數(shù)控銑床加工技術(shù)教案上海交通大學工程訓練中心

1、數(shù)控銑床加工技術(shù) 教案一、 基本信息l 課時數(shù)：7學時（1天）l 教學中使用的機器、儀器、設(shè)備：KND100型數(shù)控銑床、投影儀、電腦、宇龍仿真軟件、加工所用的蠟板等。l 學生分組情況：補充二、 教學目標：通過本次實習，讓學生達到以下要求：1、了解數(shù)控銑床的組成、特點及應用場合。2、基本掌握數(shù)控銑床坐標系的確立及數(shù)控程序基本指令的使用方法。3、掌握宇龍仿真軟件的使用。4、較熟練使用KND100型數(shù)控銑床操作面板上的各個按鍵的功能及操作使用方法。5、在學生掌握數(shù)控編程、機床操作的基本知識的同時，同時能獨立完成一個零件從構(gòu)思設(shè)計、繪圖、編程到加工完成的整個過程，培養(yǎng)學生從構(gòu)思到實物制作的工程意識。三

2、、 教學要求：知識點：（一）掌握機床坐標系和工件坐標系的建立方法及相關(guān)操作。（二）掌握數(shù)控銑床的一般編程方法及技巧（三）獨立完成一個零件從構(gòu)思設(shè)計、繪圖、編程到加工完成的整個過程。教學重點：編程指令的格式及含義；構(gòu)思設(shè)計；程序的通訊傳輸；機床操作。解決方法：通過課堂仔細講解，ppt演示、實物教具展示等方法，讓學生在掌握基本知識的同時開拓思路；通過仿真軟件的操作，機床操作的實際演示，讓學生更好的掌握機床操作技能。教學難點：構(gòu)思設(shè)計；數(shù)控銑床工件坐標系的設(shè)定方法；數(shù)控編程的方法及技巧；機床操作。解決方法：通過勤講解、實物展示，實例示范，結(jié)合機床，邊操作邊講解等方法，讓學生更好的理解各個環(huán)節(jié)。四、

3、教學時間安排：授課內(nèi)容和作業(yè)其中具體安排講授練習數(shù)控機床概述 ，了解數(shù)控銑床的組成、特點及應用場合。（ppt） 10無8:008:10程序編制基礎(chǔ)知識，介紹數(shù)控銑床的常用編程指令及格式；（ppt） 40無8:108:50編程實例分析。（ppt）20無8:509:10軟件使用介紹（Master CAM）20無9:109:30布置作業(yè)，學生自行設(shè)計零件并編程無1209:3011:30介紹通訊傳輸軟件的使用方法15無13:0013:15學生利用傳輸軟件進行程序傳輸無1513:1513:30KND100型數(shù)控銑床操作方法介紹，演示20無13:1513:30學生操作機床，加工完成自行設(shè)計的作品無1101

4、3:3015:20完成實習報告無2515:2015:45打掃衛(wèi)生，評分，結(jié)課1515:4516:00五、 教學過程1、數(shù)控銑床概述：（ppt教學）10分鐘針對不同的學生，用提問的方式導入課程。例1：第一次金工實習的學生，要較詳細介紹什么是數(shù)控銑床？它的加工方式是怎樣的？，在機械加工中的主要作用等。例2：如已經(jīng)過普車、數(shù)車或普銑的學生，可進行比較，告訴學生數(shù)控銑床與其他機床的區(qū)別，導入數(shù)控銑床的概述。數(shù)控銑床是由普通銑床發(fā)展而來的，是指應用數(shù)控技術(shù)對加工過程進行控制的銑床，其加工能力很強，加工靈活，通用性強，數(shù)控銑床的最大特點是高柔性，即具有靈活、通用，可以加工不同形狀的工件。（一）數(shù)控銑床的組

