1、數控銑削（加工中心）加工技術與綜合實訓（FANUC系統） 主編 于萬成33295-01單元二 單項技能訓練2A任務一操作數控銑床 能熟悉數控系統操作面板和機床控制面板上常用功能鍵的用途。 能掌握數控銑床顯示頁面的切換與六種常用工作模式的使用方法。 能熟練使用機床控制面板各按鈕和手輪對數控銑床進行操作。 能夠清楚數控銑床的機床原點、參考點和工件原點的概念和位置。 能使用MDI模式改變主軸轉速。 能熟練使用“編輯”模式進行程序的編輯和修改。 能掌握程序的空運行模擬方法，能夠驗證程序是否正確。2A 學校數控實訓車間的數控銑床系統為FANUC 0i,要求同學們用6課時的時間該批數控銑床的操作面板,學會

2、數控銑床的基本操作,分別完成以下幾項任務1)完成機床的開機、回零、關機。2)練習X、Y、Z方向手動、手輪的使用。3)在手動、手輪模式下,實現主軸的正轉、停止、反轉,練習使用MDI模式改變主軸轉速。4)在使用手動、手輪移動工作臺或刀具時,練習快速、準確地判斷移動方向。5)練習使用手輪進行X、Y、Z方向的精確定位。6)車間編程員編了一個程序,請同學們將這個程序輸入到數控系統中,按要求進行編輯和修改,并進行程序模擬,畫出走刀軌跡。2A(1)場地、設備、夾具、工具準備數控實訓車間或仿真室;數控銑床6臺,FANUC系統;夾具:機用虎鉗;工具:機用虎鉗扳手、內六角扳手等;學習資料:針對本任務的學習指南、工

3、作頁;FANUC 0i數控系統操作面板說明書、數控銑床控制面板說明書、數控銑床編程手冊、評價表等。(2)教學方法講授、演示、角色扮演、小組討論交流、任務引領、理實一體化、操作訓練。(3)勞動組織將班級分成6個小組,每個小組56人,其中1人擔任組長。小組成員各自承擔相應的角色,如操作員、材料員、記錄員、工藝員、檢驗員、安全員等。2A 一、銑削加工中的切削運動1.數控銑削的主運動 立式數控銑床的主運動和進給運動如圖2-1所示。2.數控銑削的進給運動2A圖2-1立式數控銑床的主運動和進給運動2A圖2-2右手直角笛卡兒坐標系2A二、數控機床的坐標系數控機床的坐標系采用右手直角笛卡兒坐標系,該坐標系包括

4、三個移動坐標(X、Y、Z)和三個轉動坐標(A、B、C),如圖2-2所示。1.數控銑床的坐標系2.機床參考點3.工件坐標系2A圖2-3數控銑床的坐標系a)立式數控銑床的坐標系b)臥式數控銑床的坐標系2A圖2-4數控銑床的機床原點2A工件原點的設置一般應遵循下列原則。1)工件原點應盡可能選擇在工件的設計基準和工藝基準上,以方便編程。2)工件原點應盡量選在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上。3)工件原點最好選在工件的對稱中心上。4)要便于測量和檢驗。2A圖2-5數控銑床工件坐標系的原點2A1.數控系統操作面板三、數控銑床的控制面板2.數控銑床控制面板2A圖2-6FANUC 0i數控系統操作面板2

5、A表2-1MDI鍵盤的功能2A數控銑床控制面板主要用于控制機床的運動和選擇機床運行狀態,如圖2-7所示。圖2-7數控銑床控制面板2A表2-3常用程序運行控制按鈕2A圖2-8手搖脈沖發生器(手輪)2A四、數控程序的編輯和修改1.數控程序的組成和格式(1)程序名(2)程序內容(3)程序結束(4)程序段格式2.輸入數控程序2A3.程序的編輯和修改(1)打開一個已存在的程序(2)查找字(3)插入字(4)替換字(5)刪除字(6)程序的刪除4.程序空運行模擬2A 一、模擬仿真操作步驟及過程見表2-5。2A二、操作訓練1.召開課前會工作安排見表2-6。表2-6工作安排表2.操作訓練2A圖2-9安全操作2A操

6、作步驟、要點及圖示見表2-7。表2-7操作過程表2A 1.自評和互評標準(40%)(見表2-8)2.教師評價標準(50%)(見表2-9)2A表2-8自評和互評標準表2A表2-9教師評價標準表2A3.討論評價標準(10%)(見表2-10)表2-10討論評價標準表2A表2-11實訓鑒定表4.實訓鑒定(見表2-11)2A 1)數控銑床的機床原點、工件原點、參考點通常設置在什么位置?2)開機后回參考點的目的是什么?回參考點時需注意什么?3)在機床操作過程中如果出現超程報警,如何處理?4)數控銑床操作面板由哪幾部分組成?5)數控銑床最常用的工作方式有哪些?每種工作方式的作用是什么?6)一個完整的數控程序

