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实训教案2017——2018学年一第学期课程名称数铣手动与自动编程实习训教案实训班级数控1519班指导教师徐路芝一手动编程一）数控铣床基本机构一、教学目标1、了解数控铣床组成。2、了解数控铣床的特点。3、了解数控铣床的结构二、教学重点掌握数控铣床的结构三、讲解新课1、数控铣床数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床，能完成各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面、平面曲线和空间曲线等复杂型面的加工。（1）数控机床组成数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。图1-1-5数控机床的组成（2）工作原理使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序;然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工电气回路辅助装置PLC主轴伺服单元操作面板主轴驱动装置进给驱动装置测量反馈装置进给伺服单元输入/输出设备计算机数控装置机床本体件的相对运动，完成零件的加工。2、数控铣床特点与普通铣床相比，数控铣床具有以下特点：（1）半封闭或全封闭式防护（2）主轴无级变速且变速范围宽（3）采用手动换刀，刀具装夹方便（4）一般为三坐标联动（5）应用广泛3、数控铣床的应用场合数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。数控铣床能够铣削加工各种平面、斜面轮廓和立体轮廓零件，如各种形状复杂的凸轮、样板、模具、叶片、螺旋槽、螺旋桨等。与加工中心相比，数控铣床除了缺少自动换刀功能以及刀库外，其他方面均与加工中心类似，配上相应的刀具还可以对工件进行钻、扩、铰、锪、镗孔与攻丝等，但其主要还是用来对工件进行铣削加工。四、思考与练习1、数控铣床一般由哪几部分组成？2、数控铣床加工特点有哪些？3、数控铣床应用于什么场合？二）平面加工一、任务目标【知识目标】1、了解平面铣刀的选用。2、了解米、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。【技能目标】1、掌握平面铣削方法。2、掌握平面质量控制方法。二、设备数控铣床若干三、任务内容和要求1、任务内容零件图如图示图3-1-12、要求（1）加工工艺安排合理，程序正确（2）尺寸及加工精度符合图样要求四、项目操作步骤1、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3-1-1。2）量具选择：平面间距离尺寸用游标卡尺测量，形位公差用百分表检测，表面质量用粗糙度样板检测，另用百分表校正平钳口。具体规格、参数见表3-1-1。3）刃具选择：2、加工工艺方案1）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。2）平面铣削工艺路径平面铣削加工路径有：①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。②往复平行铣切路径刀具以顺、逆铣混合方式切削平面。③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。4）合理切削用量选择加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，粗铣背吃量除留精铣余量，一刀切完。切削速度可较高，进给量50～80mm/min,具体见表3-1-2。表3-1-2粗、精铣平面切削用量3、参考程序编制程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N5G49G80G69G90G40G90G40设置初始状态N10G0G54G21G94M3S600G0G54G71G94M3S600设置加工参数,公制尺寸输T01T01D1入，每分钟进给量N20G0X-15Y0G43Z10H01G0X-15Y0Z10刀具运动至（-15,0,10）点N30G0Z-2G0Z-2下刀N40G1X95F80G1X95F80粗加工表面N50Y18Y18…N60X-15X-15…N70Y36Y36…N80X95X95…N90Y54Y54…N100X-15X-15…N110Y72Y72…N120X95X95…N130G0Z100G0Z100粗加工表面结束，抬刀N140M5M5主轴停N150M0M0程序停N160M3S800T2M3S800T2D1换精铣刀N170G0X-15Y0G0X-15Y0精铣表面N180G43Z5H02G0Z5下刀至Z5处N190M98P0080L80调用子程序精加工平面N200G0X-15Y18G0X-15Y18空间移动至左侧N210M98P0080L80调用子程序精加工平面N220G0X-15Y36G0X-15Y36空间移动至左侧N230M98P0080L80调用子程序精加工平面N240G0X-15Y72G0X-15Y72空间移动至左侧N250M98P0080L80调用子程序精加工平面N260G0Z100G0Z100抬刀N270M2M2程序结束子程序：法那克系统子程序名“O0080”；西门子系统子程序名“L80.SPF”程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G0Z-2.5G0Z-2.5下刀N20G1X95F80G1X95F80左侧直线加工到右侧N30G0Z5G0Z5抬刀N40M99M17子程序结束六、思考与练习1、铣刀直径20mm，主轴转速1000r/min，每分钟进给速度为70mm/min，则每分转进给速度是多少？2、法那克系统与西门子系统米、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、如图所示零件，试编写程序并加工练习。三）钻孔一、任务目标【知识目标】1、了解孔的类型及加工方法。