教案 數(shù)控銑加工中心加工編程

1、教 案教師姓名授課日期20 年 月 日 第1周授課班級(jí) 課程名稱數(shù)控銑/加工中心加工工藝與編程教學(xué)項(xiàng)目（或章節(jié)）數(shù)控銑削加工概述教學(xué)場(chǎng)所要求仿真實(shí)驗(yàn)室、數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心教學(xué)所需時(shí)數(shù)4課程類型PA（純理論課） B（<理論+實(shí)踐>課） C（純實(shí)踐課）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：數(shù)控機(jī)床的基本組成部分；機(jī)床分類；數(shù)控銑刀；機(jī)用虎鉗；機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系。能力目標(biāo)：掌握數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)，工作原理和工藝范圍，常用刀具及夾具；學(xué)會(huì)機(jī)床操作工的基本規(guī)范和機(jī)床安全常識(shí)；掌握銑床進(jìn)給坐標(biāo)系的命名。教學(xué)重點(diǎn)數(shù)控銑床機(jī)床坐標(biāo)系的命名、機(jī)床基本操作規(guī)范；教學(xué)難點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的工作原理學(xué)情分析學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的

2、學(xué)生，他們?cè)谏蠈W(xué)期已經(jīng)學(xué)習(xí)了與之關(guān)聯(lián)的機(jī)械制圖，公差配合，CAD，機(jī)械制造基礎(chǔ)，數(shù)控車加工工藝與編程等課程，完全具備學(xué)習(xí)數(shù)控銑床加工工藝與編程的基礎(chǔ)知識(shí)與能力。不過部分學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性，因此在教學(xué)過程中應(yīng)用教學(xué)做一體化的教學(xué)方式以引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。教學(xué)設(shè)計(jì)利用多媒體與仿真軟件教學(xué)，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和小組學(xué)習(xí)法，教學(xué)做合一調(diào)動(dòng)學(xué)生主體積極性，并學(xué)會(huì)交流協(xié)作、檢查和評(píng)價(jià)，掌握職業(yè)活動(dòng)中的實(shí)際工作過程和工作方法。課外作業(yè)教材項(xiàng)目一自測(cè)題部分教學(xué)反思教學(xué)過程組織教學(xué)內(nèi)容1、引入介紹課程的性質(zhì)、專業(yè)作用及學(xué)習(xí)基本要求。本課程是專業(yè)核心課程，主要培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)控銑床和加工中心上進(jìn)行零件加工，掌握數(shù)控銑床的加工

3、方法，具有在數(shù)控加工和數(shù)控編程崗位上能夠進(jìn)行零件加工實(shí)施的能力。課程總體目標(biāo)：通過本課程零件編程與加工內(nèi)容的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使學(xué)生具備在數(shù)控銑床和加工中心上進(jìn)行零件加工的能力，達(dá)到國(guó)家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控銑工中級(jí)工的要求。2、重點(diǎn)知識(shí)1）數(shù)控機(jī)床的起源與發(fā)展史數(shù)控機(jī)床起源于美國(guó)，1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院和吉丁斯·路易斯公司首先聯(lián)合研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控升降臺(tái)銑床。首先是由專門的數(shù)字控制裝置來實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的，所以叫數(shù)控機(jī)床，但發(fā)展到現(xiàn)在，數(shù)控機(jī)床一般由計(jì)算機(jī)控制，因而又叫計(jì)算機(jī)控制機(jī)床（CNC機(jī)床）。 2）數(shù)控銑床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體組成。 3）數(shù)控銑床的工作原理數(shù)控機(jī)床加

4、工零件時(shí)，首先要將零件圖紙上的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序，然后將加工程序輸入數(shù)控裝置，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的對(duì)程序代碼識(shí)別、轉(zhuǎn)換、分類存貯等預(yù)處理，一方面對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制脈沖指令，按各坐標(biāo)軸的分量送到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大去驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)；另一方面按工藝要求去控制主軸、刀具、切削液、機(jī)床夾具等部分，使它們按程序規(guī)定的動(dòng)作順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡和切削工藝參數(shù)來進(jìn)行自動(dòng)加工，直至零件加工結(jié)束。一個(gè)脈沖使機(jī)床進(jìn)給軸所移動(dòng)的位移量，叫脈沖當(dāng)量。它是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)基本參數(shù)，常用的脈沖當(dāng)量為0.010.001/脈沖。 4）數(shù)控銑床的主要功用及加工范圍機(jī)床的主要參數(shù)