7、由哪幾部分組成?7)目前最常用的程序段格式是什么?2A任務二數控銑床對刀 能夠進行安全操作。 能理解數控銑床對刀原理,并能說出對刀的目的。 能熟練運用試切對刀法或使用尋邊器、杠桿表等對刀儀器進行快速準確的對刀操作。 能對已建立的數控銑床工件坐標系進行程序校驗，以檢查對刀的正確性。2A 在機用虎鉗中裝夾一塊80mm80mm25mm的鋁合金(2A12)工件,使用試切對刀法或用尋邊器、杠桿表等對刀儀器,將工件原點設定在工件上表面的對稱中心處,并使用程序驗證對刀是否正確。2A (1)場地、設備、夾具、工具和量具準備數控實訓車間或仿真室;數控銑床6臺,FANUC 0i系統;夾具:機用虎鉗;工具:機用虎鉗

8、扳手、內六角扳手、鎖刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉釘、等高墊鐵、木錘、光電式尋邊器、杠桿表等;刀具:20mm的高速工具鋼立銑刀;量具:150mm的游標卡尺;學習資料:針對本任務的學習指南、工作頁,數控銑床的對刀原理及試切對刀法有關資料、評價表等。2A(2)材料準備毛坯:尺寸為80mm80mm25mm的方形毛坯,材料為鋁合金(2A12)。(3)教學方法講授、演示、小組討論、角色扮演、理實一體化、操作訓練。(4)勞動組織將班級分成6個小組,每個小組56人,其中1人擔任組長。小組成員各自承擔相應的角色,如操作員、材料員、記錄員、工藝員、檢驗員、安全員等。2A 一、安裝工件、找正夾緊圖2-10機用虎

9、鉗2A二、裝夾刀具銑削刀具由刀柄和刃具兩部分組成,刃具通過刀柄和數控銑床主軸相連,刀柄通過拉釘固定在主軸上。1.刀柄的組成(見圖2-11)(1)拉釘用來拉緊刀柄。(2)刀柄主體后面是錐面,與主軸內孔錐面相配合,前面裝刀具、卡簧和旋蓋。(3)卡簧用來夾緊刀具。(4)旋蓋可把刀具、卡簧和刀柄主體緊密地裝在一起。2A2.刀柄的組裝(見圖2-12)1)以刀柄體為主體,旋上拉釘,用活扳手旋緊。2)將卡簧裝入旋蓋,注意將旋蓋中的螺旋槽清理干凈。3)銑刀裝入卡簧,注意銑刀的伸出長度。4)將旋蓋旋到刀柄體上,放在鎖刀座上,用上刀扳手擰緊。2A圖2-11刀柄、刀夾和拉釘2A圖2-12組裝好的刀柄2A夾緊刀具時,

10、要用到鎖刀座和上刀扳手,如圖2-13和圖2-14所示。鎖刀座是用來輔助刀柄更換刀具的,用于橫放或豎放數控刀柄,幫助操作者輕松完成刀具的夾緊。3.鎖刀座的使用4.刀柄的裝卸2A 圖2-13鎖刀座2A 圖2-14上刀扳手圖2-15安裝刀柄2A三、數控銑床的對刀1)試切對刀法。2)使用標準檢驗棒、塞尺對刀法。3)采用尋邊器和Z軸設定器等工具對刀法。4)杠桿表對刀法。5)機外對刀儀對刀法。2A1.對刀原理如圖2-16所示,設工件尺寸:長為a,寬為b,高為c,單位為mm,刀具半徑為R,將工件原點定在工件上表面的對稱中心。圖2-16對刀原理2A圖2-17X向對刀碰左側面2A圖2-18X向對刀碰右側面2A3

11、.使用尋邊器(光電式)和Z軸設定器(光電式)等工具對刀光電式尋邊器和光電式Z軸設定器如圖2-22所示。圖2-22光電式尋邊器和光電式Z軸設定器2A圖2-23使用尋邊器對刀a)X向尋邊b)Y向尋邊2A圖2-24用Z軸設定器對刀2A杠桿表對刀,如圖2-25所示。圖2-25杠桿表對刀法4.使用杠桿百分表對刀2A 一、模擬仿真以試切對刀為例,仿真操作步驟及過程見表2-12。2A二、操作訓練1.召開課前會工作安排見表2-13。表2-13工作安排表2A表2-14工具、量具、刀具清單2.工具、量具、刀具的確定及領取(見表2-14)2A表2-15人員分工表4.操作訓練根據數控銑床操作規程進行安全操作,注意一人

12、操作,其他同學認真觀察。小組成員依次進行,操作步驟、要點及圖示見表2-16。3.人員分工(見表2-15)2A 1.自評和互評標準(40%)(見表2-17)2.教師評價標準(50%)(見表2-18)2A表2-17自評和互評標準表2A3.討論評價標準(10%)(見表2-19)表2-19討論評價標準表2A4.實訓鑒定(見表2-20)表2-20實訓鑒定表2A 1)對刀的目的是什么?簡述對刀的原理。2)常用的對刀方法有哪些?分別應用在什么場合?3)對刀過程中突然斷電,如果X、Y軸的對刀已經完成,在重新起動機床后,X、Y軸還需要重新對刀嗎?為什么?4)簡述試切對刀的過程。2A任務三銑削平面和溝槽 能夠進行

