数控铣床编程与操作项目教程 第4版 教案 项目5 凹槽加工

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0～150mm0.02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，然后重新运行精加工程序即可保证轮廓尺寸符合图纸要求；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、分析、思考并编程程序做好加工准备工作，按前面任务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局部坐标系、子程序概念理解局部坐标系、子程序含义掌握坐标系偏移指令并会灵活运用灵活运用坐标系偏移指令进行编程并了解其使用注意事项会选择工、量、刃具了解铣槽工艺会选择铣槽方式及切入、切出方式会制订铣槽用量会编写槽加工程序熟悉加工准备工作及对刀操作熟悉加工方法及槽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19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二直沟槽、圆弧槽加工教学目标知识目标1.掌握坐标系偏转指令及使用；2.了解镜向加工指令；3.撑握直沟槽、圆弧槽加工工艺制定方法。能力目标1.会进行直沟槽、圆弧槽加工；2.会进行直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制。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.坐标系偏转指令及使用；2.直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制方法。教学难点直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制方法。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直沟槽、圆弧槽加工一、编程指令1.坐标系偏转指令（1）指令功能（2）指令格式法：G17G18G19G68α_β_R_；G69（取消）西：G17/G18/G19ROTRPL=G17/G18/G19AROTRPL=ROT（或TRANS）（取消）（3）指令使用说明2.镜向加工指令（1）指令功能（2）指令格式发那科：G51.1X＿Y＿Z＿；（设置）G50.1；（取消）西门子：MIRRORX0Y0Z0；（不可附加）AMIRRORX0Y0Z0；（可附加）MIRROR；（取消）（3）镜像指令使用说明二、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]一、加工准备二、对刀建工件坐标系三、程序输入与仿真校验四、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】导入新课题上次课课题是用子程序和坐标系偏移指令加工一系列键槽，本次课题是通过子程序加工一些列绕圆周旋转的凹槽。同时有些槽的加工是通过子程序和坐标系镜像指令加工出来的【二】新授任务二直沟槽、圆弧槽加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①掌握坐标系偏转指令及使用；=2\*GB3②了解镜向加工指令；=3\*GB3③撑握直沟槽、圆弧槽加工工艺制定方法。2.技能目标=1\*GB3①会进行直沟槽、圆弧槽加工；=2\*GB3②会进行直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制。[知识学习]一、编程指令1.坐标系偏转指令（1）指令功能将坐标系偏转一个角度。（2）指令格式系统指令格式指令含义发那科系统G17/G18/G19G68α_β_R_在选定平面内以某点为旋转中心旋转R角度，α_β_为相应的X、Y、Z中的两个绝对坐标作为旋转中心。G69取消坐标系旋转。西门子系统G17/G18/G19ROTRPL=可编程的坐标系偏转，取消以前的偏置和偏转，RPL后指定的是偏转角度。G17/G18/G19AROTRPL=附加的可编程的坐标系偏转，RPL后指定的是偏转角度。ROT或TRANS取消坐标系偏置及偏转。指令使用说明1)G17、G18、G19是坐标系所在的平面，立式铣床（加工中心）是指G17平面。