5、，如工作臺(tái)的寬度、機(jī)床的最大行程、機(jī)床主軸與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍，機(jī)床的功率，坐標(biāo)軸數(shù)，刀具容量，換刀方式等。機(jī)床的編程系統(tǒng)。不同的數(shù)控系統(tǒng)，其指令格式有較大的差別，編程前仔細(xì)閱讀編程說明書是編好數(shù)控加工程序的前提。為了方便編寫和讀者閱讀，本章介紹的程序以采用FAUNC-0i系統(tǒng)為主。在附1中簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)其他主流系統(tǒng)的指令體系。機(jī)床的輔助裝置。數(shù)控銑削加工機(jī)床的輔助裝置主要有對(duì)刀裝置、排屑裝置、測(cè)量裝置及其他附件。銑削加工機(jī)床加工工藝范圍很廣，可以完成的加工型面有：平面、曲面、溝槽、螺紋、齒輪、花鍵、圓柱面與半圓柱面，可以完成孔的各種加工方法（鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻絲）等。5）數(shù)控銑刀總起來說有端面銑刀

6、、圓周銑刀、平刀、鍵槽銑、三面刃銑刀、成形銑刀和球面銑刀等等。數(shù)控銑削的刀具由刀柄和刃具組成。刀柄的種類很多，我校使用的刀柄與主軸孔的配合錐面采用724的錐度，有較高的定心精度和剛度，不自鎖，換刀方便。刀柄通過拉釘固定在主軸上，拉釘是一個(gè)可以旋下刀柄的圓螺釘，結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。在使用中可以松動(dòng)，故裝刀時(shí)要注意拉釘是否松動(dòng)，以免在加工中刀具從主軸上掉下來，造成損失。平頭刀是最常用的銑刀，主要是立銑刀。立銑刀是數(shù)控銑削中最常用的一種銑刀，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刀為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工

7、精度。由于普通立銑刀端面中心處無切削刃，所以立銑刀不能作軸向進(jìn)給，端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀齒數(shù)Z34，細(xì)齒立銑刀齒數(shù)Z58，套式結(jié)構(gòu)Z1020，容屑槽圓弧半徑r25mm。當(dāng)立銑刀直徑較大時(shí)，還可制成不等齒距結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)抗振作用，使切削過程平穩(wěn)。標(biāo)準(zhǔn)立銑刀的螺旋角為40°45°（粗齒）和30°35°（細(xì)齒），套式結(jié)構(gòu)立銑刀的為 15°25°。直徑較小的立銑刀，一般制成帶柄形式。271mm的立銑刀為直柄；663mm的立銑刀為

8、莫氏推柄；2580mm的立銑刀為帶有螺孔的7：24錐柄，螺孔用來拉緊刀具。直徑大干40160mm的立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。圖1 立銑刀6）數(shù)控銑常用工裝數(shù)控機(jī)床上常用的裝夾工具主要是機(jī)用虎鉗、壓板和組合夾具。機(jī)用虎鉗又稱平口鉗，是一種機(jī)床附件，由底座、鉗身、固定鉗口和活動(dòng)鉗口，以及使活動(dòng)鉗口移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖2所示。與臺(tái)虎鉗相比，機(jī)用虎鉗鉗口寬而低，結(jié)構(gòu)牢固，剛性強(qiáng)，夾緊力大，開口度大，精度要求高，除了可安裝在銑床上使用外，在鉆床、牛頭刨床和平面磨床等機(jī)床上也經(jīng)常使用。底座下面帶有兩個(gè)定位鍵，用以在銑床工作臺(tái)T形槽定位和連接，以保持固定鉗口與工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向垂直或平行，通常用螺釘固定在機(jī)

9、床工作臺(tái)上。機(jī)用虎鉗有多種類型，按精度可分為普通型和精密型。精密型用于平面磨床、鏜床等精加工機(jī)床。機(jī)用虎鉗按結(jié)構(gòu)還可分為帶底座的回轉(zhuǎn)式、不帶底座的固定式和可傾斜式等。帶底座的回轉(zhuǎn)式虎鉗，底盤帶有180°的刻度線并可360°旋轉(zhuǎn)。機(jī)用虎鉗的活動(dòng)鉗口也有采用氣動(dòng)、液壓或偏心凸輪來驅(qū)動(dòng)快速夾緊的。按鉗口寬度不同，常用的機(jī)床用平口虎鉗有100，125，136，160，200，250mm等6種規(guī)格。平口鉗裝夾工件時(shí)，平口鉗主要起夾緊作用，所以，通常在平口鉗內(nèi)放一對(duì)等高體鐵作為以平面定位工件的定位元件。平口鉗的固定鉗口可作為工件定位的導(dǎo)向定位面，用來限制2個(gè)自由度，所以在數(shù)控銑床上用來