5、成：數(shù)控銑床其實只是在普通銑床的基礎(chǔ)上再多加了兩個裝置，一個是數(shù)控裝置，一個是伺服裝置。它的組成及結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1利用PPT放映上圖，具體介紹各數(shù)控銑床的組成部件。（二）數(shù)控銑床相對于普通銑床，有以下的特點：加工的零件精度高 ；生產(chǎn)效率高；特別適合加工復雜的廓表面； 有利于實現(xiàn)計算機輔助制造 。（三）數(shù)控銑床的應用：數(shù)控銑床除了可加工普通銑床上能加工的零件外，如：加工平面、斜面、外輪廓、型腔、槽、鍵槽、鉆孔、較孔、擴孔、攻絲等，由于它具有三軸及三軸以上的聯(lián)動功能，因此，具有空間曲面的零件也可以在數(shù)控銑床上加工。2ppt放映各種零件，并出示一些較復雜的，具有空間曲面的零件展示給同學看。讓學

6、生能在今后的各種實際加工過程在能合理選用機床。教法設(shè)計說明：本節(jié)內(nèi)容從數(shù)控的概念出發(fā)，闡述了數(shù)控銑床的特點、應用、常用附件設(shè)備等基本知識，說明了數(shù)控銑床在現(xiàn)代機械加工過程中的重要作用。培養(yǎng)學生在今后的各種實際加工過程在能合理選用機床的能力。 2、數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)（ppt教學）40分鐘（一）數(shù)控銑床坐標系的確立在數(shù)控加工過程中，不論是工件靜止不動、刀具作進給運動，還是工件作進給運動、刀具靜止不動，數(shù)控機床的坐標運動指的是刀具相對于工件的運動，即認為刀具作進給運動，而工件靜止不動。數(shù)控立式銑床坐標系確定的原則：（1）數(shù)控銑床坐標系為右手笛卡爾坐標系。（2）三個坐標軸互相垂直。（3）以機床主軸軸線方

7、向為Z軸; 刀具遠離工件的方向為Z軸正方向。（4）X軸與工件安裝表面平行; 對于立式銑床，人面對機床主軸，右側(cè)方向為X軸正方向。（5）Y軸方向根據(jù)X，Z軸按右手笛卡爾直角坐標系來確定（二）、機床坐標系的原點機床坐標系的原點也稱機床原點或零點，是固有的點，不能替換它的位置，如圖3所示。用機床零點的位置設(shè)置的坐標系為機床坐標系。機床坐標系是機床固有的坐標系，在機床經(jīng)過設(shè)計、制造和調(diào)整后，這個零點便被確定下來，它是固定的點。 圖3數(shù)控裝置上電時并不知道機床零點，為了正確地在機床工作時建立機床坐標系，通常在每個坐標軸的移動范圍內(nèi)設(shè)置一個機床參考點（測量起點），機床起動時，通常要進行機動或手動回參考點，

8、以建立機床坐標系。機床參考點是機床制造商在機床上用行程開關(guān)設(shè)置的一個物理位置，與機床原點的相對位置是固定的。（三）、工件坐標系工件坐標系是建立在機床坐標系基礎(chǔ)上的，在加工零件時所使用的加工基準，也稱為零點偏置。工件坐標系的零點又稱作工件原點，該點可以在工件上任意選定。編制時一般選擇工件上（如左下角上表面點或中心點）的某一點作為程序的原點，并以這個原點作為坐標系的原點，建立一個新的坐標系。對于數(shù)控車來講只有X、Z軸。對于數(shù)控銑和加工中心則有X、Y、Z三個軸。編程有絕對值編程和增量值編程。出示教具，在實體零件上，具體講述工件坐標系與機床坐標系的相互關(guān)系。讓學生理解兩個坐標系的關(guān)系。（四）程序格式：

9、國際標準化組織在數(shù)控技術(shù)方面制定了一系列相應的國際標準，這些標準是數(shù)控加工和編程的基本原則數(shù)控編程的編碼字符、編程的功能代碼以及程序的格式都已經(jīng)標準化程序主要由三部分組成：程序號、程序內(nèi)容及程序結(jié)束；程序號是一個程序必需的標識， 由地址符O后帶4位數(shù)字組成。程序號： xxxx 整個程序的核心，完成數(shù)控加工的全部動作，由若干個程序段組成。程序內(nèi)容：xxxx Gxx X_ Y_ Z_ Mxx Fxx Sxx ; 結(jié)束整個程序的運行，指令有M30或M02。程序結(jié)束符：M30 （五）程序基本指令通過編程并運行這些程序而使數(shù)控機床能夠?qū)崿F(xiàn)的功能我們稱之為可編程功能。一般可編程功能分為兩類：一類用來實現(xiàn)刀

