数控铣床1.doc

开化县职业教育中心开化县职业中等专业学校 专业课教案 授课专业班级 10模具班 课 程 名 称 模具数控加工技术 任 课 教 师 方 家 耀 授 课 时 间 2012年2月8日 课 程 表 10模具 班 第二学期 课 星期 程 节数节 数星期一星期二星期三星期四星期五上午 1 模具数控加工技术10模具23410模具数控加工下午 5模具数控加工技术10模具610模具数控加工7第 1-2课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣削机床及选用课 型新授目标知识目标：熟悉适合数控铣削零件。能力目标：培养同学们善于选用铣床的能力。情感目标：引导同学们养成善于分析问题的习惯。教学重点机床规格的选择教学难点机床规格的选择教 学 过 程1、 复习及提问提问上一讲学习的主要内容。2、 引入：数控铣床的基本特点。新课内容：一、适合数控铣削零件1、空间曲面类零件：2、平面曲线轮廓类零件3、其它适合数控铣削加工的零件二、数控铣床或加工中心的选择1数控铣床或加工中心的类型选择不同类型的数控铣床或加工中心，其使用范围也有一定的局限性，只有加工与工作条件相适合的工件，才能达到最佳的效果。一般来说，立式数控铣床及镗铣加工中心适用于加工平面凸轮、样板、箱盖、壳体等形状复杂单面加工零件，以及模具的内、外型腔等； 卧式铣床和加工中心配合回转工作台适用于加工箱体、泵体、壳体有多面加工任务的零件，如果对箱体的侧面与顶面要求在一次装夹中加工，可选用五面体加工中心。如果在立式铣床和加工中心上加工适合卧式铣床和加工中心加工的典型零件，则 当对零件的多个加工面、多工位加工时，需要更换夹具和倒换工艺基准，这样会降低加工精度和生产效率。如果将适合在立式铣床和立式加工中心的典型工件在卧式铣床或加工中心上加工，则常常需要增加弯板夹具，从而降低工件加工工艺系统的刚性。为了保持数控铣床及镗铣加工中心的精度，降低生产成本，延长使用寿命，又通常把零件的粗加工，零件基准面、定位面的加工安排在普通机床上进行。三、复习回顾本堂课内容。教学反思第 3-4 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣削机床及选用课 型新授目标知识目标：熟悉适合数控铣削零件。能力目标：培养同学们善于选用铣床的能力。情感目标：引导同学们养成善于分析问题的习惯。教学重点机床规格的选择教学难点机床规格的选择教 学 过 程1、复习及提问提问上一讲学习的主要内容。适合铣削的零件有哪些？2、引入：数控铣床的基本特点。新课内容：2机床规格的选择应根据被加工典型工件大小尺寸选用相应规格的数控机床。数控机床的主要规格包括工作台尺寸、几个数控进给坐标的行程范围和主轴电动机功率。选用合适的工作台尺寸保证工件在其上面能顺利装夹；选择合适的进给坐标行程保证工件的加工尺寸在各坐标有效行程内。CNC铣床或加工中心的工作台面尺寸和三个直线坐标行程都有一定比例关系，如机床的工作台为500mm500mm，其X轴行程一般为700800mm，Y轴为550700mm，Z轴为500600mm，因此工作台的大小基本确定了加工空间的大小。此外，选择数控机床时还应考虑工件与换刀空间的干涉及工作台回转时与护罩等附件干涉等一系列问题，而且还要考虑机床工作台的承载能力。对机床的主要的技术参数认识是确定机床能否满足加工的重要依据。3 机床精度的选择选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位的加工精度要求来确定，一般来说，批量生产零件时，实际加工出的精度公差数值为机床定位精度公差数值的1.52倍。数控铣床和加工中心按精度分为普通型和精密型，其主要精度项目如表5-1-2所示。普通型CNC机床可批量加工IT8级精度的工件；精密型CNC铣床和加工中心加工精度可达IT56级，但对使用环境要求较严格，以及要有恒温等工艺措施。CNC铣床和加工中心的直线定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动元部件的综合精度。尤其是重复定位精度，它反映了该控制轴在全行程内任意点定位稳定性，这是衡量该控制轴能否稳定可靠工作的基本指标。铣圆精度是综合评价CNC铣床和加工中心有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指标。由于数控机床具有一些特殊功能，因此，在加工中等精度的典型工件时，一些大孔径圆柱面和大圆弧面可以采用高切削性能的立铣刀铣削，测定每台机床的铣圆精度的方法是用一把精加工立铣刀铣削一个标准圆柱试件，中小型机床圆柱试件的直径一般在200300mm左右。将铣削后加工得到的标准圆柱试件放到圆度仪上，测出加工圆柱的轮廓线，取其最大包络圆和最小包络圆，两者间的半径差即为其精度。数控铣床和加工中心主要精度项目精度项目普通型(mm)精密型( mm)直线定位精度001全程0005全程重复定位精度0006土0002铣圆精度003004002一、 讨论：机床精度的选择要点。