2)式中R（RPL）为偏转角度，在不同平面内偏转角度正方向的规定见图5-10（逆时针为正，顺时针为负）。3)发那科系统中没有指定“α_β_”时，则G68程序段的刀具位置为旋转中心。4)发那科系统中当程序未编制“R_”值时，则参数5410中的值被认为是旋转的角度。5)西门子系统ROT指令偏转时会取消以前的偏移和偏转即始终相对于原坐标系偏转；AROT指令使用时，如果已经有一个TRANS、ROT或AROT指令生效，则在AROT指令下编程的坐标轴旋转会附加在以前的偏移和偏转上西门子系统例：加工如图5-11图形，在工件坐标系XOY中，A、B、C、D、E等基点坐标不易求解，用坐标轴偏转指令把工件坐标系偏转350至X’O’Y’，在X’O’Y’当前坐标系中基点坐标便很容易求出，编程也方便，程序见表5-14。图5-2-4表5-14发那科系统与西门子系统示例程序图5-2-4程序段号发那科系统西门子系统动作说明N5G90G40G80G69G40G90设置初始状态。N10G0G54X0Y0Z5M3S1000T01G0G54X0Y0Z5M3S1000T01刀具在工件坐标系中移动到X0Y0Z5处。N20G68X24Y17R35TRANSX24Y17工件坐标系偏转到X’O’Y’坐标系位置。N25AROTRPL=35N30G0Y-7.5X0G0Y-7.5X0刀具移动到当前坐标系中Y-7.5X0处即A点。N40G1Z-2F50G1Z-2F50下刀。N50Y7.5Y7.5刀具直线加工到BN60X13.5；X13.5；刀具直线加工到CN70G3X30Y0R18G3X30Y0CR=18刀具圆弧插补到DN80G1X20Y-7.5G1X20Y-7.5刀具直线加工到E点。N90X0X0刀具直线加工到A点。N100G0Z5G0Z5抬刀。N110G69G258取消坐标系偏转。N120G0X0Y0G0X0Y0刀具移动到工件坐标系X0Y0处。2.镜向加工指令（1）指令功能镜向功能可以实现对称零件的加工。（2）指令格式镜向功能指令格式见表5-15。系统指令格式指令含义发那科系统G51.1X＿Y＿Z＿；设置可编程的镜像。G50.1；取消可编程的镜像。西门子828D系统MIRRORX0Y0Z0；可编程的镜像功能，清除所有偏移、偏转、镜像指令。AMIRRORX0Y0Z0；可编程的镜像功能，附加于当前指令。MIRROR；不带数值，清除所有偏移、偏转、镜像指令。示例：如图5-12所示，原件编为子程序，其它用镜像加工，参考程序见表5-16。表5-2-4发那科系统与西门子系统示例程序段号发那科系统西门子系统动作说明N10G17G17选择XY平面。N20M98P0020L20调用子程序加工。N30G51.1X0MIRRORX0沿X轴方向镜向。N40M98P0020L20加工左边形状。N50G51.1Y0MIRRORY0沿Y轴方向镜向。N60M98P0020L20加工下边形状。N70G51.1X0Y0MIRRORX0Y0沿X、Y轴同时镜向。N80M98P0020L20加工左下角形状。N90G50.1MIRROR取消镜向。镜像指令使用说明1）使用镜像功能后，G02和G03，G42和G43指令被互换。2)在可编程镜像方式中，与返回参考点有关指令和改变坐标系指令（G54～G59）等有关代码不准指定。3)发那科系统还可通过机床面板实现镜像功能，如果指定可编程镜像功能，同时又用CNC外部开关或CNC设置生成镜像时，则可编程镜像功能首先执行。4)发那科系统用G51.1可指定镜像的对称点和对称轴，而用G50.1仅指定镜像对称轴，不指定对称点。5)西门子802D以上系统才有镜像指令功能且MIRROR/AMIRROR指令要求占一个独立程序段。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：表5-17工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX5-8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Ø6个12立铣刀Ø6个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线=1\*GB3①粗加工四个斜槽。=2\*GB3②粗加工三个圆弧槽。=3\*GB3③精加工四个斜槽。=4\*GB3④精加工三个圆弧槽。四个直槽编写一个子程序，然后用镜像功能加工其余三个，粗、精加工分别由不同子程序完成零件加工。