13、安全操作。 能夠正確選擇和使用銑刀，能合理確定切削用量參數。 能夠合理制訂加工工藝對平面和溝槽進行銑削加工。 能夠熟練掌握粗、精行切平面的走刀路線。 能夠熟練掌握溝槽的編程與加工。 能夠根據圖樣要求合理控制零件尺寸。 清掃衛生，維護機床，收工具。2A 學校數控實訓車間接到一批槽板零件的加工任務,零件圖如圖2-26所示,材質為鋁合金(2A12),可以使用數控銑床加工,要求學生們在6學時內以合作的方式制訂該零件的數控銑削加工工藝,自編程序完成樣件的加工,并完成數控加工工序卡片,以確保合理加工。任務內容如下。1)制訂槽板零件的數控銑削加工工藝。2)以合作的方式完成槽板零件的加工。3)對槽板零件尺寸精

14、度進行檢測,并對誤差進行分析。2A圖2-26槽板零件圖2A(1)場地、設備、夾具、工具、量具準備數控實訓車間或仿真室;數控銑床6臺,FANUC 0i系統;夾具:機用虎鉗;工具:機用虎鉗扳手、內六角扳手、鎖刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉釘、等高墊鐵、木錘、光電式尋邊器、杠桿表等;刀具:20mm立銑刀、8mm鍵槽銑刀;量具:游標卡尺、表面粗糙度樣板;學習資料:零件圖樣,工藝規程文件,針對本任務的學習指南、工作頁、精度檢驗單等。2A(2)材料準備毛坯:尺寸為80mm80mm25mm的方形毛坯,材料為鋁合金(2A12)。(3)教學方法講授、演示、角色扮演、小組討論、任務引領、理實一體化、操作訓練。(

15、4)勞動組織將班級分成6個小組,每個小組56人,其中1人擔任組長。小組成員各自承擔相應的角色,如操作員、材料員、記錄員、工藝員、檢驗員、安全員等。2A 一、數控銑床的指令系統1.準備功能G指令2.輔助功能M指令3.進給功能F指令4.主軸功能S指令5.刀具功能T指令2A常用M代碼的說明見表2-21。表2-21常用M代碼的說明2A二、常用準備功能指令1.預定義工件坐標系(G54G59)2.絕對和相對坐標編程指令3.快速定位指令G004.直線插補指令G015.圓弧插補指令G02/G032A圖2-27插補平面的選擇2A三、平面和溝槽銑削刀具的選擇1.大平面 面銑刀多制成套式鑲齒結構,如圖2-29所示。

16、圖2-29面銑刀2A2.小平面較小的平面可以使用立銑刀進行加工,其結構如圖2-30所示。圖2-30立銑刀2A3.溝槽 鍵槽銑刀如圖2-31所示。圖2-31鍵槽銑刀2A四、加工順序的安排(1)基面先行原則(2)先粗后精原則(3)先主后次原則(4)先面后孔原則2A五、切削用量的確定1.背吃刀量和側吃刀量2.切削速度3.進給速度2A表2-22銑削的切削速度推薦值(單位:m/min)2A 一、任務分析本任務要求銑削長方體毛坯的上、下兩個表面,保證高度為240.05mm,上表面粗糙度為Ra3.2m,與基準表面的平行度公差為0.04mm;在上表面上銑削一寬度為8mm,深度為2mm的溝槽,毛坯材料為鋁合金(

17、2A12)。根據實訓車間的設備情況和學生技能情況可以在規定的時間內完成,達到質量要求。2A二、制訂加工工藝1.工藝分析(1)裝夾、定位(2)工序安排(3)刀具、量具選擇(4)合理設計走刀路線(5)確定切削用量2.填寫工序卡片(見表2-25)2A表2-25數控加工工序卡片(學生填寫)2A1.程序編制三、模擬加工2.仿真加工四、加工工件1.召開課前會工作安排見表2-29。2.工、量、刃具的確定及領取(見表2-30)3.人員分工(見表2-31)2A表2-29工作安排表表2-30工具、量具、刃具清單2A表2-30工具、量具、刃具清單表2-31人員分工表2A4.加工準備按照數控銑床操作規程進行操作,注意

18、一人操作,其他同學認真觀察。1)開機、回參考點。2)閱讀零件圖,檢查毛坯尺寸。3)裝夾找正工件。4)裝夾刀具,裝上20mm的立銑刀。5)對刀并設定工件坐標系。6)輸入程序。7)程序校驗。把工件坐標系的Z軸朝正方向平移50mm,方法是在00G54的Z中設為50,如圖2-32所示,打開圖形模擬窗口,按下循環啟動鍵,降低進給速度,檢查刀具運動是否正確,如圖2-33所示。2A圖2-32平移坐標系設置2A5.加工工件(1)粗銑基準平面A(2)粗、精銑工件上表面(3)銑削溝槽(4)松開夾具,卸下工件,清理機床,如圖2-37所示。2A圖2-34倍率旋鈕的調整2A圖2-35粗、精銑工件上表面圖2-36銑削溝槽

19、2A 圖2-37清理機床2A一、零件加工質量檢測標準(見表2-32)二、過程評價1.自評和互評標準(40%)(見表2-33)2.教師評價標準(50%)(見表2-34)2A表2-34教師評價標準表2A3.討論評價標準(10%)(見表2-35)表2-35討論評價標準表2A表2-36實訓鑒定表4.實訓鑒定(見表2-36)2A 一、問題解答1)按照什么原則安排切削加工順序?2)切削用量三要素包含哪些內容?簡述切削用量三要素的選擇原則。3)采用12mm的高速鋼三刃立銑刀加工工件,工件材料為45鋼,請查表確定加工時的切削速度和每齒進給量,并計算出加工時的主軸轉速n和進給速度vf。2A4)簡述M00和M01