复习回顾本堂课总结：1、 适合数控铣削零件；2、 数控铣床和加工中心的选择；作业及辅导：1、 如何对数控铣床和加工中心的类型进行选择2、 适合数控铣削零件？如何对机床精度的选择？教学反思第 5 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣削刀具及铣削加工特点课 型新授目标知识目标：熟悉铣削刀具的选择 ；能力目标：培养同学们掌握铣削刀具。情感目标:引导同学们养成分析思考问题的习惯。教学重点铣削刀具的选择 教学难点铣削用量的选择；教 学 过 程引入：铣削是铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。数控铣削是一种应用非常广泛的切削加工方法，能完成数控铣削加工的设备主要是数控铣床和加工中心，各种平面轮廓和立体轮廓的零件，如凸轮、模具、叶片、螺旋桨等都可采用数控铣削加工。新课内容：一、数控铣削加工的刀具1、面铣刀2、立铣刀立铣刀的一般结构/特种立铣刀3、 模具铣刀4、键槽铣刀5、鼓形铣刀6、铣削刀具的选择二、刀具切削参数的选择铣削用量的选择吃刀量的选择1) 切削深度ap（背吃刀量）为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为。端铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。2) 切削宽度aw（侧吃刀量）侧吃刀量（ae）为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层深度3) 背吃刀量或侧吃刀量与表面质量的要求。余量不大，力求粗加工一次进给完成，但是在余量较大，或工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可多次分层切削完成。当工件表面粗糙度值要求不高时粗铣，或分粗铣、半精铣两步加工；当工件表面粗糙度值要求较高，宜分粗铣、半精铣、精铣三步进行。每齿进给量的选择。切削线速度Vc合理的切削用量应满足以下要求：在保证安全生产，不发生人身、设备事故，保证工件加工质量的前提下，能充分地发挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和工艺系统刚性所允许的额定负荷的情况下，尽量选用较大的切削用量。2、 复习回顾本堂课的知识要点。3、 布置作业下课。教学反思第 6 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣削刀具及铣削加工特点课 型新授目标知识目标：熟悉铣削用量的选择 ；能力目标：培养同学们掌握铣削用量。情感目标:引导同学们养成分析思考问题的习惯。教学重点铣削用量的选择 教学难点铣削用量的选择；教 学 过 程新授课程：每齿进给量的选择。切削线速度Vc一般情况下我们对切削用量选择时应考虑到下列问题： 保证加工质量：主要是保证加工表面的精度和表面粗糙度达到工件图样的要求。 保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内：要保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内，不应超过机床允许的动力和转矩的范围，不应超过工艺系统(铣床、刀具、工件)的刚度和强度范围，同时又能充分发挥它们的潜力。 保证刀具有合理的使用寿命：在追求较高的生产效率的同时，保证刀具有合理的使用寿命，并考虑较低的制造成本。以上三条，要根据具体情况有所侧重。一般在粗加工时，应尽可能地发挥刀具、机床的潜力和保证合理的刀具使用寿命。精加工时，则应首先要保证切削加工精度和表面粗糙度，同时兼顾合理的刀具的使用寿命。三、铣削加工的特点1、铣削特点概述：2、周铣与端铣的比较3、顺铣与逆铣的比较 顺铣切削处刀具的旋向与工件的送进方向一致。打个比方，你用锄头挖地，而地面同时往你脚后移动，顺铣就是这样的状况。通俗地说，是刀齿追着材料“咬”，刀齿刚切入材料时切得深，而脱离工件时则切得少。顺铣时，作用在工件上的垂直铣削力始终是向下的，能起到压住工件的作用，对铣削加工有利，而且垂直铣削力的变化较小，故产生的振动也小，机床受冲击小，同时顺铣也有利于排屑，数控铣削加工一般尽量用顺铣法加工。逆铣切削处刀具的旋向与工件的送进方向相反。打个比方，你用铲子铲地上的土，而地面同时迎着你铲土的方向移动，逆铣就是这样的状况。通俗地说，是刀齿迎着材料“咬”，刀齿刚切入材料时切得薄，而脱离工件时则切得厚。这种方式机床受冲击较大，加工后的表面不如顺铣光洁，消耗在工件进给运动上的动力较大。由于铣刀刀刃在加工表面上要滑动一小段距离，刀刃容易磨损。对于表面有硬皮的毛坯工件，顺铣时铣刀刀齿一开始就切削到硬皮，切削刃容易损坏，而逆铣时则无此问题。