数控铣床编程与操作教案

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业目录项目一数控铣床基础操作与编程任务一数控铣床基础知识一、任务目标1、了解数控铣床种类。2、了解数控铣床组成。3、了解数控铣床的特点。4、了解数控铣床的应用场合。二、设备数控铣床若干三、任务内容及要求1、任务内容数控外形结构如图示2、要求（1）了解数控铣床的特点（2）了解数控铣床的结构四、任务实施步骤五、相关知识1、数控铣床数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床，能完成各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面、平面曲线和空间曲线等复杂型面的加工。2、数控铣床种类数控铣床的分类方法很多，这里介绍常见的两种。（1）按主轴的布置形式及机床的布局特点分类1)立式数控铣床。2)卧式数控铣床。3)立卧两用式数控铣床。（2）按数控铣床构造分类1)工作台升降式数控铣床。2)主轴头升降式数控铣床。3)龙门式数控铣床。3、数控机床组成和工作原理（1）数控机床组成数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。电电气回路辅助装置PLC主轴伺服单元操作面板主轴驱动装置进给驱动装置测量反馈装置进给伺服单元输入/输出设备计算机数控装置机床本体图1-1-5数控机床的组成（2）工作原理使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序;然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。4、数控铣床特点与普通铣床相比，数控铣床具有以下特点：（1）半封闭或全封闭式防护（2）主轴无级变速且变速范围宽（3）采用手动换刀，刀具装夹方便（4）一般为三坐标联动（5）应用广泛5、数控铣床的应用场合数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。数控铣床能够铣削加工各种平面、斜面轮廓和立体轮廓零件，如各种形状复杂的凸轮、样板、模具、叶片、螺旋槽、螺旋桨等。与加工中心相比，数控铣床除了缺少自动换刀功能以及刀库外，其他方面均与加工中心类似，配上相应的刀具还可以对工件进行钻、扩、铰、锪、镗孔与攻丝等，但其主要还是用来对工件进行铣削加工。六、思考与练习数控铣床一般由哪几部分组成？数控铣床加工特点有哪些？数控铣床应用于什么场合？任务二数控铣床编程基础知识一、任务目标1、了解数控编程的方法。2、掌握数控铣床的机床坐标系，会建立合理的工件坐标系。3、熟悉数控编程的格式及内容。4、掌握（FANUC0i系统）的指令代码。二、设备三、任务内容和要求四、任务实施步骤先通过学习理论知识，再通过做练习将所学的指令代码正确灵活运用。五、相关知识1、数控编程（1）数控编程的概念从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的全部过程称为数控程序编制。（2）数控编程的方法1）手工编程2）自动编程3、数控编程的步骤数控编程的一般步骤如图1-2-1所示。图1-24、数控铣床坐标系（1）数控铣床坐标系建立的原则1）刀具相对于静止的工件而运动的原则。2）标准坐标系是一个右手笛卡儿直角坐标系。在图1-2-2图1-2（2）数控铣床的坐标系1）机床坐标系和机床原点机床坐标系是机床上固有的坐标系。机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点，在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。在标准中，规定平行于机床主轴（传递切削力）的刀具运动坐标轴为Z轴，取刀具远离工件的方向为正方向。如果机床有多个主轴时，则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z轴。X轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。对于刀具作旋转运动的机床（如铣床、镗床），当Z轴为水平时，沿刀具主轴后端向工件方向看，向右的方向为X的正方向；如Z轴是垂直的，则从主轴向立柱看时，对于单立柱机床，X轴的正方向指向右边。上述正方向都是刀具相对工件运动而言。在确定了X、Z轴的正方向后，可按右手直角笛卡儿坐标系确定Y轴的正方向，即在Z－X平面内，从+Z转到+X时，右螺旋应沿+Y方向前进。2）工件坐标系工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点称编程原点或工件原点。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。5、数控编程格式及内容（1）数控程序的结构一个完整的数控程序是由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。例如：％Ｏ0029；…………程序号N10G15G17GN20G91GN30T1M6；程序内容N40G90G54S500M。。。N100M30；………程序结束6、典型数控系统的指令代码（FANUC0i系统）（1）F、S、T功能7、数控系统的准备功能和辅助功能（1）准备功能（G功能）1）非模态G功能：只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。2）模态G功能：一组可相互注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销为止。（2）辅助功能M代码控制机床及其辅助装置的通断的指令。