数控铣床编程与操作项目教程 第4版 教案 项目4 轮廓加工

PAGEPAGE7《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14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一平面加工教学目标知识目标1.了解平面铣刀的选用；2.了解公、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。能力目标1.会铣削平面；2.会进行平面质量控制。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。教学重点平面铣削工艺制定平面质量的控制方法教学难点平面质量的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一平面加工一、编程指令1.公、英制尺寸设定指令（1）指令功能（2）指令代码数控系统公制英制发那科系统G21G20西门子系统G71G70（3）指令使用说明2.进给速度单位设定指令（1）指令功能（2）指令格式G94F_；每分钟进给量G95F_；每转进给量（3）每分钟进给量与每转进给量关系F=nfF：每分钟进给量n：主轴转速f：每转进给量（4）指令使用说明二、加工工艺分析2.加工工艺方案（1）端面铣削方式（2）平面铣削工艺路径三、参考程序编制[任务实施]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】导入新课题平面加工是我们常见的加工方法之一，特别是针对箱体类零件，平面加工一般采用大直径的盘铣刀，也可采用小直径的铣刀铣削。【二】新授任务一平面加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①了解平面铣刀的选用；=2\*GB3②了解公、英制尺寸设定指令；=3\*GB3③掌握进给速度单位设定指令（G94、G95）；=4\*GB3④掌握平面铣削工艺的制定及编程方法。2.技能目标=1\*GB3①会铣削平面；=2\*GB3②会进行平面质量控制。[知识学习]一、编程指令1.公、英制尺寸设定指令（1）指令功能公、英制尺寸设定指令是指选定输入的尺寸是英制还是公制。（2）指令代码指令代码见表4-1数控系统公制英制发那科系统G21G20西门子系统G71G70发那科系统与西门子系统公、英制尺寸输入编程示例见表4-2。发那科系统西门子系统含义说明N10G20N10G0G70X10Y30开始输入英制尺寸N15G0X10Y30…G20或G70继续有效N20X40Y50N20X40Y50…………N80G21N80G71X19Z20开始输入公制尺寸N85X19Z20…继续为公制尺寸输入指令使用说明1）发那科系统G20、G21指令必须在设定坐标系之前，并在程序的开头以单独程序段指定。2）西门子系统G70、G71指令不需要单独写一程序段。3）在程序段执行期间，均不能切换公、英制尺寸输入指令。4）G20、G21（G70、G71）均为模态有效指令。5）在公制/英制转换之后，将改变下列值的单位制。=1\*GB3①由F代码指定的进给速度。=2\*GB3②位置指令。=3\*GB3③工件零点偏移值。=4\*GB3④刀具补偿值。=5\*GB3⑤手摇脉冲发生器的刻度单位。=6\*GB3⑥在增量进给中的移动距离。2.进给速度单位设定指令（1）指令功能确定直线插补或圆弧插补中进给速度的单位。（2）指令格式G94F_；每分钟进给量，单位分别为mm/min、inch/minG95F_；每转进给量，单位分别为mm/r、inch/r例：N10G94F100；进给速度为100mm/min…；N100S400M3；主轴正转，转速为400r/minN110G95F0.5；进给速度为0.5mm/r（3）每分钟进给量与每转进给量关系F=nfF：每分钟进给量n：主轴转速f：每转进给量例：每转进给量为0.15mm/r,主轴转速为1000r/min，则每分钟进给量F=nf=0.15×1000=150(mm/min)。（4）指令使用说明1）数控车床中常默认G95有效，数控铣床中常默认G94有效。G95指令只有在主轴为旋转轴时才有意义。G94、G95更换时要求写入一个新的地址F。4）G94、G95均为模态有效指令。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：盘铣刀表4-5工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX4-1-1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平板300×3001级副15塑胶榔头个1量具1游标卡尺0～150mm0.02把12百分表及表座0～10mm0.01个13直角尺900个14粗糙度样板N0～N112级副1刃具1键槽铣刀Ø20个12立铣刀Ø20个12.加工工艺方案（1）端面铣削方式图4-4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，见图4-4所示。端面对称铣削：端铣刀轴线位于铣削弧长的中心位置；铣刀切入点到铣刀轴线位置为切入部分（切入角为δ），切削厚度由小变大，相当于逆铣。铣刀轴线到铣刀切出点为切出部分（切出角为-δ），切削厚度由大变小，相当于顺铣。