數(shù)控銑削加工技術(shù)教案20-20學年第學期課程名稱：數(shù)控銑削加工技術(shù)課題槽加工授課班級授課教師授課日期計劃課時10授課類型理實一體教學目標知識目標1.掌握坐標系旋轉(zhuǎn)指令和子程序調(diào)用的使用方法。2.掌握槽類零件的編程方法。技能目標1.能夠根據(jù)槽的類型選擇合適的加工工藝。2.能夠保證槽類零件的尺寸精度。德育目標1.具有安全文明生產(chǎn)和遵守操作規(guī)程的意識。2.具有分析問題、解決問題的能力。教學重點子程序的應用與坐標旋轉(zhuǎn)指令的應用教學難點坐標旋轉(zhuǎn)指令的應用教學方法多媒體演示法、小組討論法和示范講解教學方法。比較、發(fā)現(xiàn)、討論、探討學習方法。教學準備學校數(shù)控實訓車間接到一批多槽板的加工任務，如圖3-1-1所示的零件。該任務材料為2A12鋁合金，毛坯為尺寸為90*90*25。請同學們以小組為單位，根據(jù)圖紙要求，完成加工任務。教學內(nèi)容及過程學生活動設(shè)計說明環(huán)節(jié)一、復習導入（5分鐘）1.自我介紹2.導入討論并回答問題提升課堂活躍度環(huán)節(jié)二、相關(guān)知識學習（50分鐘）步驟一、學習相關(guān)理論知識數(shù)控系統(tǒng)的加工程序有主程序和子程序之分。通常系統(tǒng)是按主程序的指令運行的，如果主程序運行過程中遇有調(diào)用子程序的指令，則系統(tǒng)按子程序運行，在子程序中遇到返回主程序的指令時，系統(tǒng)便返回主程序繼續(xù)執(zhí)行，如圖3-1-2所示。圖3-1-2主程序與子程序的運行過程2.子程序的應用在程序中存在某一些固定順序且重復出現(xiàn)的指令時，比如某一確定的輪廓形狀，便可把它們作為子程序事先存到存儲器中，這樣可以使程序變得非常簡單。子程序可分為用戶子程序和系統(tǒng)制造商所固化的子程序（即系統(tǒng)子程序）兩種。用戶子程序是機床用戶根據(jù)實際需要所編寫的子程序；系統(tǒng)子程序是系統(tǒng)制造商固化在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的加工循環(huán)程序。本任務所用的子程序為用戶子程序。3.子程序的構(gòu)成（如圖3-1-3）圖3-1-3子程序構(gòu)成程序號：子程序的程序號與主程序相同，以字母O開頭，后面加四位正整數(shù)，范圍從0001～9999，程序號要求單獨一段列出，且不能與其他程序重名。子程序結(jié)束：子程序用M99指令表示程序結(jié)束并自動返回主程序。4.子程序調(diào)用（1）調(diào)用子程序FANUC數(shù)控系統(tǒng)通過M98指令調(diào)用子程序，并通過地址P后的八位數(shù)字指定調(diào)用次數(shù)及子程序號，其中前四位數(shù)字為重復調(diào)用次數(shù)，調(diào)用次數(shù)前的0可以省略。如果省略了重復次數(shù)，則認為重復次數(shù)為1次。后四位數(shù)字為子程序號，子程序號前的0不可省略。編程舉例：M98P0001；調(diào)用子程序O0001運行1次。M98P200010；調(diào)用子程序O0010運行20次。（2）程序嵌套子程序不僅可以從主程序中調(diào)用，也可以從其他子程序中調(diào)用，這個過程稱為子程序的嵌套，如圖3-1-4所示。FANUC數(shù)控系統(tǒng)子程序的嵌套級數(shù)為4級。二、坐標旋轉(zhuǎn)指令的應用使用坐標旋轉(zhuǎn)指令，可將工件旋轉(zhuǎn)某一指定的角度，以便于加工在位置上需要旋轉(zhuǎn)的工件。