数控铣床编程与操作项目教程 第4版 电子教案 项目四　轮廓加工 任务二　平面外轮廓加工

PAGEPAGE9《数控铣床编程与操作项目教程》教案授课班级班级人数授课教师课题序号15授课课型授课课时6课时授课章节名称项目四轮廓加工任务二平面外轮廓加工教学目标知识目标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。能力目标1.会进行平面外轮廓加工及尺寸控制；2.会解决平面外轮廓多余材料的处理。情感目标1.养成文明生产、安全生产习惯；2.养成优良的劳动态度和职业素养；3.培养团队合作精神。教学重点1.圆弧过渡、直线过渡、刀具半径补偿指令及使用2.平面轮廓的尺寸控制方法教学难点1.刀具半径补偿指令及使用2.平面轮廓的尺寸控制方法教学方法讲授法、讨论法、演示法、自主学习法、探究法、训练法教学资源网络资源，教学视频，相关PPT，配套练习题、数控铣床及其工艺装备板书设计任务二平面外轮廓加工1.倒角指令2.倒圆指令3.刀具半径补偿指令（G41/G42）（1）指令功能（2）指令代码G41：刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿G40：取消刀具半径补偿（3）指令格式G0/G1G41XYD；建立刀具半径左补偿G0/G1G42XYD；建立刀具半径右G0/G1G40XY；取消刀具半径补偿（4）指令使用（5）指令使用说明二、加工工艺分析[资料链接]刀具半径补偿指令加工内、外轮廓和内角时，引起的过切现象：[任务实施]一、加工准备二、对刀三、程序输入与校核四、零件加工与尺寸控制五、任务检测与评价教学过程主要教学内容及步骤教师活动学生活动教学目标【一】导入新课题平面外轮廓加工是数控铣床的优势，数控铣床能加工由直线、圆弧组成的各种轮廓，并且能控制轮廓的尺寸精度，平面轮廓中一般为直线和圆弧组成的图形，是在前面的加工基础上的应用。【二】新授任务二平面外轮廓加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①掌握圆弧过渡、直线过渡指令及编程；=2\*GB3②掌握刀具半径补偿指令及使用；=3\*GB3③掌握平面外轮廓切向切入、切出方式；=4\*GB3④掌握平面外轮廓加工工艺的制定方法。2.技能目标=1\*GB3①会进行平面外轮廓加工及尺寸控制；=2\*GB3②会解决平面外轮廓多余材料的处理方法。[知识学习]一、编程指令1．倒角（直线过渡）指令在直线与直线插补或直线与圆弧插补之间自动的插入直线过渡。发那科系统西门子系统指令格式G01XYF，C；G01XYCHF=F；参数含义X、Y：指定拐角点的坐标；F：指定进给速度；C：指定拐角顶点到拐角起点或拐角终点的距离X、Y：指定拐角点的坐标；CHF：指定倒角部分的长度F：指定进给速度；编程示例直线与直线间倒角参考程序：N20G01X50.0Y40.0F70，C7.0；N30X85.0Y30.0；直线与直线间倒角参考程序：N20G01X50.0Y40.0F70CHF=11；N30X85.0Y30.0；直线与圆弧间倒角参考程序：N20G01X18.0Y16.0F70，C3.0；N30G03X32.0Y10.0R9；直线与圆弧间倒角参考程序：N20G01X18.0Y16.0F70CHF=3；N30G03X32.0Y10.0CR=9；使用说明（1）倒角指令不仅可用于直线与直线、直线与圆弧之间也可用于圆弧与直线、圆弧与圆弧之间的直线过渡。（2）倒角指令只能在（G17、G18或G19）指定平面内执行，在平面切换过程中，不能指定倒角。（3）如果超过3个程序段中不含移动指令时，则不能进行倒角。（4）不能进行任意角度倒角。（5）指定倒角程序段后面必须是直线插补或圆弧插补程序段，其间可插入G04程序段，否则会报警。2．倒圆（圆弧过渡）指令在直线与直线插补或直线与圆弧插补之间自动的插入圆弧过渡。