20、的區別,M02和M30的區別。5)簡述G00和G01的區別,G00和G01各用在什么場合?6)加工過程中如果刀具突然崩刃了,換上新刀后,繼續加工前需要重新對刀嗎?為什么?7)在使用終點半徑格式編寫圓弧程序時,圓弧半徑在什么時候取正值?什么時候取負值?2A2)要求在60mm60mm20mm的毛坯上表面,自己設計尺寸,加工如“B、O、S、C、D、R、豐、品”等字母或漢字,槽寬6mm,槽深2mm,毛坯材料為鋁合金,選擇合適的刀具,自編程序進行加工。二、任務訓練1)在60mm60mm20mm的鋁合金毛坯上,自選刀具、自定切削用量參數加工如圖2-38所示的零件。2A圖2-38溝槽零件加工訓練2A 能夠進

21、行安全操作。任務四銑削外輪廓 能夠正確選擇和使用銑刀，能合理確定切削用量參數。 能夠合理訂加工工藝對外輪廓進行銑削加工。 能夠熟練掌握外輪廓加工的走刀路線。 能夠熟練掌握外輪廓零件的編程與加工方法。 能夠根據圖樣要求合理控制零件尺寸。 清掃衛生，維護機床，收工具。2A 學校數控實訓車間接到一批凸模板零件的加工任務,零件圖如圖2-39所示。材質為鋁合金(2A12),可以使用數控銑床加工,要求學生們在6學時內,以合作的方式制訂該零件的數控銑削加工工藝,自編程序完成零件樣件的加工,并完成工藝規程表指導生產,以確定能否投產加工。任務內容如下。1)制訂凸模板零件的數控銑削加工工藝。2)以合作的方式完成凸

22、模板零件的加工。3)對凸模板零件尺寸精度進行檢測,并對幾何誤差進行分析。2A圖2-39凸模板零件圖2A(1)場地、設備、夾具、工具、量具準備數控實訓車間或仿真室;數控銑床6臺,FANUC 0i系統;夾具:機用虎鉗;工具:機用虎鉗扳手、內六角扳手、鎖刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉釘、等高墊鐵、木錘、光電式尋邊器、杠桿表等;刀具:20mm的高速鋼立銑刀、6mm的高速鋼立銑刀;量具:游標卡尺、螺旋千分尺、深度千分尺、表面粗糙度樣板、R樣板規;學習資料:零件圖樣、工藝規程文件、針對本任務的學習指南、工作頁、精度檢驗單等。2A(2)材料準備毛坯:尺寸為80mm80mm25mm的方形毛坯,材料為鋁合金(

23、2A12)(前面任務的剩余材料)。(3)教學方法講授、演示、角色扮演、小組討論、任務引領、理實一體化、操作訓練。(4)勞動組織將班級分成6個小組,每個小組56人,其中1人擔任組長。小組成員各自承擔相應的角色,如操作員、材料員、記錄員、工藝員、檢驗員、安全員等。2A 一、FANUC 0i系統的刀具半徑補償功能1.刀具半徑補償的用途2A圖2-40所示刀具直徑變化,程序不變。圖2-40刀具直徑變化,程序不變2A圖2-41利用刀具半徑補償進行粗精加工P1粗加工刀心軌跡P2精加工刀心軌跡2A2.刀具半徑補償的三個階段(1)建立刀具半徑補償(2)進行刀具半徑補償(3)取消刀具半徑補償3.建立刀具半徑補償指

24、令4.取消刀具半徑補償指令5.使用刀具半徑補償指令的注意事項2A圖2-42刀具半徑左、右補償的判斷a)刀具半徑左補償b)刀具半徑右補償2A1.子程序的結構二、子程序的應用2.子程序的調用格式2A圖2-43子程序嵌套示意圖2A三、輪廓銑削刀具的選擇圖2-44立銑刀主要參數的選用2A一、任務分析本任務要銑削兩層凸臺,底層凸臺為底座,有一R12mm的內凹圓角,高度為(30.03)mm,上層凸臺為蘋果標志,由蘋果和葉子兩部分,每部分均由多段圓弧組成,高度為(40.03)mm,除底座側壁表面粗糙度為Ra3.2mm外,其余部分的表面粗糙度均為Ra6.3m,毛坯材料為鋁合金(2A12)。根據實訓車間的設備情

25、況和學生技能情況可以在規定的時間內完成,達到質量要求。2A二、制訂加工工藝1.工藝分析(1)裝夾、定位(2)工序安排(3)刀具、量具選擇(4)合理設計走刀路線(5)確定切削用量(見表2-37)2A表2-37切削用量表2A表2-38數控加工工序卡片(學生填寫)2.填寫工序卡片(見表2-38)2A1.程序編制選擇工件上表面的中心為工件原點,并設置在G54上。1)上表面的粗、精銑參考程序(略)。2)底座凸臺的粗、精銑參考程序,見表2-39。表2-39底座凸臺的粗、精銑參考程序三、模擬加工3)蘋果標志的粗、精銑參考程序,見表2-40。表2-40蘋果標志的粗、精銑參考程序2A2.仿真加工打開數控加工仿真

