數(shù)控銑削加工技術(shù)電子教案 模塊二 外輪廓加工 任務(wù)一直線輪廓加工

數(shù)控銑削加工技術(shù)教案20-20學(xué)年第學(xué)期課程名稱：數(shù)控銑削加工技術(shù)課題直線輪廓加工授課班級(jí)授課教師授課日期計(jì)劃課時(shí)12授課類型理實(shí)一體教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握G01直線插補(bǔ)指令格式及應(yīng)用。2.掌握G41/G42刀具半徑補(bǔ)償指令格式及應(yīng)用。能力目標(biāo)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(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。2.培養(yǎng)學(xué)生與他人合作解決問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)了解常用編程指令，學(xué)會(huì)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(xué)難點(diǎn)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(xué)方法與教學(xué)手段多媒體演示、示范講解、項(xiàng)目教學(xué)方法。小組討論、總結(jié)歸納學(xué)習(xí)方法。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件、加工程序、2A12鋁合金、加工實(shí)例視頻教學(xué)內(nèi)容及過程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)說明步驟一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）問題1.數(shù)控編程、加工需要哪些坐標(biāo)系？問題2.合理的選擇圖中的工件坐標(biāo)系？導(dǎo)入：回顧數(shù)控的定義，展示一個(gè)程序，將程序調(diào)入仿真系統(tǒng)加工出完整的零件來，引起同學(xué)們的興趣，激起同學(xué)們的求知欲望，從而引出本節(jié)課的重點(diǎn)，編程的基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生思考問題回顧如何確立坐標(biāo)系，對(duì)刀。加深印象，鞏固重點(diǎn)。步驟二：相關(guān)知識(shí)講解一、坐標(biāo)平面選擇指令G17、G18、G19格式： G17G18G19該指令選擇一個(gè)平面，在此平面中進(jìn)行圓弧插補(bǔ)和刀具半徑補(bǔ)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(tài)功能，可相互注銷，G17為缺省值。二、絕對(duì)值編程指令G90與相對(duì)值編程指令G91格式：G90GX_Y_Z_; G91GX_Y_Z_;G90為絕對(duì)值編程，每個(gè)軸上編程值是相對(duì)于程序原點(diǎn)的。G91為相對(duì)值編程，每個(gè)軸上編程值是相對(duì)于前一位置而言的，該值等于沿軸移動(dòng)的距離。G90、G91為模態(tài)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(dòng)的速度移動(dòng)到由坐標(biāo)指定的位置，在G90時(shí)為終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；在G91時(shí)為終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的位移量。刀具移動(dòng)的路徑有兩種方式，非直線定位和直線插補(bǔ)，具體以哪種軌跡運(yùn)動(dòng)由系統(tǒng)參數(shù)指定，如圖2-1-3所示。在G00指令中的快速移動(dòng)速度，由機(jī)床制造商獨(dú)立設(shè)定（參數(shù)(No.1420)）。圖2-1-3G00定位路徑示意圖四、直線插補(bǔ)指令G01格式：G01X_Y_Z_F_;其中，X、Y、Z為終點(diǎn)，在G90時(shí)為終點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；在G91時(shí)為終點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的位移量。G01指令刀具從當(dāng)前位置以F指定的速度，沿直線移動(dòng)到所指定的位置。指定新值前，F(xiàn)指定的進(jìn)給速度一直有效，它不需對(duì)每個(gè)程序段進(jìn)行指定。G01和F都是模態(tài)代碼，如果后續(xù)的程序段不改變加工的線型和進(jìn)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(bǔ)路徑五、刀具半徑補(bǔ)償功能G40、G41、G42刀具半徑補(bǔ)償功能就是可以使刀具在相對(duì)于編程路徑偏移一個(gè)刀具半徑的軌跡上運(yùn)動(dòng)的功能。使用該功能用戶只需要根據(jù)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(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)根據(jù)指定的補(bǔ)償號(hào)計(jì)算出補(bǔ)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(bǔ)償值來控制刀具偏移量從而達(dá)到控制加工精度的目的。1.格式：刀具半徑補(bǔ)償開始：G17G18G19

