数控铣课件1-5章.ppt

主编张英伟主审,电子工业出版社,数控铣削编程与加工技术电子教案,教育部职业教育与成人教育司推荐教材中等职业学校数控技术应用专业教学用书,数控铣削编程与加工技术,目录,第1章初识数控铣削11数控铣削的预备知识12数控铣削的加工过程：13数控铣削加工涉及的技术：第2章数控铣床坐标系与运动2.1铣削加工的切削运2.2数控铣床的机床坐标系2.3编程坐标系（又称工件坐标系）第3章数控铣床基本操作3.1中小型数控铣床数控系统简介：3.2数控机床操作界面概述3.3机床的工作方式：3.4FANUC0i系统机床的操作界面详介3.5数控铣床上电操作步骤与安全规程3.6数控铣床的基本操作方法：,目录,第4章数控铣削加工工艺基础41数控铣削零件工艺分析42数控铣削刀具与切削用量43数控铣削刀具与工件的夹持第5章数控铣削编程基础51数控铣削编程概述52数控铣削加工程序的组成与格式53数控指令分类与典型数控系统指令54常用指令编程要点第6章直线与圆弧插补指令应用61项目准备知识62项目分析与实施63项目总结第7章刀具半径补偿指令应用71项目准备知识72项目分析与实施73项目总结,数控铣削编程与加工技术,目录,第8章刀具长度补偿指令应用81项目准备知识82项目分析与实施83项目总结第9章固定循环指令及其应用91项目一：钻孔加工92项目二：内螺纹加工93项目三：镗孔加工第10章子程序的应用101项目准备知识102项目分析与实施第11章宏指令111用户宏程序的概述112宏程序的调用113宏程序的本体114宏变量115宏程序的操作116应用举例,数控铣削编程与加工技术,第一章,第一章教学纲要,初识数控铣削,教学要求：1、掌握数控铣削加工的实现过程2、了解数控铣削加工程序的编制的过程。3、了解数控铣削加工涉及的技术。教学重点：数控铣削加工程序的编制的过程教学难点：对术语及其定义的理解教学内容:主要阐述了数控铣削的基本知识；数控铣削加工的工艺分析包括编制数控程序、程序输入、校验并首件试切、零件加工；以及数控铣削加工涉及的技术等内容。教学建议:本章内容综合性较强,有些工艺问题的理解有一定的难度,因而可分组到工厂或公司参加实践活动，了解数控机床的发展趋势和应用；教师在讲解时要抓住重点和难点作比较细致的分析讲解,这样才能收到比较满意的教学效果。,第一章,1.1.1数控铣削的加工范围平面铣削曲面铣削廓铣削钻孔镗削螺纹1.1.2数控铣削加工的装备1.数控铣床及加工中心概述普通数控铣床镗铣加工中心2.夹具3.刀具,1.1数控铣削的预备知识,初识数控铣削,第一章,121加工工艺分析提问：我们要加工什么？对加工对象进行分析怎样进行加工？确定加工方案选择什么工具完成加工？确定工艺装备1分析零件样图，并确定毛坯：2确定加工方案：1）确定加工方法2）确定加工过程，制定工序3确定工艺装备1)刀具的选择：2)设计装夹、定位方式：4确定加工工艺参数及走刀路线5制定工艺规程122编制数控程序手工编程计算机辅助编程,1.2数控铣削的加工过程,初识数控铣削,第一章,123将程序输入数控系统：编制好的数控程序要以文本文件（ASC码）的形式存储在数控系统之中，以便加工时调用，一般可以利用数控系统提供的编辑功能将程序输入并存储；也可以利用数控系统的通讯功能直接将数控程序文件传输至数控系统之中。124校验并首件试切一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。125零件加工,1.2数控铣削的加工过程,初识数控铣削,第一章,1正确识图2熟悉机械加工基本知识：3熟悉数控技术，熟练操作机床思考与练习：数控铣削加工的工艺装备包括哪些？数控铣床与加工中心的区别是什么？常见的铣削类型有哪些？简述数控铣削加工的实现过程。,1.3数控铣削加工涉及的技术,初识数控铣削,第二章,第二章教学纲要,教学要求：1.掌握数控铣削加工的进给运动和切削运动。2.了解数控铣削数控进给运动和切削运动。3.掌握数控铣床的坐标轴及其运动方向的判定。4.理解机床坐标系、工件坐标系的关系。教学重点：1.能正确判断数控机床坐标的方向。2.能掌握编程原点选择方法。3.能分析机床坐标系、工件坐标系的关系教学难点：掌握数控铣床的坐标轴及其运动方向的判定；理解机床坐标系、工件坐标系的关系。本章教学内容：1主要阐述数控铣削加工的进给运动和切削运动。2阐述了数控机床坐标的方向的判断；以及正确选择编程原点的方法；分析机床坐标系、工件坐标系的关系本章教学建议：本章的主要内容实践性较强、因而在教学过程中应紧密结合生产实际/实例进行讲解。