讨论：铣削刀具的选择铣削用量的选择总结：1、 铣削加工的特点2、铣削刀具及铣削用量的选择作业及辅导： 1、 铣削用量的选择方法？2、 立铣刀的类型及选择？顺铣与逆铣的比较教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题数控铣床的认识课 型新授目标知识目标：认识数控铣床的整体结构、型号、特点与普通 铣床和加工中心的区别。能力目标:能够使用数控铣床的控制面板操作数控铣床运动。情感目标:熟悉数控铣床的特点、组成。教学重点操作面板的组成及系统控制面板的使用方法。教学难点操作面板和系统面板的区别及使用。教 学 过 程1、 师生问好。2、 导入课程：普通车床的操作。3、 新授课程一、数控铣床的组成1.数控铣床的标记 如XK716，应记住6表示工作台宽度百分之一，即其工作台宽度为600mm。1为立式，7为落地，K为数控。可找GB/T 153752008国家标准。2.基本结构 如图1-3所示，与普通铣床相比较，增加了操作系统部分，但机械传动和结构比普通铣床要简单。3.组成 由基础、主轴、拖动、数控系统和辅助系统等五个部分组成。4.分类 有多种分类方法，如表1-1。常用的为立式三坐标数控铣床。5.数控洗床的加工范围 比普通铣床的应用更加广泛，加工精度高、效率高、工人劳动强度低，特别是加工多坐标曲面更显示优势。6.数控铣床与加工中心的区别 加工中心的结构是在数控机床的基础上增加一个刀库，通过可以自动换刀装置和指令从刀库中更换所需要的刀具。二、控制面板的操作如图1-7所示的数控铣床FANUC 0i Mate-MC系统控制面板，是目前企业和学校应用最多的控制面板。1.数控操作面板的组成 主要分成以下三个区：电源控制区面板右下方，控制电源的开启和关闭。数控系统面板在面板上方，左上方为显示器，右上方为按键，用于程序编辑、调试、对刀、维护等。机床控制面板在面板左下方，用于控制机床的主轴、刀架的运动。2.数控系统面板的功能 FANUC 0i Mate-MC数控系统面板见图1-8所示，分为左上角的显示器，有CRT和液晶显示器两种，现在大多数显示器为液晶板或LED为多；显示器下有一排软键；右侧是结合MDI编辑器操作常用功能键。当机床上电后，系统给电，如图1-9 a)所示。位置功能键POS 显示数控铣床当前坐标值，按下相对软件，显示器可出现相应数值,如图1-9b)所示。程序功能键PROG 如图1-11a)所示，选择“方式选择”中的开关编辑位置。按下PROG功能键，出现图1-11b)所示界面，在左下角输入程序头“00100”，按下INSERT功能键，即可输入表1-4的程序。刀具补偿功能键OFS/SET OFS/SET出现图1-12所示界面，按下显示器下方软件 偏置分别出现图1-12下方的多种界面。按下工作系，可出现图1-13的界面。数控系统面板上MDI编辑器各键的功能见表1-6所示。数控系统常用的有日本的FANUC、德国的SINUMER1K、西班牙的FAGOR和我国自行设计的华中、广州数控系统。4、 复习回顾本堂课的知识要点。5、 布置作业下课。教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题数控铣床的认识课 型新授目标知识目标：掌握数控铣床操作系统FANUC 0i Mate-MC 的操作方法，即电源控制、数控系统面板和机床控制面板的功能与操作。能力目标：能够正常维护数控铣床的供气系统、电气控制系统、润滑系统和机床操作系统。了解“7S”含义。情感目标：掌控数控铣床操作面板的组成及各按键的功能教学重点机床控制面板的使用方法和数控铣床的操作方法。教学难点各英文键的中文含义及功能特点。教 学 过 程一、师生问好。二、复习上堂课的知识要点：1.铣床的特点、组成。2.数控铣床的工作特点及与普通铣床和加工中心的区别。三、新授课程3. 数控铣床操作面板 与数控车床相似，数控铣床的操作面板用于控制机床的主轴、工作台和刀具的运动的。所不同的是数控车床是X和Z两轴移动，而数控铣床是X、Y和Z三轴都可以自由移动，应当提醒注意的，有的数控铣床只能是二轴半自由移动，即在X、Y和Z轴中，只能有其中两个轴可以同时自由移动，而不能三个轴同时移动，这就限制了铣床的加工性能。选择数控铣床时，需加以注意。当然二轴半控制面板的造价要低一些，机床的成本也相应低一些。1) X、Y、Z轴的移动三个轴的移动特点相同，以X轴为例，分X-和X+的键，其中“-，+”分别表示移动方向；M键表示快速移动;将方式选择旋钮打到手轮模式，与X、Y、Z轴和不同档位的移动倍率相配合，可观察三个不同轴向的移动速度。2) 机床回零 机床回零位是使刀架在机床坐标系内找到正确的位置，在数控机床开机后，准备装夹工件、刀具、做刀补及解除停止状态后重新开机，加工前必须执行机床回零操作。具体操作方法为将方式选择旋钮打到回零位置后，分别按三个轴的按钮，使刀架自动走刀回机械零点。主轴启动与停止方式选择旋钮打在手动或X1等位置按主轴的正反转或停止键。