《数控铣床加工技术》教案

《数控铣床加工技术》教案2013—2014学年第2学期课程类型：授课班级：授课教师：2014年2月10日授课题目1`数控铣床岗位常识学时81.了解一些安全责任事故教学目的2.掌握实训车间《实训规范》，《安全操作规程》与要求3.掌握《安全操作规程》4.数控铣床日常保养步骤教学难点1安全文明生产与重点2安全操作规范3数控铣床的日常维护及保养1理论知识的讲解——班级教学教学方法2投影仪课件演示——班级教学与手段3示范教学法——分组教学4课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的技术手段；数控技术是国防现代化的重要战略物质；是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。数控技术是一项集各种高科技于一身的技术，学习的内容多，范围广，设备昂贵，在学习过程中注意设备的保养，实训时按《安全操作规程》进行新课内容：一安全文明生产的作用数控机床的操作，一定要做到规范，以避免发生人身、设备、刀具等安全事故。二举例讲解生成过程中的一些安全事故教学基本1工厂生产过程中，在操作过程冲压机时，操作失误把整个手冲掉。2旋转设备带手套被卷入内容三安全操作规范(1)操作前的安全准备①零件加工前，一定要先检查机床是否运行正常。可以通过试车的办法来进行检查。②在操作机床前，仔细检查输入的数据，以免引起误操作。③确保指定的进给速度与操作所要求的进给速度相适应。④当使用刀具补偿时，仔细检查补偿方向与补偿量。⑤CNC与PMC参数都是机床厂设置的，通常不需要修改，如果必须修改参数，在修改前请确保对参数有深入、全面的了解。⑥机床通电后，CNC装置尚未出现位置显示或报警画面前，不要碰MDI面板上的任何键，MDI上的有些键专门用于维护和特殊操作。在开机的同时按下这些键，可能使机床产生数据丢失等。2)操作过程中的安全操作①手动操作当手动操作机床时，要确定刀具和工件的当前位置并保证正确指定了运动轴及方向和进给速度。②手动返回参考点机床通电后，请务必先执行手动返回参考点。如果机床没有执行手动返回参考点操作，机床的运动将不可预料。③手轮进给在手轮进给时，一定要选择正确的手轮进给倍率，过大的手轮进给倍率容易产生刀具或机床的损坏。④工件坐标系手动干预、机床锁住或镜像操作都可能移动工件坐标系，用程序控制机床前，要先确认工件坐标系。⑤空运行通常应使用机床空运行来确认机床运行的正确性。在空运行期间，机床以空运行的进给速度运行，这与程序输入的进给速度不一样，且空运行的进给速度要比编程用的进给速度快得多。(3)与编程相关的安全操作①坐标系的设定如果没有设置正确的坐标系，尽管指令是正确的，但机床可能并不按您想象的动作运动。②公、英制的转换在编程过程中，一定要注意公、英制的转换，使用的单位制式一定要与机床当前使用的单位制式相同。教学基本内容③回转轴的功能当编制极坐标插补或在法线方向(垂直)控制程序时，要特别注意旋转轴的转速，旋转轴转速不能过高。如果工件装夹不牢，就会由于离心力过大而甩出工件，引起事故。④刀具补偿功能在补偿功能模式下，发出基于机床坐标系的运动命令或参考点返回命令，补偿就会暂时取消，这可能会导致机床产生预想不到的运动。四数控铣床的日常维护及保养1在实训前检查机床是否完好、运行正常2检查数控机床润滑系统3加润滑油4加工前进行机床预热5实训完后，打扫机床卫生作业、讨1.讨论一些安全责任事故发生原因及对策论、辅导2.熟记实训车间《实训规范》，《安全操作规程》3.熟记《安全操作规程》答疑4.学生分组对数控铣床进行日常保养实作训练课后小结1《数控铣床编程与操作项目教程》作者：王翔机械工业出版社2《数控加工与编程》作者：谭永刚机械工业出版社参考3《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》作者：赵正文中国劳动社会保障出资料版社4数控国家职业标准授课题目2数控铣床基础知识学时81.了解认识数控铣床，教学目的2.掌握基本结构、与要求3.初步掌握数控铣床操作的能力4.数控铣床日常保养步骤教学难点1典型数控系统介绍与重点2数控铣床坐标系统3铣床操作面板训练1理论知识的讲解——班级教学教学方法2投影仪课件演示——班级教学与手段3示范教学法——分组教学4课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：提问：1在学习过程中注意设备的保养，保养设备时应该注意哪些问题？2为什么要安全文明生产？3安全操作规范包括哪些内容？新课内容：一了解认识数控铣床数控机床(NumericalControlMachineTools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：11948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。21949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。360年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。