发那科系统西门子系统指令格式G01XYF，R；G01XYRND=F；参数含义X、Y：指定拐角点绝对坐标F：指定进给速度R：指定拐角圆弧半径X、Y：指定拐角点绝对坐标RND：指定拐角圆弧半径F：指定进给速度示例直线与直线间圆弧过渡参考程序：N20G01X18.0Y16.0F70，R10；N30X35.0Y12.0；直线与直线间圆弧过渡参考程序：N20G01X18.0Y16.0F70RND=10；N30X35.0Y12.0；直线与圆弧间圆弧过渡参考程序：N20G01X18.0Y16.0F70，R5；N30G03X36.0Y10.0R12；直线与圆弧间圆弧过渡参考程序：N20G01X18.0Y16.0F70RND=5；N30G03X36.0Y10.0CR=12；使用说明（1）倒圆指令不仅可用于直线与直线、直线与圆弧之间也可用于圆弧与直线、圆弧与圆弧之间的直线过渡。（2）倒圆指令只能在（G17、G18或G19）指定平面内执行，在平面切换过程中，不能指定倒角。（3）如果超过3个程序段中不含移动指令时，则不能进行圆弧过渡。（4）过渡圆弧与前后两轮廓相切，若过渡圆弧半径值过小，不能与前后两轮廓相切则会报警。3.刀具半径补偿指令（G41/G42）（1）指令功能使刀具在所选择的平面内向左或向右偏置一个半径值，编程时只需按零件轮廓编程，不需要计算刀具中心运动轨迹，从而方便、简化计算和程序编制。（2）指令代码G41：刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿G40：取消刀具半径补偿（3）指令格式见表4-13。发那科系统（G17平面）西门子系统（G17平面）G0/G1G41XYD；建立刀具半径左补偿G0/G1G42XYD；建立刀具半径右补偿G0/G1G40XY；取消刀具半径补偿G40；仅取消偏置方式G0/G1G41XY；建立刀具半径左补偿G0/G1G42XY；建立刀具半径右补偿G0/G1G40XY；取消刀具半径补偿G40；仅取消偏置方式刀具半径左补偿、右补偿方向判别：在补偿平面内，沿着刀具进给方向看刀具在轮廓左边用左补偿，沿着刀具进给方向看刀具在轮廓右边，用右补偿。如图4-9所示。图4-图4-9（4）指令使用刀具补偿过程可分为：建立刀具半径补偿、使用刀具半径补偿、撤消刀具半径补偿三个步骤。=1\*GB3①建立补偿时，刀具以直线运动接近工件轮廓，并在轮廓起始点处与轨迹切向垂直。如P1点坐标为（20，10），执行刀具半径补偿指令N20G1G=2\*GB3②使用刀具半径补偿，建立刀具半径补偿指令后刀具在运行中始终按偏离一个刀具半径值进行移动，。系统在进入补偿（G41/G42）状态时不得变换补偿平面，否则会发生报警。=3\*GB3③刀具半径补偿的取消，用G40取消刀具半径补偿。只有在直线移动命令中才能取消补偿运行，否则只能取消补偿状态。例：如图4-12，工件铣削3mm深，建立刀补前的刀具位置坐标为（-15，-20），采用刀具半径右补偿，则加工程序为（发那科N10G54GN20G0X-15Y-20Z5；快速移动到补偿前位置点上方N30G0Z-3；下刀N40G1G42X0Y0D1FN50X37Y0；加工轮廓N60G2X50Y13I13J0；…N70G1Y20；…N80G3X40Y30I-10J0；…N90G1X0；…N100Y0；…N110G1GN120G0Z100；抬刀N130M2；程序结束指令使用说明1）只有在直线移动命令中才可以进行G41/G42选择，取消补偿时也只有在移动命令中才行。2）刀具半径补偿指令应指定所在的补偿平面（G17/G18/G19）。3)建立刀具半径补偿G41/G42程序段之后应紧接着是工件轮廓的第一个程序段（除M指令或在补偿的平面内没有位移的程序段）。4)在使用刀具半径补偿过程中不可以切换补偿平面（如从G17切换到G18平面）。二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择（1）工具选择：（2）量具选择：（3）刃具选择：四个圆弧轮廓直径为Ø20，所选铣刀直径不得大于Ø20，此课题选用直径为Ø16铣刀。粗加工用键槽铣刀铣削，精加工用立铣刀侧面下刀铣平面。。