《数控加工基础（第五版）》 教案 第四章 数控铣床、加工中心加工基础

学科数控加工基础课题§4-1数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象课次12授课时间年月日（星期）1教具课件、视频教学目标1．理解数控铣床/加工中心的主要功能。2．了解数控铣床/加工中心的主要加工对象。审批教学重点1．数控铣床/加工中心的主要功能。2．数控铣床/加工中心常见的加工对象。教学难点1．刀具半径补偿功能、刀具长度补偿功能、镜像功能。2．变斜角类零件与平面类零件的区别。3．异形零件的识别。教学后记教学内容教学方法【组织教学】1．检查学生出勤情况。2．强调学习过程中应注意安全事项。【复习提问】1．数控车床能够加工哪些典型的表面？2．数控车床具备哪些功能？【新课导入】引导学生仔细观察图4-1所示普通铣床加工的典型表面，布置问题：1．在普通铣床上能加工的对象，能不能在数控铣床/加工中心上加工？2．数控铣床/加工中心还能加工哪些对象？【讲授新课】§4-1数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象一、数控铣床/加工中心的主要功能（重点）1．点位控制功能用于钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和镗孔等加工。2．连续轮廓控制功能用于轮廓加工。3．刀具半径补偿功能利用该功能，可以按工件实际轮廓形状和尺寸进行编程。可以通过改变刀具半径补偿量的方法来弥补制造铣刀的尺寸精度误差，扩大刀具直径选用范围及减小刀具返修、刃磨的误差。还可以利用改变刀具半径补偿值的方法，以同一程序实现分层铣削和粗、精加工或用于提高加工精度。此外，通过改变刀具半径补偿值的正负号，可用同一程序加工某些需要相互配合的工件（如相互配合的凹模和凸模等）。4．刀具长度补偿功能利用该功能可以自动改变切削平面高度，同时，可以降低在制造与返修时对刀具长度尺寸的精度要求，还可以弥补轴向对刀误差。5．镜像加工功能镜像加工也称为轴对称加工。对于一个轴对称形状的工件来说，利用这一功能，只需编出对称形状的加工程序就可完成全部加工。6．固定循环功能利用该功能可以大大简化程序。7．特殊功能有些数控铣床/加工中心具备计算机仿形加工、自适应功能、逆向加工等特殊功能，从而扩大了机床使用范围。二、数控铣床/加工中心的主要加工对象1．平面类零件加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件。这类零件的特点是各加工面是平面或可以展开成平面。2．变斜角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。最好采用四坐标、五坐标数控铣床进行摆角加工。3．曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。曲面类零件不能展开为平面。加工时，铣刀与加工面始终为点接触，一般采用球头铣刀在三坐标数控铣床上进行精加工。4．既有平面又有孔系的零件既有平面又有孔系的零件主要是指箱体类零件和盘类、套类、板类零件。5．结构形状复杂、普通机床难加工的零件结构和形状复杂的零件是指其主要表面由复杂曲线、曲面组成的零件。加工这类零件时，通常需采用加工中心进行多坐标联动加工。6．外形不规则的异形零件异形零件是指支架、拨叉类外形不规则的零件，大多采用点、线、面多工位混合加工。利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，可以完成大部分甚至全部工序内容。7．其他零件数控铣床/加工中心除常用于加工以上特征的零件外，还较适宜加工周期性投产的零件、加工精度要求较高的中小批量零件和新产品试制中的零件等。【学习评价】1．数控铣床/加工中心的主要有哪些功能？2．数控铣床/加工中心的主要加工对象有哪些？3．连续轮廓控制功能和点位控制功能有何不同？4．如何区分刀具半径补偿功能与刀具长度补偿功能？5．具有什么特点的零件适合用4轴或5轴数控机床加工？【知识总结与提升】板书：1．数控铣床/加工中心的主要功能（重点）点位控制功能、连续轮廓控制功能、刀具半径补偿功能、刀具长度补偿功能、镜像加工功能、固定循环功能和特殊功能。2．数控铣床/加工中心的主要加工对象（重点难点）平面类零件、变斜角类零件、曲面类零件、平面类零件既有平面又有孔系的零件、结构形状复杂且普通机床难加工的零件、外形不规则的异形零件、其他类零件。【课后作业】1．数控铣床/加工中心的主要有哪些功能？答：点位控制功能、连续轮廓控制功能、刀具半径补偿功能、刀具长度补偿功能、镜像加工功能、固定循环功能和特殊功能。2．数控铣床/加工中心的主要加工对象有哪些？答：平面类零件、变斜角类零件、曲面类零件、既有平面又有孔系的零件、结构形状复杂普通机床难加工的零件、外形不规则的异形零件、其他零件。点名，查看学生出勤情况，并强调安全注意事项引导学生复习数控车床具备的功能及加工内容。为下面对比学习做铺垫问题启发，引入新课播放数控铣床/加工中心的加工视频，引导学生分析数控铣床和加工中心具备的主要功能。对比数控车床进行讲解数控铣床和加工中心的半径补偿功能。并详细解释刀具半径补偿功能的具体应用通过实际加工中刀具的长短问题，引出刀具长边补偿功能可借助CAD中的镜像引出镜像加工的功用对比数控车床的固定循环进行讲解，介绍数控铣床具备的固定循环讲解数控铣削可以加工平面和轮廓，还可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及攻螺纹等教师详细讲解平面类零件、变斜角类零件、曲面类零件和异形零件的特点，让学生能够区分开来教师提出问题，让学生回答，检查学生学习情况归纳总结：根据学生学习情况，教师再对本次课的教学内容进行归纳总结，并强调重点与难点布置课后作业，讲解作业要求学科数控加工基础课题§4-2数控铣床/加工中心编程基础课次13授课时间年月日（星期）3教具数控加工仿真软件、课件、视频教学目标1．