2、了解麻花钻、钻孔工艺及工艺参数选择。3、掌握刀具长度补偿指令。4、掌握孔加工循环指令。【技能目标】1、掌握浅孔、深孔加工。2、掌握循环加工指令加工浅孔、深孔方法。二、设备数控铣床若干三、任务内容和要求1、任务内容（1）孔的加工（2）数控铣床孔加工固定循环指令（3）刀具长度补偿指令2、要求学生在学习了孔加工指令后，会根据不同的孔合理选择指令进行孔的加工，并应保证零件加工精度。四、任务实施步骤1、有关孔的理论知识学习2、加工准备3、对刀，设定工件坐标系4、空运行及仿真5、零件自动加工6、零件检测7、加工结束，清理机床五、相关知识1、孔的类型及孔的加工方法（1）孔的类型（2）孔加工方法的选择在数控铣床及加工中心上，常用的加工孔的方法有钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等。表5-1-1孔的加工方法孔的精度有无预孔孔尺寸0～1212～2020～3030～6060～80IT9～IT11无钻—铰钻—扩钻—扩—镗有粗扩—精扩或粗镗—精镗（余量少可一次性扩孔或镗孔）IT8无钻—扩—铰钻—扩—精镗（或铰）钻—扩—粗镗—精镗有粗镗—半精镗—精镗（或精铰）IT7无钻—粗铰—精铰钻—扩—粗铰—精铰或钻—扩粗镗—半精镗—精镗有粗镗—半精镗—精镗（如仍达不到精度还可进一步采用精细镗）（3）孔加工过程的特点2、固定循环指令（1）孔加工固定循环的概念钻孔、铰孔、攻丝以及镗削加工时，孔加工路线包括X、Y方向的点到点的点定位路线，Z轴向的切削运动。所有孔加工运动过程类似，其过程至少包括：①在安全高度刀具X、Y向快速点定位于孔加工位置；②Z轴方向快速接近工件运动到切削的起点；③以切削进给率进给运动到指定深度；④刀具完成所有Z方向运动离开工件返回到安全的高度位置。一些孔的加工或有更多的动作细节。（2）孔加工固定循环通用格式孔加工固定循环通用格式：【G90/G91】【G98/G99】【G73～G89】X～Y～Z～R～Q～P～F～K～；其中：X，Y—孔加工定位位置：R—R点平面所在位置；Z—孔底平面的位置；Q—当有间隙进给时，刀具每次加工深度；在精镗或反镗孔循环中为退刀量；P—指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，以ms作为时间单位；F—孔加工切削进给时的进给速度；K—指定孔加工循环的次数。①孔加工固定循环【G73～G89】FANUC-0系统加工中心配备的固定循环功能，主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等，调用固定循环的G指令有：G73、G74、G76、G81～G89，G80用于取消固定循环状态。（4）固定循环中的Z向高度位置及选用在孔加工运动过程中，刀具运动涉及Z向坐标的三个高度位置：初始平面图5-1-1孔加工的六个运动及G90或G91时的坐标计算方法高度，R平面高度，钻削深度。孔加工工艺设计时，要对这三个高度位置进行适当选择。（5）钻孔加工循环及应用（1）钻孔循环G8l与锪孔循环G82①指令格式：钻孔循环：G81X～Y～Z～R～F～；锪孔循环：G82X～Y～Z～R～P～F～；（a）示例工件图（b）中心孔定距重复加工图图5-1-3固定循环G81、G82、G73、G83指令应用示例图（2）深孔钻削循环C73、G83①指令格式：高速深孔钻循环：G73X～Y～Z～R～Q～F～；深孔钻循环：G83X～Y～Z～R～Q～F～；图5-1-4G73与G83动作图（3）固定循环的重复L和K地址：在一些CNC控制器中用L或K地址来表示循环的重复次数。用K时一般以增量方式（G91），以X、Y指令第一个孔位，然后可对等间距的相同孔进行重复钻削；若用G90时，则在相同的位置重复钻孔，显然这并没有什么意义。（4）固定循环的取消G80取消所有的固定循环且可自动切换到G00快速运动模式，如，下面实例中固定循环的取消：N34G80；N35X100Y-100；六、思考与练习法那克（FANUC-Oi-MB/MC）系统中，G81和G73有何区别？四）外轮廓加工一、任务目标【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。【技能目标】1、掌握平面外轮廓加工方法及尺寸控制；2、会解决平面外轮廓多余材料的处理方法。二、设备数控铣床若干，所需的工、量具。三、任务内容和要求1、任务内容零件形状和尺寸如图示。图3-2-12、要求：（1）合理确定加工工艺，编写加工程序，保证图中各项加工精度。（2）教师采用项目教学法的形式来组织教学。四、任务实施步骤1、加工工艺方案（1）加工工艺路线1）切入、切出方式选择2）铣削方向选择图3-2-2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；图3-2-3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。3）铣削路线2、切削用量的选择加工材料为硬铝，硬度低，切削力较小，粗铣深度除留精铣余量，一刀切完；切削速度选择较高，进给速度50～80mm/min,具体见表3-2-1示。表3-2-1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、参考程序编制主程序：法那克系统程序名“O0420”；西门子系统程序名“XX0420.MPF”。程序段号程序内容（法那克系统）程序内容（西门子系统）动作说明N5G40G49G80G90G40G90设置初始状态N10G54M3S800T1M08G54M3S800T1D1M08设置加工参数N20G0G43X-45Y-60Z10H1G0X-45Y-60Z10空间快速移动至1点上方N30Z-1.7F70Z-1.7F70下刀N40M98P0050L50调用子程序，粗加工轮廓N50G0Z100G0Z100抬刀N60M5M5主轴停N70M0M0程序停，换精铣刀具N80M3S1000T2F60M3S1000T2D1F60设置精加工参数N90G0X-45Y-60G0X-45Y-60空间快速移动至1点上方N100G43Z-2H2Z-2下刀N110M98P00