420世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。教学基本内容520世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现智能化，网络化制造。二主流数控机床系统①FANuc数控系统FANUC数控系统由日本富士通公司研制开发，该数控系统在我国得到了广泛的应用②西门子数控系统SIEMENS数控系统由德国西门子公司开发研制，该系统在我国数控机床中的应用也相当普遍。③国产数控系统自20世纪80年代初，我国数控系统生产与研制得到了飞速的发展，并逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等三数控机床结构数控机床的组成数控机床由机床主体、数控系统、伺服系统三大部分构成。具体结构以下图所示立式加工中心为例来加以说明。数控机床主体部分主要由床身、主轴、工作台、导轨、刀库、换刀装置、伺服电动机、数控系统等教学基本内容组成数控机床的组成1—工作台2—7刀库3—换到装置4—伺服电动机5—主轴6—导轨7—床身8—数控系统四数控铣床操作的能力1数控机床开关机（1）电源开关——将主电源开关扳到“ON”位置。电源开关是控制机床通电或断电。（2）启动数控系统开关机床电源总开关数控系统启动开关2面板操作FANUCOi-MATE数控系统面板3对刀操作（1）对刀操作作用：建立工件坐标系，坐标系的建立保证了刀具在机床上的正确运动（2）对刀操作步骤（试切法）：A:X轴的对刀：分别试切工件左右两边（如下图），记录机床坐标为：X1，X2（如图2-47）。计算×中点坐标值：X=（X1+X2）将X值输入到工件坐标系G54中试切工件图B:轴的对刀：同上C:Z轴的对刀将刀具向工件上表面靠近，直到刚好切削到工件。记录机床坐标系的Z轴坐标值，输入到G54的Z坐标中即可授课题目3平面编程与操作训练学时81.了解平面的铣削工艺过程教学目的2.掌握工件的定位、安装及找正方法3.掌握刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选择，刀具的刃磨与要求4.掌握基本指令（G00、G01）的使用方法1G01/G00编程与格式的学习教学难点与重点2培养学生对含平面加工零件工艺的分析能力3培养学生平面铣削加工的能力1理论知识的讲解——班级教学教学方法2投影仪课件演示——班级教学与手段3示范教学法——分组教学4课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：1典型数控系统包括2数控铣床坐标系统3铣床操作面板训练4对刀操作复习新课内容：一新知识点介绍（一）快速定位指令（G00）该指令命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点到指定点。G00是模态指令，其指令格式是：G00X_Y_Z_；X_Y_Z_为刀具目标点坐标。当使用绝对方式时，X_Y_Z_为目标点相对于工件坐标系的绝对坐标值。教学基本当使用增量方式时，X_Y_Z_为目标点相对于起始点的增量坐标，没有增量值的坐标可以省略不写。例G00X-150Y-100；内容（二）直线插补指令（G01）C01指令是直线运动指令，它命令刀具在两坐标或三坐标轴间以联动插补的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。G01也是模态指令，其指令格式是C01X__Y__Z__F__；X__Y__Z__：为刀具目标点坐标，当使用绝对方式时，X__Y__Z__为目标点相对于工件坐标系的绝对坐标值；当使用增量方式时，X__Y__Z__为目标点相对于起始点的增量坐标二加工实例：平面加工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。要求:1加工下图所示零件上表面，表面粗糙度1.62编程零点上表面中心，加工尺寸270X60X50mm3刀具、夹具自选三、平面铣削需要考虑的几个问题1、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φ80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㎜，是刀具直径教学基本的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，这是平内容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图3-1面铣的多次切削刀路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。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。