掌握FANUC0i坐标系设定指令的应用。2．掌握FANUC0i系统常用准备功能指令与应用。3．掌握加工中心换刀程序的编制。审批教学重点1．FANUC0i坐标系设定指令的应用。2．FANUC0i系统常用准备功能指令与应用。3．加工中心换刀程序的编制。教学难点1．G92指令的应用。2．刀具圆弧半径和长度补偿指令。教学后记教学内容教学方法【组织教学】1．检查学生出勤情况。2．强调学习过程中应注意安全事项。【复习提问】1．数控铣床/加工中心的主要功能有哪些？2．数控铣床/加工中心的主要加工对象有哪些？3．连续轮廓控制功能和点位控制功能有何不同？4．如何区分刀具半径补偿功能与刀具长度补偿功能？5．具有哪些特点的零件适合用4轴或5轴数控机床加工？【新课导入】回顾数控车床编程知识。播放数控铣床、加工中心加工视频，让学生观察，找出于数控车床的不同点：1．两者的坐标系不同。2．两者的运动部件不同。3．两者加工对象不同。【讲授新课】§4-2数控铣床/加工中心编程基础一、坐标系的设定1．使用G92建立工件坐标系（1）指令格式G92XYZ；X、Y、Z：绝对坐标值。（2）指令说明1）使用G92指令建立工件坐标系的实质是把当前位置设为指令所指定的刀位点的坐标值。2）采用G92指令设定的工件坐标系不具有记忆功能，当机床关机后，设定的坐标系即消失。3）程序在执行G92指令时，X、Y、Z轴均不移动，但显示器上的坐标显示会发生改变。2．使用G54～G59建立工件坐标系（1）指令格式G54；第一工件坐标系G55；第二工件坐标系G56；第三工件坐标系G57；第四工件坐标系G58；第五工件坐标系G59；第六工件坐标系（2）指令说明1）工件坐标系设定过程：选择装夹后的工件上的编程原点，找出该点在机床坐标系中的绝对值，将这些值通过机床面板输入机床偏置储存器参数中，从而将零点偏移至此点。2）通过G54～G59设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系也将保留，因此，通常适用于批量加工。3）系统接通电源后自动选择G54坐标系。二、FANUC0i系统常用准备功能指令1．平面选择指令（G17/G18/G19）XY平面、ZX平面和YZ平面，可分别用G17（XY平面）、G18（ZX平面）和G19（YZ平面）表示三个平面。2．绝对坐标与增量坐标指令（G90/G91）（1）绝对坐标指令绝对坐标指令用G90来表示。（2）增量坐标指令增量坐标指令用G91来表示。3．快速点定位指令（G00）（1）指令格式G00XYZ；X、Y、Z：快速进给的终点。（2）示例4．直线插补指令（G01）（1）指令格式G01XYZF；X、Y、Z：刀具目标点的坐标值。F：刀具切削进给速度。（2）示例5．圆弧插补指令（G02/G03）（1）指令格式1）XY平面圆弧G17G02/G03XYRF；G17G02/G03XYIJF；2）XZ平面圆弧G18G02/G03XZRF；G18G02/G03XZIKF；3）YZ平面圆弧G19G02/G03YZRF；G19G02/G03YZJKF；（2）指令说明编制整圆加工时，不能用R方式编程，只能采用I、J、K方式。（3）示例6．程序暂停（G04）（1）指令格式G04X__；或G04P__；（2）指令说明执行此指令时，加工进给将暂停X或P所设定的时间，然后自动开始执行下一程序段。7．返回参考点指令（G27、G28、G29）（1）返回参考点校验指令（G27）G27XYZ；X、Y、Z：参考点在工件坐标系中的坐标值。（2）自动返回参考点指令（G28）G28XYZ；X、Y、Z：返回过程中经过的中间点。（3）自动从参考点返回指令（G29）G29XYZ；X、Y、Z：从参考点返回后刀具所达到的终点坐标。8．刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）刀具半径补偿指令共有三个，G41为刀具半径左补偿，G42为刀具半径右补偿，G40为取消刀具半径补偿。（1）指令格式1）建立刀具半径补偿指令G17G41/G42G00/G01X__Y__D__；G18G41/G42G00/G01X__Z__D__；G19G41/G42G00/G01Y__Z__D__；2）取消刀具半径补偿指令G40G00/G01X__Y__；G40G00/G01X__Z__；G40G00/G01Y__Z__；（2）指令说明1）在进行刀具半径补偿前，必须用G17、G18、G19指定刀具半径补偿是在哪个平面上进行。2）刀具半径补偿指令程序就是在原G00或G01移动指令的格式上加了G41或G42、G40以及D__的指令代码。3）X、Y、Z及其坐标值按G00及G01的格式编程，与不考虑刀补时一样编程计算。4）无刀具半径补偿指令时刀具中心是走在工件轮廓线上的；有刀径半径补偿指令时刀具中心是走在工件轮廓线的一侧，刀具刃口走在工件轮廓线上。5）实际编程时，应根据是加工外形还是加工内孔以及整个切削走向等来确定刀具半径补偿。当将刀具半径设置为负值时，G41和G42的执行效果将互相替代。6）D为刀具半径补偿寄存器的地址字，在补偿寄存器中存有刀具半径补偿值。（3）示例9．刀具长度补偿（G43、G44、G49）（1）指令格式G43G00/G01ZH；G44G00/G01ZH；G49；（2）指令说明1）G43为刀具长度正补偿，G44为刀具长度负补偿，G49为刀具长度补偿取消；Z值为刀具移动量；H为刀具长度补偿值设定代码。2）执行G43时：Z实际值＝Z指令值＋（H××）执行G44时：Z实际值＝Z指令值－（H××）3）采取取消刀具长度补偿指令G49或用G43H00和G44H00可以撤销刀具长度补偿。三、加工中心的编程1．加工中心的选刀与换刀（1）选刀指令格式为：T××；（2）换刀换刀指令格式为：M06；2．