中间三个圆弧槽编写一个子程序（粗、精加工也各编写一子程序进行加工），其余二个圆弧槽用坐标轴偏转指令调用子程序加工。（2）合理切削用量选择表5-18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401000表面直线进给轮廓留0.3mm精加工余量601000表面圆弧进给轮廓留0.3mm精加工余量601000高速钢立铣刀精铣（T2）垂直进给401200表面直线进给501200表面圆弧进给5012003.参考程序编制（1）工件坐标系建立工件坐标系建立在工件几何中心上与设计基准重合。斜槽、圆弧槽子程序坐标系仍然建立在工件坐标系上。（2）基点坐标见表5-19所示。基点坐标(x,y)A(15.193,40)B(40,2.79)C(40,17.212)D(24.807,40)E（18，0）F（-12，30）G（-12，20）H（8,0）(3)参考程序（略）[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五、检测与评分[操作注意事项]1.加工前应注意刀具半径、长度补偿等参数的设定。2.精加工斜槽从侧边下刀时，可选用不能垂直下刀的立铣刀进行加工。中间圆弧形槽精加工时，应选能垂直进刀的立铣刀或用键槽铣刀替代。3.圆弧槽宽度的测量，应注意测量尺寸是指内、外圆弧径向值。4.西门子802S/C系统无镜像功能指令，802D系统以上级别才有镜像功能。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.发那科、西门子坐标系偏转指令有何异同？2.使用镜像功能指令后，刀具半径补偿功能与原工件加工时有何不同？圆弧插补功能与原工件有何不同？3.西门子系统坐标系偏转原点不在工件坐标系原点上，如何才能实现正确的偏转？4.练一练：编制如图5-14所示零件程序并加工练习。图5-14图5-14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、讲解坐标系偏转概念、指令格式老师举例分析，引导学生理解坐标系偏转使用说明及偏转角正负规定举例分析讲解坐标系偏转指令代码的使用与编程按表分析镜像功能指令及格式举例引导学生运用镜像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、理解听讲、思考并记录分组思考、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坐标系偏转指令格式及应用理解坐标系偏转使用说明及偏转角正负规定掌握坐标系偏转指令并会灵活运用掌握镜像功能指令灵活运用镜像指令进行编程并了解其使用注意事项会选择工、量、刃具了解铣槽工艺会制订铣槽用量会编写槽加工程序熟悉加工准备工作及对刀操作熟悉加工方法及槽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20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三腔槽综合加工教学目标知识目标1.掌握腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；2.了解计算参数（宏指令）含义；3.了解西门子凹槽加工循环参数及选用。能力目标1.会利用行切法切削内腔多余材料；2.会进行腔槽尺寸的控制；3.会用西门子凹槽循环加工不同类型凹槽及控制凹槽尺寸。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.腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；2.西门子凹槽加工循环参数及选用教学难点腔槽尺寸的控制方法及西门子凹槽加工循环参数及选用教学方法讲授法、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腔槽综合加工一、编程指令1.发那科宏程序2.西门子铣削循环（1）矩形型腔铣削循环（POCKET3）（2）圆型腔铣削循环（POCKET4）编程示例：二、加工工艺分析（1）工、量、刃具选择（2）加工工艺方案三、程序编制（1）建立工件坐标系（2）计算基点坐标（3）程序编制[任务实施]一、加工准备二、对刀，建工件坐标系三、程序输入与仿真校对四、零件加工与尺寸控制五、任务检测与评价六、操作注意事项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】导入新课题本次课的内容是进行腔槽的综合加工，对于西门子来说凹槽可以采用加工内轮廓的方式加工同时也可以采用凹槽循环加工，另外如果我们加工的轮廓中含椭圆、双曲线等我们该如何解决？