端面不对称铣削：端面不对称铣削又分为不对称顺铣和不对称逆铣两种；当切入部分多于切出部分（或切入角δ大于切出角-δ）为不对称逆铣，如图4-4b所示；切出部分大于切入部分（或切入角δ小于切出角-δ）为不对称顺铣，如图4-4c所示；其中不对称逆铣对刀具损坏影响最大，不对称顺铣对刀具损坏影响最小。（2）平面铣削工艺路径a.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，如图。b.往复平行铣切路径刀具以顺、逆铣混合方式切削平面，如图4-5。c.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，如图。图4-5平面铣削路径通常粗铣平面采用往复平行切削法，切削效果好，空刀时间少。精铣平面采用单向平行切削路径，表面质量易于保证。（3）六个平面加工步骤=1\*GB3①粗、精加工上表面。=2\*GB3②粗、精加工下表面，控制厚度尺寸。=3\*GB3③粗、精加工左（右）侧面。=4\*GB3④粗、精加工右（左）侧面，控制长度尺寸。=5\*GB3⑤粗、精加工前（后）侧面。=6\*GB3⑥粗、精加工后（前）侧面，控制宽度尺寸。（4）合理切削用量选择表4-6粗、精铣平面切削用量刀具工作内容F(mm/min)n(r/min)高速钢键槽铣刀（T1）粗铣平面深度方向留0.3mm精铣余量80600高速钢立铣刀（T2）精铣平面60800三、参考程序编制1.工件坐标系建立工件坐标系原点取在工件左下角上表面顶点处。2.刀心坐标计算本课题粗铣采用往复平行切削法，精加工采用单向平行切削法；表4-7左右刀心点坐标序号左侧各点坐标(X,Y)右侧各点坐标(X,Y)1（-15，0）（95，0）2（-15，18）（95，18）3（-15，36）（95，36）4（-15，54）（95，54）5（-15，72）（95，72）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通过“试测法”进行工件高度尺寸的控制：刀具长度磨损值为+0.30，假设精加工后测得高度25+0.10的实际尺寸为25.30,比图纸要求尺寸还大0.20～0.30mm，取中间值0.25mm，则把刀具长度磨损值修改为0.30-0.25=0.05mm，然后重新运行精加工程序即可保证高度尺寸在公差范围之内。五、检测与评分[操作注意事项]1.加工表面形位公差主要由工件装夹来保证，故装夹工件时应注意工件校平、校正。2.本课题同模块二简单图形加工，直接按刀具中心运动轨迹的坐标值来编程。3.为了避免出现接刀痕迹，每两刀之间要有一定量的重叠。4.在保证加工质量的前提下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。5.平面加工也可用直径较大的盘铣刀采用直线插补的方式进行加工。6.在工件外侧边可用G00指令下刀，以缩短时间，但必须注意下刀过程中不能碰到工件或机床夹具，否则将发生撞刀。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.铣刀直径Φ20，主轴转速为1000r/min，每分种进给速度为70mm/min，则每转进给速度是多少？2.发那科系统与西门子系统公、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4-6零件，试编写程序并加工练习。图4-6图4-6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、讲解公英制尺寸指令代码老师举例分析，引导学生会用指令编程，注意指令使用中问题分析讲解每分钟进给量和每转进给量指令代码及使用引导学生分析本次课用到的工、量、刃具按图分析端面铣削方式分析端面铣削方式加铣削加工的影响分析铣平面加工工艺路径引导学完成课题工艺路径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、对刀工作分析高度尺寸精度控制方法，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表、听讲、思考、讨论、分析、思考、记录并能运用指令编程听讲、思考、记录、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、分析、思考并编程程序做好加工准备工作，按前面课题方法对刀完成零件加工听讲并思考原因学生自主总结并分享经验提高学生学习兴趣任务导向明确本次课学习目标掌握公英制尺寸指令代码灵活运用公英制指令编程掌握进给量使用指令并会灵活运用会选择工、量、刃具了解端面铣削方式会选择铣平面方式会制订铣平面加工路线会安排铣平面工艺会编写平面加工程序熟悉加工准备工作及对刀操作熟悉加工方法及高度尺寸控制方法培养安全生产、文明生产习惯培养学生综合职业能力教后记《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4-9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N20G1G42X20Y10D1，刀心轨迹并不是到达P1点而是到达偏移后的点。