加工中心常用换刀程序方法一：…N60G28Z0T03M06；…方法二：…N60G01Z__T02；…N120G28Z0M06；N130G01Z__T03；【教学评价】1．G54～G59如何建立坐标系的？2．执行G00时，各轴的运行速度是否一样，运动轨迹是否是直线？3．圆弧插补指令中I、J、K与R使用时有何规定？4．G27、G28、G29指令中X、Y、Z各为那个点的坐标值？5．刀具半径左补偿和刀具半径右补偿是如何区分的？6．执行G43、G44时，刀具的实际偏移量是如何计算的？【知识总结与提升】板书：1．G92指令建立坐标系2．G54～G59指令（重点、难点）3．平面选择指令、回参考点指令、直线插补指令、圆弧插补指令。4．刀具半径补偿指令G41/G42/G40（重点、难点）5．刀具长度补偿指令G43/G44/G49（重点、难点）6．加工中心换刀（重点、难点）【课后作业】1．G92与G54指令有何区别？答：（1）使用G92指令建立工件坐标系的实质是把当前位置设为指令所指定的刀位点的坐标值。采用G92指令设定的工件坐标系不具有记忆功能，当机床关机后，设定的坐标系即消失，因此，G92指令设定坐标系的方式通常用于单件加工。在执行该指令前，必须将刀具的刀位点准确移到新坐标系指定的位置点，因此操作较为烦琐。程序在执行G92指令时，X、Y、Z轴均不移动，但显示器上的坐标显示会发生改变。（2）通过G54～G59设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机其坐标系也将保留，因此，通常适用于批量加工。系统接通电源后自动选择G54坐标系。（3）在实际加工中很少采用G92来设定工件坐标系，通常采用G54～G59来设定。2．写出XY平面圆弧插补指令格式。答：G02（G03）G90（G91）XYR__F；G02（G03）G90（G91）XYI__J__F；式中：1）G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补。2）采用G90编程时，X、Y为圆弧终点在工件坐标系中的绝对坐标值；采用G91编程时，X、Y为圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标值。3）编制整圆加工时，不能用R方式编程，只能采用I、J方式。3．G43、G44为何指令，应用时应注意哪些事项？答：（1）G43为刀具长度正补偿，G44为刀具长度负补偿。（2）使用G43、G44指令时，无论是用绝对值还是用增量值编程，程序中指定的Z轴移动的终点坐标值都要与H所指定寄存器中的偏移量进行运算，执行G43时相加，执行G44时相减，然后把运算的结果作为终点坐标值进行加工。G43、G44均为模态代码。4．加工如图所示零件，毛坯尺寸为100mm×80mm×30mm，试编制其加工程序。5．加工如图所示零件，毛坯尺寸为100mm×80mm×30mm，试编制其加工程序。点名，查看学生出勤情况，并强调安全注意事项教师引导学生复习上一节课所学知识。提问检查学生掌握情况，进一步巩固所学知识引导学生回顾数控车床编程知识，启发学生找出数控铣床/加工中心与数控车床的区别，引入新课讲清G92指令的作用，强调格式中的X、Y、Z为绝对坐标值教师要重点讲解G92指令的应用对比G92指令进行讲解G54～G59指令的作用，注意：G54～G59指令不带坐标值，其相关参数是通过对刀得出的，需要输入到坐标系界面中对比G92指令讲解G54～G59应用注意事项，强调尽量应用该类坐标系进行编程讲清平面选择指令的功能，并让学生熟记对比数控车床中绝对坐标和增量坐标表示方式，讲解数控铣床绝对和增量坐标的表示方式对比数控车床中的G00指令进行讲解，让同学明确每个坐标轴的实际运动方向，避免编程错误，造成撞刀事故。格式中的X、Y、Z坐标值由G90、G91指令是增量值还是绝对值。对比G00讲授G01指令的功能、格式，加深学生的印象。讲解G01时，教师要重点强调两点：执行G01指令的刀具轨迹为直线轨迹；G01程序中必须含有F指令，进给速度由F指令决定。可通过机床操作面板进给倍率进行调整教师重点讲授G02/G03指令的功能、格式及格式中各程序字的含义。播放G02/G03指令运行动画，帮助学生理解G02/G03指令的运行轨迹。顺逆圆弧的判别是该部分知识的难点，教师讲清圆弧顺逆的判别方法重点强调两点：①R值的正负，应根据圆弧圆心角的大小作正确判断；②半径R方式编程不适用于整圆的加工。编写圆弧加工程序时，要注意坐标平面的选择提醒学生注意X、P值的单位不同，且有是否允许带小数点之分。欲停留1．5s时，程序段为G04X1．5或G04P1500。执行G27指令的前提是机床在通电后已返回过一次参考点，否则G27指令无效强调G28指令中XYZ坐标值为中间点坐标G29指令时有种种限制，建议用G00指令替代对比数控车床中的应用，进行详细讲解。应用刀具半径补偿指令必须指定补偿所在的平面。D为刀具半径补偿寄存器的地址字，只有在指定地址输入相应的刀具半径值，刀具半径补偿才能起作用。强调：平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。详细讲解刀补的建立、执行和取消三个阶段的注意事项讲授教材中的示例时，教师引导学生先确定加工方向，再确定刀具半径补偿指令，最后编写整个零件的加工程序。通过该示例，让学生明确刀具半径补偿指令重要性。刀具长度补偿是本次课的重点内容，也是难点。教师讲授时，要重点讲解。刀具长度补偿值可由MDI操作面板预先设在偏置储存器中。G43时相加，G44时相减，然后把运算的结果作为终点坐标值进行加工。通过机床操作，或者通过数控仿真软件，让学生观看加工中心的换刀操作。