四上图加工程序如下：O0601；N10G54G90G40G69G80G15M03S900;N20G00Z100;N30X65Y50;N40Z10;N50G01Z-1F120;N60M98P00070002;N70G90G00Z100;N80M05;N90M30;O0002;N10G91G01X-130F120;N20Y-8;N30X-130;N40Y-8;N50M99;作业、讨作业及辅导：论、辅导答疑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。课后小结1《数控铣床编程与操作项目教程》作者：王翔机械工业出版社2《数控加工与编程》作者：谭永刚机械工业出版社3《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》作者：赵正文中国劳动社会保障出版社参考资料4数控国家职业标准授课题目4矩形编程与操作训练学时81.了解矩形的铣削工艺过程2.掌握工件的定位、安装及找正方法教学目的3.掌握刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选与要求择，刀具的刃磨4.掌握基本指令（G00、G01）的使用方法5.掌握基本指令（G90、G91）的使用方法1G01/G00编程与格式的学习教学难点与重点2培养学生对含矩形加工零件工艺的分析能力3培养学生矩形铣削加工的能力1理论知识的讲解——班级教学教学方法2投影仪课件演示——班级教学与手段3示范教学法——分组教学4课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：1.平面的铣削工艺过程注意事项2.工件的定位、安装及找正方法3.刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选择，刀具的刃磨4.基本指令（G00、G01）的使用方法一新知识介绍（一）快速定位指令（G00）教学基本该指令命令刀具以点定位控制方式从刀具所在点到指定点。G00是模态指内容令，其指令格式是：G00X_Y_Z_；例G00X-150Y-100；（二）直线插补指令（G01）C01指令是直线运动指令，它命令刀具在两坐标或三坐标轴间以联动插补的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。G01也是模态指令，其指令格式是C01X__Y__Z__F__；X__Y__Z__：为刀具目标点坐标，（三）主轴功能用以控制主轴转速的功能称为主轴功能，亦称为S功能，由地址符S及其后面的一组数字组成。根据加工的需要，主轴的转速分为线速度Vc和转速S两种。1．转速S的单位是转/分钟（r/min），用准备功能G97来指定，其值为大于零的常数。指令格式如下：G97S1000；（主轴转速为1000r/min）2．恒线速度Vc在加工某些非圆柱体表面时，为了保证工件的表面质量，主轴需要满足其线速度恒定不变的要求，而自动实时调整转速，这种功能即称为恒线速度。恒线速度的单位为米/分钟（m/min），用准备功能G96来指定。恒线速度指令格式如下：G96S100；（主轴恒线速度为100m/min）如图3-1所示，线速度v与转速n之间可以相互换算，其换算关系如下：Vc=πDn/1000n=1000Vc/πD授课题目5圆、圆弧零件的铣削加工学时81．掌握数控铣床安全操作规程2．掌握圆弧铣削加工的加工特点教学目的3．通过实训加工理解平面选择指令G17、G18、G19所指定的平面与要求4．通过实训掌握G02、G03的判断方法5．通过实训掌握G02、G03命令中R的使用方法6．通过实训掌握G02、G03命令中I、J、K的使用方法教学难点1圆弧铣削加工的加工特点与重点2掌握G02、G03的判断方法3G02、G03命令中I、J、K的使用方法1理论知识的讲解——班级教学教学方法2投影仪课件演示——班级教学与手段3示范教学法——分组教学4课堂巡回辅导——分组教学复习旧课，引入课程：1工件的定位、安装及找正方法2刀具的基本知识，铣刀装夹及各部分的组成，平面加工所用刀具的选择，刀具的刃磨3基本指令（G00、G01）的使用方法4基本指令（G90、G91）的使用方法新课内容：一、知识链接教学基本内容图3-5圆弧G02、G03的判断（一）圆弧插补指令G02/G03圆弧插补指令的指令格式如下：G17G02X__Y__R__F__G17G03X__Y__I__J__F__G18G02X__Z__R__F__G18G03X__Y__I__K__F__G19G02Y__Z__R__F__G19G03Y__Z__J__K__F__（二）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。1．G17：选择XY平面；2．G18：选择ZX平面；3．G19：选择YZ平面（三）圆弧插补指令说明1．用G02、G03指定圆弧进给方向，其中G02为顺时针方向，G03为逆时针方用、指定圆弧进给方向，其中为顺时针方向，为逆时针方向。如图3-5所示，圆弧插补顺逆方向的判断方法是：沿圆弧所在平面（如XY平面）的另一坐标轴（Z轴）的正方向向负方向看，顺时针方向为顺时针圆弧，逆时针方向为逆时针圆弧。2．X_Y_Z_为圆弧终点坐标值，可以在G90下用绝对坐标，也可以在G91下用增量坐标。在增量方式下，圆弧终点坐标是相对