=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（发那科系统与西门子系统程序相同）：N10G54G17M3S800T1；设置工艺参数N20G0X-15Y-20Z5；快速移动到补偿前位置点上方N30G0Z-3；下刀N40G1G42X0Y0D1F70；建立刀具半径右补偿（西门子系统可不写D1）N50X37Y0；加工轮廓N60G2X50Y13I13J0；…N70G1Y20；…N80G3X40Y30I-10J0；…N90G1X0；…N100Y0；…N110G1G40X-15Y-20；取消刀具半径补偿N120G0Z100；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0～150mm0.02把12深度游标卡尺0～200mm0.02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、切出方式分析轮廓铣削方式及用量选择分析轮廓铣削加工工艺路径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、对刀工作操作演示机床刀具半径值输入方式分析轮廓尺寸精度控制方法，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表、听讲、思考、讨论看图、听讲、思考、讨论看表、听讲、思考、讨论看表、听讲、思考、讨论讨论、分析、思考、记录并能运用指令编程听讲、思考、记录、听讲、思考、记录听讲、思考、记录分组思考讨论、得出结论分组思考讨论、得出结论看图、思考、分析、记录听讲、思考并记录听讲、分析、思考讨论、分析、思考并编程程序做好加工准备工作，按前面课题方法对刀听讲、观看并操作训练完成零件加工和轮廓精度控制听讲并思考原因学生自主总结并分享经验提高学生学习兴趣任务导向明确本次课学习目标掌握倒角指令格式及运用掌握倒角指令格式及运用掌握倒角指令使用注意事项掌握倒圆指令格式灵活运用倒圆指令编程及使用注意事项掌握刀具半径补偿指令代码及格式会判断左右补偿会运用左右补偿指令能灵活运用刀具补偿指令编程会选择工、量、刃具了解轮廓铣削切入、切出方式会选择轮廓铣削工艺会制订轮廓铣削加工路线会编写平面加工程序熟悉加工准备工作及对刀操作会根据需要调整机床刀具半径补偿参数值熟悉加工方法及轮廓尺寸控制方法培养安全生产、文明生产习惯培养学生综合职业能力教后记《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16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三平面内轮廓加工教学目标知识目标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。能力目标1.会用CAD软件查找基点坐标；2.会进行平面内轮廓加工；3.会进行平面内轮廓尺寸控制情感目标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1.CAD软件找基点坐标2.平面内轮廓的程序编制3.内轮廓尺寸控制教学难点平面内轮廓尺寸精度控制教学方法讲授法、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三平面内轮廓加工一、编程指令1.回参考点指令（1）指令功能（2）指令格式发那科系统西门子系统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）G74；占独立程序段例：N20G74；回机床参考点（3）指令使用说明2.返回固定点指令（1）功能（2）指令格式发那科系统西门子系统G29IP_；IP是指从参考点返回目标点的指令例：N2G28X40Y60；目标点（X40，Y60）G75；占独立程序段，固定点的位置固定的存贮在机床数据中例：N40G75；回固定点（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3.参考程序编制[任务实施]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】导入新课题平面内轮廓同平面外轮廓一样是数控铣床（加工中心）加工优势，但平面内轮廓加工工艺同外轮廓又不一样，平面内轮廓要去除大量的残料，因此最好要有一定的CAD绘图能力。【二】新授任务三平面内轮廓加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①了解回参考点指令和回固定点指令；=2\*GB3②掌握平面内轮廓加工进给路线的制定方法；=3\*GB3③掌握平面内轮廓加工刀具及合理切削用量的选择。2.技能目标=1\*GB3①会用CAD软件查找基点坐标；=2\*GB3②会进行平面内轮廓加工；=3\*GB3③会进行平面内轮廓尺寸控制。[知识学习]一、编程指令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）指令格式见表4-20。发那科系统西门子系统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）G74；占独立程序段例：N20G74；回机床参考点指令使用说明1）用G28（G74）指令回参考点的各轴速度贮存在机床数据中（快速）。2）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。3）发那科系统与西门子系统回参考点指令不同，发那科系统须指定中间点坐标，；西门子系统不需跟X、Y、Z值，直接回机床参考点。返回参考点指令为程序段有效指令。5）西门子系统回参考点程序写成：G74X30Y10；程序段后X、Y下编程数值不识别。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）指令格式见表4-21。