在讲解过程中多引入实例，帮助学生理解进给运动和切削运动、进给运动和切削运动坐标轴及其运动方向的判定等内容；特别在讲到编程原点的确定时更需要引入不同类型的零件说明编程员点确定的原则。,数控铣床坐标系与运动,第二章,2.1铣削加工的切削运动,数控铣床坐标系与运动,2.1.1数控铣削的主运动主运动使刀具切削刃及其毗邻的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变成切屑，从而形成工件新表面，即产生切屑的运动。1.立式铣床切削运动2.卧式铣床切削运动2.1.2数控铣削的进给运动：1.进给运动概念2.机床坐标轴及联动概念1）三坐标联动2）五坐标联动,第二章,2.2数控铣床的机床坐标系,数控铣床坐标系与运动,笛卡儿坐标系只表明了六个坐标之间的关系，而对于数控机床坐标方向的判断则有如下规定：原则一：刀具相对于静止的工件坐标而运动：原则二：坐标正方向判断顺序先Z后X再Y。,以铣床为例：1.Z坐标的方向判定2.X坐标的方向判定3.Y坐标的方向判定4.机床进给运动部件的运动方向:5.机床原点：,第二章,2.3编程坐标系（又称工件坐标系）,数控铣床坐标系与运动,编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等在工件上建立的坐标系，是编程时的坐标依据，又称工件坐标系。编程原点选择原则：原则1：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。原则2：尽量选择便于对刀的位置。,第二章,2.4机床参考点R,数控铣床坐标系与运动,机床参考点是机床位置测量系统的基准点，用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。,2.5工件坐标系与机床坐标系的关系,机床坐标系是机床运动控制的参考基准。而工件坐标系是编程时的参考基准；机床坐标系建立在机床上，是固定的物理点。而工件坐标系是建立在工件上，是根据编程习惯位置可变的。在加工时通过对刀手段确定工件原点与机床原点的位置关系，将工件坐标系与机床坐标系建立固联关系。,第三章,数控铣床基本操作,第三章教学纲要,教学要求：1.掌握数控机床操作界面的组成2.掌握常用数控系统的操作方法3.树立机床安全操作意识教学重点：掌握数控铣床控制面板功能和使用。教学难点：掌握数控铣床控制面板功能和使用。本章教学内容：数控机床的种类繁多，操作方法各有特点，但是不论何种数控机床，作为机床控制核心的数控系统在功能大致相同，本课题仅以FANUC-0i-M系统为例，介绍数控铣床操作面板上的主要按钮与操作方法，了解数控铣床的操作规程。本章教学建议：分组参加实践活动，利用数控铣床进行实际操作。,第三章,3.1中小型数控铣床数控系统简介,3.1.1FANUC公司的主要数控系统1.高可靠性的PowerMate0系统：2.普及型FANUC0-D系列：3.全功能型的FANUC0-C系列：4.高性能/价格比的FANUC0i系列：3.1.2SIEMENS公司的主要数控系统1.SINUMERIK802S/C：2.SINUMERIK802D：3.SINUMERIK810D4.SINUMERIK840D3.1.3华中数控以“世纪星”系列数控单元为典型产品，HNC-21/22M为铣削系统，最大联动轴数为4，采用开放式体系结构，内置嵌入式工业PC；,数控铣床基本操作,第三章,3.2数控机床操作界面概述,3.2.1机床控制面板：大部分机床的控制面板都由两部分组成：机床操作面板、系统操作面板,数控铣床基本操作,a)FANUC0i(铣床)机床操作面板,第三章,3.2数控机床操作界面概述,3.2.1机床控制面板：大部分机床的控制面板都由两部分组成：机床操作面板、系统操作面板,数控铣床基本操作,b)FANUC0i(铣床)系统操作面板,第三章,3.2数控机床操作界面概述,3.2.2数控系统的工作界面：1.加工界面,数控铣床基本操作,2.程序编辑界面：,第三章,3.2数控机床操作界面概述,3.2.2数控系统的工作界面：,数控铣床基本操作,2.程序编辑界面：i.参数设定界面：完成对机床各种参数的设置，,FANUC0i-M(铣床)刀具补正界面,FANUC0i-M(铣床)工件坐标系界面,ii.诊断界面：iii.通讯界面:,第三章,3.3机床的工作方式：,数控铣床基本操作,基本工作方式:1.