數控銑削加工技術教案20-20學年第學期課程名稱：數控銑削加工技術課題直線輪廓加工授課班級授課教師授課日期計劃課時12授課類型理實一體教學目標知識目標1.掌握G01直線插補指令格式及應用。2.掌握G41/G42刀具半徑補償指令格式及應用。能力目標1.能夠指出程序各部分的名稱。2.能夠掌握編寫程序的步驟。情感目標1.培養學生的團隊合作精神。2.培養學生與他人合作解決問題的能力。教學重點了解常用編程指令，學會程序編制，選擇刀具及切削用量，程序錄入及模擬軌跡，加工零件教學難點選擇刀具及切削用量，程序錄入及模擬軌跡，控制輪廓尺寸加工精度教學方法與教學手段多媒體演示、示范講解、項目教學方法。小組討論、總結歸納學習方法。教學準備多媒體課件、加工程序、2A12鋁合金、加工實例視頻教學內容及過程學生活動設計說明步驟一、復習導入（5分鐘）問題1.數控編程、加工需要哪些坐標系？問題2.合理的選擇圖中的工件坐標系？導入：回顧數控的定義，展示一個程序，將程序調入仿真系統加工出完整的零件來，引起同學們的興趣，激起同學們的求知欲望，從而引出本節課的重點，編程的基礎知識。學生思考問題回顧如何確立坐標系，對刀。加深印象，鞏固重點。步驟二：相關知識講解一、坐標平面選擇指令G17、G18、G19格式： G17G18G19該指令選擇一個平面，在此平面中進行圓弧插補和刀具半徑補償。G17選擇XY平面，G18選擇ZX平面，G19選擇YZ平面。G17、G18、G19為模態功能，可相互注銷，G17為缺省值。二、絕對值編程指令G90與相對值編程指令G91格式：G90GX_Y_Z_; G91GX_Y_Z_;G90為絕對值編程，每個軸上編程值是相對于程序原點的。G91為相對值編程，每個軸上編程值是相對于前一位置而言的，該值等于沿軸移動的距離。G90、G91為模態功能，G90為缺省值。舉例說明，如圖2-1-2所示：圖2-1-2G90、G91編程距離三、快速定位指令G00格式：G00X_Y_Z_;G00快速定位，刀具以快速移動的速度移動到由坐標指定的位置，在G90時為終點在工件坐標系中的坐標；在G91時為終點相對于起點的位移量。刀具移動的路徑有兩種方式，非直線定位和直線插補，具體以哪種軌跡運動由系統參數指定，如圖2-1-3所示。在G00指令中的快速移動速度，由機床制造商獨立設定（參數(No.1420)）。圖2-1-3G00定位路徑示意圖四、直線插補指令G01格式：G01X_Y_Z_F_;其中，X、Y、Z為終點，在G90時為終點在工件坐標系中的坐標；在G91時為終點相對于起點的位移量。G01指令刀具從當前位置以F指定的速度，沿直線移動到所指定的位置。指定新值前，F指定的進給速度一直有效，它不需對每個程序段進行指定。G01和F都是模態代碼，如果后續的程序段不改變加工的線型和進給速度，可以不再書寫這些代碼。G01可由G00、G02、G03等功能注銷。舉例說明，如圖2-1-4。圖2-1-4直線插補路徑五、刀具半徑補償功能G40、G41、G42刀具半徑補償功能就是可以使刀具在相對于編程路徑偏移一個刀具半徑的軌跡上運動的功能。使用該功能用戶只需要根據零件形狀來編寫加工程序，而不需要考慮刀具半徑等因素，系統內部自動根據指定的補償號計算出補償向量及刀具中心軌跡，完成加工過程。還可以利用該功能，通過修改半徑補償值來控制刀具偏移量從而達到控制加工精度的目的。1.格式：刀具半徑補償開始：G17G18G19

