数控铣床编程与操作项目教程 第4版 电子教案 项目五　凹槽加工 任务一　键槽加工

PAGEPAGE8《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18授课课型授课课时6课时授课章节名称项目五凹槽加工任务一键槽铣削教学目标知识目标1.理解局部坐标系概念；2．熟练应用子程序编程；3.掌握坐标轴偏移指令；4.掌握键槽加工工艺制定方法。能力目标1.会选择键槽铣刀；2.会进行圆弧切向进刀；3.会进行键槽铣削及尺寸控制。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。教学重点键槽的铣削编程键槽铣削尺寸控制教学难点圆弧切向进刀教学方法讲授法、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一键槽铣削一、编程指令1.局部坐标系概念2.坐标系（可编程的）偏移指令（1）指令功能（2）指令格式系统发那科系统西门子系统指令格式G52XYZ；坐标系偏移。G52X0Y0Z0；取消坐标系偏移TRANSXYZ；可编程的零点偏移ATRANSXYZ；附加的编程零点偏移TRANS；指令后面不带数值，表示取消当前的可编程零点偏移、偏转、镜像等。（3）指令使用说明二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择2.加工工艺方案（1）加工工艺路线（2）合理切削用量选择三、参考程序编制1.工件坐标系建立2.基点坐标计算[任务实施]一、加工准备二、对刀三、程序输入与校对四、零件加工与尺寸控制；五、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】导入新课题在常见的零件上有很多类似键槽的内轮廓，对于这样的轮廓我们可以采用加工内轮廓的加工方法加工，但若键槽数量很多时，如果逐个编程势必会浪费大量的时间，因此在数控机床上常采用子程序的加工方法来加工键槽轮廓。【二】新授任务一键槽铣削[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①理解局部坐标系概念；=2\*GB3②熟练应用子程序编程；=3\*GB3③掌握坐标轴偏移指令；=4\*GB3④掌握键槽加工工艺制定方法。2.技能目标=1\*GB3①会选择键槽铣刀；=2\*GB3②会进行圆弧切向进刀；=3\*GB3③会进行键槽铣削及尺寸控制。一、编程指令1.局部坐标系概念如果工件在不同位置有重复出现的形状或结构，可把这一部分形状或结构编写成子程序，主程序在适当的位置调用、运行，即可加工出相同的形状和结构，从而简化编程。而编写子程序时不可能用工件坐标系，必须重新建立一个子程序的坐标系，这种在工件坐标系中建立的子坐标系称为局部坐标系。如图所示：加工五个矩形槽，用子程序编程，方便快捷，工件坐标系XOY设置在左下角，而子程序坐标系，即局部坐标系则应设置在矩形槽中心，即X，0，Y，，子程序中基点坐标是相对对于局部坐标系X，0，Y，（当前坐标系）而言，其坐标值计算方便、快捷。2.坐标系（可编程的）偏移指令（1）指令功能通过编程将工件坐标系原点偏移到需要的位置，如偏移到局部坐标系原点上，使工件坐标系与局部坐标系重合。（2）指令格式坐标系偏移指令格式见表5-1。系统发那科系统西门子系统指令格式G52XYZ；坐标系偏移。G52X0Y0Z0；取消坐标系偏移TRANSXYZ；可编程的零点偏移ATRANSXYZ；附加的编程零点偏移TRANS；指令后面不带数值，表示取消当前的可编程零点偏移、偏转、镜像等。其中X、Y、Z为工件坐标系中各坐标轴方向偏移值（或局部坐标系原点在工件坐标系中的坐标值）。例：将图5-3中工件坐标系分别偏移到槽1#和槽2#几何中心上，并将刀具移动到局部坐标系原点处。发那科系统与西门子系统程序见表5-2所示。程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）指令说明N10G0G54X0Y0G0G54X0Y0刀具移动到工件坐标系原点O点处N20G52X20Y20Z0G158X20Y20Z0将工件坐标系偏移到X20Y20处N30G00X0Y0G00X0Y0在局部坐标系中，刀具移动到X0Y0处即槽1#几何中心点N40G52X60Y20Z0G158X60Y20Z0将工件坐标系偏移到X60Y20处N50G00X0Y0G00X0Y0在局部坐标系中，刀具移动到X0Y0处即槽2#几何中心点N60G52X0Y0Z0G158取消坐标系偏移N70G00X0Y0G00X0Y0刀具移动到工件坐标系原点O点处指令使用说明1)坐标系偏移指令要求为一个独立程序段。2)坐标系偏移指令可以对所有坐标轴零点进行偏移。3）后面的偏移指令取代先前的偏移指令（即都是在工件坐标系基础上进行偏移）。4）坐标系偏移指令有多种，可设定的偏移（如G54、G55等）、可编程的偏移等。5)发那科系统说明书中常称G52指令为局部坐标系指令，其含义相同。二、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5-3。