用地址M和二位数字表示，从M00～M99共有100种，数控铣削及加工中心编程常用辅助功能指令，如图表2-3所示。8、典型数控系统的指令代码（1）绝对值编程和增量值编程（G90，G91）1）指令格式：G90XYZ；G91XYZ；2）说明：①G90：绝对坐标编程；（G90为开机默认指令，编程时可省略）G91：增量坐标编程。②XYZ：表示坐标值。在G90中表示编程终点的坐标值；在G91中表示编程移动的距离。（2）平面选择指令当机床坐标系及工件坐标系确定后，对应地就确定了三个坐标平面，即XY平面、ZX平面和YZ平面，可分别用G代码G17、G18、G19表示这三个平面。G17—XY平面G18—ZX平面G17—YZ平面（3）工件坐标系选择G54~G59（4）回参考点控制指令1）自动返回参考点G28格式：G28X_Y_Z_2）自动从参考点返回G29格式：G29X_Y_Z_六、思考与练习1、在G90、G91方式下，坐标地址字的值如何确定？2、F0.2、S800、T0101的含义分别是什么？3、G28指令设定中间点的是什么？任务三刀具半径补偿（G41、G42、G40）一、任务目标1、了解刀具半径补偿的概念；2、掌握刀具半径补偿判别、指令格式和应用方法；3、熟练掌握刀具半径补偿的程序编制；4、掌握刀具半径补偿功能编制铣削轮廓的程序。二、设备三、任务内容及要求1、任务内容2、要求四、任务实施步骤1、工艺分析：（1）夹具：平口虎钳（2）刀具：Φ14的高速钢环形立铣刀（4齿），端面有齿，底角半径r1，刀具半径补偿：7mm（3）加工路线：（4）工艺分析：（5）起刀点的选择：五、相关知识1、建立刀具半径补偿的原因在加工轮廓（包括外轮廓、内轮廓）时，由刀具的刃口产生切削，而在编制程序时，是以刀具中心来编制的，即编程轨迹是刀具中心的运行轨迹，这样，加工出来的实际轨迹与编程轨迹偏差刀具半径，这是在进行实际加工时所不允许的。为了解决这个矛盾，可以建立刀具半径补偿，使刀具在加工工件时，能够自动偏移编程轨迹刀具半径，即刀具中心的运行轨迹偏移编程轨迹刀具半径，形成正确加工。刀具半径补偿定义在编制轮廓切削加工程序的场合，一般以工件的轮廓尺寸作为刀具轨迹进行编程，而实际的刀具运动轨迹与工件轮廓有一偏移量（即刀具半径），数控系统的这种编程功能称为刀具半径补偿功能。3、刀具半径补偿指令（1）格式：G41G00／G01X＿Y＿F＿D＿(刀具半径左补偿)G42G00／G01X＿Y＿F＿D＿(刀具半径右补偿)G40（取消刀具半径补偿）D—用于存放刀具半径补偿值的存储器号（2）判别左右刀补的方法沿着刀具的前进方向，看刀具与工件的位置关系，如果刀具在工件的左侧，为左刀补，用指令G41表示，反之，用指令G42表示，如下图示。（3）刀具半径补偿的工作过程刀具半径补偿执行的过程可分为三步。①刀具补偿建立②刀具补偿进行③刀具补偿撤销（8）刀补进行时，若要进行G41、G42转换时，必须先取消然后再建立刀具补偿。5、内、外轮廓加工的走刀路线若刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出时，此时刀具的切入切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，如右上图所示。6、刀具半径补偿的应用（1）避免计算刀具中心轨迹，直接用零件轮廓尺寸编程。（2）刀具因磨损、重磨、换新刀而引起的刀具半径改变后，不修改程序。（3）用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具补偿值，可进行粗精加工。（4）利用刀具补偿值，控制工件轮廓尺寸精度。六、思考与练习试用刀具半径补偿指令编写平面凸轮零件的加工程序。（刀具下刀深度5mm）任务四刀具长度补偿（G43、G44、G49）一、任务目标1、了解刀具长度补偿的概念。2、掌握刀具长度补偿在编程中的实际应用。二、设备三、任务内容和要求四、任务实施步骤五、相关知识1、刀具长度补偿刀具长度补偿是用来补偿假定的刀具长度与实际的刀具长度之间的差值，系统规定除Z轴之外，其他轴也可以使用刀具长度补偿，但同时规定长度补偿只能同时加在一个轴上，要对补偿轴进行切换，必须先取消对前面轴的补偿。2、指令格式：G43H___；(刀具长度补偿“＋”)，G44H___；（刀具长度补偿“－”）G49或H00：（取消刀具长度补偿）其中：H—指令偏置量存储器的偏置号。执行程序前，需在与地址H所对应的偏置量存储器中，存入相应的偏置值。3、指令说明（1）G43、G44为模态指令，可以在程序中保持连续有效。G43、G44的撤销可以使用G49指令或选择H00（刀具偏置值H00规定为0）.（2）在实际编程中，为避免产生混淆，通常采用G43而非G44的指令格式进行刀具长度补偿的编程。4、刀具长度补偿的作用（1）用于刀具轴向的补偿。（2）使刀具在轴向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量。（3）刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏移量达到加工尺寸。（4）利用该功能，还可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，通过多次运行程序而实现。六、思考与练习采用G44刀具长度补偿时，刀具的实际移动量如何计算？任务五铣床刀具、装夹设备一、任务目标【知识目标】1、了解铣刀及加工工艺参数的选择。2、了解顺铣、逆铣及对表面质量的影响。【技能目标】能根据零件选择合适的刀具，保证零件的加工精度。二、设备数控铣床常用刀具三、任务内容和要求四、任务实施步骤五、相关知识1、数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类（1）对刀具的要求1）铣刀刚性要好