G41G42刀具半徑補償取消：G40G00G012.說明：（1）其中刀補號地址D后跟的數值是刀具補償號，它用來調用內存中刀具半徑補償的數值。（2）在進行刀具半徑補償前，必須用G17或G18、G19指定補償是在哪個平面上進行。在多軸聯動控制中，投影到補償平面上的刀具軌跡將受到補償，平面選擇的切換必須在補償取消方式進行。（3）G41是在相對于刀具前進方向左側進行補償，稱為左刀補，如圖2-1-5（a）所示。（4）G42是在相對于刀具前進方向右側進行補償，稱為右刀補，如圖2-1-5（b）所示。（5）G40是取消刀具半徑補償功能。G40、G41、G42都是模態代碼，可相互注銷。（a）左刀補（b）右刀補圖2-1-5刀具半徑補償2.刀具半徑補償功能指令的應用編程舉例：如圖2-1-6所示的刀具半徑補償程序。設加工開始時刀具距離工件表面50mm，切削深度為10mm.按增量方式編程：N10G92X0.0Y0.0Z50.;N20G91G17G00; 由G17指定刀補平面N30Z-48.M03S500;N40G01Z-12.F200;N50G41X20.0Y10.D01;由刀補號碼D01指定刀補——刀補啟動N60G01Y40.0F100;刀補狀態N70X30.;N80Y-30.;N90X-40.;N100G40X-10.0Y-20.; 解除刀補N110G00Z60.M05;N120M30;按絕對方式編程：N10G92X0.0Y0.0Z50.;N20G90G17G00; 由G17指定刀補平面N30Z2.M03S500;N40G01Z-10.F200;N50G41X20.0Y10.0D01;啟動刀補N60G01Y50.0F100; 刀補狀態N70X50.0;N80Y20.0;N90X10.0;N100G40X0Y0; 解除刀補N110G00Z50.M05;N120M30;圖2-1-6刀補編程舉例六、刀具長度補償指令的應用格式：正向長度補償：G43Z_H_負向長度補償：G44Z_H_取消長度補償：G49假定的理想刀具長度與實際使用的刀具長度之差作為偏置設定在偏置存儲器中，該指令不改變程序就可實現對Z軸運動指令的終點位置進行正向或負向補償,如圖2-1-7所示。無論是絕對值編程還是增量值編程，當指定G43時，程序中Z軸移動的終點坐標值加上用H代碼指定的長度補償值（在刀補存儲器中）作為終點坐標值。當指定G44時，程序中Z軸移動的終點坐標值減去H代碼指定的長度補償值作為終點坐標值。與補償號H00對應的刀具長度補償值始終為0，無法設定。執行時刀具長度補償量為形狀補償量與磨損補償量之和。當Z軸移動省略時，僅僅移動刀具長度補償值，當補償值為負值時，移動方向相反。要取消刀具長度補償時用指令G49。G43、G44、G49都是模態代碼，可相互注銷。圖2-1-7長度補償示意圖步驟三：知識拓展（15分鐘）一、任務圖紙分析該任務零件外形為正方形，由兩層外輪廓凸臺組成。頂層為六邊形凸臺，底層為正方形凸輪。輪廓尺寸和深度尺寸均有公差要求。表面粗糙度要求為Ra3.2，零件加工完成后需去除加工過程中產生的毛刺，銳邊倒鈍。二、制訂加工工藝1.加工工藝分析該任務零件外形為方形，可采用平口鉗裝夾。先加工正方形凸臺，再加工六邊形凸臺。由于尺寸有公差要求，可采用順銑的方式，加工中注意區分粗精加工，以保證尺寸精度。2.選擇刀具及切削用量根據對零件的加工工藝分析，加工正方形外輪廓時，可選用Φ20立銑刀，一次走刀可去除周邊余量。六邊形也選擇Φ20立銑刀加工，一次走刀可去除輪廓較多余量，可提高加工效率。