26、軟件,選擇機床、定義毛坯及夾具、選擇刀具,進行對刀并設置好工件坐標系,輸入加工程序,完成零件的仿真模擬加工,加工過程中注意觀察程序運行狀態,及時發現并糾正程序中的錯誤,以免在后續機床實際加工中出現干涉或撞刀等問題。2A表2-42工作安排表2.工、量、刃具的確定及領取(見表2-43)四、加工工件1.召開課前會工作安排見表2-42。2A表2-43工、量、刃具清單2A3.人員分工(見表2-44)表2-44人員分工表4.加工準備按照數控銑床操作規程進行操作,注意一人操作,其他同學認真觀察。1)開機、回參考點。2)閱讀零件圖,檢查毛坯尺寸。2A3)裝夾找正工件。4)裝夾刀具,裝上20mm的立銑刀。5)對

27、刀并設定工件坐標系。6)輸入程序。7)程序校驗。把工件坐標系的Z軸朝正方向上移50mm,方法是在00 G54的Z中設為50,打開“圖形模擬”窗口,按下“循環啟動”鍵,降低進給速度,檢查刀具運動是否正確。2A5.加工工件(1)粗、精銑工件上表面(2)粗、精銑底座凸臺(3)粗、精銑蘋果標志和葉形凸起(4)手工去除余量(5)松開夾具,卸下工件,清理機床,如圖2-37所示。2A圖2-45粗、精銑底座凸臺2A圖2-46粗、精銑蘋果和葉子2A一、零件加工質量檢測標準(見表2-45)二、過程評價1.自評和互評標準(40%)(見表2-46)2.教師評價標準(50%)(見表2-47)2h-3q表2-48討論評價

28、標準表3.討論評價標準(10%)(見表2-48)2h-3q表2-49實訓鑒定表4.實訓鑒定(見表2-49)2h-3q 一、問題解答1)在進行輪廓銑削時,使用刀具半徑補償功能編程有什么好處?2)在進行輪廓銑削時,如何判斷左、右補償?3)使用刀具半徑補償時,應注意哪些事項?4)在手動編寫數控加工程序時,使用子程序編程有什么優勢?與主程序有何不同之處?5)什么是順銑?什么是逆銑?各有何特點?6)數控銑削加工中確定走刀路線的原則是什么?2h-3q二、任務訓練1)在60mm60mm20mm的鋁合金(2A12)毛坯上,自選刀具和切削用量參數,自編程序加工如圖2-47所示的零件。2)在60mm60mm20m

29、m的鋁合金(2A12)毛坯上,自選刀具和切削用量參數,自編程序加工如圖2-48所示的零件。2h-3q圖2-47外輪廓加工任務訓練一2h-3q圖2-48外輪廓加工任務訓練二2h-3q一、順銑和逆銑的選擇二、外輪廓加工的走刀路線及進退刀1.確定走刀路線時應遵循的原則1)首先保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。2)應使走刀路線最短,以減少刀具空行程時間,提高加工效率。3)數控銑削盡量采用順銑加工方式,先加工外輪廓,再加工內輪廓。4)應使數值計算簡單,程序段數量少,以減少編程工作量。2h-3q圖2-49順銑與逆銑a)順銑b)逆銑2h-3q圖2-50外輪廓加工時刀具沿輪廓的延伸線切入、切出2.外輪廓銑削

30、時的切入、切出路線2h-3q圖2-51銑削外整圓時刀具沿圓弧的切線切入、切出2A 能夠進行安全操作。任務五銑削內輪廓 能夠正確選擇和使用銑刀，能合理確定切削用量參數。 能夠合理制訂加工工藝對對方形、圓形和島嶼型腔零件進行銑削加工 能夠熟練掌握內輪廓零件粗、精加工的走刀路線。 能夠熟練掌握內輪廓零件的編程與加工方法。 能夠根據圖樣要求合理控制零件尺寸。 清掃衛生，維護機床，收工具。2h-3q 學校數控實訓車間接到一批凹模板零件的加工任務,零件圖如圖2-52所示。材質為鋁合金(2A12)。要求學生們在6學時內,以合作的方式制訂該零件的數控銑削加工工藝,自編程序完成零件樣件的加工,并完成工藝規程表指

31、導生產,以確定能否投產加工。任務內容如下。1)制訂凹模板零件的數控銑削加工工藝。2)以合作的方式完成凹模板零件的加工。3)對凹模板零件尺寸精度進行檢測,并對誤差進行分析。2h-3q圖2-52凹模板零件圖2h-3q(1)場地、設備、夾具、工具、量具準備數控實訓車間或仿真室;數控銑床6臺,FANUC 0i系統;夾具:機用虎鉗;工具:機用虎鉗扳手、內六角扳手、鎖刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉釘、等高墊鐵、木錘、光電式尋邊器、杠桿表等;刀具:20mm的立銑刀、6mm的立銑刀、R4mm球刀;量具:游標卡尺、外徑千分尺、內測千分尺、深度千分尺、表面粗糙度樣板、R樣板規;學習資料:零件圖樣、工藝規程文件、

32、針對本任務的學習指南、工作頁、精度檢驗單等。2h-3q(2)材料準備毛坯:尺寸為80mm80mm25mm的方形毛坯,材料為鋁合金(2A12)。(3)教學方法講授、演示、角色扮演、小組討論、任務引領、理實一體化、操作訓練。(4)勞動組織將班級分成6個小組,每個小組56人,其中1人擔任組長。小組成員各自承擔相應的角色,如操作員、材料員、記錄員、工藝員、檢驗員、安全員等。2h-3q 一、FANUC 0i系統的刀具長度補償功能考慮到加工工藝和加工效率,要完成本任務,需要用到多把刀具。這些刀裝入主軸后,其伸出長度是各不相同的。在前面的加工中,為每把刀分別建立了工件坐標系,但如果使用的刀具較多,且換刀次數