数控铣床操作面板上各按键和旋钮的功能见表1-7中的说明。三、数控铣床安全操作与日常维护分为加工前和加工结束后两部分1.加工前的准备空气压力在0.40.6 MPa以上。油液在HL之间。电源在ON位置，有散热、排热。给电后控制系统面板工作正常。松开紧急停止旋钮。2.加工结束后 主轴停止转动，工作台在中位。按下紧急停止按钮，停止供液压油。关闭系统和电源总开关，关闭压缩空气开关。四、介绍“7S”含义五、小结1.数控铣床的数控面板与数控车床相似，但数控铣床有Y方向的移动，称为三轴控制。2.数控铣床配置刀库，能自动换刀即成为加工中心，刀库常用斗笠式，一般有12把刀或24把的圆形刀库，大型加工中心的刀库为链传动式，可配置上百把刀具。教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣床的对刀及刀具补偿课 型新授目标知识目标：熟悉CNC铣床坐标系的规定，熟练掌握数控铣床的对刀；能力目标：培养同学们握数控铣床的对刀的能力；情感目标：引导同学们掌握分析问题的习惯教学重点CNC铣床坐标系的规定；教学难点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教 学 过 程引入：数控车床对刀及补偿设置。新课内容：2.1 CNC铣床坐标系1立式铣床、加工中心的坐标轴名称2卧式铣床、加工中心的坐标轴名称3. 铣床零点、机床坐标系4回参考点操作22 设定工件坐标系23 基于零点偏置的对刀方法1坐标系零点偏置2以零件两侧面交点为工件坐标原点的偏置值测量3零件中心为工件原点的偏置值测量4.对刀操作，具体步骤为： 装夹工件，装上刀具。MDI程序显示状态下，输入指令“M03 S200;”循环启动;然后打到手轮状态，再启动。 通过手摇脉冲发生器使刀具在工件前、后、左、右侧面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机床坐标系X、的坐标值。 进行必要的数值处理计算。 将工件坐标系原点在机床坐标系的坐标值录入到G54G59存储地址的任一工件坐标系中即可。 对刀正确性验证。MDI方式下运行“G5_ G90 G00 X0 Y0 Z100”5.刀具补偿（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。复习回顾本堂课的知识要点：布置作业下课教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣床的对刀及刀具补偿课 型新授目标知识目标：熟悉CNC铣床坐标系的规定，熟练掌握数控铣床的对刀；能力目标：培养同学们握数控铣床的对刀的能力；情感目标：引导同学们掌握分析问题的习惯教学重点CNC铣床坐标系的规定；教学难点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教 学 过 程1、 师生问好2、 复习导入课程：1、 对刀操作，具体步骤为？2、 数控铣床刀具半径补偿的概念 ？3、 新授课程：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。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 XYD；G00/G01 G40 XY；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、 复习回顾本堂课的知识要点：5、 布置作业下课教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣床的对刀及刀具补偿课 型新授目标知识目标：熟悉CNC铣床坐标系的规定，熟练掌握数控铣床的对刀；能力目标：培养同学们握数控铣床的对刀的能力；情感目标：引导同学们掌握分析问题的习惯教学重点CNC铣床坐标系的规定；教学难点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教 学 过 程一、师生问好二、复习导入课程：1.对刀操作，具体步骤为？2.数控铣床刀具半径补偿的概念 ？3. G40、G41、G42指令格式三、新授课程：（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； 在SP直线运动中建立半径补偿；N5 G01 Y40 F100；直线插补至 A；N6 X110 Y69.47；直线插补至B；N7 Y20；直线插补至 C；N8 G02 X90 Y0 R20；顺圆插补至 D； N9 G01 X-24；直线插补至 E ；N10 G0 G40 X-42 Y-42；在ES点定位运动中取消半径补偿；N11Z100.0； 快速抬刀至 Z=100高度平面；N12M05；主轴停；N13M30； 程序结束，复位；（5）刀具补偿实例分析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SP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。