发那科系统西门子系统G29IP_；IP是指从参考点返回目标点的指令例：N2G28X40Y60；目标点（X40，Y60）G75；占独立程序段，固定点的位置固定的存贮在机床数据中例：N40G75；回固定点指令使用说明发那科系统与西门子系统指令、含义各不相同。返回固定点指令为程序段有效指令。3）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。4）西门子系统回固定点程序写成：G75X30Y10；程序段后X、Y下编程数值不识别。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：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。表4-22工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX4-22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0～150mm0.02把12深度游标卡尺0～200mm0.02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Ø10个12立铣刀Ø10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。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。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。一般尽可能采用顺铣，即在铣内轮廓时采用沿内轮廓逆时针的铣削方向为好。3）进给路线内轮廓的进给路线有行切、环切和综合切削三种切削方法，图4-26为行切法；图4-27为环切法；综合切削法是先行切后环切。行切与环切进给路线都能切净内轮廓中的全部面积，不留死角，不伤轮廓。不同点是行切法的进给路线比环切法短，达不到所要求的表面粗糙度；用环切法获得的表面粗糙度要好于行切法，环切法刀位点计算复杂、刀具路径长。加工中可结合行切、环切的优点，采用综合切削法；先用行切法去除中间部分余量，最后用环切法加工内轮廓表面，既可缩短进刀路线，又能获得较好的表面质量。图4-27图4-26图4-27图4-26本课题由于内轮廓余量不多，选择环切法并由里向外加工，加工中行距取刀具直径的50～90%左右，加工路线见图4-27。刀具由1→2→3→4→5→6→3→7→8→9→10→7→1的顺序按环切方式进行加工，刀具从点3运行至点7时建立刀具半径补偿，加工结束时刀具从点7运行至点1过程中取消刀具半径补偿。（2）合理切削用量的选择表4-23粗、精铣切削用量选择刀具工作内容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7012003.参考程序编制（1）工件坐标系建立（2）基点坐标计算本课题不仅要计算基点7、8、9、10、11、12、13、14等坐标还要计算环切余量时1、2、3、4、5、6点坐标，其中1、2、3、4、5、6、9、10、11、12坐标不易计算，可采用CAD软件查找点坐标的方法，具体做法：在二维CAD软件如AutoCAD或CAXA电子图板中画出内轮廓图形（注意工件坐标系与CAD软件坐标系一致，坐标原点重合），然后把鼠标放置在各点上可通过软件屏幕下方显示出该点坐标或用软件查询工具查找各点坐标，见表4-24所示。表4-24基点及环切时各点坐标基点坐标(X,Y)基点坐标(X,Y)1（-10，10）8（-20，-30）2（-10，-10）9（20，-30）3（-17，-17）10（22.308，-18.462）4（-1.716，-17）11（22.308，18.462）5（-1.716，17）12（20，30）6（-17，17）13（-20，30）7（-30，-20）14（-30，20）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用立铣刀精加工时机床中刀具半径补偿值先设置为5.2mm，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，若第一次运行精加工程序后，若用游标卡尺测得内轮廓60±0.1实际尺寸为59.45mm，比图纸要求尺寸还小0.45～0.65mm，单边小0.225～0.325mm（取中间值0.275mm），则机床中半径补偿值修改为5.2-0.275=4.925m；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.铣刀半径必须小于或等于工件内轮廓凹圆弧最小半径的大小，否则无法加工出内轮廓圆弧，机床中半径参数设置也不能大于内轮廓圆弧半径，否则会发生报警。2.加工内轮廓尽可能采用顺铣以提高表面质量。3.平面内轮廓加工尽可能采用行切、环切相结合的路线，并从里往外加工既可缩短切削时间又可保证加工表面质量。4.内轮廓无法加工预制孔，精加工时用立铣刀用螺旋方式下刀或采用键槽铣刀替代。5.机床中半径参数值设置越大，内轮廓尺寸越小，与外轮廓刚好相反。6.工件装夹在平口钳上应校平上表面，否则深度尺寸不易控制；也可在对刀前（或程序中）用盘铣刀铣平工件上表面。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.采用行切或环切时行距如何确定？2.发那科系统与西门子系统使用长度补偿与深度尺寸控制有何关系？3.