教师详细讲解加工中心的换刀步骤和编程方式教师提出问题，让学生回答，检查学生学习情况归纳总结：对所学内容进行总结，并板书重点和难点布置课后作业，讲解作业要求学科数控加工基础课题§4-3孔加工固定循环功能课次14授课时间年月日（星期）2教具数控车床、仿真软件、课件教学目标1．理解孔加工固定循环的动作组成。2．掌握各孔加工固定循环指令的格式、动作及应用。3．熟练应用各种孔加工固定循环指令编写孔加工程序。审批教学重点1．孔加工固定循环的动作组成。2．各孔加工固定循环指令的格式、动作及应用。教学难点各孔加工固定循环指令的动作组成。教学后记教学内容教学方法【组织教学】1．检查学生出勤情况。2．强调学习过程中应注意安全事项。【复习提问】1．刀具半径左补偿和刀具半径右补偿是如何区分的？2．执行G43、G44时，刀具的实际偏移量是如何计算的？【新课导入】在数控铣床/加工中心上进行孔加工时，通常采用数控系统配备的固定循环指令进行编程。通过对这些固定循环指令的使用，可以在一个程序段内完成某个孔的全部动作，从而大大减少编程工作量，提高编程效率，并增加程序的可读性。【讲授新课】§4-3孔加工固定循环功能一、孔加工固定循环指令1．固定循环的动作组成动作1：快速定位至初始点；动作2：Z轴快速定位至R点平面；动作3：孔加工，以切削进给的方式进行孔加工的动作；动作4：孔底动作，包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作；动作5：继续孔加工时，刀具返回至R点平面；动作6：孔加工完成后，刀具快速返回初始点平面。2．孔加工固定循环指令格式（1）指令格式G98/G99G73~G89X__Y__Z__R__Q__P__F__K__；G98/G99：返回位置。G98是孔加工完成后返回初始平面，为默认方式；G99是孔加工完成后返回R点平面。X、Y：孔的位置；Z：孔底位置；R：参考平面的高度；Q：每次进给深度（G73/G83）或刀具在轴上的反向位移增量（G76/G87）；P：刀具在孔底的暂停时间，单位为ms；F：切削进给速度；K：重复次数，未指定时默认为1次。（2）指令说明1）在孔加工循环结束后，刀具的返回方式有返回初始平面和返回R点平面两种方式。2）孔加工循环指令为模态指令。二、各孔加工固定循环指令说明1．钻孔和锪孔指令（G81、G82）（1）指令格式G81X__Y__Z__R__F__K__；G82X__Y__Z__R__P__F__；（2）指令说明1）G81指令的动作循环为X、Y坐标定位，快速进给，切削进给和快速返回等动作。2）G82与G81动作相似，唯一不同之处是G82在孔底增加了暂停。（3）示例2．深孔钻循环（G83、G73）（1）指令格式G73XYZRQF；G83XYZRQF；（2）动作说明G73指令通过Z轴方向的啄式进给可以较容易地实现断屑与排屑。指令中的Q值是指每一次的加工深度（均为正值）。d值由机床系统指定，无须用户指定。G83指令同样通过Z轴方向的啄式进给来实现断屑与排屑的目的。但与G73指令不同的是，刀具间隙进给后快速回退到R点，再快速进给到Z向距上次切削孔底平面d处，从该点处快进变成工进，工进距离为Q+d。（3）示例加工如图所示零件上的孔，试用G73或G83指令及G90方式进行编程。3．粗镗孔循环（G85、G86、G88、G89）（1）指令格式G85XYZRF；G86XYZRPF；G88XYZRPF；G89XYZRPF；（2）动作说明执行G85循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，然后以切削进给方式返回R点平面。执行G86循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，然后主轴停转，刀具快速退到R点平面后，主轴正转。G89动作与G85动作基本类似，不同的是G89动作在孔底增加了暂停。执行G88循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，刀具在孔底暂停后主轴停转，这时可通过手动方式从孔中安全退出刀具，再开始自动加工，Z轴快速返回R点或初始平面，主轴恢复正转。（3）示例精加工如图所示零件中的四个孔（加工前底孔直径已分别加工至φ11．8mm和φ29．5mm），试编写该零件的数控加工程序。4．精镗孔循环（G76、G87）（1）指令格式G76XYZRQPF；G87XYZRQF；（2）动作说明执行G76循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，实现主轴准停，刀具向刀尖相反方向移动Q，使刀具脱离工件表面，保证刀具不擦伤工件表面，然后快速退刀至R点平面或初始平面，刀具正转。执行G87循环，刀具在G17平面内定位后，主轴准停，刀具向刀尖相反方向偏移Q，然后快速移到孔底（R点），在这个位置刀具按原偏移量反向移动相同的Q值，主轴正转并以切削进给方式加工到Z平面，主轴再次准停，并沿刀尖相反方向偏移Q，快速提刀至初始平面并按原偏移量返回G17平面的定位点，主轴开始正转，循环结束。（3）示例5．左旋螺纹攻螺纹与右旋螺纹攻螺纹循环（1）指令格式G74XYZRPF；G84XYZRPF；（2）动作说明执行G74循环时，主轴反转，在G17平面快速定位后快速移到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴正转退回R点，完成攻螺纹动作。执行G84循环时，主轴正转，在G17平面快速定位后快速移到R点，执行攻螺纹到达孔底后，主轴反转退回到R点，完成攻螺纹动作。（3）示例6．取消固定循环指令（G80）取消固定循环可用G80指令，也可用G00、G01、G02、G03指令。7．固定循环指令应用注意事项（1）指定固定循环之前，必须用辅助功能M03使主轴正转。（2）指定固定循环状态时，必须给出X、Y、Z、R中的每一个数据，固定循环才能执行。（3）操作时，若利用复位或急停按钮使数控装置停止，固定循环加工数据仍然存在，所以，再次加工时应使固定循环剩余动作进行到结束。