10、裝夾工件前，先要校正平口鉗的固定鉗口。1-鉗口；2-上鉗座；3-調(diào)整用螺母；4-下鉗座圖2 機(jī)用虎鉗7）數(shù)控機(jī)床使用基本規(guī)范安全文明生產(chǎn)知識(shí)數(shù)控操作者應(yīng)該養(yǎng)成文明生產(chǎn)的良好工作習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，具有良好的職業(yè)素質(zhì)、責(zé)任心，嚴(yán)格遵守以下數(shù)控銑床安全操作規(guī)程：（1）數(shù)控系統(tǒng)的編程、操作和維修人員必須經(jīng)過專門的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉所用數(shù)控銑床的使用環(huán)境、條件和工作參數(shù)，嚴(yán)格按機(jī)床和系統(tǒng)的使用說明書要求正確、合理地操作機(jī)床。（2）數(shù)控銑床的使用環(huán)境要避免光的直接照射和其他熱輻射，避免太潮濕或粉塵過多的場(chǎng)所，特別要避免有腐蝕氣體的場(chǎng)所。（3）數(shù)控銑床的開機(jī)、關(guān)機(jī)順序，一定要按照機(jī)床說明書的規(guī)定操作。（4）

11、主軸啟動(dòng)開始切削之前一定關(guān)好防護(hù)罩門，程序正常運(yùn)行中嚴(yán)禁開啟防護(hù)罩門。（5）機(jī)床在正常運(yùn)行時(shí)不允許打開電氣柜的門。（6）加工程序必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)方可進(jìn)行操作運(yùn)行。（7）手動(dòng)對(duì)刀時(shí)，應(yīng)注意選擇合適的進(jìn)給速度；手動(dòng)換刀時(shí)，主軸距工件要有足夠的換刀距離不至于發(fā)生碰撞。（8）加工過程中，如出現(xiàn)異常現(xiàn)象，可按下“急?！卑粹o，以確保人身和設(shè)備的安全。（9）機(jī)床發(fā)生事故，操作者注意保留現(xiàn)場(chǎng)，并向指導(dǎo)老師如實(shí)說明情況。（10）未經(jīng)許可操作者不得隨意動(dòng)用其他設(shè)備。不得任意更改數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部制造廠設(shè)定的參數(shù)。（11）經(jīng)常潤(rùn)滑機(jī)床導(dǎo)軌，做好機(jī)床的清潔和保養(yǎng)工作。銑床開機(jī)和關(guān)機(jī)注意事項(xiàng)（1）開機(jī)合上機(jī)床總電源開關(guān)。（在

12、操作面板上講授）電源開關(guān)打到“ON”位置時(shí)根據(jù)機(jī)床廠家說明書的要求接通電源按ON，確認(rèn)LCD畫面上顯示的內(nèi)容，確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器風(fēng)扇是否正常轉(zhuǎn)動(dòng)。 注意：接通電源的同時(shí)，請(qǐng)不要按面板上的鍵。 在LCD顯示以前，不要按CRT/MDI面板的鍵。因?yàn)榇藭r(shí)面板鍵還用于維修和特殊操作，有可能會(huì)引起意外。（2）關(guān)機(jī) 手動(dòng)操縱機(jī)床，使工作臺(tái)和主軸箱停在中間適當(dāng)位置，先按下操作面板上的緊急停止按鈕，再依次關(guān)掉操作面板電源、機(jī)床總電源、外部電源。機(jī)床的暫停和急停（1）按下暫停后，機(jī)床呈下列狀態(tài)機(jī)床在移動(dòng)時(shí)，進(jìn)給減速停止；在執(zhí)行暫停中，休止暫停；執(zhí)行M、S、T的動(dòng)作后，停止；按自動(dòng)循環(huán)啟動(dòng)鍵后，程序繼續(xù)執(zhí)行。（2）一按急

13、停按鈕，機(jī)床就被鎖住，電機(jī)的電源被切斷，在解除之前，要消除機(jī)床異常的因素。旋轉(zhuǎn)按鈕后解除。8）安全常識(shí)（1）著裝要求；（2）操作機(jī)床時(shí)一人操作原則；（3）事故報(bào)告原則；（4）操作許可原則；（5）緊急措施常識(shí)。9）數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系及命名在編寫數(shù)控加工程序、操作數(shù)控機(jī)床的時(shí)候，首先要了解機(jī)床性能，辨明機(jī)床的坐標(biāo)軸。數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸是指進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部分的動(dòng)作方向，一個(gè)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)動(dòng)作方向就是一根軸。為了準(zhǔn)確地描述機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)化程序的編制，使所編加工程序具有互換性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)統(tǒng)一了坐標(biāo)軸的命名標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此，我國(guó)也制訂了相應(yīng)的JB 3051-82數(shù)字控制機(jī)床坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)方向的命名的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)