【二】新授任务三腔槽综合加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①掌握腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；=2\*GB3②了解计算参数（宏指令）含义；=3\*GB3③了解西门子凹槽加工循环参数及选用。2.技能目标=1\*GB3①会利用行切法切削内腔多余材料；=2\*GB3②会进行腔槽尺寸的控制；=3\*GB3③会用西门子凹槽循环加工不同类型凹槽及控制其精度。[知识学习]一、编程指令1.发那科系统宏程序发那科系统中一组以子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序；调用宏程序的指令称为“用户宏程序命令”，或宏程序调用指令。用户宏程序由于允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制同样的加工程序更简便。此外用户可以利用宏程序自已开发固定循环来加工同一类型（尺寸不同）的零件，2.西门子铣削循环西门子828D系统不仅提供多种孔加工循环，还提供多种铣削加工循环，有端面铣削循环（CYCLE71）、轮廓铣削循环（CYCLE72）、标准型腔铣削循环、槽铣削循环及螺纹铣削循环等；其中标准型腔铣削循环又有矩形腔（POCKET3）和圆形腔（POCKET4）两种；槽铣削循环又有铣削模式长孔（LONGHOLE）、铣削模式圆弧槽（SLOT1）和铣削模式圆周槽（SLOT2）三种，（1）矩形型腔铣削循环POCKET3使用矩形型腔铣削循环可以铣削任意形状矩形腔。指令格式POCKET3(RP，Z0，SC，Z1，L，W，R，X0，Y0，a0，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，DXY，L1，W1，AZ，ER，EP，EW，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方软键，再按屏幕右侧软键，按软键，出现矩形型腔窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按软键，完成参数输入，调用循环加工图例（矩形型腔窗口）参数含义PL：加工平面，通过选择/转换键切换RP：返回平面，单位：mmZ0：参考点Z坐标，单位：mmSC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号）单位：mmZ1：腔的深度（绝对值或相对于Z0的深度）单位：mmL：腔的长度，单位：mmW：腔的宽度，单位：mmR：拐角半径，单位：mmX0：参考点的X坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmY0：参考点的Y坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mma0：腔的旋转角度，单位：度DZ：最大进刀深度，单位：mmUXY：边缘精加工余量，单位：mmUZ：底部精加工余量，单位：mmF：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了垂直下刀时提供）DXY：最大切削宽度（若相对于铣刀直径的百分比值）单位：mm或%L1：预加工长度（仅限选择了二次加工时提供）W1：预加工宽度（仅限选择了二次加工时提供）AZ：预加工深度（仅限选择了二次加工时提供）ER：螺旋线下刀时的螺旋半径（仅限选择了螺旋下刀时提供）EP：螺旋线下刀时的最大螺距（仅限选择了螺旋下刀时提供）EW：往复下刀时的最大角度（仅限选择了往复下刀时提供）FS：倒角的斜边宽度（仅选择倒角时提供）ZFS：刀尖下刀深度（仅选择倒角时提供）使用说明（1）调用循环前，刀具可处于任意位置，但需保证刀具从该位置到循环起点不发生碰撞（2）调用矩形型腔铣削循环前应设置刀具半径值，否则循环终止并发生报警（3）铣刀半径应小于矩形型腔转角半径，否则会发生报警（4）参考点可选择中心、左下、右下、左上、右上五个不同位置（5）加工工艺有：▽（粗加工）、▽▽▽（精加工）、边沿▽▽▽（边沿精加工）、倒角四种（6）加工位置有单独位置（在X0、Y0、Z0编程位置铣削）和MCALL两种（7）下刀方式有：预钻孔、垂直下刀、沿螺旋线下刀和往复下刀四种（8）选择粗加工时有完整加工（由整块材料铣削型腔）和二次加工（已有一个较小的矩形腔或者一个钻孔）两种（9）如果输入参数得出一个纵向槽或长孔，循环内部会自动从POCKET3中调用对应的槽加工循环（2）圆形型腔铣削循环POCKET4使用圆形型腔铣削循环可以铣削任意的圆形腔。