33、較多時,使用刀具長度補償功能會更方便2h-3q1.刀具長度補償的作用1)使編程人員在編寫加工程序時可以不必考慮刀具的長度而只需考慮刀尖的位置即可。2)刀具磨損導致工件高度尺寸超差時不需要更改加工程序,可以直接修改刀具補償值。3)可以通過修改刀具長度方向的磨耗值,使用同一程序完成零件高度方向的粗、半精和精加工。2h-3q2.刀具長度補償的三個階段(1)建立刀具長度補償使用建立刀具長度補償指令(G43/G44)。(2)進行刀具長度補償建立刀具長度補償指令一經執行將一直有效。(3)取消刀具長度補償使用取消刀具長度補償指令(G49),或由后面建立的刀具長度補償代替之前建立的刀具長度補償。3.建立刀具長

34、度補償指令4.取消刀具長度補償指令5.刀具長度補償值的確定2h-3q圖2-53刀具長度補償值的確定2h-3q二、坐標系旋轉指令在數控編程中,如果要加工的工件形狀由若干個相同的圖形組成,而且這些圖形是由其中一個圖形按照某個旋轉中心及旋轉方向旋轉一定的角度得到的,為了簡化編程,可將圖形單元編成子程序,然后在主程序中使用坐標系旋轉指令來調用。FANUC系統的旋轉指令是G68和G69,其中G68表示坐標系旋轉開始,G69用于坐標系旋轉取消。2h-3q三、內輪廓銑削刀具的選擇內輪廓加工一般選擇的刀具也是立銑刀,只是由于要在實體材料上挖出指定形狀的內腔,常規工藝需要使用麻花鉆先在切削部位鉆出工藝孔。2h-

35、3q 一、任務分析本任務要加工一個煙灰缸,要在正方形毛坯上銑削一個高度為12mm的正八邊形凸臺,凸臺中間銑削一深度為12mm的圓形型腔,上表面銑四個半徑為R4mm的半圓槽,型腔底部有一個高度為1mm的方形帶圓角的凸臺,凸臺上加工一十字槽。凸臺外側壁和型腔內側壁表面粗糙度值為Ra3.2m,其余部分的表面粗糙度均為Ra6.3m,毛坯材料為鋁合金(2A12)。根據實訓車間的設備情況和學生技能情況可以在規定的時間內完成,達到質量要求。2h-3q二、制訂加工工藝1.工藝分析(1)裝夾、定位2h-3q(2)工序安排1)粗、精銑零件上表面,保證零件高度尺寸24mm。2)粗銑八邊形凸臺。3)粗銑圓形型腔。4)

36、半精、精銑八邊形凸臺。5)粗銑型腔底部凸臺和十字槽。6)半精、精銑圓形型腔和底部凸臺。7)銑削半圓槽。2h-3q(3)刀具、量具選擇(4)合理設計走刀路線(5)確定切削用量(見表2-50)2h-3q2.填寫工序卡片(見表2-51)表2-51數控加工工序卡片(學生填寫)2h-3q三、模擬加工1.程序編制2.仿真加工四、加工工件1.召開課前會工作安排見表2-57。2.工、量、刃具確定及領取2h-3q3.人員分工(見表2-59)表2-59人員分工表4.加工準備按照數控銑床操作規程進行操作,注意一人操作,其他同學認真觀察。1)開機、回參考點。2)閱讀零件圖,檢查毛坯尺寸。2h-3q3)裝夾找正工件。4

37、)裝夾刀具,裝上20mm的立銑刀。5)對刀并設定工件坐標系及刀具長度補償值H01。6)輸入程序。7)程序校驗。2h-3q5.加工工件(1)粗、精銑工件上表面(2)粗銑八邊形凸臺(3)粗銑圓形型腔(4)半精、精銑八邊形凸臺(5)粗銑型腔底部凸臺和十字槽(6)半精、精銑圓形型腔和底部凸臺(7)銑削半圓槽(8)松開夾具,卸下工件,清理機床。2h-3q 圖2-54粗銑八邊形凸臺圖2-55粗銑圓形型腔2h-3q圖2-56精銑圓形型腔和底部凸臺圖2-57銑削半圓槽2h-3q一、零件加工質量檢測標準(見表2-60)二、過程評價1.自評和互評標準(40%)(見表2-61)2h-3q表2-61自評和互評標準表2

38、h-3q2.教師評價標準(50%)(見表2-62)表2-62教師評價標準表2h-3q表2-62教師評價標準表2h-3q表2-63討論評價標準表3.討論評價標準(10%)(見表2-63)2h-3q表2-64實訓鑒定表4.實訓鑒定(見表2-64)2h-3q 一、問題解答1)在加工過程中用到多把刀具時,使用刀具長度補償功能編程有什么好處?2)使用刀具長度補償時,注意事項有哪些?3)在型腔加工中,常用的Z向進刀方式有哪些?需要注意什么?4)用立銑刀精加工內輪廓時,采用怎樣的進刀和退刀方式?2h-3q二、任務訓練1)在60mm60mm20mm的鋁合金(2A12)毛坯上,自選刀具和切削用量參數,自編程序加