另外如果工件的形狀有多個相同的圖形圓周排列組成，可先將圖形單元編成子程序，然后用主程序的旋轉(zhuǎn)指令調(diào)用。這樣可節(jié)省編程時間和系統(tǒng)存儲空間。如圖3-1-5所示。1.指令格式G68α_β_R_;G69;2.指令說明（1）應在G68程序段前指定平面，不能在G68程序段中指定平面選擇代碼。（2）其中，（α、β）是由G17，G18或G19定義的旋轉(zhuǎn)中心的坐標值，當沒有指定旋轉(zhuǎn)中心時，旋轉(zhuǎn)中心默認為指令G68時的刀具位置。（3）R為旋轉(zhuǎn)角度，遵循右手法則，順時針為正，逆時針為負。回轉(zhuǎn)角度根據(jù)當前編程處于絕對方式還是增量方式，來確定是絕對值還是增量值。初始角度為絕對值0度。當在旋轉(zhuǎn)角度指令（R_）中使用小數(shù)點時，小數(shù)點的位置以度為單位。（4）G68為坐標旋轉(zhuǎn)功能，G69為取消坐標旋轉(zhuǎn)功能，在G69后的第一個移動必須是絕對方式指定，如果用增量值指令，將不會執(zhí)行正確的移動。5）在有刀具補償?shù)那闆r下，先進行坐標旋轉(zhuǎn)，然后才進行刀具補償。任務實施一、任務圖紙分析該任務零件外形為正方形，由若干個不同類型的槽組成。中間有一個Φ40的環(huán)形槽，截面形狀為R3圓弧狀。三個呈90度分布的腰形槽，寬度為12，深度為5±0.02。底部有兩個對稱的開放直槽，寬度為，深度為4±0.02。表面粗糙度要求為Ra3.2，未注尺寸公差±0.1.零件加工完成后需去除加工過程中產(chǎn)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。先加工三個腰形槽，由于尺寸有公差要求，可采用順銑的方式，沿槽輪廓切削加工。然后在加工兩個對稱的直槽。最后加工環(huán)形槽。加工中注意區(qū)分粗精加工，以保證尺寸精度。2.選擇刀具及切削用量根據(jù)對零件的加工工藝分析，加工腰形槽時由于槽寬為12并且有尺寸精度要求，選用Φ10立銑刀。底部對稱直槽寬度為10，可選用Φ8立銑刀加工。環(huán)形槽截面為R3圓弧形，可選用R3球頭銑刀加工。制訂刀具卡片如表3-1-2所示。表3-1-2刀具卡片（參考）3.填寫工藝卡片根據(jù)加工工藝和選用刀具情況，填寫如表3-1-3所示工藝卡片。表3-1-3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(jù)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(zhì)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3-1-4所示。三個腰形槽呈90°分布，可采用坐標系旋轉(zhuǎn)加調(diào)用子程序的方式編程。可將右側(cè)腰形槽的加工程序作為子程序，將坐標系旋轉(zhuǎn)0°、90°、180°分別調(diào)用子程序完成加工，可簡化編程。右側(cè)腰形槽加工時首先將刀具定位到A點，然后下刀至要加工的深度，直線插補至B點建立刀具半徑補償，依次按照B→C→D→E→B和箭頭指示的方向切削整個輪廓,未避免輪廓起始點發(fā)生欠切的情況，再次切削的C點，直線插補至A點取消刀具半徑補償。抬刀至安全高度。底部直槽加工軌跡，將刀具定位到毛坯外側(cè)a點（據(jù)毛坯距離應大于刀具半徑值），下刀至要加工的深度，直線插補至b點建立刀具半徑補償，依次按照b→c→d→e和箭頭指示的方向切削,直線插補至a點取消刀具半徑補償，抬刀至安全高度。