表4-14工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX4-2-1种类序号名称规格精度单位数量工具1平口钳QH135个12扳手把13平行垫铁副14塑胶榔头个1量具1游标卡尺0～1500.02把12深度游标卡尺0～2000.02把13百分表及表座0～10mm0.01个14粗糙度样板N0～N112副1刃具1键槽铣刀Ø16个12立铣刀Ø16个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线1）切入、切出方式选择铣削平面外轮廓零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削，当铣刀沿工件轮廓切向切入工件时，也会在切入处产生刀痕。故切入、切出时可沿零件外轮廓曲线延长线的切线方向切入、切出工件，如图。2）铣削方向选择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；铣刀沿工件轮廓逆时针方向铣削时，铣刀旋转方向与工件进给方向相反为逆铣。一般情况下尽可能采用顺铣，即外轮廓铣削时宜采用沿工件顺时针方向铣削。如图：3）铣削路线刀具由1点运行至2点（轨迹的延长线上）建立刀具半径补偿，然后按3→4→5→…→16→17的顺序铣削加工。切出时由17点插补到18点时取削刀具半径补偿。见图4-15所示。加工中用键槽铣刀粗加工→立铣刀精加工→手动铣削剩余岛屿材料或编程铣削剩余岛屿材料。精加工（轮廓）余量用刀具半径补偿控制，精加工尺寸精度由调试参数值控制。（2）合理切削用量的选择表4-15铣削外轮廓合理切削用量刀具工作内容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（1）工件坐标系建立（2）基点坐标计算（3）参考程序[任务实施]一、加工准备1.检查毛坯尺寸。2.开机、回参考点。3.程序输入4.工件装夹5.刀具装夹二、对刀三、机床刀具半径补偿值的调整发那科系统按参数键，按（补正）软键出现如图4画面；把光标移动至所用刀具号的（形状）D处，输入刀具半径值8，按[输入]软键即可。西门子系统按参数操作区域键，出现图画面，将光标移至所需调整刀具号的半径位置，输入半径值8，按回车键即可。发那科刀具半径界面西门子刀具半径界面四、自动加工及尺寸控制用Ø16立铣刀进行精加工。粗加工轮廓时把机床中刀具半径补偿值设置为8.3mm，轮廓留0.3mm精加工余量。用立铣刀精加工时机床中刀具半径补偿值先设置为8.2mm，运行完精加工程序后，根据轮廓实测尺寸再修改机床中刀具半径补偿值，然后重新运行精加工程序，具体做法如下：若第一次运行精加工程序后，用游标卡尺测得轮廓700-0.1实际尺寸为70.55mm，比图纸要求尺寸还大0.45～0.55mm，单边大0.225～0.275mm（取中间值0.25mm），则机床中刀具半径补偿值应修改为8.2-0.25=7.95mm，然后重新运行精加工程序进行精加工，即可保证轮廓尺寸符合图纸尺寸要求。五、检测与评分[操作注意事项]1.加工前应设置好机床中半径补偿值。2.首件加工都是采用“试测法”控制轮廓及深度尺寸，故加工时应及时测量和修改机床中参数。3.最终轮廓应安排在一次走刀中连续加工完成。4.尽量避免切削过程中途停顿，减少刀痕。5.平面外轮廓粗加工时，通常改变刀具半径补偿值的方法实现。6.铣削平面外轮廓时尽量采用顺铣方式。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.采用倒角、倒圆指令只能加工出什么样尺寸要求的倒角、倒圆？2.如何判断刀具半径补偿方向？3.什么是刀具半径补偿？使用刀具半径补偿指令应注意哪些问题？4.如何确定外轮廓切入、切出方向？5.做一做：针对图4-21零件，试编写程序并加工。图4-21题5图教师展示成品，让同学有一个先入为主的印象以及明确的学习目标教师引导学生读懂零件图出示本次课目标分析、讲解倒角指令格式及参数含义分析、讲解倒角指令应用示例分析、讲解倒角指令使用注意事项分析、讲解倒圆指令格式及参数含义老师引导学生会用指令编程，注意指令使用中问题分析讲解刀具半径补偿指令代码、格式用按图分析左右补偿含义分析讲解刀具半径补偿指令格式使用方法举例引导学生分析使用刀具半径补偿指令编程引导学生分析本次课用到的工、量、刃具按图分析轮廓铣削切入、