2）铣刀的耐用度要高

尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。（2）常用铣刀种类1）盘铣刀

2）端铣刀

3）成型铣刀

4）球头铣刀5）鼓形铣刀2、铣刀类型的选择铣刀类型应与被加工工件的尺寸与表面形状相适合。加工较大的平面应该选择面铣刀;加工凸台、凹槽及平面轮廓应选择立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔可选择镶硬质合金的玉米铣刀；曲面加工常采用球头铣刀；加工曲面较平坦的部位常采用环形铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面多选用模具铣刀；加工封闭的键槽造择键槽铣刀。3、铣刀类参数的选择（1）面铣刀主要参数的选择可转位面铣刀的直径为φ16～φ630mm。粗铣时，铣刀直径应小些，精铣时，铣刀直径应大些，尽量包容工件的整个加工宽度。因为铣削加工时冲击力较大，所以刀具前角要小些，硬质合金刀具的前角应更小。铣削加工强度和硬度高的材料可选用负前角。面铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此后角选取应加大。（2）立铣刀主要参数的选择根据工件的材料、刀具的加工性质，立铣刀的参数与刀具角度的选取如表所示。4、刀具长度尺寸的确定刀具长度一般是指主轴端面至刀尖的距离。其中包括刀柄和刀具两部分。刀具长度的确定原则是：在满足各个部位加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以便提高工具系统的刚性。制定加工工艺和程序编制时，一般只需初步估算出刀具长度的范围，以方便刀具的准备。刀具长度的确定是根据工件尺寸、工件在机床工作台上的装夹位置以及机床主轴端面距工作台面或距工作台中心的最大、最小距离等条件来决定的。加工部位在机床工作台中心和机床主轴之间。刀具选取的最小长度为：TL=A–B–N+L+T1+Z05、数控刀柄、平口钳、卸刀座等装夹设备（1）数控铣刀刀柄数控铣床（加工中心）使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉紧固在主轴上，由刀柄夹持铣刀传递转速、扭矩。刀柄与主轴的配合锥面一般采用7:24的锥度。工厂中应用最广的是BT40和BT50系列刀柄和拉钉。1）弹簧夹头刀柄、卡簧及拉钉2）莫氏锥度刀柄（2）卸刀座：用于铣刀从铣刀柄上装卸的装置（3）平口钳：用于装夹工件，并用螺钉固定在铣床工作台上。6、顺铣、逆铣（1）定义顺铣：是指刀具的切削速度方向与工件的移动方向相同。

逆铣：是指刀具的切削速度方向与工件的移动方向相反。

（2）判别方法（3）顺铣和逆铣的特点：（4）选择技巧a、尽可能多使用顺铣。因为数控铣床的结构特点，丝杠和螺母的间隙很小，若采用滚珠丝杠副，基本可消除间隙，因而不存在间隙引起工作台窜动问题。同时，数控铣削加工应尽可能采用顺铣，以便提高铣刀寿命和加工表面的质量。b、当工件表面有硬皮，应采用逆铣。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刀。若工件表面没有硬皮，采用顺铣加工。c、粗加工多用逆铣，而精加工采用顺铣。六、思考与练习简述铣削加工中顺铣和逆铣的优缺点。任务六数控铣床手动操作与试切削一、任务目标【知识目标】掌握数控铣床机床坐标系知识。【技能目标】1、掌握回参考点操作。2、会装夹工件、装拆数控刀具。3、掌握数控铣床手动（JOG）操作。二、设备FANUC（法那克）Oi-MC系统数控铣床若干、数控刀柄、平口钳等装夹设备三、任务内容和要求1、任务内容（1）数控刀柄、平口钳等装夹设备（2）数控铣床机床坐标系2、要求（1）掌握数控铣床机床坐标系知识。（2）熟练掌握回参考点操作及数控铣床手动（JOG）操作。（3）会装夹工件、装拆数控刀具。四、任务实施步骤1、开机2、机床手动返回参考点3、关机4、手动模式操作5、装拆刀具，装拆工件五、相关知识1、数控刀柄、平口钳等装夹设备（1）数控刀柄1）铣刀的装夹铣刀安装顺序：a、把弹簧夹套装置在夹紧螺母里；b、将刀具放进弹簧夹套里边；c、将前面做的刀具整体放到与主刀柄配合的位置上并用扳手将夹紧螺母拧紧使刀具夹紧。d、将刀柄安装到机床的主轴上。（2）平口钳1）介绍2）注意事项（3）特点3、数控铣床的手动操作（1）开机（2）机床手动返回参考点（3）关机（4）手动模式操作手动模式操作有手动连续进给和手动快速进给两种。（5）手轮模式操作六、思考与练习数控铣床在什么情况下需回参考点？2、数控铣床机床原点一般处于什么位置？项目二平面图形加工任务一直线图形加工一、任务目标【知识目标】1、掌握G00、G01、M指令及编程应用。2、会编制完整数控加工程序。【技能目标】1、了解对刀方法。2、会制定简单加工方案。3、了解空运行及首件加工方法。二、设备数控铣床若干，相关刀具、量具和毛坯料。三、任务内容和要求1、任务内容使用G00、G01、M指令编制简单程序2、要求学生以小组为单位，教师以项目教学方法形式组织教学。四、任务实施步骤1、加工准备2、对刀3、空运行4、零件单段运行加工5、零件加工及评分标准五、相关知识1、快速点定位G00指令（1）指令格式G00