14、和運(yùn)動(dòng)方向作了明確規(guī)定，簡(jiǎn)述如下：一、規(guī)定：1、刀具運(yùn)動(dòng)，工件相對(duì)靜止的運(yùn)動(dòng)原則；2、用標(biāo)準(zhǔn)右手直角坐標(biāo)系表示X、Y、Z三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的方向，用右手螺旋定則確定旋轉(zhuǎn)進(jìn)給坐標(biāo)軸的方向，如圖1-1，A、B、C分別繞X、Y、Z坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；3、移動(dòng)軸的正方向?yàn)榈毒哌h(yuǎn)離工件的方向。二、確定移動(dòng)坐標(biāo)軸的順序?yàn)椋?先確定Z軸。 主軸或與主軸平行的軸為Z軸，有多個(gè)主軸時(shí)，垂直于工件裝夾平面的為主要主軸，平行于該軸方向的為Z軸，無主軸時(shí)，垂直于工件裝夾平面的方向?yàn)閆軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閆軸正方向。2再確定X軸。主軸（Z軸）帶工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如車床，X軸分布在徑向，平行于橫向滑座，刀具遠(yuǎn)離主軸中心線的方向?yàn)?/p>

15、正向。主軸（Z軸）帶刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如銑、鉆、鏜床，X軸是水平的，或平行于工件的裝夾平面，立式：主軸垂直布置, 由主軸向立柱看，X軸的正方向指向右，臥式：主軸水平布置, 由主軸向工件看，X軸的正方向指向右。3最后按右手定則確定Y軸。Y軸的確定遵守右手定則，按圖3來確定。圖3 右手笛卡爾坐標(biāo)系以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立起來的X、Y、Z軸直角坐標(biāo)系，稱為機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床原點(diǎn)是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)，是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造的參考點(diǎn)。機(jī)床零點(diǎn)是通過機(jī)床參考點(diǎn)間接確定的，機(jī)床參考點(diǎn)也是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，其與機(jī)床零點(diǎn)間有一確定的相對(duì)位置，一般設(shè)置在刀具運(yùn)動(dòng)的X、Y、Z正向最大極限位置。在機(jī)床每次通電

16、之后，工作之前，必須進(jìn)行回機(jī)床零點(diǎn)操作，使刀具運(yùn)動(dòng)到機(jī)床參考點(diǎn)，其位置由機(jī)械行程檔塊初定位，然后通過電機(jī)零位脈沖精確確定。這樣，通過機(jī)床回零操作，確定了機(jī)床零點(diǎn)，從而準(zhǔn)確地建立起機(jī)床坐標(biāo)系，即在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部建立一個(gè)以機(jī)床零點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，一般情況下，機(jī)床坐標(biāo)系在機(jī)床出廠前已經(jīng)調(diào)整好，不允許用戶隨意變動(dòng)。10）工件坐標(biāo)系及坐標(biāo)值的計(jì)算一、數(shù)控加工工件坐標(biāo)系的建立在編寫程序時(shí)，為了描述零件的幾何形狀，零件尺寸要用坐標(biāo)值來表達(dá)，以便數(shù)控指令的書寫。為此，應(yīng)在圖樣上設(shè)計(jì)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，各項(xiàng)尺寸均以此點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行坐標(biāo)尺寸標(biāo)注。該基準(zhǔn)點(diǎn)稱為工件原點(diǎn)。以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)

17、建立的直角坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，工件原點(diǎn)的位置是人為設(shè)定的，它是由編程人員在編制程序時(shí)根據(jù)工件的特點(diǎn)選定的，所以也稱編程原點(diǎn)。同一工件，由于工件原點(diǎn)變了，程序段中的坐標(biāo)尺寸也隨之改變。因此，數(shù)控編程時(shí)，應(yīng)該首先確定編程原點(diǎn)，確定工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸應(yīng)該是與機(jī)床坐標(biāo)系相對(duì)應(yīng)的，因?yàn)楣ぜ诩庸r(shí)安裝到機(jī)床上后，按工件坐標(biāo)系編寫的程序中所描述的坐標(biāo)軸，實(shí)際上是指機(jī)床坐標(biāo)軸。數(shù)控車床加工零件的工件原點(diǎn)一般選擇在工件右端面、左端面與Z軸的交點(diǎn)上。圖4所示，是以工件右端面與Z軸的交點(diǎn)作為工件原點(diǎn)的工件坐標(biāo)系。數(shù)控銑床加工零件的工件原點(diǎn)選擇時(shí)應(yīng)該注意：工件原點(diǎn)應(yīng)選在零件圖的尺寸基準(zhǔn)上，對(duì)于對(duì)稱零件，工件原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在對(duì)稱中心上；對(duì)于一般零件，工件原點(diǎn)設(shè)在工件外輪廓的某一角上，這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算。對(duì)于Z軸方向的原點(diǎn)，一般設(shè)在工件上表面，并盡量選在精度較高的工件表面上。編程原點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床上的確定，是在工件裝夾