的固定循环指令（重点是G73G89等指令），以简化编程；6、零件大、小平面不同加工编程方法；7、仿真软件应用；8、数控技术文件制定；9、数控机床操作；10、加工质量的过程监控及评估。,任务能力要求,3.1.1课程引入及资讯,3.1.1课程引入及资讯,3.1.1课程引入及资讯,1、通过视频播放，了解数控铣床的基本构成（重点在于与普通铣床的区别）、数控铣床的分类、数控铣床的加工工艺范围（重点在于找出与车削不同）。数控铣床机床本体组成与普通铣床相似，也是由床身、立柱、床鞍、工作台、主轴箱及辅助运动装置、液压气动系统、冷却润滑机构构成。和数控车床一样需要加工程序来对数控机床的加工进行控制。装备了数控系统，这是数控机床的大脑、中枢。数控铣床可分为立式、卧式和复合式三类，其依据是主轴与水平面之间的关系。加工工艺范围较广，可进行平面、轮廓面、曲面的铣削及钻、扩、铰、镗等孔系加工。,3.1.1课程引入及资讯,2、数控铣系统的功能特点数控铣床需实现三轴或三轴以上的联动控制，才能保证刀具能进行复杂表面的加工，除具有直线和圆弧插补功能之外，还具有用于轮廓面加工的刀具半径补偿，用于多刀具加工时的刀具长度补偿，用于简化编程优化程序的孔系加工固定循环、旋转指令、镜像指令、宏程序，以及加强人机对话提高机床使用效率的加工过程图形显示、故障自动诊断、离线编程等功能。,3.1.1课程引入及资讯,3、平面、孔系数控铣削加工时所需的常用夹具、量具及刀具？1）常用夹具：平口钳、压板、卡盘2）量具：游标卡尺、内外径千分尺等,3.1.1课程引入及资讯,3）刀具：面铣刀、圆柱铣刀、中心钻、麻花钻、扩孔钻、铰刀等进一步了解刀具各参数对切削加工的影响（刀具角度、齿数、刀具材料及平装立装结构等）粗齿、中齿、密齿,3.1.1课程引入及资讯,面铣刀：平面加工刀具,3.1.1课程引入及资讯,面铣刀切削刃各角度的功能,3.1.1课程引入及资讯,基本刃形,前角的正负,基本刃形的组合,3.1.1课程引入及资讯,45面铣刀,为一般加工首选，背向力大，约等于进给力。加工薄壁零件时，工件会发生挠曲，导致加工精度下降。切削铸铁时，有利于防止工件边缘产生崩落。,3.1.1课程引入及资讯,适用于薄壁零件、装夹较差的零件和要求准确90成形场合，进给力等于切削力，进给抗力大，易振动，要求机床具有较大功率和刚性。,90面铣刀,3.1.1课程引入及资讯,平装结构,立装结构,刀具结构,圆柱铣刀：内外轮廓加工刀具,3.1.1课程引入及资讯,整体硬质合金铣刀,孔加工刀具,3.1.1课程引入及资讯,镗孔刀具,球头铣刀：曲面加工刀具,3.1.1课程引入及资讯,刀具齿数,3.1.1课程引入及资讯,铣刀齿数,铣床刀具系统,3.1.1课程引入及资讯,面铣刀刀具系统,钻刀具系统,3.1.1课程引入及资讯,ER弹簧夹头刀具系统,ER弹簧夹头,铣床刀具系统,4、数控铣床与加工中心的区别（从机床构成、刀具系统、编程等方面进行观察）？加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的