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。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。4、 复习回顾本堂课的知识要点五、布置作业下课。教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题认识数控铣床的对刀及刀具补偿课 型新授目标知识目标：熟悉CNC铣床坐标系的规定，熟练掌握数控铣床的对刀；能力目标：培养同学们握数控铣床的对刀的能力；情感目标：引导同学们掌握分析问题的习惯教学重点CNC铣床坐标系的规定；教学难点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教 学 过 程一、师生问好二、复习导入课程：1.对刀操作，具体步骤为？2.数控铣床刀具半径补偿的概念 ？3. G40、G41、G42指令格式4.编写轮廓加工程序O5402的加工程序怎样？5.刀具补偿实例分析.刀具半径补偿的建立 补偿加工 刀具补偿撤销三、新授课程：（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。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。四、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？教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题学会平面铣削工艺及其编程课 型新授目标知识目标：掌握平面铣削考虑的工艺方法。能力目标：培养同学们的换位思考能力。情感目标：引导同学们养成分析思考问题的习惯。教学重点平面铣削考虑的工艺方法教学难点平面铣刀的选择；教 学 过 程引入：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1.31.6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。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14到13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，因此在同一深度需要多次走刀。图3-1面铣的多次切削刀路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。复习回顾本堂课的知识要点布置作业下课教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题学会平面铣削工艺及其编程课 型新授目标知识目标：掌握单次面铣的编程路线设计。能力目标：培养同学们的换位思考能力。情感目标：引导同学们养成分析思考问题的习惯。教学重点平面铣削考虑的编程路线设计教学难点切削的起点和终点及刀路教 学 过 程一、师生问好二、复习导入课程：平面铣削需要考虑的几个问题:1、面铣刀直径的选择 2、铣削中刀具相对于工件的位置 3、刀具的刀齿 4、大平面铣削时的刀具路线3、 新授课程：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的精加工余量，工序尺寸41，精加工保证400.02。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=80.121；参考V=55105m/min，综合其它因素选V=62.5 m/min，则主轴转速S=31862.5/125150r/min，计算进给速度F=fZZS=1150=150/min。精铣时，为保证表面质量，Ra3.2，选f=0.6，参考V=55105m/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=318100/125300r/min，计算进给速度F=fS=0.6300=180/min。4、铣削程序加工程序如下： 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。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。教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题学会外轮廓铣削工艺及其编程课 型新授目标知识目标：熟悉和掌握立铣刀的铣削工艺能力目标：培养同学们的创新思维能力。情感目标：引导同学们养成分析问题的行为习惯。