指令格式POCKET4(RP，Z0，SC，Z1，φ，X0，Y0，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，DXY，φ1，AZ，ER，EP，，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方软键，再按屏幕右侧软键，按软键，出现圆形型腔窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按软键，完成参数输入加工图例（圆形型腔窗口）参数含义PL：加工平面，通过选择/转换键切换RP：返回平面，单位：mmZ0：参考点Z坐标，单位：mmSC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号）单位：mmZ1：腔的深度（绝对值或相对于Z0的深度）单位：mmφ：腔的直径，单位：mmX0：参考点的X坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmY0：参考点的Y坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmDZ：最大进刀深度，单位：mmUXY：边缘精加工余量，单位：mmUZ：底部精加工余量，单位：mmF：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了垂直下刀时提供）DXY：最大切削宽度（或铣刀直径的百分比值）单位：mm或%φ1：预加工直径（仅限选择了二次加工时提供）AZ：预加工深度（仅限选择了二次加工时提供）ER：螺旋线下刀时的螺旋半径（仅限选择了螺旋下刀时提供）EP：螺旋线下刀时的最大螺距（仅限选择了螺旋下刀时提供）FS：倒角的斜边宽度（仅选择倒角时提供）ZFS：刀尖下刀深度（仅选择倒角时提供）使用说明（1）调用循环前，刀具可处于任意位置，但需保证刀具从该位置到循环起点不发生碰撞（2）调用圆形型腔铣削循环前应设置刀具半径值，否则循环终止并发生报警（3）铣刀半径应小于圆形型腔半径，否则会发生报警（4）铣削方式有顺铣（0）和逆铣（1）两（5）加工工艺有：▽（粗加工）、▽▽▽（精加工）、边沿▽▽▽（边沿精加工）、倒角四种（6）加工方式有平面加工圆形腔和螺旋线加工圆型腔两种（7）加工位置有单独位置（在X0、Y0、Z0编程位置铣削）和MCALL两种（8）下刀方式有：预钻孔、垂直下刀、沿螺旋线下刀三种（9）选择粗加工时有完整加工（由整块材料铣削型腔）和二次加工（已有一个较小的圆形腔或者一个钻孔，必须编程AZ和φ1）两种例：如图5-18用循环加工矩形凹槽和圆形凹槽，工件坐标系建立在工件上表面中心位置，圆形槽用粗加工方式加工，矩形槽先粗加工（精加工余量：表面0.5mm、深度0.4mm）后精加工方式加工，铣刀半径为R6。图5-18图5-18N10G90G54M3S1000T1D1；规定工艺参数N20G00X0Y0Z50；回到起点POCKET3（10，0，3，-8，60，40，8，0，0，0，5，0.5，0.5，100，50，3，11，6，，，，，）；调用矩形凹槽循环，设置粗加工循环参数POCKET4（10，0，3，-14，10，0，0，5，0.5，0.5，100，0.1，0，11，80，0.5，0.5，0，、、、、、）；调用圆形凹槽循环，设置粗加工循环参数N30G00Z100；刀具Z向退回N40M5；主轴停N50M0；程序停，手动换精加工刀具N60M3S1200；设置精加工转速POCKET3（10，0，3，-8，60，40，8，0，0，0，5，0，0，80，50，3，12，6，，，，，）；调用矩形凹槽循环，设置精加工循环参数POCKET4（10，0，3，-14，20，0，0，5，0，0，80，0.1，0，0，12，80，、、、、、）；调用圆形凹循环，设置精加工循环参数N70G00Z100；刀具Z向退回N80M02；程序结束二、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：矩形凹槽拐角半径为R6，所选铣刀直径必须小于Ø12，选Ø10，且粗、精加工分开。