制訂刀具卡片如表2-1-2所示。3.填寫工藝卡片根據加工工藝和選用刀具情況，填寫如表2-1-3所示工藝卡片。表2-1-3工藝卡片（學生填寫）三、程序編制1.建立工件坐標系，確定刀具軌跡及點坐標值。根據零件形狀和尺寸標注，為方便對刀及編程，選擇上表面的對稱中心為工件坐標系原點。為保證加工質量，選擇順銑加工路線。零件的編程原點、刀具走刀路線及點坐標如表2-1-4所示。正方形輪廓采用順銑的方式銑削，輪廓由直線組成，為避免法向切入側壁產生刀痕，可將左下角兩條邊延長至毛坯外側，作為延長線切入切出，避免法向進刀。從毛坯外側A點下刀，下刀點選擇在毛坯外側，通常距離毛坯大于刀具半徑。到B點建立刀具半徑補償，沿延長線切入至C點，直線插補D點，直線插補至E點，直線插補至F點切出，直線插補至A點取消刀具半徑補償，抬刀至安全高度。六邊形輪廓同樣采用順銑的方式加工，將底部邊延長至毛坯外側，作為切入切出直線。先將刀具移動到下到點a，下刀至要加工的深度，到b點建立刀具半徑補償，依次按照c→d→e→f→g→h及箭頭指示的路線直線插補。直線插補至i點切出，直線插補j點取消刀具半徑補償，抬刀至安全高度。六邊形輪廓程序四、程序錄入及模擬軌跡機床開機，回零，選擇“EDIT（編輯）”模式，按鍵進入程序界面，依次錄入加工程序，如圖2-1-8所示。切換到自動模式，按機床鎖、輔助鎖、空運行鍵，按下鍵，進入圖形界面，按“循環啟動”運行程序，注意觀察刀具運行軌跡，檢查刀路是否正確，如圖2-1-9所示。圖2-1-9模擬刀具軌跡五、加工零件崗位規范小提示：進入加工實訓車間，要嚴格遵守車間管理規定和機床操作規范，穿戴好防護用品。嚴禁多人同時操作機床，注意保護人身和設備安全。1.裝夾零件毛坯檢查機床，開機并回零。安裝平口鉗并用百分表找正鉗口與X軸平行度如圖2-1-10所示。測量鉗口高度，選擇合適平行墊鐵，墊起工件，伸出鉗口大于10mm，保證工件的水平。加緊并敲平工件如圖2-1-11所示。2.設定工件坐標系原點安裝光電尋邊器，切換到“手輪”模式，按鍵，進入坐標系界面，切換到相對坐標顯示界面。手輪模式下將尋邊器沿X軸快速移動到工件左側靠近工件中間的位置。Z軸向下移動至工件上表面以下，如圖2-1-12所示。利用手輪移動尋邊器慢慢靠近工件，快要接觸工件的時候降低手輪倍率至0.01mm。繼續向工件方向緩慢移動尋邊器，仔細觀察，當尋邊器指示燈亮時如圖2-1-13所示，尋邊器與工件接觸，停止移動。沿Z軸抬起，將X軸相對坐標歸零。將尋邊器沿X軸移動到工件的右側，向下移動至工件上表面以下，如圖2-1-14所示。移動尋邊器慢慢靠近工件，快要接觸的時候降低手輪倍率至0.01mm。繼續向工件方向緩慢移動尋邊器，仔細觀察，當尋邊器指示燈亮時，如圖2-1-15所示，停止X方向移動。沿Z軸抬起，記錄X軸相對坐標值。將X軸相對坐標值除以2，移動尋邊器至相對坐標的1/2處，此處即為工件X軸的中心。按下鍵，切換到工件坐標系設置界面，將光標移動至G54坐標系，輸入X0，如圖2-1-16所示，點擊測量按鍵?；蛘邔⒋颂帣C械坐標值中X坐標值輸入G54的X處。完成X方向坐標系原點設定。相同的方式設定Y方向坐標系原點。3.銑正方形凸臺安裝Φ20立銑刀至主軸，校準Z軸設定器，放置在工件上方，將刀具壓在Z軸設定器上，慢慢壓至零位如圖2-1-17所示。按鍵，切換到坐標系設置界面，將光標調整到G54坐標系Z的位置，輸入Z50.，如圖2-1-18所示，點擊測量按鍵，自動輸入坐標值，完成Z軸對刀。