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学习情境典型零件数控铣削编程及加工数控师资培训本情境主要介绍铣削加工中心加工模型，任务是复杂典型零件。工作流程任务描述知识链接制定计划组织实施检查评价知识技能拓展情境导入1.零件图样如图所示任务描述2.工作条件1）生产纲领：单件。2）毛坯材料：45#的80×80×15mm钢块。3）选用机床为FANUCOi系统MVC350型加工中心4）时间定额：编程时间120min；实操时间180min。技能目标任务描述【专业能力】1.能正确分析典型复杂零件数控加工中心工艺性。2.能正确选用、使用通用工艺装备。3.能合理选择选用综合加工刀具。4.能独立完成零件的加工。5.能正确进行零件的质量检测。技能目标任务描述【方法/社会/个性/交流/学习】能力1.具有正确进行复杂典型零件的加工方法。2.具备跨学科考虑问题的能力。3.掌握相关联的学习技术和学习策略。4.锻炼解决过程问题并能独立评估计划的能力。5.具有从事数控机床操作工岗位所需的行为规范。6.具备构建社会关系和他人合作工作的准备和能力。7.具有责任意识,义务意识。知识目标任务描述1.掌握数控铣削加工中心加工零件的工艺规程制定内容。2.掌握数控铣削加工编程指令的应用（/G41/G42/G40/G16/G15/G68/G69/G81/G83等指令）。3.掌握子程序、螺旋下刀的应用4.掌握宏指令编程方法。5.掌握数控铣削加工中心加工零件加工方法。知识目标1.分层切削的方法2.掌握极坐标的编程方法3.掌握宏程序（倒圆角、螺旋线）的编程方法4.掌握数控铣削加工中心加工零件加工方法。工作任务工作要求1.工件经加工后，各尺寸符合图样要求。2.工件经加工后，配合件要求符合图样要求。3.工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。4.正确执行安全技术操作规程。5.按企业有关文明生产规定，做到工作地整洁，工件、工具摆放整齐。任务描述知识链接1典型复杂零件数控铣削基础知识2典型复杂零件数控铣削常用编程指令（极坐标、宏指令等）3此任务涉及的数控加工工艺立式加工中心底座横向工作台（Y）纵向工作台（X）操作面板纸带读入装置数控柜刀库主轴箱换刀机械手换刀机械手纸带读入装置数控柜刀库主轴箱底座操作面板纵向工作台(X)横向工作台(Y)【知识链接】1-1常用设备加工中心1、立式加工中心卧式加工中心刀库主轴底座光电读带机操作面板横向工作台（Z）纵向工作台（X）1234567910刀库主轴纵向工作台(X)横向工作台(Z)底座光电读带机操作面板【知识链接】1-1常用设备加工中心2、卧式加工中心加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，又称为自动换刀数控机床或多工序数控机床。其特点是数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等多种工序的加工，工序高度集中。这种机床一般具有刀库和自动换刀装置，有的还具有分度工作台或双工作台。适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板和模具等复杂型面的零件。【知识链接】1-1常用设备加工中心3、加工中心定义①、按功能特征分(1)镗铣加工中心：有一般立式、卧式镗铣加工中心和龙门式加工中心等种类。以镗铣为主，适用于加工箱体、壳体以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工。适用于多品种小批量的生产方式。(2)钻削加工中心：它以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主。适用于中小零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及连续轮廓铣削等多工序加工。(3)复合加工中心：它主要指五轴复合加工，可自动回转主轴头，进行立卧加工。在主轴自动回转后，在水平和垂直面实现刀具自动交换。