环形槽最小拐角半径为R11，所选刀具直径最小为Ø22，但环形槽槽宽为6，故所选铣刀直径不能大于Ø6，故选择Ø5铣刀，粗、精加工同上，具体规格见表5-29。工、量、刃具清单图号SKX5-15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带表游标卡尺0～150mm0.01把12深度千分尺0～25mm0.01把13百分表及表座0～10mm0.01个14半径规R7～R14.5R15～R25套各15粗糙度样板N0～N112级副1刃具1键槽铣刀Ø5、Ø10个12立铣刀Ø5、Ø10个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线制定此例应先加工矩形方槽再加工中间环形槽；若先加工中间环形槽，一方面槽较深，刀具易断，另一方面加工矩形方槽时会在环形槽中产生飞边，影响环形槽宽度尺寸。加工方案一：矩形槽深度6mm粗加工需分层铣削。在每一层表面加工中因铣刀直径为10mm，还需采用环切或行切法切除多余部分材料，见图5-19（其中A、B、C、D…点坐标需要求解）。精加工采用圆弧切入和切出方法以避免轮廓表面产生刀痕，见图5-20。环形槽深度为4mm，粗加工也应分两次进刀，槽两边曲线形状不同，应分别进行粗、精加工；粗、精加工程序可用同一程序，只需在加工过程中设置不同的刀具半径补偿值即可。加工方案二：矩形槽选用西门子凹槽循环粗、精加工；环槽用键槽铣刀粗、精铣。（2）合理切削用量选择表5-30粗、精铣削用量刀具直径工作内容f(mm/min)N(r/min)下刀深度mm高速钢键槽粗铣刀（T1）Ø10垂直进给5010002表面直线进给7010002表面圆弧进给7010002高速钢键槽粗铣刀（T2）Ø5垂直进给4012002表面直线进给6012002表面圆弧进给6012002高速钢立铣刀、精铣（T3）Ø10垂直进给5012000.2表面直线进给6012000.2表面圆弧进给6012000.2立铣刀、精铣（T4）Ø5垂直进给4015000.2表面直线进给6015000.2表面圆弧进给6015000.2三、参考程序编制（1）工件坐标系建立根据工件坐标系建立原则，X、Y零点建在工件几何中心上，Z零点建立在工件上表面。（2）基点坐标计算1）粗加工行切时各点坐标计算表5-31粗加工行切时刀具各点坐标A（-24，-24）B（24，-24）D（-24，-15）C（24，-15）E（-24，-6）F（24，-6）、、（-24，3）、、（24，3）、、（-24，12）、、（24，12）、、（-24，21）、、（24，21）H（-24，24）I（24，24）2）环形槽外侧、里侧基点坐标（见表5-32）基点槽外侧(X,Y)槽内侧(X,Y)基点槽外侧(X,Y)槽内侧(X,Y)P1（-20，0）（-14，0）P5（20，0）（14，0）P2（-20，-9）（-14，-9）P6（20，9）（14，9）P3（-9，-20）（-9，-14）P7（9，20）（9，14）P4（0，-20）（0，-14）P8（0，20）（0，14）（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，然后重新运行精加工程序即可保证轮廓尺寸符合图纸要求；五、检测与评分[操作注意事项]1.矩形槽、环形槽粗加工用键槽铣刀，精加工时则选立铣刀。2.加工矩形槽、环形槽时通过设置刀具半径值来控制轮廓粗加工、半精加工、精加工余量。3．发那科系统T1、T2、T3、T4四把刀长度补偿分别放入H01、H02、H03、H40长度补偿号中；西门子系统则将长度补偿值分别放入四把铣刀T1（D1）、T2（D2）、T3（D3）、T4（D4）的刀沿中。4.粗加工中间多余部分材料可选直径较大的铣刀切除。5.精加工时，进给速度主要是通过调节进给倍率实现，以提高表面加工质量。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.宏指令或计算参数有何作用？2.腔槽中多余材料如何外理？3.西门子凹槽循环在什么情况下能加工出圆形槽、键槽？4.试用西门子凹槽循环编写图5-15数控程序。5.