（4）使用具有主轴自动启动的固定循环（G74、G84、G86）时，如果孔的XY平面定位距离较短，或从起始点平面到R点平面的距离较短，且需要连续加工，为了防止在进入孔加工动作时主轴不能达到指定的转速，应使用G04暂停指令进行延时。（5）在固定循环方式中，刀具半径补偿功能无效。三、示例加工如图4-33所示零件上的4个φ12H7和1个φ14H7的孔。1．制定加工工艺（1）按1、2、3、4、5的顺序钻中心孔。（2）按1、2、3、4、5的顺序钻4个φ12mm和1个φ14mm的孔。（3）扩中心位置φ14mm的孔。（4）按1、2、3、4的顺序铰4个φ12mm的孔。（5）铰中心位置φ14mm的孔。2．确定加工刀具（1）用A2中心钻钻4个φ12mm和1个φ14mm的中心孔。（2）用φ11．8mm的麻花钻钻5个通孔。（3）用φ13．8mm的麻花钻钻、扩φ14mm的孔。（4）用φ12mm的铰刀铰4个φ12H7的孔。（5）用φ14mm的铰刀铰φ14H7的孔。3．选择切削用量（1）钻中心孔时，f=80mm/min，ap=2mm，n=1000r/min。（2）钻φ12mm和φ14mm的通孔时，f=50mm/min，ap=5．9mm，n=560r/min。（3）扩φ14mm的通孔时，f=50mm/min，ap=1mm，n=500r/min。（4）铰φ12mm的通孔时，f=50mm/min，ap=0．1mm，n=150r/min。（5）铰φ14mm的通孔时，f=50mm/min，ap=0．1mm，n=100r/min。4．参考程序选择工件上表面为Z=0面，工件中心为程序原点。【学习评价】通过学习过程及回答问题，进行学习评价。1．孔加工循环指令有哪些？2．孔加工固定循环有哪几个动作组成？3．G98和G99指令有何区别？4．G73和G83指令有何区别？5．G74和G84指令有何区别？【知识总结与提升】板书：1．孔加工固定循环功能G指令有G73、G74、G76、G80、G81～G89。2．孔加工固定循环指令格式：（重点、难点）G98/G99G73~G89X__Y__Z__R__Q__P__F__K__；3．钻孔和锪孔指令（G81、G82）（重点）4．深孔钻循环（G83、G73）（重点）5．粗镗孔循环（G85、G86、G88、G89）（重点）6．精镗孔循环（G76、G87）（重点、难点）7．左旋螺纹攻螺纹与右旋螺纹攻螺纹循环（G74、G84）（重点、难点）提升：1．孔加工是数控加工中的一项重要内容，其几个常用的固定循环指令必须熟练掌握，如G81、G83、G84、G86等。2．钻削用量选择的原则是：在保证加工精度、表面粗糙度及刀具合理寿命的前提下，同时在机床的功率和机床、刀具、工件等的强度和刚度的承受范围内，使生产效率较高。3．扩孔加工切削用量的选择如下：扩孔时的背吃刀量为扩孔前、后孔半径之差，扩孔时的进给量一般取钻孔的1.5~2倍，扩孔时的切削速度可取钻孔时的1/2。4．镗孔时，镗刀杆的刚度、镗削中的排屑是镗孔加工需要解决的关键问题。镗刀杆的刚度与三个因素有关：刀杆截面积、刀杆悬伸长度和刀具几何角度。镗削中的排屑问题，主要通过控制切屑流出方向来解决。5．攻螺纹固定循环指令G84和左旋攻螺纹固定循环指令G74可以在标准方式或刚性攻螺纹方式中执行。在标准方式中，为执行攻螺纹，使用辅助功能M03（主轴正转）、M04（主轴反转）和M05（主轴停止）使主轴旋转、停止，并沿着攻螺纹轴线运动。在刚性攻螺纹方式中，由主轴电动机控制攻螺纹过程，主轴电动机的工作与伺服电动机一样，由攻螺纹轴线和主轴之间的插补来执行攻螺纹。对于刚性攻螺纹方式，主轴每旋转一转，沿攻螺纹轴线产生一定的进给（螺纹导程）。即使在加减速期间，仍然能够保证主轴与进给轴之间保持严格同步。刚性攻螺纹方式不需要标准攻螺纹方式中使用的浮动丝锥卡头，这样可又快又精确地攻螺纹。【课后作业】1．刀具加工到孔底后暂停的固定循环指令有哪几个？答：G82、G84、G74、G88、G89。2．刀具返回时以切削进给的速度运动的有哪几个指令？答：G84、G74、G85、G89。3．画图并解释说明精镗G76和反镗G87的动作过程。其指令格式中的Q值指的是什么？答：（1）执行G76循环，刀具以切削进给方式加工到孔底，实现主轴准停，刀具向刀尖相反方向移动Q，使刀具脱离工件表面，保证刀具不擦伤工件表面，然后快速退刀至R点平面或初始平面，刀具正转。（2）执行G87循环，刀具在G17平面内定位后，主轴准停，刀具向刀尖相反方向偏移Q，然后快速移到孔底（R点），在这个位置刀具按原偏移量反向移动相同的Q值，主轴正转并以切削进给方式加工到Z平面，主轴再次准停，并沿刀尖相反方向偏移Q，快速提刀至初始平面并按原偏移量返回G17平面的定位点，主轴开始正转，循环结束。由于G87循环刀尖无须在孔中经工件表面退出，故加工表面质量较好，因此，本循环常用于精密孔的镗削加工。4．请编制如图所示孔加工程序。点名，查看学生出勤情况，并强调安全注意事项引导学生复习上节课所学知识。提问检查学生掌握情况，进一步巩固所学知识陈述的方式直接导入新课教师引导学生阅读教材中的表4-2，明确各孔加工固定循环指令名称、Z轴运动、孔底动作、返回运动、应用。再借助课件或动画详细讲解固定循环动作教师板书或通过课件或动画，展示孔加工循环动作。