39、工如圖2-58所示的零件。圖2-58內輪廓加工任務訓練2h-3q2)在60mm60mm20mm的毛坯上,加工如圖2-59所示的帶島嶼凹模零件,毛坯材料為鋁合金(2A12),合理選擇刀具和切削用量參數,編寫加工程序圖2-59帶島嶼凹模零件2h-3q一、型腔加工走刀路線圖2-60所示為加工型腔的三種進給路線。圖2-60a是用行切法加工內腔。這種進給路線的優點是走刀路線短,刀位點計算簡單,編程方便,缺點是將在相鄰兩行的轉接處留下殘留面積,而達不到所要求的表面粗糙度值。圖2-60b所示是用環切法加工內腔。這種方法走刀路線比行切法要長,因為需要逐次向外擴展輪廓線,刀位點計算稍微復雜一些,程序較長,但獲得

40、的表面質量優于行切法。圖2-60c所示的進給路線綜合了二者的優點,即先用行切法切去中間部分余量,最后用環切法環切一刀光整輪廓表面,既能使總的進給路線較短,又能獲得較小的表面粗糙度值。2h-3q圖2-60型腔加工路線2h-3q二、內輪廓Z向進刀方式內輪廓加工過程中,Z向如何下刀是必須要考慮的問題。通常情況下,選擇的刀具種類不同,其進刀方式也會有所區別。在數控加工中,常用的內輪廓加工Z向進刀方式主要有以下幾種。1.垂直進刀2.斜線式進刀3.螺旋式進刀2h-3q當銑削內輪廓表面時,也應盡量遵循從切向切入、切出的方法。若內輪廓曲線不允許外延,無法沿零件曲線的切向切入、切出時,刀具只能沿內輪廓曲線的法向

41、切入、切出,此時刀具的切入、切出點應盡量選在內輪廓曲線兩幾何元素的交點處,如圖2-61a所示。圖2-61內輪廓加工刀具的切入和切出a)曲線不允許外延b)幾何元素相交無切點c)銑削內整圓三、型腔精加工時刀具的切入和切出2A 能夠進行安全操作。任務六孔加工 能夠正確選擇和使用孔加工刀具，能合理確定切削用量參數。 能夠正確使用固定循環指令編寫孔的加工程序。 能夠根據孔的精度要求合理制訂加工工藝進行孔的加工。 清掃衛生，維護機床，收工具。2h-3q 學校數控實訓車間接到一批多孔板零件的加工任務,零件圖如圖2-62所示。材質為鋁合金(2A12),要求學生們在6學時內,以合作的方式制訂該零件的數控銑削加工

42、工藝,自編程序完成零件樣件的加工,并完成工藝規程表指導生產,以確定能否投產加工。任務內容如下。1)制訂多孔板零件的數控銑削加工工藝。2)以合作的方式完成多孔板零件的加工。3)對多孔板零件尺寸精度進行檢測,并對誤差進行分析。2h-3q圖2-62多孔板零件圖2h-3q(1)場地、設備、夾具、工具、量具準備數控實訓車間或仿真室;數控銑床6臺,FANUC 0i系統;夾具:機用虎鉗;工具:機用虎鉗扳手、內六角扳手、鎖刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉釘、等高墊鐵、木錘、光電式尋邊器、杠桿表等;刀具:20mm立銑刀、A3中心鉆、11.8mm的麻花鉆、8.5mm的麻花鉆、12H7的鉸刀、M10機用絲錐、12m

43、m的立銑刀、30mm精鏜刀;量具:0150mm的游標卡尺、030mm的內測千分尺、025mm的深度千分尺、12H7塞規、M10螺紋塞規、表面粗糙度樣板;學習資料:零件圖樣、工藝規程文件、針對本任務的學習指南、工作頁、精度檢驗單等。2h-3q(2)材料準備毛坯:尺寸為80mm80mm25mm的方形毛坯,材料為鋁合金(2A12)。(3)教學方法講授、演示、角色扮演、小組討論、任務引領、理實一體化、操作訓練。(4)勞動組織將班級分成6個小組,每個小組56人,其中1人擔任組長。小組成員各自承擔相應的角色,如操作員、材料員、記錄員、工藝員、檢驗員、安全員等。2h-3q 一、孔加工固定循環數控加工中,進行

44、孔加工編程時,可以使用多條G00、G01等指令來完成,但當加工的孔數較多時,這樣做就比較繁瑣。為了簡化編程,數控系統將孔加工一系列典型的加工動作預先編成程序,存儲在內存中,可用包含G代碼的一個程序段調用,這就是孔加工固定循環。FANUC 0i系統的固定循環指令有G73、G74、G76、G80G89,通常包含5個基本動作,如圖2-63所示。2h-3q圖2-63孔加工固定循環的動作2h-3q下面介紹常用的孔加工固定循環指令。1.鉆孔循環指令G81按圖2-64所示的方式鉆孔。刀具隨主軸正轉,先快速定位到孔心位置,快速下刀至R參考平面,接著以F指令指定的進給速度向下鉆孔至孔底平面(無孔底動作),然后快