手动工作方式（JOG）：完成机床手动控制操作，包括手动移动机床、手动控制主轴正反转等。2.量进给方式（INC）：3.回参考点方式（REF）：完成机床回参考点操作。4.自动工作方式（AUTO）：实现程序自动控制。5.手动数据输入（MDI）：该功能允许机床操作人员在该界面下实时输入一条指令并运行。6.单段执行方式：,第三章,数控铣床基本操作,3.4FANUC0i系统机床的操作界面详介:3.4.1FANUC0i机床操作面板详介：1）工作方式选择键：,第三章,数控铣床基本操作,3.4FANUC0i系统机床的操作界面详介:3.4.1FANUC0i机床操作面板详介：2）程序运行控制开关：,第三章,数控铣床基本操作,3.4FANUC0i系统机床的操作界面详介:3.4.1FANUC0i机床操作面板详介：3）手动控制按钮：,第三章,数控铣床基本操作,3.4FANUC0i系统操作面板详介：,1.菜单选择键2.数字/字母键3.编辑键:替换键删除键插入键取消键回车换行键上档键4.页面切换键:程序显示与编辑页面位置显示页面参数输入页面系统参数页面信息页面图形参数设置页面系统帮助页面复位键5.翻页按钮（PAGE）向上翻页向下翻页。6.光标移动（CURSOR）向左移动光标向右移动光标7.输入键,第三章,数控铣床基本操作,3.5数控铣床上电操作步骤与安全规程,1.机床上电前，应检查数控铣床各部分机构是否完好，各按钮是否能够复位。2.检查润滑装置中油量是否充裕，切削液面是否高出水泵吸入口。3.开机、关机操作应按照机床使用说明书的规定进行4.机床在开机后，或掉电后重新接通电源，及在解除急停状态、超程报警信号后，必须进行返回机床参考点操作。5.在手动操作时，必须时刻注意：在进行X、Y方向进行移动时必须使Z轴处于抬刀位置。要注意观察刀具的实际移动，待刀具移动到位时，再看屏幕进行微调。6.在空走刀时，应把Z轴的移动与X、Y轴的移动分开进行，即“多抬刀，少斜插”。7.必须做好加工前的准备工作，如：对刀、刀具参数的调整，机床参数的调整等。8.开始加工前，必须进行轨迹校验。9.使用冷却液时，要在导轨上涂上润滑油。10.机床出现报警时，要根据报警号，查找原因并及时解除警报，不可关机了事。,第三章,数控铣床基本操作,3.6数控铣床的基本操作方法：,第三章,数控铣床基本操作,3.6数控铣床的基本操作方法：,第四章,第四章教学纲要,教学要求：1.掌握数控铣削加工工艺特点2.理解数控铣削加工工艺主要内容3.了解常见数控铣床的加工范围4.能够根据毛坯材料、工件轮廓形状的复杂程度制定加工工艺5.理解加工工序安排、工件加工路线的确定。6.掌握加工用量确定的因素。教学重点：1.数控铣床的加工范围2.根据毛坯材料程度制定加工工艺及确定工件加工路线。教学难点：1.数控铣床的加工范围2.根据毛坯材料程度制定加工工艺及确定工件加工路线本章教学内容：本章主要介绍了常见数控铣床的加工范围，数控铣削零件工艺分析包括（数控铣削加工工艺特点、数控铣削加工工艺主要内容、零件图与工艺卡位基准的确定、加工方案的确定、对刀点与换刀点、走刀路线的确定）及数控铣削刀具与切削用量；数控铣削刀具与工件的夹持。本章教学建议：1.可分组到工厂参加实践活动，了解数控铣床的加工范围。了解零件加工中工步安排、切削用量、走刀路线和刀具选择等工艺内容。2.分组讨论问题（1）什么数控加工路线？确定加工路线时要考虑哪些原则？（2）怎样确定机床的切削用量？在确定进给速度时要注意哪些问题？3.将讨论内容写为实践报告。,数控铣削加工工艺基础,4.1数控铣削零件工艺分析4.1.1数控铣削加工的零件类型,1.平面类零件2.直纹曲面类零件3.立体曲面类零件4.1.2数控铣削加工工艺特点1.对零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂，或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件。2.能加工用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的零件，如用数学表达式描绘的复杂曲线类零件以及三维空间曲面类零件。3.加工精度高，加工质量稳定可靠。4.采用数控铣削或能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。5.生产效率高。