并解释初始平面、R点平面和孔底平面教师详细讲解指令格式中的各参数的含义重点讲解G98/G99指令的动作教师通过课件或板书展示两指令格式，让学生观察两者的区别教师通过课件或视频解释两指令的动作，明确不同之处通过示例讲解两固定循环指令的应用，并通过数控仿真，展示具体加工动作教师通过课件或板书展示两指令格式，让学生观察两者的区别教师通过课件或视频解释两指令的动作，明确G73/G83指令的不同之处通过示例讲解G73/G83固定循环指令的应用，并通过数控仿真，展示具体加工动作教师通过课件或板书展示G85、G86、G88、G89指令格式，让学生观察指令格式教师通过课件或视频解释G85、G86、G88、G89的动作通过示例讲解G85、G86、G88、G89固定循环指令的应用，并通过数控仿真，展示具体加工动作采教师通过课件或板书G76、G87指令格式，让学生观察指令格式教师通过课件或视频解释G76、G87的动作通过示例讲解G76、G87固定循环指令的应用，并通过数控仿真，展示具体加工动作采教师通过课件或板书G74、G84指令格式，让学生观察指令格式教师通过课件或视频解释G74、G84的动作通过示例讲解G74、G84固定循环指令的应用，并通过数控仿真，展示具体加工动作教师要详细讲解应用固定循环指令注意事项，避免学生编程时，出现编程错误采用任务驱动教学法，布置编程任务，引导同学分析任务，明确加工内容教师引导学生分析零件图样，确定孔的加工加工工艺引导学生确定加工刀具首先，提问学生切削用量的选择原则；然后，针对示例确定切削用量引导同学编写程序，教师再进行讲解对本次课学习过程及学习成效进行评价归纳总结：总结本次课学习内容，强调重点和难点，进一步加深理解与记忆布置课后作业，讲解作业要求学科数控加工基础课题§4-4综合零件编程实例课次15授课时间年月日（星期）2教具数控铣床、仿真软件、课件教学目标1．掌握综合零件图样分析与工艺制定。2．熟练运用所学指令编制零件加工程序。3．熟练运用数控铣床或加工中心加工平面类、轮廓类和孔类零件。审批教学重点1．综合零件图样分析与工艺制定。2．平面类、轮廓类和孔类零件加工编程与加工。教学难点1．相关基点的计算。2．加工路线的确定。教学后记教学内容教学方法【组织教学】1．检查学生出勤情况。2．强调学习过程中应注意安全事项。【复习提问】1．返回参考点指令G28和G29在使用时有哪些注意事项？2．如何区分刀具左半径补偿指令和刀具右半径补偿指令？3．加工中心的选刀与换刀是如何进行的？4．G54～G59如何建立坐标系的？5．执行G43、G44时，刀具的实际偏移量是如何计算的？6．G81固定循环指令动作有哪些？【新课导入】通过前面三节内容的学习，已经学习了多种功能指令。今天，我们将通过三个轮廓铣削加工实例来综合运用前几节的知识。【讲授新课】§4-4综合零件编程实例一、实例一毛坯为90mm×55mm×10mm块料，5mm深的外轮廓已粗加工过，周边留2mm余量，要求加工如图所示的外轮廓及φ20mm的孔，工件材料为硬铝。1．图样分析示例为典型的轮廓类零件，需要加工φ20mm孔及外轮廓（2mm的余量），孔的中心位置由图中尺寸35mm和25mm确定。零件主要由直线及圆弧轮廓构成。2．工艺分析（1）钻φ20mm孔。（2）按O→A→B→C→D→E→F→H→A路线铣削轮廓。3．相关工艺卡片的填写（1）数控加工刀具卡（2）数控加工工艺卡4．确定工件坐标系及基点坐标值在XOY平面内确定以O点为工件原点，Z方向以工件上表面为工件原点，建立工件坐标系。根据工件坐标系，求各基点的坐标。5．编写程序二、实例二如图所示的平面轮廓零件，毛坯为80mm×73mm×23mm的块料，工件材料为硬铝。试编制其加工程序。1．图样分析该零件为轮廓和孔复合类零件，需要加工2×φ12mm通孔和上表面5mm厚的轮廓。2．工艺分析（1）铣削外轮廓。（2）钻孔。（3）扩孔。3．确定装夹方案以零件底平面定位，采用机用台虎钳装夹。4．相关工艺卡片的填写（1）数控加工刀具卡（2）数控加工工艺卡5．程序编制三、实例三如图所示的平面轮廓零件，毛坯为120mm×80mm×24mm的块料，工件材料为硬铝。试编制其加工程序。1．图样分析该零件为典型的轮廓和孔复合类零件，需要加工2个φ10mm通孔、零件中间台阶孔、正五边形轮廓、带有圆弧倒角的矩形轮廓。2．工艺分析（1）用φ25mm麻花钻钻孔。（2）用φ16mm立铣刀铣削带有圆角的矩形轮廓、正五边形轮廓，铣φ32mm孔。3．确定装夹方案以零件底平面定位，采用机用台虎钳装夹。4．相关工艺卡片的填写（1）数控加工刀具卡（2）数控加工工艺卡5．程序编制【学习评价】1．学习过程（10分）2．每个综合件30分，其中，零件图样分析与工艺制定10分，基点坐标计算10分，程序编制10分。【知识总结与提升】1．数控加工程序是在零件图样分析的基础上，根据具体工艺设计的结果，经过数值计算，按照数控系统的程序格式，通过指令代码的形式体现出来的。零件图样分析是数控加工的首项工作，其任务是分析加工零件图样的完整性（是否缺少尺寸，其中包括定形尺寸和定位尺寸）、正确性（轮廓形状是否唯一或有歧义）和技术要求，分析被加工零件的结构工艺性和定位基准等。2．合理的加工顺序不仅有利于加工出符合图样要求的零件，而且能够使加工设备得到充分的应用。安排加工顺序时，除了应遵循“三先三后”的原则外，需要说明的是，对于尺寸精度要求较高的零件，一般采用同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工的次序分开进行。通常情况下，可以使用同一程序，分三次调整刀具参数，顺序完成同一加工表面的粗加工、半精加工和精加工。3．加工路线不仅是程序编制的依据，也是影响加工质量的重要因素之一。安排加工路线，除了尽可能遵循“切进切出”原则外，并不意味着刀具单纯沿工件轮廓走一遍，必须结合被加工轮廓的特定形状和加工要求，合理有效安排，这样才能事半功倍，取得满意的效果。4．切削用量选择得合理与否，不仅影响切削加工效率和加工成本，更影响零件的加工质量。尤其是切削速度的合理选择，往往是决定加工质量的关键。切削速度应根据不同的加工阶段及使用的刀具材料选择。以普通高速钢刀具加工中碳钢材料零件为例，切削速度一般不要超过30m/min，以免影响刀具耐用度。而在精加工时，切削速度一般不超过10m/min，以减少积屑瘤对加工质量的影响。而硬质合金刀具在精加工中碳钢材料零件时，则可以选择70m/min以上的切削速度，以减少和避免积屑瘤对加工质量的影响。【课后作业】1．