G41G42刀具半徑補(bǔ)償取消：G40G00G012.說明：（1）其中刀補(bǔ)號(hào)地址D后跟的數(shù)值是刀具補(bǔ)償號(hào)，它用來調(diào)用內(nèi)存中刀具半徑補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。（2）在進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償前，必須用G17或G18、G19指定補(bǔ)償是在哪個(gè)平面上進(jìn)行。在多軸聯(lián)動(dòng)控制中，投影到補(bǔ)償平面上的刀具軌跡將受到補(bǔ)償，平面選擇的切換必須在補(bǔ)償取消方式進(jìn)行。（3）G41是在相對(duì)于刀具前進(jìn)方向左側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，稱為左刀補(bǔ)，如圖2-1-5（a）所示。（4）G42是在相對(duì)于刀具前進(jìn)方向右側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，稱為右刀補(bǔ)，如圖2-1-5（b）所示。（5）G40是取消刀具半徑補(bǔ)償功能。G40、G41、G42都是模態(tài)代碼，可相互注銷。（a）左刀補(bǔ)（b）右刀補(bǔ)圖2-1-5刀具半徑補(bǔ)償2.刀具半徑補(bǔ)償功能指令的應(yīng)用編程舉例：如圖2-1-6所示的刀具半徑補(bǔ)償程序。設(shè)加工開始時(shí)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(bǔ)平面N30Z-48.M03S500;N40G01Z-12.F200;N50G41X20.0Y10.D01;由刀補(bǔ)號(hào)碼D01指定刀補(bǔ)——刀補(bǔ)啟動(dòng)N60G01Y40.0F100;刀補(bǔ)狀態(tài)N70X30.;N80Y-30.;N90X-40.;N100G40X-10.0Y-20.; 解除刀補(bǔ)N110G00Z60.M05;N120M30;按絕對(duì)方式編程：N10G92X0.0Y0.0Z50.;N20G90G17G00; 由G17指定刀補(bǔ)平面N30Z2.M03S500;N40G01Z-10.F200;N50G41X20.0Y10.0D01;啟動(dòng)刀補(bǔ)N60G01Y50.0F100; 刀補(bǔ)狀態(tài)N70X50.0;N80Y20.0;N90X10.0;N100G40X0Y0; 解除刀補(bǔ)N110G00Z50.M05;N120M30;圖2-1-6刀補(bǔ)編程舉例六、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令的應(yīng)用格式：正向長(zhǎng)度補(bǔ)償：G43Z_H_負(fù)向長(zhǎng)度補(bǔ)償：G44Z_H_取消長(zhǎng)度補(bǔ)償：G49假定的理想刀具長(zhǎng)度與實(shí)際使用的刀具長(zhǎng)度之差作為偏置設(shè)定在偏置存儲(chǔ)器中，該指令不改變程序就可實(shí)現(xiàn)對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)指令的終點(diǎn)位置進(jìn)行正向或負(fù)向補(bǔ)償,如圖2-1-7所示。無論是絕對(duì)值編程還是增量值編程，當(dāng)指定G43時(shí)，程序中Z軸移動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)值加上用H代碼指定的長(zhǎng)度補(bǔ)償值（在刀補(bǔ)存儲(chǔ)器中）作為終點(diǎn)坐標(biāo)值。當(dāng)指定G44時(shí)，程序中Z軸移動(dòng)的終點(diǎn)坐標(biāo)值減去H代碼指定的長(zhǎng)度補(bǔ)償值作為終點(diǎn)坐標(biāo)值。與補(bǔ)償號(hào)H00對(duì)應(yīng)的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值始終為0，無法設(shè)定。執(zhí)行時(shí)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償量為形狀補(bǔ)償量與磨損補(bǔ)償量之和。當(dāng)Z軸移動(dòng)省略時(shí)，僅僅移動(dòng)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值，當(dāng)補(bǔ)償值為負(fù)值時(shí)，移動(dòng)方向相反。要取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償時(shí)用指令G49。G43、G44、G49都是模態(tài)代碼，可相互注銷。圖2-1-7長(zhǎng)度補(bǔ)償示意圖步驟三：知識(shí)拓展（15分鐘）一、任務(wù)圖紙分析該任務(wù)零件外形為正方形，由兩層外輪廓凸臺(tái)組成。頂層為六邊形凸臺(tái)，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(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(wù)零件外形為方形，可采用平口鉗裝夾。先加工正方形凸臺(tái)，再加工六邊形凸臺(tái)。