X__

Y__

Z__

其中：

X__

Y__

Z__

为刀具终点坐标。G90方式下，为刀具终点的绝对坐标；G91方式下为刀具终点相对于刀具起始点的增量坐标。（2）指令说明

1)刀具以各轴内定的速度由始点（当前点）快速移动到目标点；

2)刀具运动轨迹与各轴快速移动速度有关；

3)刀具在起始点开始加速至预定的速度，到达目标点前减速定位。

例题1

如图所示，刀具从A点快速移动至C点，使用绝对坐标方式编程。G92X0Y0Z0设工件坐标系原点，换刀点O与机床坐标系原点重合G90G00X15Y-40刀具快速移动至Op点G92X0Y0重新设定工件坐标系，换刀点Op与工件坐标系原点重合G00X20Y10刀具快速移动至A点定位X60Y30刀具从始点A快移至终点C在上例题中，刀具从A点移动至C点，若机床内定的X轴和Y轴的快速移动速度是相等的，则刀具实际运动轨迹为一折线，即刀具从始点A按X轴与Y轴的合成速度移动至点B，然后再沿X轴移动至终点C。2、直线插补G01指令（1）指令格式G01X__Y__Z__F__其中：

X__

Y__

Z__

为刀具终点坐标。G90方式下，为刀具终点的绝对坐标；G91方式下为刀具终点相对于刀具起始点的增量坐标。F__为刀具切削的进给速度。（2）指令说明1）G01指令命令刀具在两坐标或三坐标间以插补联动的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。2）执行G01指令的刀具轨迹是直线型轨迹，它是连接起点和终点一条直线。3）在G01程序段中必须含有F指令。如果在G01程序段中没有F指令，而在G01程序段前也没有指定F指令，则机床不运动，有的系统还会出现系统报警。(a)零件图（b）立体图O2010;N10G90G94G21G40G17G54;N20G91G28Z0;N30M03S800;N40G90G00X22.5YN50Z20.0;N60G01Z-5.F50;N70X127.5Y50.F80;N80G00Z150.M09;N90M05X150.N100M30;常用M代码功能：M00程序停止M01条件程序停止M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M06刀具交换M08冷却开M09冷却关M30程序结束并返回程序头M98调用子程序M99子程序结束返回／重复执行六、项目训练1、如何编写完整加工一个零件的数控程序？2、G00、G01指令格式如何？使用时二者有何区别？3、试编写下图的加工程序。(a)零件图任务二圆弧图形加工一、任务目标【知识目标】1、了解G17、G18、G19平面选择指令含义。2、会计算基点坐标。3、掌握G02、G03圆弧插补指令及应用—刀具半径补偿与工件外轮廓加工。【技能目标】1、掌握圆弧加工方法。2、掌握零件自动加工方法。二、设备1、数控铣床若干2、工具和刀具：寻边器，机用虎钳、Φ6立铣刀、平行垫铁、塑胶榔头等。3、量具：千分尺、游标卡尺4、毛坯:120x80x14铝合金三、任务内容和要求1、任务内容（1）学习验证程序的各个环节。（2）练习G02、G03圆弧插补指令及应用-----刀具半径补偿与工件外轮廓加工。2、要求学生以小组为单位，教师以项目教学方法形式组织教学。四、任务实施步骤1、加工准备 2、回参考点、对刀。3、空运行4、零件自动加工方法5、零件加工及评分标准6、加工结束，清理机床五、相关知识1、编程指令（1）平面选择指令G17、G18、G19平面选择G17、G18、G19指令分别用来指定程序段中刀具的插补平面和刀具半径补偿平面。G17—选择XY平面。G18—选择ZX平面。G19—选择YZ平面。下图为平面选择和圆弧插补指令示意图。（2）刀具半径补偿指令1）G41左刀具半径补偿指令、G42右刀具半径补偿指令、G40取消刀具半径补偿指令。2）指令格式G41G01G42DxxX_Y_(F_);G00G433）应用直接用轮廓编程；刀具磨损、更换时程序不变；同一个程序同一把刀具，利用刀具补偿进行粗精加工及控制精度。4）提示①在刀具运动的语句中建立或取消刀具半径补偿，运动的距离应大于刀具的半径；补偿号Dxx表示存储在数控系统中的刀具半径值。②一般在工件毛坯外建立、取消刀具半径补偿，内轮廓建立或取消刀具半径补偿只能用G01，注意避免过切。③半径补偿指令后面，必须有XY平面内移动指令，以供数控系统预读（一般预读三句）并判断补偿方向。