试编写图1所示轮廓的加工程序。毛坯尺寸为75mm×80mm×30mm。2．试编写图2所示外轮廓的加工程序。图1图2点名，查看学生出勤情况，并强调安全注意事项引导学生复习前面所学知识。提问检查学生掌握情况，进一步巩固所学知识直接提出新任务，引入新课采用任务驱动法，布置学习任务引导学生分析零件图样，明确零件结构、尺寸精度几何公差和表面结构精度要求引导学生分析零件图样，明确加工内容引导学生制定加工工艺，确定最佳加工方案引导学生计算各点的坐标值引导学生填写数控加工刀具卡和工艺卡让学生根据加工方案以及各基点的坐标，编写零件的加工程序。采用任务驱动法，布置学习任务引导学生分析零件图样，明确零件结构、尺寸精度几何公差和表面结构精度要求引导学生制定加工工艺，确定最佳加工方案引导学生计算各点的坐标值引导学生填写数控加工刀具卡和工艺卡引导学生编写零件的加工程序。采用任务驱动法，布置学习任务引导学生分析图样，明确零件结构、尺寸精度几何公差和表面结构精度要求引导学生分析零件加工工艺，确定最佳加工方案引导学生计算各基点的坐标引导学生填写数控加工刀具卡和工艺卡引导编写零件的加工程序通过学习过程及任务完成情况，对学生学习情况进行评价归纳总结：根据学生学习情况，教师再对本次课的教学内容进行归纳总结布置课后作业，讲解作业要求学科数控加工基础课题§4-5数控铣床/加工中心的操作课次16授课时间年月日（星期）2教具数控铣床、仿真软件、课件教学目标1．熟练掌握操作面板上各功能按钮的含义与用途。2．掌握数控铣床/加工中心的对刀方法。3．掌握数控铣床/加工中心工件坐标系的设定。审批教学重点1．操作面板上各功能按钮的含义与用途。2．数控铣床/加工中心的对刀方法。3．数控铣床/加工中心工件坐标系的设定。教学难点数控铣床/加工中心的对刀方法。教学后记教学内容教学方法【组织教学】1．检查学生出勤情况。2．强调学习过程中应注意安全事项。【复习提问】1．数控车床的基本操作有哪些？2．数控车床与数控铣床有何区别？【新课导入】第三章我们学习了FANUC0i数控车床的编程与操作，大家能熟练的操作数控车床，并能应用数控车床加工出合格的零件。本次课我们学习数控铣床/加工中心的操作，两种机床的操作是否相同？【讲授新课】§4-5数控铣床/加工中心的操作一、系统控制面板MDI键盘上各键的名称及作用和数控车床相同。二、机床操作面板工作模式按钮：自动、编辑、录入（MDI）、手动、回零、手摇。安全操作：急停按钮、进给保持、超程解除自动运行：循环运行、单段、跳段手动：主轴控制按钮、坐标轴移动按钮、手动换刀手摇：手轮、方向选择键、进给倍率按钮三、数控铣床/加工中心的手动操作1．数控铣床/加工中心的开机和关机操作（1）开机合上机床总电源开关→按下控制面板上的电源开启按钮→开启急停按钮（顺时针旋转急停按钮即可开启）。（2）关机按下急停按钮→按下控制面板上的电源关闭按钮→断开机床电源总开关。（3）安全操作1）急停按钮2）复位按钮3）进给保持按钮4）超程释放操作2．回参考点操作回零模式→+Z轴→+X轴→+Y轴。3．手动进给（JOG进给）操作JOG模式→按住选定进给轴移动按钮，刀具沿选定坐标轴及选定方向移动→按下了快速移动按钮，刀具将按快速移动速度运动。4．手轮进给操作手轮模式→选择一个机床要移动的轴→选择合适的手轮进给倍率→旋转手摇脉冲发生器，刀架沿选择轴移动。四、手动数据输入（MDI）操作MDI模式→按下PROG→输入要运行的程序段→按下循环启动键。五、对刀1．对刀方法2．对刀工具（1）寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X值、Y值，也可以测量工件的简单尺寸。有偏心式和光电式等类型，其中以光电式较为常用。（2）Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。Z轴设定器有光电式和指针式等类型。3．对刀（1）X向、Y向对刀（2）Z向对刀（3）将测得的X值、Y值、Z值输入工件坐标系存储地址中4．设置参数（1）G54～G59参数设置在MDI键盘上按OFFSET键，然后按[坐标系]软键，进入坐标系参数设定界面。用光标键移动至所要设置的坐标系。输入相应的X/Y/Z值。（2）设置数控铣床及加工中心刀具补偿参数1）输入半径补偿参数2）输入长度补偿参数六、程序编辑与自动加工FANUC0i数控铣床/加工中心数控系统程序编辑和自动加工操作与车床数控系统基本相同，在此不再赘述【学习评价】1．数控铣床/加工中心开、关机有哪些步骤？2．数控铣床/加工中心如何回参考点？3．数控铣床/加工中心对刀操作步骤有哪些？4．数控铣床/加工中心手动操作步骤有哪些？【知识总结与提升】板书：1．系统控制面板（重点）2．机床操作面板（重点）3．数控铣床的手动操作（重点）（1）开、关机操作。（2）回参考点操作。（3）手动进给（JOG进给）操作。（4）手轮进给操作。4．手动数据输入（MDI）操作（重点）5．对刀操作（重点、难点）（1）对刀。（2）输入刀具补偿参数。6．程序编辑与自动加工提升：1．机床通电后，请务必先执行手动返回参考点操作，否则，机床的运动将不可预料。2．在机床返回参考点过程中，有时也会出现超程报警现象。例如：数控铣床的某些坐标轴在接近参考点位置的行程挡块时，不实现减速动作，从而出现超程误差，且解除报警后进行第二次回参考点操作时，仍然会出现相同情况。这时，可通过如下步骤解决：①使数控系统处于“MDI”状态。②按下MDI功能键，再按下屏幕下方的软键,出现SETTING画面。③在画面中将“PARAMETERWRITE=0”修改为“PARAMETERWRITE=1”。此时，系统出现P/S100报警。④按下MDI功能键，再按下屏幕下方的软键，出现参数画面。⑤输入参数号“1320”后按下屏幕软键直接定位到该参数的位置。⑥记录该参数下X轴所对应的参数值，更改该参数，使新修改后的数值远大于原数值。