一般可省去划线、中间检验等工作，通常也可省去复杂的工装，减少对零件的安装、调整等工作，能过选用最佳工艺线路和切削用量，有效的减少加工中的辅助时间，从而提高生产效率。(6)从切削原理上讲，无论是端铣还是周铣都属于断续切削方式，因此对刀具要求较高，要求刀具具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。6.从切削原理上讲，无论是端铣还是周铣都属于断续切削方式，因此对刀具要求较高，要求刀具具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。,第四章,数控铣削加工工艺基础,4.1.3数控铣削加工工艺主要内容,第四章,数控铣削加工工艺基础,概括起来数控铣削加工工艺主要包括如下内容：1.选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容。2.制订零件的数控铣削加工工艺时，应该考虑，数控铣床的工艺范围比普通铣床宽，但其价格较普通铣床高得多，因此，选择数控铣削加工内容时，应从实际需要和经济性两个方面考虑。3.分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工艺路线。如：划分工序、安排加工顺序，处理与非数控加工工序的衔接等。4.计数控铣削加工工序。如选取零件的定位基准，夹具方案的确定、划分工步、选取刀辅具、确定切削用量等。5.调整数控铣削加工工序的程序。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。6.处理数控铣床上的部分工艺指令。,4.1.3零件图与工艺卡,第四章,数控铣削加工工艺基础,1、零件图样的工艺性分析列举出一些经常遇到的工艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考虑。（1）图纸尺寸的标注方法是否方便编程？构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充要？各几何元素的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确？有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸？等等。（2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证？（3）内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小?（4）零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大？（5）零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)是否过于零乱，是否可以统一？（6）零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性？（7）分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形？哪些部位最容易变形？2、填写数控加工技术文件（1）数控编程任务书（2）数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）（3）数控加工工序卡片（4）数控刀具卡片（5）数控加工程序单,4.1.3零件图与工艺卡,3、典型零件数控铣削工艺分析（1）零件图工艺分析（2）选择设备（3）确定零件的定位基准和装夹方式（4）确定加工顺序及走刀路线（5）刀具的选择,第四章,数控铣削加工工艺基础,（6）切削用量的选择,4.1.3零件图与工艺卡,（7）填写数控加工工序卡片,第四章,数控铣削加工工艺基础,417对刀点与换刀点,1、对刀点的选择对刀点的选择原则是：便于数学处理和简化程序编制；在机床上找正容易，加工中便于检查；引起的加工误差小；2、换刀点的选择418走刀路线的确定确定走刀路线时应注意以下几点：求最短加工路线最终轮廓一次走刀完成选择合理的切入切出方向选择使工件在加工后变形小的路线,第四章,数控铣削加工工艺基础,下面举例分析几种加工零件时常用的加工路线。轮廓铣削加工路线的分析凹槽铣削加工路线的分析铣削曲面的加工路线的分析确定加工路线的总原则是：在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。