做一做：针对图5-21零件，试编写程序并加工练习。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、讲解发那科系统宏程序概念指令老师讲解西门子系统铣削加工循环种类、作用分析讲解西门子系统矩形型腔铣削循环调用方法按图分析讲解西门子系统矩形型腔铣削循环参数含义及选择方法分析讲解西门子系统矩形型腔铣削循环使用注意事项分析西门子系统圆形槽铣削循环调用方法按图分析讲解西门子系统圆形型腔铣削循环参数含义及选择方法引导分析西门子圆形型腔铣削循环指令说明举例，引导学生会运用西门子标准型腔铣削循环编程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、记录听讲、分析、讨论听讲、思考、记录、理解听讲、思考、记录、理解听讲、讨论、分析听讲、记录、分析听讲、思考、记录、理解分析、讨论、思考并得出编程结论看图、思考、分析听讲、思考并记录讨论、思考并完成任务讨论、分析各铣削用量的选用讨论、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了解发那科系统宏程序概念及作用理解西门子系统铣削加工循环掌握西门子系统矩形型腔铣削循环调用方法掌握西门子系统矩形型腔铣削循环参数含义及选用会使用西门子矩形型腔循环掌握西门子圆形槽循环调用方法掌握西门子系统圆形型腔铣削循环参数含义及选择了解西门子圆形型腔铣削循环使用注意事项会灵活运用西门子标准型腔铣削循环进行编程会选择工、量、刃具了解铣槽工艺会制订铣槽用量会编写槽加工程序熟悉加工准备工作及对刀操作熟悉加工方法及槽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21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四环形槽及环形凸台加工教学目标知识目标1.掌握极坐标指令及其指令格式。2.会用极坐标指令编写零件数控加工程序。3.了解西门子系统轮廓加工循环指令及应用。能力目标1.会进行环形槽加工。2.会进行环形槽尺寸测量及精度控制。3.会进行一般凸台加工及精度控制。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.极坐标指令及其指令格式。2.西门子系统轮廓加工循环指令及应用。教学难点极坐标编程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四环形槽及环形凸台加工一、编程指令1．极坐标指令（1）指令功能（2）指令格式法：G16；极坐标开始G00/G01IP；G15；极坐标结束西：G110X_Y_；G110RP=AP=；第一种定义极点G111X_Y_；G111RP=AP=；第二种定义极点G112X_Y_；G112RP=AP=；第三种定义极点（3）指令使用说明2．西门子轮廓加工循环指令（1）西门子轮廓加工循环指令格式CYCLE72（“C0N”，RP，Z0，SC，Z1，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，，R1，L1，R2，L2，FS，ZFS）；（2）循环指令使用说明二、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】导入新课题对于某些以原点呈一定角的零件，用工件坐标系编程，基点坐标不方便计算，另外对没有规律的一般轮廓，能不能采用循环进行编程加工？【二】新授任务四腔槽综合加工[学习目标]1．知识目标=1\*GB3①掌握极坐标指令及其指令格式。=2\*GB3②会用极坐标指令编写零件数控加工程序。=3\*GB3③了解西门子系统轮廓加工循环指令及应用。2．技能目标=1\*GB3①会进行环形槽加工。=2\*GB3②会进行圆形槽尺寸测量及精度控制。=3\*GB3③会进行一般凸台加工及精度控制。[知识学习]一、编程指令1．极坐标指令（1）指令功能工件上尺寸以到一个固定点（极点）的距离和角度设定时，直角坐标系中计算基点坐标困难且不精确，而采用极坐标系，计算基点坐标容易，编程方便。