由于尺寸有公差要求，可采用順銑的方式，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(duì)零件的加工工藝分析，加工正方形外輪廓時(shí)，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(jù)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(xué)生填寫）三、程序編制1.建立工件坐標(biāo)系，確定刀具軌跡及點(diǎn)坐標(biāo)值。根據(jù)零件形狀和尺寸標(biāo)注，為方便對(duì)刀及編程，選擇上表面的對(duì)稱中心為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。為保證加工質(zhì)量，選擇順銑加工路線。零件的編程原點(diǎn)、刀具走刀路線及點(diǎn)坐標(biāo)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(cè)壁產(chǎn)生刀痕，可將左下角兩條邊延長(zhǎng)至毛坯外側(cè)，作為延長(zhǎng)線切入切出，避免法向進(jìn)刀。從毛坯外側(cè)A點(diǎn)下刀，下刀點(diǎn)選擇在毛坯外側(cè)，通常距離毛坯大于刀具半徑。到B點(diǎn)建立刀具半徑補(bǔ)償，沿延長(zhǎng)線切入至C點(diǎn)，直線插補(bǔ)D點(diǎn)，直線插補(bǔ)至E點(diǎn)，直線插補(bǔ)至F點(diǎn)切出，直線插補(bǔ)至A點(diǎn)取消刀具半徑補(bǔ)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(zhǎng)至毛坯外側(cè)，作為切入切出直線。先將刀具移動(dòng)到下到點(diǎn)a，下刀至要加工的深度，到b點(diǎn)建立刀具半徑補(bǔ)償，依次按照c→d→e→f→g→h及箭頭指示的路線直線插補(bǔ)。直線插補(bǔ)至i點(diǎn)切出，直線插補(bǔ)j點(diǎn)取消刀具半徑補(bǔ)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(jī)床開機(jī)，回零，選擇“EDIT（編輯）”模式，按鍵進(jìn)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(dòng)模式，按機(jī)床鎖、輔助鎖、空運(yùn)行鍵，按下鍵，進(jìn)入圖形界面，按“循環(huán)啟動(dòng)”運(yùn)行程序，注意觀察刀具運(yùn)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(guī)范小提示：進(jìn)入加工實(shí)訓(xùn)車間，要嚴(yán)格遵守車間管理規(guī)定和機(jī)床操作規(guī)范，穿戴好防護(hù)用品。嚴(yán)禁多人同時(shí)操作機(jī)床，注意保護(hù)人身和設(shè)備安全。1.裝夾零件毛坯檢查機(jī)床，開機(jī)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(cè)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(shè)定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)安裝光電尋邊器，切換到“手輪”模式，按鍵，進(jìn)入坐標(biāo)系界面，切換到相對(duì)坐標(biāo)顯示界面。手輪模式下將尋邊器沿X軸快速移動(dòng)到工件左側(cè)靠近工件中間的位置。Z軸向下移動(dòng)至工件上表面以下，如圖2-1-12所示。利用手輪移動(dòng)尋邊器慢慢靠近工件，快要接觸工件的時(shí)候降低手輪倍率至0.01mm。繼續(xù)向工件方向緩慢移動(dòng)尋邊器，仔細(xì)觀察，當(dāng)尋邊器指示燈亮?xí)r如圖2-1-13所示，尋邊器與工件接觸，停止移動(dòng)。沿Z軸抬起，將X軸相對(duì)坐標(biāo)歸零。將尋邊器沿X軸移動(dòng)到工件的右側(cè)，向下移動(dòng)至工件上表面以下，如圖2-1-14所示。移動(dòng)尋邊器慢慢靠近工件，快要接觸的時(shí)候降低手輪倍率至0.01mm。繼續(xù)向工件方向緩慢移動(dòng)尋邊器，仔細(xì)觀察，當(dāng)尋邊器指示燈亮?xí)r，如圖2-1-15所示，停止X方向移動(dòng)。沿Z軸抬起，記錄X軸相對(duì)坐標(biāo)值。將X軸相對(duì)坐標(biāo)值除以2，移動(dòng)尋邊器至相對(duì)坐標(biāo)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(biāo)系設(shè)置界面，將光標(biāo)移動(dòng)至G54坐標(biāo)系，輸入X0，如圖2-1-16所示，點(diǎn)擊測(cè)量按鍵?；蛘邔⒋颂帣C(jī)械坐標(biāo)值中X坐標(biāo)值輸入G54的X處。完成X方向坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定。相同的方式設(shè)定Y方向坐標(biāo)系原點(diǎn)。3.銑正方形凸臺(tái)安裝Φ20立銑刀至主軸，校準(zhǔn)Z軸設(shè)定器，放置在工件上方，將刀具壓在Z軸設(shè)定器上，慢慢壓至零位如圖2-1-17所示。按鍵，切換到坐標(biāo)系設(shè)置界面，將光標(biāo)調(diào)整到G54坐標(biāo)系Z的位置，輸入Z50.，如圖2-1-18所示，點(diǎn)擊測(cè)量按鍵，自動(dòng)輸入坐標(biāo)值，完成Z軸對(duì)刀。