【知识链接】1-1常用设备加工中心4、加工中心分类5轴车铣中心②、按所用自动换刀装置分类(1)转塔头加工中心转塔头加工中心有立式和卧式两种。主轴数一般为6～12个，换刀时间短、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。(2)刀库+主轴换刀加工中心这种加工中心特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。如上图所示的卧式加工中心便属此类。【知识链接】1-1常用设备加工中心4、加工中心分类(3)刀库+机械手+主轴换刀加工中心这种加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合，因此得到广泛应用。立式加工中心多用此类机械手式换刀装置。(4)刀库+机械手+双主轴转塔头加工中心这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短【知识链接】1-1常用设备加工中心5、加工中心分类自动换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。①、自动换刀装置的形式回转刀架如：车削中心带刀库的自动换刀装置：镗铣类加工中心带刀库的自动换刀装置是镗铣加工中心上应用最广的换刀装置，主要有机械手换刀和刀库换刀两种方式。【知识链接】1-1常用设备加工中心6、加工中心自动换刀装置②、刀库形式刀库的形式很多，结构各异。加工中心常用的刀库有鼓轮式刀库和链式刀库两种。鼓轮式刀库链式刀库图片1图片2图片1图片21-1常用设备加工中心6、加工中心自动换刀装置（b）（c）（a）（d）(c)(d)（b）（c）（a）（d）(b)(a)图鼓轮式（也称盘式）刀库(a)径向取刀形式；(b)轴向取刀形式；(c)径向布置形式；(d)角度布置形式返回圆盘式刀库返回链条链轮刀座导轨张紧板导轨刀座链条链轮张紧板图链式刀库返回链式刀库返回③、选刀方式顺序选刀方式任意选刀方式●顺序选刀方式是将加工所需要的刀具，按照预先确定的加工顺序依次安装在刀座中；换刀时，刀库按顺序转位。这种方式的控制及刀库运动简单，但刀库中刀具排列的顺序不能错。1-1常用设备加工中心6、加工中心自动换刀装置●任意选刀方式是对刀具或刀座进行编码，并根据编码选刀。它可分为刀具编码和刀座编码两种方式。刀具编码方式是利用安装在刀柄上的编码元件(如编码环、编码螺钉等)预先对刀具编码后，再将刀具放在刀座中；换刀时，通过编码识别装置根据刀具编码选刀。采用这种方式编码的刀具可以放在刀库的任意刀座中；刀库中的刀具不仅可在不同的工序中多次重复使用，而且换下来的刀具也不必放回原来的刀座中。刀具制造麻烦！刀具编码刀具编码刀座编码方式是预先对刀库中的刀座(用编码钥匙等方法)进行编码，并将与刀座编码相对应的刀具放入指定的刀座中；换刀时，根据刀座编码选刀，使用过的刀具也必须放回原来的刀座中。多采用此种！目前应用最多的是计算机记忆跟踪式选刀。这种方式的特点是，刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器内。不论刀具存放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹。在刀库上装有位置检测装置。这样刀具可以任意取出，任意送回。刀具本身不必设置编码元件，结构大为简化，控制也十分简单，计算机控制的机床几乎全都用这种选刀方式。在刀库上设有机械原点，每次选刀运动正反向都不会超过180°的范围。当选刀动作完成后，即处于等待状态，一旦执行到自动换刀的指令，即开始换刀动作。