⑦切断系统电源，重新启动数控系统，重新执行该轴的返回参考点操作，超程报警不再出现。⑧将参数“1320”修改为原数值。⑨将“PARAMETERWRITE=1”修改为“PARAMETERWRITE=0”。3．常规超程解除步骤①操作模式选择“HANDLE”。②按下“超程解除”按钮不松开，同时按下MDI功能键，消除报警画面。③继续按住“超程解除”按钮，向超程反方向作移动操作，退出超行程位置，机床即可恢复正常。4．FANUC系统中几种特殊功能的组合键说明①同时按下和键接通电源，将清除系统内存中的全部内容。②按下键接通电源，将清除系统的参数、各种补偿值及PMC的参数。③按下键接通电源，将清除系统内存中的全部加工程序。【课后作业】1．简述数控铣床的开、关机步骤。答：（1）开机1）检查数控机床外表是否正常，例如检查前门和后门是否已关闭。2）合上位于机床后面电控柜上的主电源开关，应听到电控柜风扇和主轴电动机风扇开始工作的声音。3）按下操作面板上的电源开启按钮接通电源，几秒钟后CRT显示器上出现位置画面，然后才能操作数控系统的按钮，否则容易损坏机床。4）顺时针方向松开急停按钮。5）绿灯亮后，机床液压泵已启动，机床进入准备状态。（2）关机1）检查操作面板上的LED指示循环启动应在停止状态。2）检查数控机床的所有可移动部件都处于停止状态。3）如外部输入/输出设备已连接到数控装置上，则关闭外部输入/输出设备。4）按下急停按钮。5）按住电源关闭按钮约5s。6）断开位于机床后面电控柜上的主电源开关。2．简述对刀操作步骤。答：以工件上表面对称中心为工件坐标系原点为例，简述对刀过程。（1）X、Y向对刀采用寻边器对刀，其详细步骤如下：1）将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。2）快速移动工作台和主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧。3）改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光，记下此时机床坐标系中的X1坐标值。4）抬起寻边器至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让测头靠近工件右侧。5）改用微调操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到寻边器发光，记下此时机床坐标系中的X2坐标值。6）若测头直径为10mm，则工件长度为（X1-X2-10），据此可得工件对称中心在机床坐标系中的X坐标值为（X1+X2）/2。7）同理可测得工件对称中心在机床坐标系中的Y坐标值。（2）Z向对刀1）卸下寻边器，将加工所用刀具装入主轴。2）将Z轴设定器（或固定高度的对刀块，以下同）放置在工件上平面上。3）快速移动主轴，让刀具端面靠近Z轴设定器上表面。4）改用微调操作，让刀具端面慢慢接触到Z轴设定器上表面，直到其指示灯亮。5）记下此时机床坐标系中的Z值。6）若Z轴设定器的高度为50mm，则工件上表面在机床坐标系中的Z坐标值为Z-50。（3）将测得的X值、Y值、Z值输入工件坐标系存储地址中。3．数控铣床有几种工作模式？答：程序编辑模式、自动模式、回参考点模式、MDI模式、手动模式、手轮模式、手动快速模式、示教模式等。4．如何删除数控系统中全部的程序？答：数控系统进入程序编辑模式，用MDI键盘输入“O-9999”，按DELETE键，全部数控程序即被删除。点名，查看学生出勤情况，并强调安全注意事项引导学生复习数控车床操作知识。提问检查学生掌握情况，进一步巩固所学知识通过问题，引入新课两种数控系统对比，让学生观察不同之处通过课件对比两种机床操作面板，找出相同点和不同点，对相同点可简单回顾，对不同点进行详细讲解示范开、关机操作步骤，强调机床接通电源后，CNC装置尚未出现位置显示或报警画面时，不要碰MDI面板上的任何键示范安全操作示范回零操作步骤，强调数控铣床加工中心一般先回Z轴。示范手动进给操作，注意进给倍率的选择示范手轮进给操作，讲解注意事项示范讲解手动数据操作，示范启动主轴和换刀操作讲解对刀方法和目的讲解数控铣床和加工中心常用对刀工具的应用：寻便器和Z轴设定器通过仿真软件示范X向和Y向对刀操作步骤示范Z向对刀操作步骤通过机床或仿真示范G54～G59参数的设置示范半径补偿和长度补偿参数的输入教师通过仿真简要介绍程序编辑与自动加工方法通过提问，检查学生掌握情况归纳总结：根据学生学习情况，教师再对本次课的教学内容进行归纳总结，并强调重点与难点布置课后作业，讲解作业要求学科数控加工基础课题§4-6数控铣床/加工中心加工实训课题课次17授课时间年月日（星期）30教具数控铣床/加工中心、仿真软件教学目标1．掌握回零、手动、对刀、程序编辑、自动加工、尺寸修正等基本操作。2．掌握平面、内外轮廓、孔等轮廓加工程序的编制与加工。审批教学重点1．数控铣床/加工中心的基本操作。2．典型零件的编程与加工。教学难点典型零件的编程与加工。教学后记教学内容教学方法【组织教学】1．检查学生出勤情况。2．强调学习过程中应注意安全事项。【复习提问】1．简述数控铣床/加工中心的开、关机步骤。2．简述回参考点操作的步骤。3．简述数控铣床/加工中心对刀操作步骤。【新课导入】在实际生产中，通常遇到的是典型零件的综合加工问题，它涉及到数控加工编程知识和机床操作技能。【讲授新课】§4-6数控铣床/加工中心加工实训课题实训课题1平面铣削一、工作任务加工如图所示平板零件，设基准A面及四个侧面已经加工完成，现在数控铣床/加工中心上加工上表面，保证最终厚度为50mm，且满足图上标注的几何公差和表面粗糙度要求。二、任务准备1．工、量具及材料准备（1）游标卡尺、百分表、表面粗糙度样块、寻边器、Z轴设定器、硬质合金可转位面铣刀（φ100mm、φ200mm各一把）、面铣刀刀柄、垫铁、纯铜片若干、铣床用机用虎钳。（2）20