同樣的路線加工另一側(cè)直槽。中間Φ40環(huán)形槽刀具軌跡以1點為起點，下刀至要加工的深度，順時針插補整圓，抬刀至安全高度。2.編寫加工程序編寫零件加工程序如下（參考）：腰形槽程序直槽程序Φ40環(huán)形槽程序四、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。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(huán)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3-1-6所示。a腰形槽軌跡b直槽軌跡c環(huán)形槽軌跡圖3-1-6模擬刀具軌跡五、加工零件崗位規(guī)范小提示：進入加工實訓車間，要嚴格遵守車間管理規(guī)定和機床操作規(guī)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(shè)備安全。1.裝夾零件毛坯檢查機床，開機并回零。安裝并找正平口鉗。測量鉗口高度，選擇合適平行墊鐵，墊起工件，伸出鉗口大于5mm，保證工件的水平。加緊并敲平工件如圖3-1-7所示。圖3-1-7裝夾工件毛坯2.設(shè)定工件坐標系原點安裝尋邊器，分中的方式將工件毛坯的對稱中心設(shè)定為G54工件坐標系X、Y軸原點。3.銑腰形槽安裝Φ10鍵槽銑刀至主軸，校準Z軸設(shè)定器，放置在工件上方，將工件毛坯的上表面設(shè)定為G54工件坐標系Z軸原點。調(diào)用O3101號程序，按鍵，切換到刀補設(shè)置界面，將D01號半徑補償值修改為5.2，如圖3-1-15所示，單邊留0.2mm精加工余量。切換到自動模式，按循環(huán)啟動鍵，運行程序完成粗加工。測量槽寬度和深度，將D01號半徑補償值修改為5.05，深度如有誤差，可修改下刀深度。再次自動運行程序，完成半精加工，測量槽寬，根據(jù)測量值，修改刀具半徑補償值。如實際測量結(jié)果比理論數(shù)值大0.1，則用5.05減去0.1的一半，即D01=5.（5.05-0.1/2）。再次運行程序完成精加工，如圖3-1-16所示。檢測槽寬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。圖3-1-15修改半徑補償值圖3-1-16腰形槽4.銑削直槽安裝Φ8立銑刀至主軸，使用Z軸設(shè)定器重新設(shè)定G54工件坐標系Z軸原點。調(diào)用O3103號程序，按鍵，切換到刀補設(shè)置界面，將D02號半徑補償修改為4.2，單邊留0.2mm精加工余量。切換到自動模式，按循環(huán)啟動鍵，運行程序完成粗加工。測量槽寬和深度尺寸。切換到刀補設(shè)置界面，修改D02號半徑補償值修改為4.05，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。測量槽寬尺寸，依據(jù)測量結(jié)果，修改D02號半徑補償值，完成精加工，如圖3-1-17所示。5.加工Φ40環(huán)形槽更換R3球頭銑刀至主軸，并重新設(shè)定G54工件坐標系Z軸原點。調(diào)用O3104號程序，切換到自動模式，按循環(huán)啟動鍵運行程序完成R3環(huán)形槽加工，如圖3-1-18所示。圖3-1-18R3環(huán)形槽6.整理機床卸下工件，去除加工產(chǎn)生的毛刺。按照車間7S管理規(guī)定整理工作崗位，清掃機床，刀量具擦凈擺放整齊，關(guān)閉機床電源，清掃車間衛(wèi)生。