④最后一次粗加工半径补偿值=刀具半径+精加工余量⑤精加工半径补偿量=刀具半径+微调值（3）圆弧插补指令1）G02—刀具顺时针圆弧插补指令G03—刀具逆时针圆弧插补指令2）格式格式一：半径R编程法G02X（U）__Y（V）__Z(W)__R__F__；G03X（U）__Y（V）__Z(W)__R__F__；格式二：圆心编程法G02X（U）__Y（V）__Z（W）__I__J__K__F__;G03X（U）__Y（V）__Z（W）__I__J__K__F__;3）应用G02／G03命令刀具在指定平面内按给定进给量从当前点向终点做圆弧运动。4）提示①切削半径小于刀具补偿半径内的内圆弧时，将出现轮廓补偿错误，因而要避免大刀切小内圆弧。②整圆必须用I、J、K指定圆心位置，圆心位置是关于圆弧起始点的相对坐标。2、工艺分析（1）加工工艺1）选择刀具2）参考程序O2020;N010GN020GN030MN040GN050Z20.0;N060G01Z-4.FN070N080G01X..........................................N140G01YN150GN160G0N170M30;六、项目训练1、分析圆弧插补指令终点坐标+半径与终点坐标+圆心坐标两种指令格式有何区别？2、指出立式铣床圆弧插补所在平面。3、趣味练习任务三一般形状图形加工及数控仿真一、任务目标【知识目标】1、掌握绝对坐标、相对坐标指令；2、掌握形状较复杂基点坐标计算方法；3、掌握一般形状图形加工刀具、工艺参数及路径确定。【技能目标】1、会用教学仿真软件进行仿真练习；2、掌握工件原点处于不同位置时对刀方法。图2-3-3（2）加工工艺方案1）加工工艺路线2）合理切削用量选择加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，切削速度可选大些；但刀具直径小，进给量应选择小一些；图形深2mm，一次下刀至尺寸，具体如下：主轴转速：1200r/min进给速度：垂直加工50mm/min表面加工：70mm/min3）参考程序编制①工件坐标系建立图形处于零件对称中心，故工件坐标系X、Y零点应设置在零件几何中心上，Z坐标零点仍设置在零件上表面，见图2-3-1。②基点坐标计算表2-3-2基点坐标基点坐标（X，Y）P2(-16,12.5)P3(-16,-12.5)P7(8.3,0)P8(28.5,0)而P1、P4、P5、P6、P9等基点应采用正、余弦关系才能求出。P9点坐标的计算方法：X=16+12.5COS200=27.746Y=12.5SIN200=4.275其余各点用类似方法求出，P1(-20.275,-11.746)X=-16-12.5SIN200=-20.275,Y=-12.5COS200=-11.746P4(-11.725,11.746)X=-16+12.5SIN200=-11.725,Y=12.5COS200=11.746P5(-4.581,5.084)X=-16+12.5COS240=-4.581,Y=12.5SIN240=5.084P6(4.581,5.084)与P5点成Y轴对称P5’(-4.581,-5.084)与P5点成X轴对称P6’(4.581,-5.084)与P6点成X轴对称P9(27.746,4.275)X=16+12.5COS200=27.746,Y=12.5SIN200=4.275③参考程序程序名：FANUC系统程序名“O0023”，西门子系统程序名“XX0023．MPF”。程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N5G40G49G90G80G21G40G90G17G71设置初始状态N10G54G17M3S1200T01G54M3S1200T01设置加工参数N20G0X-20.275Y-11.746Z5G0X-20.275Y-11.746Z5刀具快速运动到P1点上方5mmN30G01Z-2F50G01Z-2F50刀具以G01速度下刀N40G02X-16Y12.5R12.5F70G02X-16Y12.5CR=12.5F70刀具顺时针圆弧加工到P2点N50G01Y-12.5G01Y-12.5直线加工到P3点N60G03X-11.725Y11.746R12.5G03X-11.725Y11.746CR=12.5逆时针圆弧加工到P4点N70G00Z5G00Z5刀具以G00速度抬刀N80X8.3Y0X8.3Y0快速运动到P7点上方N90G01Z-2F50G01Z-2F50刀具以G01速度下刀N100X28.5F70X28.5F70直线加工到P8点N110G02X27.746Y4.275R-12.5G02X27.746Y4.275CR=-12.5顺时针圆弧加工到P9点N120G00Z5G00Z5刀具以G00速度抬刀N130X-4.581Y5.84X-4.581Y5.84快速运动到P5点上方N140G01Z-2F50G01Z-2F50刀具以G01速度下刀N150X4.581F70X4.581F70直线加工到P6点N160G00Z5G00Z5刀具以G00速度抬刀N170X-4.581Y-5.84X-4.581Y-5.84快速运动到P5’点上方N180G01Z-2F50G01Z-2F50刀具以G01速度下刀N190X4.581F70X4.581F70直线加工到P6’N200G00Z100G00Z100抬刀，Z坐标100mmN210M5M5主轴停止N220M02M02程序结束六、项目训练1试编写下图的加工程序。