（2）指令格式系统指令格式指令含义发那科系统G16；G00/G01IP；极坐标开始指令，以工件坐标系原点作为极坐标极点，若程序中采用坐标系偏移（偏转）指令后，则以偏移（偏转）后的坐标系原点作为极坐标极点IP构成极坐标指令的轴地址和指令值：平面的第一轴：指定极坐标的半径（如G17平面中X轴）平面的第二轴：指定极坐标的极角（如G17平面中Y轴）G15；极坐标取消指令西门子系统RP=极坐标半径，某点到极点的距离AP=极角，某点和极点连线与横坐标轴的夹角G110X_Y_；G110RP=AP=；极点定义，以刀具当前位置为基准设置极点，可用直角坐标或极坐标进行定义极点位置G111X_Y_；G11RP=AP=；极点定义，以当前工件坐标系的原点为基准设置极点，可用直角坐标或极坐标进行定义极点位置G112X_Y_；G112RP=AP=；极点定义，以最后有效的极点为基准设置极点，可用直角坐标或极坐标进行定义极点位置（3）指令使用说明1）使用极坐标系时需指令选择所在平面，立式铣床是指G17平面。2）极坐标系中同样可以运行G00、G01、G02、G03等坐标轴移动指令，西门子系统只能插补圆心与极点重合的圆弧，指令格式为G02/G03RP=AP=；发那科系统可以插补圆心不在极点的圆弧，指令格式为G02/G03X_Y_R_；。3）在绝对坐标指令/增量坐标指令（G90/G91）下都可以指定极坐标半径和极角。4）极角是指该点和极点的连线与所在平面中的横坐标轴（第一轴）之间的夹角（如G17平面中X轴），且逆时针方向为正，顺时针方向为负。5）西门子系统如果不定义极点，则以当前工件坐标系原点为极点。例：加工如图5-24所示OAB图形，在工件坐标系XOY中，A、B等基点坐标计算困难且不精确，而采用极坐标编程，基点坐标便很容易求出，编程也方便，程序见表5-40。程序段号发那科系统西门子系统动作说明N10………N20G01X0Y0F100G01X0Y0F100刀具加工至直角坐标系中原点位置N30G17G90G16G17G90选择XOY平面，绝对坐标，发那科系统建立极坐标系N40G01X42Y22G01RP=42AP=22极坐标系中直线加工到A点N45G111X11.658Y28.206西门子系统设置极点到圆弧圆心位置N50G03X60Y75R30G03RP=30AP=82.585极坐标系中圆弧加工到B点N55G15发那科系统取消极坐标系N60G01X0Y0G01X0Y0直角坐标系中直线加工到O点N70……2．西门子轮廓（轨迹）铣削循环指令西门子轨迹铣削循环CYCLE72可以铣削任意编程的轮廓，加工方向任意，且不强制轮廓是闭合的。指令格式CYCLE72(“CON”，RP，Z0，SC，Z1，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，，R1，L1，R2，L2，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方软键，再按屏幕右侧软键，出现轨迹铣削窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按软键，完成参数输入加工图例（轨迹铣削窗口）参数含义CON：轮廓子程序名PL：加工平面，通过选择/转换键切换RP：返回平面，单位：mmZ0：参考点Z坐标，单位：mmSC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号）单位：mmZ1：腔的深度（绝对值或相对于Z0的深度）单位：mmDZ：最大进刀深度，单位：mmUXY：边缘精加工余量，单位：mmUZ：底部精加工余量，单位：mmF：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了轴向方式逼近时提供）R1：逼近半径（仅适用于四分之一、半圆或直线逼近模式）L1：逼近长度（仅适用于直线逼近模式）R2：回退半径（仅适用于四分之一圆或半圆回退模式）L2：回退长度（仅适用于直线回退模式）FS：倒角的斜边宽度（仅选择倒角时提供）ZFS：刀尖下刀深度（仅选择倒角时提供）使用说明（1）调用循环前，刀具可处于任意位置，但需保证刀具从该位置到循环起点不发生碰撞（2）调用循环前应设置刀具半径值，若加工内轮廓时应小于内轮廓拐角半径（3）加工性质有：▽（粗加工1）、▽▽▽（精加工2）和chamfer（倒角5）三种（4）加工方向有向前和回退两种（5）刀具半径补偿有左补偿（41）、右补偿（42）和无补偿（40）三种（6）进刀方式（平面逼近模式）有直线、四分之一圆、半圆和垂直四种（7）逼近方案有轴方式和三维（仅适用于四分之一圆、半圆和直线逼近模式）两种（8）退刀方式（平面回退模式）有直线、四分之一圆和半圆三种（9）回退方案有轴方式和三维（仅适用于四分之一圆、半圆和直线逼近模