,4.2数控铣削刀具与切削用量,4.2.1数控铣削常用刀具1、对刀点的选择,第四章,数控铣削加工工艺基础,4.2.2铣削刀具选用原则,被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据.：1、加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀2、铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀3、铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀4、铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀5、孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具,第四章,数控铣削加工工艺基础,4.2.3切削用量计算,1、切削速度（vc）切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。单位为m/minVc=dn/10002、进给量（f）单位：mm/r或mm/行进给速度Vf(单位为mm/min)Vf=nf3、背吃刀量（ap）背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为mmap=(dwdm)/2,4.2.4铣削切削用量的确定,第四章,数控铣削加工工艺基础,4.3数控铣削刀具与工件的夹持4.3.1铣削刀具的装夹,控铣床的刀具由两部分组成即刀柄和刃具4.3.2工件的定位与装夹,以下为加工时的选择切削用量的参考条件：切削用量的选择粗加工时ap,f,尽量大，然后选择最佳的切削速度,vc精加工时：合适的ap，较小的f，较高的vc背吃刀量的选择粗加工（Ra1080)一次进给尽量多地切除余量半精加工（Ra1.2510)选取0.52mm精加工（Ra0.321.25)选取0.10.4mm进给量的选择粗加工根据实际情况，如振动，噪音精加工根据表面粗糙度,4.2.4铣削切削用量的确定,第四章,数控铣削加工工艺基础,4.3数控铣削刀具与工件的夹持4.3.1铣削刀具的装夹4.3.2工件的定位与装夹在确定定位基准和装夹方案时应注意以下三点：1.力求设计、工艺、编程计算的及基准统一；2.尽量减少装夹次数，尽可能在一次安装定位装夹后，加工出全部待加工表面；3.避免采用占机人工调整加工方案，以充分发挥数控机床的效能。,以下为加工时的选择切削用量的参考条件：切削用量的选择粗加工时ap,f,尽量大，然后选择最佳的切削速度,vc精加工时：合适的ap，较小的f，较高的vc背吃刀量的选择粗加工（Ra1080)一次进给尽量多地切除余量半精加工（Ra1.2510)选取0.52mm精加工（Ra0.321.25)选取0.10.4mm进给量的选择粗加工根据实际情况，如振动，噪音精加工根据表面粗糙度,第五章,第五章教学纲要,教学要求：1.了解编程过程中要考虑的哪些加工因素2.了解数控程序的基本结构和组成3.初步了解数控指令的类型和总体使用规范4.掌握M功能指令、T功能指令、F指令、S指令的使用方法。5.掌握工件坐标系的建立过程和使用的指令。教学重点：数控编程规则；准备功能、辅助功能、S、F和T代码的功能。工件坐标系的建立过程和使用的指令教学难点：程序的组成，程序段格式,程序字地址的含义；工件坐标系的建立过程和使用的指令。本章教学内容:本章主要阐述了编写数控加工程序需要具备的多种知识和能力。包括编程过程中要考虑的哪些加工因素、程序的基本结构和组成、数控指令的类型和总体使用规范、M功能指令、T功能指令、F指令、S指令的使用方法、工件坐标系的建立过程和使用的指令。通过对1个典型项目的讲解，帮助学生了解数控程序及其编程的规范。本章教学建议:本节内容比较抽象，请反复学习，也可学习参考书中相关内容。然后回答下面问题，以考察你对本节内容的掌握情况。1.编程过程中要考虑的哪些加工因素2.数控程序由哪几部分组成？3.字地址可变程序段的构成与格式?,数控铣削编程基础,第五章,51数控铣削编程概述,1编程时面临的工艺问题：编程时要考虑：刀具轨迹：解决刀具从哪开始加工，从哪里结束加工，加工轨迹如何实现的问题。刀具从何处下刀、走刀路线如何实现，从何处退刀，这些都是由轨