六、檢測零件各小組依據(jù)圖紙要求檢測零件，并將檢測結(jié)果填入表3-1-5中。表3-1-5零件檢測表步驟三、課堂總結(jié)、布置作業(yè)：（5分鐘）小結(jié)1.子程序的應用2.坐標旋轉(zhuǎn)指令的應用二、布置作業(yè)鍵槽銑刀及球頭銑刀的應用場合。認真學習相關(guān)理論知識，區(qū)分主程序和子程序之間的區(qū)別學習子程序的種類，了解子程序的作用觀看圖表學習子程序的格式和構(gòu)成學習調(diào)用子程序了解調(diào)用方法根據(jù)圖表對程序嵌套來進行區(qū)分和構(gòu)想結(jié)合圖表學習坐標旋轉(zhuǎn)指令，了解其作用，結(jié)合學案進行填空學習指令說明，并且嘗試自主編寫程序根據(jù)任務圖紙去分析零件特征以及要素認真去理解工藝的分析，嘗試去自我設(shè)計貼合刀具卡片對輪廓特征進行刀具準備根據(jù)填寫工藝卡片來設(shè)計并且準備相應程序，了解其加工需求仔細閱讀并且理解編程時的思路以及要素，貼合圖示對程序進行參考總結(jié)編寫腰形槽程序，利用主程序和子程序來進行切換和調(diào)用在編寫或參考過程中思考加工概念和參考思路編寫或參考其直槽程序，思考并且檢查代碼正確性編寫或參考環(huán)形槽程序，思考并且檢查代碼正確性通過模擬軌跡來檢查刀路是否正確，并且思考運行刀路的原理做好防護，消除隱患調(diào)動動手能力來進行裝夾的一系列操作，熟練并且掌握原點的設(shè)定根據(jù)腰形槽輪廓余量來修改半徑補償值，調(diào)整參數(shù)檢查輪廓完整度與正確性根據(jù)直槽輪廓余量來修改半徑補償值，調(diào)整參數(shù)，并且保證精度合格檢查輪廓完整度和正確性根據(jù)環(huán)形輪廓余量來修改半徑補償值，調(diào)整參數(shù)檢查輪廓完整度和正確性整理工作崗位根據(jù)零件檢測表，來檢查零件質(zhì)量和自身的能力，并且綜合反思自我得失認真完成作業(yè)，期待下次進步總結(jié)、評價根據(jù)教學需要，先對重點理論知識進行補充以便于后續(xù)的講解根據(jù)圖示來說明主程序和子程序的運行過程，使教學更加通俗易懂講解子程序的類型和應用，使學生明白其作用，以提高學生后續(xù)學習的動力和積極性根據(jù)圖示來說明子程序的構(gòu)成，使學生了解子程序的基礎(chǔ)格式，以形成一定的編程格局調(diào)用子程序的講解，以讓學生順利使用并且打開子程序程序嵌套可以讓學生對子程序的使用有更好的理解，從而進一步掌握子程序旋轉(zhuǎn)指令與子程序的配合是內(nèi)容之間的環(huán)環(huán)相扣，使學生的思維處于正確的跟進狀態(tài)配合圖示講解指令的格式，同時讓學生進行填空，加深學習記憶調(diào)動學生積極性進行指令的說明，內(nèi)容的階段分明，使說明更加通俗易懂根據(jù)任務的圖紙配合其分析可以便于零件的快速分析工藝的分析可以避免加工時的彎路，節(jié)約時間并且培養(yǎng)正確思維配合刀具卡片和說明進行講解可以更加直觀的去看待工藝，以培養(yǎng)根據(jù)刀具制定工藝進行加工的好習慣填寫工藝卡片可以使學生了解工藝的內(nèi)容和綜合性的優(yōu)缺點，以來查漏補缺配合工藝的要素對程序的要點進行講解，并且對坐標點和程序編制的過程進行總結(jié)，以方便后面的加工，可以更好的觀察程序和刀路明白其原理腰形槽程序的快速移動可以幫助加工時快速定位配合表格可以更加明朗的去理解程序的設(shè)計以及其中的釋義直線插補配合逆時針圓弧程序銑削直槽，簡單明了配合表格可以更加明朗的去理解程序的設(shè)計以及其中的釋義模擬軌跡時通過面板來實時觀察刀路，提升學生觀察能能力