2、比较斯沃仿真软件与数控铣床（加工中心）操作上的异同。3、用增量坐标编程方式编制图2-3-1程序，并进行仿真、加工。4、编写图2-3-8图形数控程序：项目三轮廓加工任务一平面加工一、任务目标【知识目标】1、了解平面铣刀的选用。2、了解米、英制尺寸设定指令。3、掌握进给速度单位设定指令（G94、G95）4、掌握平面铣削工艺的制定及编程方法。【技能目标】1、掌握平面铣削方法。2、掌握平面质量控制方法。二、设备数控铣床若干三、任务内容和要求1、任务内容零件图如图示图3-1-12、要求（1）加工工艺安排合理，程序正确（2）尺寸及加工精度符合图样要求四、项目操作步骤1、加工工艺分析（1）工、量、刃具选择1）工具选择：工件采用平口钳装夹，试切法对刀，其它工具见表3-1-2）量具选择：平面间距离尺寸用游标卡尺测量，形位公差用百分表检测，表面质量用粗糙度样板检测，另用百分表校正平钳口。具体规格、参数见表3-1-3）刃具选择：2、加工工艺方案1）端面铣削方式端面铣削时根据铣刀相对于工件安装位置不同可分为对称铣削和不对称铣削两种。2）平面铣削工艺路径平面铣削加工路径有：①单向平行切削路径刀具以单一的顺铣或逆铣方式切削平面。②往复平行铣切路径刀具以顺、逆铣混合方式切削平面。③环切切削路径刀具以环状走刀方式铣削平面，可从里向外或从外向里的方式。4）合理切削用量选择加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，粗铣背吃量除留精铣余量，一刀切完。切削速度可较高，进给量50～80mm/min,具体见表3-1-表3-1-3、参考程序编制程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N5G49G80G69G90G40G90G40设置初始状态N10G0G54G21G94M3S600T01G0G54G71G94M3S600T01D1设置加工参数,公制尺寸输入，每分钟进给量N20G0X-15Y0G43Z10H01G0X-15Y0Z10刀具运动至（-15,0,10）点N30G0Z-2G0Z-2下刀N40G1X95F80G1X95F80粗加工表面N50Y18Y18…N60X-15X-15…N70Y36Y36…N80X95X95…N90Y54Y54…N100X-15X-15…N110Y72Y72…N120X95X95…N130G0Z100G0Z100粗加工表面结束，抬刀N140M5M5主轴停N150M0M0程序停N160M3S800T2M3S800T2D1换精铣刀N170G0X-15Y0G0X-15Y0精铣表面N180G43Z5H02G0Z5下刀至Z5处N190M98P0080L80调用子程序精加工平面N200G0X-15Y18G0X-15Y18空间移动至左侧N210M98P0080L80调用子程序精加工平面N220G0X-15Y36G0X-15Y36空间移动至左侧N230M98P0080L80调用子程序精加工平面N240G0X-15Y72G0X-15Y72空间移动至左侧N250M98P0080L80调用子程序精加工平面N260G0Z100G0Z100抬刀N270M2M2程序结束子程序：法那克系统子程序名“O0080”；西门子系统子程序名“L80.SPF”程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G0Z-2.5G0Z-2.5下刀N20G1X95F80G1X95F80左侧直线加工到右侧N30G0Z5G0Z5抬刀N40M99M17子程序结束六、思考与练习1、铣刀直径20mm，主轴转速1000r/min，每分钟进给速度为70mm/min，则每分转进给速度是多少？2、法那克系统与西门子系统米、英制尺寸指令使用时有何区别？3、平面铣削进刀方式有哪几种？各有何特点？4、工件装夹过程中，哪些因素会影响到工件的形位精度？5、如图所示零件，试编写程序并加工练习。