切換到編輯模式，按鍵，切換到程序畫面，輸入O2101，按鍵，調出加工程序，按鍵，切換到刀補設置界面，將D01號半徑補償值修改為10.1，如圖2-1-18所示，單邊留0.1mm精加工余量。切換到自動模式，按循環啟動鍵，運行程序完成粗加工。測量外輪廓尺寸和深度，將D01號半徑補償值修改為10.，深度如有誤差，可修改下刀深度。再次自動運行程序，完成精加工（精加工時可通過調節主軸倍率旋鈕和進給倍率旋鈕提高主軸轉速，降低進給速度以提高輪廓加工精度和表面質量），如圖2-1-19所示，千分尺測量檢測尺寸是否合格。如有誤差，可修改刀具半徑補償值，控制加工精度。注：在不熟練的情況下，運行程序前可按單步執行鍵，單段運行程序。每按一下循環啟動鍵運行一個程序段，運行完程序暫停，再次按循環啟動，繼續執行下一個程序段。再次按該鍵可取消單段執行。4.銑六邊形凸臺調用O2102號程序，按鍵，切換到刀補設置界面，將D01號半徑補償修改為15，通過擴大刀具半徑補償值，去除六邊形輪廓多余余量。切換到自動模式，按循環啟動鍵，運行程序。將D01號半徑補償修改為10.2，單邊留0.2精加工余量，自動運行程序完成粗加工。測量輪廓尺寸和深度尺寸。切換到刀補設置界面，修改D01號半徑補償值修改為10.05，如深度尺寸有誤差可修改下刀深度。自動運行程序，完成輪廓半精加工。測量輪廓尺寸，依據測量結果，修改D01號半徑補償值。如實際測量結果比理論數值大0.1，則用10.05減去0.1的一半，即D01=10.（10.05-0.1/2），再次自動運行程序完成精加工（精加工時可適當提高主軸轉速，降低進給速度），如圖2-1-20所示。千分尺測量輪廓尺寸和深度是否符合圖紙要求，如有誤差，可修改刀具半徑補償值和下刀深度再次運行程序，如圖2-1-21所示。步驟四、課堂總結、布置作業：（5分鐘）1.小結1．坐標平面選擇指令G17、G18、G19，快速定位指令G00，直線插補指令G012.刀具半徑補償功能G40、G41、G42刀具半徑補償功能指令的應用編程舉例3．刀具長度補償指令的應用4.程序編制5.選擇刀具及切削用量6.程序錄入及模擬軌跡7.控制輪廓尺寸加工精度2.作業 寫出光電尋便器的使用步驟。認真聽、記筆記。區別兩種代碼的格式。記住常用的功能字總結歸納編程的步驟學習并思考指令的使用了解程序段中各各句子中的含義自主學習，明白各個語句之中的含義和代表記筆記，學習學會G41G42在不同清況下，如何做出相應的變化。學會G43G44補償的方法和用處進行自主學習，設計加工方案。學會工藝卡片的填寫同時思考選擇什么工藝觀察并思考他們的進刀和退刀的區別，和你想想的有什么區別。了解程序段中各各句子中的含義。了解程序段中各各句子中的含義。在模擬的過程中要注意各軸的鎖定，并且保證安全。在每次打虎鉗的時候不斷觀察杠桿百分表。復習一下如何計算工件XY的中心在設定XYZ后，檢查一下自己設計的原點是否有誤。在循環的開始之前進行驗證。學會運用修改刀具半徑補償值，控制加工精度。在測量的過程中多個角度進行測量互相評分，多看，多測量。認真完成，課后作業。先認真聽講，然后練習鞏固，掌握程序段的組成、及各結構之間的關系。通過舉例區別兩種程序段的編寫格式。。對以后進一步學習編程及各代碼的格式及應用打下基礎。通過實例演示，讓學生歸納編程的步驟，進一步掌握程序編制的過程。讓學生刀補的含義，同時補充他的基本作用通過舉例說明，加深同學們對G代碼的印象自主學習，然后老師再來找幾個