（2）量具选择：轮廓尺寸、槽间距用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量。（3）刃具选择：刀具直径选择主要应考虑凹槽拐角圆弧半径值大小，本课题最小圆弧轮廓半径R5，所选铣刀直径应小于等于Ø10，此处选Ø8；工、量、刃具清单图号SKX5-1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级副1刃具1键槽铣刀Ø8个12立铣刀Ø8个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线槽1#、槽2#、槽3#编写一个子程序，调用三次。槽4#、槽5#尺寸完全一样另编一子程序，调用二次；粗、精加工子程序分别编写，加工时分别调用。子程序坐标系（局部坐标系）建立在槽的几何中心上，工件坐标系建立在工件几何中心上，用坐标系偏移指令后调用子程序，加工各个槽。单个槽加工工艺如下：1）圆弧切入、切出槽加工与内轮廓加工类似无法沿轮廓延长线方向切入、切出时，一般都沿法向切入、切出，也可沿槽内轮廓切向切入、切出；具体做法是沿内轮廓设置一过渡圆弧切入和切出工件轮廓，如图5-4加工圆形槽切入、切出路径。图5-5为加工键槽使用刀具半径补偿后再设置圆弧切入、切出路径。2）铣削方向的确定与内轮廓加工一样，顺铣时由于切削厚度由厚变薄，刀具磨损少，表面质量较高；故一般都采用顺铣方式。当铣刀沿槽轮廓逆时针方向铣削时。3）铣削路径铣削凹槽时仍采用行切和环切相结合的方式进行铣削，以保证能完全切除槽中余量。（2）合理切削用量选择表5-4粗、精铣削用量刀具工作内容F(mm/min)n(r/min)高速钢键槽铣刀粗铣（T1）垂直进给深度方向留0.3mm精加工余量501000表面直线进给轮廓留0.3mm精加工余量701000表面圆弧进给轮廓留0.3mm精加工余量701000高速钢立铣刀精铣（T2）垂直进给501200表面直线进给601200表面圆弧进给601200三、参考程序编制1.工件坐标系建立工件坐标系X、Y零点应建立在设计基准上，即建立在工件几何中心上；Z方向零点设置在工件上表面。子程序坐标系（局部坐标系）X、Y零点建立在键槽几何中心上，Z零点仍设置在工件上表面上。2.基点坐标计算键槽几何中心在工件坐标系中的坐标见表5-5，即采用坐标系偏移指令偏移值。表5-5键槽几何中心点坐标槽1（-20，20）槽2（0，0）槽3（20，-20）槽4（-20，-20）槽5（20，20）

子程序中局部坐标系为键槽几何中心，局部坐标系中基点A、B、C、D点（见图5-6）在局部坐标系中的坐标值见表5-6所示。槽1、2、3A（7.5，-5）槽4、5A(10，-7.5)B（7.5，5）B(10，7.5)C（-7.5，5）C(-10，7.5)D（-7.5，-5）D(-10，-7.5)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、仿真加工四、自动加工及尺寸控制精加工时刀具T02D02半径补偿值设为4.1，运行完精加工程序后，测量轮廓实际尺寸，重新修调刀具半径补偿值。具体如下：如测得槽4宽度15+0.050实际尺寸14.70mm，比图纸尺寸要求还小0.3～0.35mm，单边小0.15～0.175mm，取中间值为0.163mm,则把T02D02刀具半径补偿值修改为4.1-0.163=3.937mm五、检测与评分[操作注意事项]1.加工中应注意刀具半径、长度补偿等参数的设定与修改。2.精加工时应选能垂直进刀的立铣刀或用键槽铣刀替代。3.加工凹槽时，在标准的刀具半径基础上，刀具半径补偿值越大，其加工尺寸越小，反之亦然。4.若槽宽度尺寸过小无法采用圆弧切入、切出时，只能采用沿轮廓法向进刀方法切入、切出，切入、切出点选择在轮廓交点上。5.工件装夹在平口钳上应校平上表面，否则凹槽深度尺寸不易控制；加工中也可以在对刀前（或程序中）用盘铣刀铣平上表面。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.什么是局部坐标系？在局部坐标系中，坐标值是相对于哪个坐标系而言的？2编程过程中如何理解当前坐标系？3.发那科与西门子坐标轴偏移指令有何异同？4.如图5-7零件，试用子程序、坐标轴偏移指令进行编程、加工。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、讲解局部坐标系及子程序概念老师举例分析，引导学生理解子程序及局部坐标系分析讲解坐标系偏移指令代码及使用举例引导学生运用坐标系偏移指令编程及使用注意事项引导学生分析本次课用到的工、量、刃具按图分析铣槽工艺分析铣槽圆弧切入、切出方式及铣削方向对质量影响分析课题铣槽用量引导学生完成课题零件加工程序编写提示安全注意事项，引导学生做好加工准备、对刀工作分析槽尺寸精度控制方法，指导学生完成零件加工并评分提醒安全生产、文明生产要求引导学生总结与经验分享观看成品，思考理解、思考并记录零件图理解学习目标看图、听讲、思考、记录讨论、分析、思考、记录并能理解其含义听讲、思考、记录、理解分组思考、讨论、得出结论看图、思考、分析听讲、思考并记录听讲、分析、思考讨论、思考并完成任务讨论、