任务二平面外轮廓加工任务目标【知识目标】1、掌握圆弧过渡、直线过渡指令及编程；2、掌握刀具半径补偿指令及使用；3、掌握平面外轮廓切向切入、切出方式；4、掌握平面外轮廓加工工艺的制定方法。【技能目标】1、掌握平面外轮廓加工方法及尺寸控制；2、会解决平面外轮廓多余材料的处理方法。二、设备数控铣床若干，所需的工、量具。三、任务内容和要求1、任务内容零件形状和尺寸如图示。图3-2-12、要求：（1）合理确定加工工艺，编写加工程序，保证图中各项加工精度。（2）教师采用项目教学法的形式来组织教学。四、任务实施步骤1、加工工艺方案（1）加工工艺路线1）切入、切出方式选择2）铣削方向选择图3-2-2铣刀沿工件轮廓顺时针方向铣削时，铣刀旋转方向与工件进给方向一致为顺铣；图3-2-3）铣削路线2、切削用量的选择加工材料为硬铝，硬度低，切削力较小，粗铣深度除留精铣余量，一刀切完；切削速度选择较高，进给速度50～80mm/min,具体见表3-2-1示表3-刀具工作内容F(mm/min)n(r/min)高速钢键槽铣刀（T1）粗铣外轮廓留精加工余量0.3mm70800高速钢立铣刀（T2）精铣外轮廓6010003、参考程序编制主程序：法那克系统程序名“O0420”；西门子系统程序名“XX0420.MPF”。程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N5G40G49G80G90G40G90设置初始状态N10G54M3S800T1M08G54M3S800T1D1M08设置加工参数N20G0G43X-45Y-60Z10H1G0X-45Y-60Z10空间快速移动至1点上方N30Z-1.7F70Z-1.7F70下刀N40M98P0050L50调用子程序，粗加工轮廓N50G0Z100G0Z100抬刀N60M5M5主轴停N70M0M0程序停，换精铣刀具N80M3S1000T2F60M3S1000T2D1F60设置精加工参数N90G0X-45Y-60G0X-45Y-60空间快速移动至1点上方N100G43Z-2H2Z-2下刀N110M98P0050L50调用子程序，精加工轮廓N120G0Z100G0Z100抬刀N130M2M2程序结束子程序：法那克系统子程序名“O0050”；西门子系统子程序名“L50.SPF”。程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G0G41X-35Y-50D1G0G41X-35Y-50建立刀具半径左补偿N20G1Y-9.7G1Y-9.7直线加工至3点N30G3Y9.7R-10G3Y9.7CR=-10圆弧加工至4点N40G1X-40Y40G1X-40Y40直线加工至5点N50X-10Y35X-10Y35直线加工至6点N60G3X10R10G3X10CR=10圆弧加工至7点N70G1X35Y35,C5G1X35Y35CHF=7.07利用倒角指令加工8、9N80Y9.7Y9.7直线加工至10点N90G3Y-9.7R-10G3Y-9.7CR=-10圆弧加工至11点N100G1Y-35,R10G1Y-35RND=10利用倒圆指令加工12、13N110X10X10直线加工至14点N120G3X-10R10G3X-10CR=10圆弧加工至15点N130G1X-25G1X-25直线加工至16点N140G2X-35Y-25R10G2X-35Y-25CR=10圆弧加工至17点N150G1G40X-60Y-25G1G40X-60Y-25取消半径补偿到18点N160M99M17子程序结束六、思考与练习1、如何判断刀具半径补偿方向？2、什么是刀具半径补偿？使用刀具半径补偿指令应注意哪些问题？3、如何确定外轮廓切入、切出方向？4、如图所示零件，试编写程序并加工。任务三平面内轮廓加工一、任务目标【知识目标】 1、了解回参考点指令和回固定点指令。2、掌握平面内轮廓加工进给路线的制定方法。3、掌握平面内轮廓加工刀具及合理切削用量的选择。【技能目标】1、会用CAD软件查找基点坐标。2、掌握平面内轮廓加工方法。3、掌握平面内轮廓尺寸控制方法。二、设备数控铣床若干，Ø10键槽铣刀、Ø10立铣刀、工量具三、任务内容和要求1、任务内容完成图例的编程和工艺分析图3-3-12、要求学生以小组为单位，教师以项目教学方法形式组织教学。四、任务实施步骤（1）编程指令（2）加工工艺分析（3）加工准备（4）对刀操作（5）空运行及仿真（6）零件自动加工及尺寸控制（7）零件检测与评分（8）加工结束，清理机床五、相关知识1、回参考点指令（1）指令功能参考点是机床上的一个固定点，用该指令可以使刀具非常方便地移动到该位置。