教学重点立铣刀粗、精加工，内、外结构加工方法。教学难点针对不同加工内容，立铣刀的切削用量三要素的选择，刀具半径补偿的应用。教 学 过 程一、师生问好。引入：圆周铣削中最常用的刀具为立铣刀，立铣刀的应用范围很广，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、切削刃、R角、刀柄以及刀具材料等予以考虑。新课内容：立铣刀的周铣削考虑的问题1、立铣刀的加工内容2、立铣刀的形状3、立铣刀的尺寸4、刀齿的数量5、 转速和进给率6、刀具颤振7、余量的去除立铣刀粗加工立铣刀内结构加工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，立铣刀的直径包括名义直径和实测的直径。名义直径为刀具厂商给出的值；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具半径偏置，也不宜将它用在精度要求较高的精加工中，这是因为重新刃磨过的刀具存在较大的圆跳动误差，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0.80.9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。复习回顾本堂课的内容布置作业下课教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题学会外轮廓铣削工艺及其编程课 型新授目标知识目标：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。能力目标：培养同学们的创新思维能力。情感目标：引导同学们养成分析问题的行为习惯。教学重点立铣刀的刀具参数选择，立铣刀的刀具路线教学难点针对不同加工内容，立铣刀的切削用量三要素的选择，刀具半径补偿的应用。教 学 过 程一、师生问好二、复习导入课程：立铣刀的周铣削考虑的问题3、 新授知识：加工较硬的脆性材料，需要重点考虑的是避免刀具颤振，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；N100 X40，C5； N110 X75 Y35 G40；N120 G00 Z100；N130 M05；N140 M30；复习回顾课程知识布置作业下课教学反思第 课时 教 案 备课日期： 年 月 日课 题学会外轮廓铣削工艺及其编程课 型新授目标知识目标：立铣刀的刀具路线，刀具半径补偿能力目标：培养同学们的创新思维能力。情感目标：引导同学们养成分析问题的行为习惯。教学重点立铣刀粗、精加工，内、外结构加工方法。教学难点针对不同加工内容，立铣刀的切削用量三要素的选择，刀具半径补偿的应用。教 学 过 程六边形轮廓工件图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80，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51.960.02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）。 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=31824/30300r/min，计算进给速度F=fZZS=0.14280120/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； （主程序号）G90 G40 G15 G54； （设置系统初始环境）G00 X60.0 Y-60.0； （在换刀点高度平面，X、Y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 F100D01 M98 P5604； （调用切削子程序粗加工）G90 G0 Z-14.0； D01 M98 P5604； （调用切削子程序粗加工）G90 G0Z-7；M03 S400 F200D02 M98 P5604； （调用切削子程序半精加工）G90 G0 Z-14.0；D02 M98 P5604； （调用切削子程序半精加工）G90 G0Z-15；M03 S500 F100D03 M98 P5604； （调用切削子程序精加工）G0 Z20. ； （刀具长度补偿到安全高度）G49 G28； （取消长度补偿回参考点）M05； （主轴停）M30； （程序结束并返回）O5604（子程序）；G90 G41 G00 Y-25.98； SPG01 X-15.；AX-30.Y0；BX-15.0 Y25.98；CX15.0 ； DX30.0 Y0；EX0. Y-51.96；QG40 G00 X55.0Y-55.；SM99；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。