试一试：用CAD软件查找各点坐标，然后编写如图4-27所示零件的程序并加工练习。”图4-27图4-27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、讲解回机床参考点指令代码、格式老师举例分析，引导学生注意指令使用中问题分析讲解回固定点指令代码及使用引导学生分析本次课用到的工、量、刃具按图分析端面铣内轮廓切入、切出方式及铣削方向分析内轮廓铣削路线及对铣削加工的影响分析铣内轮廓加工工艺路径讲解用CAD软件辅助查找基点坐标方法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、对刀工作分析内轮廓尺寸精度控制方法，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表、听讲、思考、记录讨论、分析、思考、记录并能运用指令编程听讲、思考、记录分组思考讨论、得出结论看图、思考、分析听讲、思考并记录听讲、分析、思考听讲、观看并操作训练讨论、分析、思考并编程程序做好加工准备工作，按前面课题方法对刀完成零件加工听讲并思考原因学生自主总结并分享经验提高学生学习兴趣任务导向明确本次课学习目标掌握回机床参考点指令代码及使用灵活运用回机床参考点指令编程掌握回固定点指令并会灵活运用会选择工、量、刃具了解铣削内轮廓方式会选择铣内轮廓方式会制订铣内轮廓加工路线会用CAD软件查找基点坐标会编写内轮廓加工程序熟悉加工准备工作及对刀操作熟悉加工方法及内轮廓尺寸控制方法培养安全生产、文明生产习惯培养学生综合职业能力教后记《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17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四轮廓综合加工教学目标知识目标1.掌握轮廓综合加工工艺制定方法；2.了解相同形状内、外轮廓的编程方法。能力目标1.会进行轮廓综合加工；2.会进行相同形状内、外轮廓的加工；3.会处理薄壁零件加工工艺。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.相同形状的内外轮廓的加工方法2.轮廓尺寸控制方法教学难点相同形状的轮廓的加工教学方法讲授法、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四轮廓综合加工一、编程知识使用刀具半径补偿指令时，当机床中刀具半径参数值为正，刀具沿工件外轮廓运行；刀具半径参数值为负，刀具将沿工件内侧运行。二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择2.加工工艺方案（1）加工工艺路线制定（2）合理切削用量选择3.参考程序编制（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、加工准备二、对刀，建工件坐标系三、程序输入与仿真测试四、零件自动加工与精度控制五、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】导入新课题我们日常的生产实践中常见的轮廓大多是由内外轮廓组成的在编制程序的时候该如何控制刀具半径补偿，并且如果轮廓中有相同形状的薄壁该如何处理？【二】新授任务四轮廓综合加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①掌握轮廓综合加工工艺制定方法；=2\*GB3②了解相同形状内、外轮廓的编程方法。2.技能目标=1\*GB3①会进行轮廓综合加工；=2\*GB3②会进行相同形状内、外轮廓的加工；=3\*GB3③会处理薄壁零件加工工艺。[知识学习]一、编程知识使用刀具半径补偿指令时，当机床中刀具半径参数值为正，刀具沿工件外轮廓运行；刀具半径参数值为负，刀具将沿工件内侧运行。图4-31a）所示为机床中刀具半径参数值为正时刀具中心轨迹；图4-31b)所示为机床中刀具半径参数值为负值刀具中心轨迹，此时G41、G42指令互换；用此方法可加工凹、凸配合形状零件或相同形状的内、外轮廓（如薄壁件），且它们之间的间隙（厚度）可通过调节半径参数值大小来控制。图4-31图4-31二、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：本课题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。表4-28综合轮廓加工工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX4-4-1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0～150mm0.02把12深度游标卡尺0～200mm0.02把13万能角度尺0～36002′把14百分表及表座0～10mm0.01个15粗糙度样板N0～N112副1刃具1键槽铣刀Ø12个12立铣刀Ø12个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线制定既有外轮廓又有内轮廓时一般应先加工内轮廓，中间内、外轮廓形状相同可用同一程序，通过设置机床刀具半径补偿值正、负数值来加工。内轮廓无法沿轮廓切线延长线方向切入、切出，只能沿法向（或圆弧）切入、切出，此处沿法线方向切入、切出，刀具由O运行至1时建立刀具半径补偿，然后沿着下列次序运行：1→2→3→4→5→6→