（2）指令格式G28IP_；IP是指定中间点位置的指令例：N1G28X40Y0；中间点（X40，Y0）N2G28Y60；中间点（X40，Y60）（3）指令使用说明用G28（G74）指令回参考点的各轴速度贮存在机床数据中（快速）。使用回参考点指令前，为安全起见应取消刀具半径补偿和长度补偿。法那克系统须指定中间点坐标，刀具经中间点回到参考点；返回参考点指令为程序段有效指令。2、返回固定点指令（1）功能指刀具自动返回到机床上某一指定的固定点，如换刀点。（2）指令格式G29IP_；IP是指从参考点返回目标点的指令例：N2G28X40Y60；目标点（X40，Y60）（3）指令使用说明返回固定点指令为程序段有效指令。返回固定点指令之后的程序段中原先的G0、G1、G2、G3…将再次生效。3、加工工艺分析（1）工、量、刃具选择1）工具选择：工件采用平口钳装夹，试切法对刀，其它工具见表3-3-2）量具选择：轮廓尺寸用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量，表面质量用粗糙度样板检测，另用百分表校正平口钳及工件上表面，具体规格、参数见表3-3-3）刃具选择：铣内轮廓刀具半径必须小于内轮廓最小圆弧半径，否则将无法加工出内轮廓圆弧。本课题内轮廓最小圆弧轮廓半径为R6，故所选铣刀直径不得大于Ø12，此处选用直径为Ø10铣刀。粗加工用键槽铣刀铣削，精加工用能垂直下刀的立铣刀或用键槽铣刀替代。加工材料为硬铝，铣刀材料用普通高速钢即可。（2）加工工艺方案1）加工工艺路线①切入、切出方式选择铣削封闭内轮廓表面时，刀具无法沿轮廓线的延长线方向切入、切出。只有沿法线方向切入、切出或圆弧切入、切出。本课题选择法线方向切入和切出，此种情况切入、切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。②铣削方向的确定铣刀沿内轮廓逆时针方向铣削时，铣刀旋转方向与工件进给运动方向一致为顺铣，如图3-3-1所示。铣刀沿内轮廓顺时针方向铣削时，铣刀旋转方向与工件进给运动方向相反为逆铣，如图3-3-③进给路线2）合理切削用量的选择加工材料为硬铝，切削力较小，铣削深度除留0.3mm精加工余量，其余一刀切完；切削速度可选较高，进给速度50～80mm/min,垂直进给速度较小，具体见表3-3-2表3-3-2切削用量的选择刀具工作内容F(mm/min)n(r/min)高速钢键槽铣刀（T1）垂直进给深度留0.3mm精加工余量501000粗铣内轮廓轮廓留0.3mm精加工余量701000高速钢立铣刀（T2）垂直进给501200精铣内轮廓701200（3）参考程序编制这里只编写子程序的参考程序。子程序（程序名O0043）程序段号程序内容（法那克系统）动作说明N10G1X-10Y-10F70从1点直线加工至2点N20X-17Y-17直线加工至3点N30X-1.716直线加工至4点N40G2Y17R35圆弧加工至5点N50G1X-17直线加工至6点N60Y-17直线加工至3点N70G41X-30Y-20D1建立半径补偿至7点N80G3X-20Y-30R10圆弧加工至8点N90G1X20直线加工至9点N100G3X22.308Y-18.462R6圆弧加工至10点N110G2Y18.462R20圆弧加工至11点N120G3X20Y30R6圆弧加工至12点N130G1X-20直线加工至13N140G3X-30Y20R10圆弧加工至14N150G1Y-20直线加工至7N160G40X-10Y10移动至1点并取消刀补N170M99子程序结束任务四轮廓综合加工一、任务目标【知识目标】1、轮廓综合加工工艺制定方法。2、相同形状内、外轮廓的编程方法。【技能目标】1、掌握轮廓综合加工方法。2、会进行相同形状内、外轮廓的加工方法。3、进一步掌握轮廓尺寸控制方法。二、设备数控铣床若干任务内容和要求任务内容零件图如图示图3-4-1要求学生以小组为单位，教师以项目教学方法形式组织教学。任务实施步骤1、加工工艺分析（1）工、量、刃具选择1）工具选择：2）量具选择：轮廓尺寸用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量，表面质量用粗糙度样板检测，角度尺寸用万能角度尺测量，另用百分表校正平口钳及工件上表面。具体规格、参数见表3-4-13）刃具选择：本任务有内轮廓还有外轮廓，刀具直径选择不仅考虑内轮廓最小圆弧轮廓半径，还需考虑两轮廓最小间距，内轮廓最小圆弧半径为R10；上、下凸台与中间轮廓最小间距为15，右侧半圆台与中间轮廓最小间距为15，故加工中间内轮廓可选用直径为Ø16铣刀；加工外轮廓及上、下凸台，右侧半圆台铣刀直径则不能大于Ø16，此处选Ø12铣刀。此处为减少刀具数量，统一用Ø12铣刀。粗加