切換到編輯模式，按鍵，切換到程序畫面，輸入O2101，按鍵，調(diào)出加工程序，按鍵，切換到刀補(bǔ)設(shè)置界面，將D01號(hào)半徑補(bǔ)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(dòng)模式，按循環(huán)啟動(dòng)鍵，運(yùn)行程序完成粗加工。測(cè)量外輪廓尺寸和深度，將D01號(hào)半徑補(bǔ)償值修改為10.，深度如有誤差，可修改下刀深度。再次自動(dòng)運(yùn)行程序，完成精加工（精加工時(shí)可通過調(diào)節(jié)主軸倍率旋鈕和進(jìn)給倍率旋鈕提高主軸轉(zhuǎn)速，降低進(jìn)給速度以提高輪廓加工精度和表面質(zhì)量），如圖2-1-19所示，千分尺測(cè)量檢測(cè)尺寸是否合格。如有誤差，可修改刀具半徑補(bǔ)償值，控制加工精度。注：在不熟練的情況下，運(yùn)行程序前可按單步執(zhí)行鍵，單段運(yùn)行程序。每按一下循環(huán)啟動(dòng)鍵運(yùn)行一個(gè)程序段，運(yùn)行完程序暫停，再次按循環(huán)啟動(dòng)，繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)程序段。再次按該鍵可取消單段執(zhí)行。4.銑六邊形凸臺(tái)調(diào)用O2102號(hào)程序，按鍵，切換到刀補(bǔ)設(shè)置界面，將D01號(hào)半徑補(bǔ)償修改為15，通過擴(kuò)大刀具半徑補(bǔ)償值，去除六邊形輪廓多余余量。切換到自動(dòng)模式，按循環(huán)啟動(dòng)鍵，運(yùn)行程序。將D01號(hào)半徑補(bǔ)償修改為10.2，單邊留0.2精加工余量，自動(dòng)運(yùn)行程序完成粗加工。測(cè)量輪廓尺寸和深度尺寸。切換到刀補(bǔ)設(shè)置界面，修改D01號(hào)半徑補(bǔ)償值修改為10.05，如深度尺寸有誤差可修改下刀深度。自動(dòng)運(yùn)行程序，完成輪廓半精加工。測(cè)量輪廓尺寸，依據(jù)測(cè)量結(jié)果，修改D01號(hào)半徑補(bǔ)償值。如實(shí)際測(cè)量結(jié)果比理論數(shù)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(dòng)運(yùn)行程序完成精加工（精加工時(shí)可適當(dāng)提高主軸轉(zhuǎn)速，降低進(jìn)給速度），如圖2-1-20所示。千分尺測(cè)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(bǔ)償值和下刀深度再次運(yùn)行程序，如圖2-1-21所示。步驟四、課堂總結(jié)、布置作業(yè)：（5分鐘）1.小結(jié)1．坐標(biāo)平面選擇指令G17、G18、G19，快速定位指令G00，直線插補(bǔ)指令G012.刀具半徑補(bǔ)償功能G40、G41、G42刀具半徑補(bǔ)償功能指令的應(yīng)用編程舉例3．刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令的應(yīng)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(yè) 寫出光電尋便器的使用步驟。認(rèn)真聽、記筆記。區(qū)別兩種代碼的格式。記住常用的功能字總結(jié)歸納編程的步驟學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，明白各個(gè)語句之中的含義和代表記筆記，學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)G41G42在不同清況下，如何做出相應(yīng)的變化。學(xué)會(huì)G43G44補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀锰庍M(jìn)行自主學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)加工方案。學(xué)會(huì)工藝卡片的填寫同時(shí)思考選擇什么工藝觀察并思考他們的進(jìn)刀和退刀的區(qū)別，和你想想的有什么區(qū)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(shí)候不斷觀察杠桿百分表。復(fù)習(xí)一下如何計(jì)算工件XY的中心在設(shè)定XYZ后，檢查一下自己設(shè)計(jì)的原點(diǎn)是否有誤。在循環(huán)的開始之前進(jìn)行驗(yàn)證。學(xué)會(huì)運(yùn)用修改刀具半徑補(bǔ)償值，控制加工精度。在測(cè)量的過程中多個(gè)角度進(jìn)行測(cè)量互相評(píng)分，多看，多測(cè)量。認(rèn)真完成，課后作業(yè)。先認(rèn)真聽講，然后練習(xí)鞏固，掌握程序段的組成、及各結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過舉例區(qū)別兩種程序段的編寫格式。。對(duì)以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)編程及各代碼的格式及應(yīng)用打下基礎(chǔ)。通過實(shí)例演示，讓學(xué)生歸納編程的步驟，進(jìn)一步掌握程序編制的過程。讓學(xué)生刀補(bǔ)的含義，同時(shí)補(bǔ)充他的基本作用通過舉例說明，加深同學(xué)們對(duì)G代碼的印象自主學(xué)習(xí)，然后老師再來找?guī)讉€(gè)