45、速返回到指定的平面。【編程格式】G98/G99G81XYZFRK;2h-3q圖2-64鉆孔循環指令G812h-3q2.取消固定循環指令G80取消固定循環用G80指令,01組的G代碼也可以取消固定循環。3.帶停頓的鉆孔循環指令G82按圖2-65所示的方式鉆孔,與G81格式類似,唯一的區別是:G82指令在孔底有暫停,即當鉆頭加工到孔底時,刀具只做旋轉卻不做進給運動,從而使孔的表面更光滑,加工不通孔時還可以提高孔深的精度。【編程格式】G98/G99G82XYZFRP ;2h-3q圖2-65帶停頓的鉆孔固定循環指令G822h-3q4.深孔鉆孔循環指令G83按圖2-66所示的方式鉆孔。G83指令的特點是

46、:鉆孔時采用間歇進給,有利于排屑,每次進給深度為q,抬起到R參考平面,直到加工到孔底位置為止(圖中參數d的數值,FANUC系統由系統內部參數設定) 。G83指令適合加工深孔,但由于有多次提刀動作,鉆孔效率較低。【編程格式】G98/G99G83X YZFRQ ;2h-3q5.高速深孔鉆循環指令 G73按圖2-67所示的方式鉆孔。G73和G83 指令類似,所不同的是G73每次退刀的距離短,因此比G83鉆孔速度快。【編程格式】G98/G99G73XYZFRQ;2h-3q圖2-66深孔鉆孔循環指令G832h-3q圖2-67高速深孔鉆循環指令 G732h-3q二、常用的孔加工刀具1.中心鉆用于零件平面上

47、中心孔的加工。中心鉆有二種型式:A型不帶護錐的中心鉆、B型帶護錐的中心鉆,如圖2-68所示。圖2-68中心鉆a)A型不帶護錐的中心鉆b)B型帶護錐的中心鉆2h-3q2.麻花鉆在數控銑床、加工中心上鉆孔,大多是采用普通麻花鉆,如圖2-69所示。根據材料不同,麻花鉆有高速鋼和硬質合金兩種;根據柄部不同,麻花鉆有圓柱柄和莫氏錐柄兩種。圖2-69麻花鉆a)圓柱柄b)莫氏錐柄2h-3q圖2-70擴孔鉆3.擴孔鉆擴孔鉆一般用于孔的半精加工或終加工,用于鉸或磨前的預加工或毛坯孔的擴大,擴孔鉆有34個主切削刃,沒有橫刃,因此剛性及導向性好,可以校正孔的軸線偏差,如圖2-70所示。2h-3q4.絲錐絲錐是目前加

48、工中、小尺寸內螺紋最常用的工具。按照形狀可分為直槽絲錐和螺旋槽絲錐,按照使用環境可分為手用絲錐和機用絲錐,如圖2-71所示。圖2-71絲錐a)直槽絲錐b)螺旋槽絲錐2h-3q5.螺紋銑刀隨著三軸聯動數控加工系統的出現,螺紋銑削得以實現,可以使用一把螺紋銑刀加工多種不同旋向的較大直徑的內、外螺紋,如圖2-72所示。6.鏜刀鏜刀是鏜削刀具的一種,可對已有的孔進行粗加工、半精加工或精加工,如圖2-73所示。2h-3q圖2-72螺紋銑刀a)整體式b)機夾式c)焊接式圖2-73鏜刀2h-3q 一、任務分析本任務要加工一個多孔板零件,要在正方形毛坯的中間加工一個30mm的孔,孔兩邊各加工一個M10的螺紋孔

49、,四個角上各加工一個上部是20mm,底部是12H8的階梯孔。30mm的孔和12H8的孔壁表面粗糙度為Ra1.6m,其余部分的表面粗糙度均為Ra3.2m,毛坯材料為鋁合金(2A12)。根據實訓車間的設備情況和學生技能情況可以在規定的時間內完成,達到質量要求。2h-3q二、制訂加工工藝1.工藝分析(1)裝夾、定位采用機用虎鉗裝夾,底部用等高墊鐵墊起。墊墊鐵時注意讓出孔的加工位置。(2)工序安排加工順序根據“先面后孔、先粗后精”的原則,制訂如下工序步驟。2h-3q1)銑削零件上表面,保證零件高度尺寸20mm。2)打7個中心孔。3)鉆7個底孔。4)擴5個孔。5)粗銑中間孔。6)粗、精銑4個20mm臺階

50、孔。7)攻螺紋。8)鉸4個12mm的孔。9)精鏜中間孔。2h-3q(3)刀具、量具選擇刀具:20mm的立銑刀、A3中心鉆、11.8mm的麻花鉆、8.5mm的麻花鉆、12H7的鉸刀、M10機用絲錐、12mm的立銑刀、30mm精鏜刀;量具:0150mm的游標卡尺、030mm的內測千分尺、025mm的深度千分尺、12H7塞規、M10螺紋塞規、表面粗糙度樣板。(4)合理設計走刀路線注意確定起刀點、下刀點、抬刀點、加工軌跡。孔系加工走刀路線的確定主要是考慮:在位置精度滿足要求的前提下,走刀路線盡可能短。(5)確定切削用量見表2-65。2h-3q2.填寫工序卡片(見表2-66)表2-66數控加工工序卡片(學生填寫)2h-3q三、模擬加工1.程序編制選擇工件上表面的中心為工件原點,并設置在G54上。1