刀座编码刀座编码返回数控铣床：所要换的刀具是加工暂停时临时手工换上加工中心：自动换刀装置（ATC）自动换刀手动换刀录像自动换刀录像1-1常用设备加工中心7、数控铣床与加工中心比较由于数控铣床和加工中心上用的刀具系统是系列化、标准化的，每把刀装在主轴上时，刀具的中心线和主轴的轴心线应是重合的，故所用的刀具在XY平面上没有刀具长度误差，加工时就只测量Z向刀具长度误差（即刀补）以刀具的圆心（垂直于刀具中心线剖，是圆）即刀心作为编程点轴心线与底面的交点即为编程点【知识链接】1-2数控铣削刀具的编程点（即刀位点）刀位点即编程点仍然分为：机床坐标系参考坐标系：“机床回零”操作工件坐标系：“对刀”测工件原点【知识链接】1-3数控铣削加工的坐标系1、坐标系的分类ZYWXXX5454Y机机YG543040AXY59593030G59B45152035G523535CDXY机床原点M工件原点M机床原点yxzzx112122yZYXW工件原点X2Y2Z2Y1Z1X1M机床原点M机床原点3535Y机DX机C20Y35XX594530G59X5430A40G54Y54Y593015BG52参考坐标系与工件坐标系2、机床、工件坐标系的关系【知识链接】1-3数控铣削加工的坐标系①、工件原点建立位置一般在工件上/下表面的角点或几何中心②、工件原点测量方式（1）以毛坯孔或外形的对称中心为原点①以定心锥轴找小孔中心根据孔径大小选用相应的定心锥轴定心锥轴先侧XY方向上3、工件坐标系的测量【知识链接】1-3数控铣削加工的坐标系②用百分表找孔中心用磁性表座将百分表粘在机床主轴端面上，手动或低速旋转主轴表头工件主轴百分表磁性表座3、工件坐标系的测量1-3数控铣削加工的坐标系③用寻边器找毛坯对称中心。将电子寻边器和普通刀具一样装夹在主轴上，当触头与金属工件接触时，即通过床身形成回路电流，寻边器上的指示灯就被点亮，逐步降低步进增量，使触头与工件表面处于极限接触(进一步即点亮，退一步则熄灭)，即认为定位到工件表面的位置处。X1X2Y2Y12YY21＋2XX21＋X1X2Y2Y12YY21＋2XX21＋规则图形寻边器3、工件坐标系的测量1-3数控铣削加工的坐标系（2）以毛坯相互垂直的基准边线的交点为对刀位置点工件原点WXYYWXMXWYZ机床原点MXXa机床原点MyybabXbbya+D/2yZZabXa+D/2XXbW工件原点YXaXWYYbYaZ机床原点M机床原点M工件原点WXYYWXMXWYZ机床原点MXXa机床原点MyybabXbbya+D/2yZZabXa+D/2工件原点WXYYWXMXWYZ机床原点MXXa机床原点MyybabXbbya+D/2yZZabXa+D/2ZaMZbYbXWYYa＋Xa＋2D2DXb3、工件坐标系的测量【知识链接】1-3数控铣削加工的坐标系光电式机械式光电式寻边器机械式寻边器返回光电式对刀返回机械式对刀示意图返回②、工件原点测量方式侧Z方向上Z向设定器进行精确对刀G92Z100.0Z=0指示灯坯件坯件指示灯G92Z100Z＝0Z向设定器3、工件坐标系的测量【知识链接】1-3数控铣削加工的坐标系光电式Z向设定器指针式Z向设定器整个对刀过程录像现在很多数控机床的数控系统自身都提供自动进行刀具半径补偿的功能，只需要直接按零件图纸上的轮廓轨迹进行编程，数控系统根据程序自动控制刀具的刀心（编程点）相对工件轮廓偏移一定距离。这样无论刀具半径大小如何变换，无论刀位点定在何处，加工时都只需要使用同一个程序或稍作修改，只需按照实际刀具使用情况将当前刀具半径补偿值输入到刀具补偿数据表中即可。宇航仿真软件说明补偿表【知识链接】2数控铣削常用编程指令2-1常用编程指令半径补偿指令：G40/G41/G421、说明刀具半径补偿功能的定义：数控系统控制刀具相对工件轮廓自动偏离一定距离的这种功能即为刀具半径补偿功能粗加工偏移距离：r+△a精加工偏移距离：r粗加工返回利用这种机床自动刀补的方法，可大大简化计算及编程工作，并且还可以利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。BCDA算出点A、B、C、D的坐标，按这些点编程。按轮廓ABCD编程再加上刀补引入和刀补取消的指令刀补取消刀补引入机床自动刀补ABCD人工预刀补编程G41刀心轨迹编程轨迹编程轨迹刀心轨迹G42(c)精加工余量R精铣刀具及刀补半径d粗铣实用刀具半径R粗加工刀心轨迹精加工刀心轨迹d粗加工刀补半径Rr＝R＋d(b)(a)刀具半径补偿指令共有G41、G42、G40三个。其使用程序格式为：G90(G91)G17G00(G01)G41(G42)XYDG90(G91)G18G00(G01)G41(G42)XZDG90(G91)G19G00(G01)G41(G42)YZD采用刀具半径补偿2数控铣削常用编程指令【知识链接】2-1常用编程指令半径补偿指令：G40/G