10、具軌跡控制即各進給軸的運動，如直線/圓弧插補、進給控制、坐標系原點偏置及變換、尺寸單位設(shè)定、刀具偏置及補償?shù)?，這一類功能被稱為準備功能，以字母G以及兩位數(shù)字組成，也被稱為G代碼。另一類功能被稱為輔助功能，用來完成程序的執(zhí)行控制、主軸控制、刀具控制、輔助設(shè)備控制等功能。常用準備功能指令：準備功能也稱G功能、G代碼，分模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。模態(tài)代碼執(zhí)行后一直有效,直到同組的另一代碼出現(xiàn)。非模態(tài)代碼只有在其所在的程序段內(nèi)有效。1）G92坐標系設(shè)定指令格式：G92X_Y_Z_； 該指令是聲明刀具當前位置在工件坐標系中的坐標，通過聲明這一參照點的坐標而創(chuàng)建工件坐標系。X、Y、Z后的數(shù)值即為刀具當前位置在

11、工件坐標系中的坐標。注意： (1) 在執(zhí)行此指令之前必須先進行對刀，通過調(diào)整機床，將刀尖放在程序所要求的對刀點位置上。(2) 此指令并不會產(chǎn)生機械移動，只是讓系統(tǒng)內(nèi)部用新的坐標值取代舊的坐標值，從而建立新的坐標系。2）快速定位指令G00格式：G00 X_Y_Z_;說明：是刀具運行的終點坐標值；用于非切削狀態(tài)，快速接近工件和快速離開工件；G00為模態(tài)代碼；注意：只能用于快速定位或加工完退刀時， 不能用于切削。 3）直線插補指令G01格式：G01 X_Y_Z_F_;說明：是刀具運行的終點坐標值；指令兩個坐標（或三個坐標）以聯(lián)動的方式，按指定的進給速度F，插補加工出任意斜率的平面（或空間）直線；用于

12、切削狀態(tài)，刀具切削工件走直線或斜線軌跡的代碼；G01為模態(tài)代碼，并且與G00為同組模態(tài)代碼；F:指明刀具的進給速度，單位mm/min;亦為模態(tài)代碼；提問：G00與G01的最大的區(qū)別在哪里？移動方式有何不同，各適用于什么地方？4）圓弧插補指令G02、G03圓弧插補指令順圓插補G02 X_ Y_ R_（I、J） F_逆圓插補G03 X_ Y_ R_ F_用于切削狀態(tài)，刀具切削工件走圓弧軌跡的代碼；注意：、是刀具運行的終點坐標值；為圓弧半徑，劣弧為正值，優(yōu)弧為負值；（0<180 °時R取正；180°<<360°時R取負。）整圓編程不能用R格式；直接用I

13、、J、K確定其圓心即可。為圓心相對于圓弧起點坐標（分別對應的坐標差）G02G03為模態(tài)代碼，并且與G00、G01為同組模態(tài)代碼；控制主軸順時針方向轉(zhuǎn)動(正轉(zhuǎn))，與S代碼一起配合使用。S1000 M03表示主軸以1000轉(zhuǎn)/min的速度順時針方向旋轉(zhuǎn)。6）常用輔助功能指令（M03、M05、M30）M03 主軸停止轉(zhuǎn)動M05 程序結(jié)束，寫在程序最后。系統(tǒng)讀到此指令，自動返回到開始。M30 注意：同一段指令中只能出現(xiàn)一個M指令。（六）、編程實例：20分鐘如何判別是G02還是G03?確定順圓弧插補指令和逆圓弧插補指令的方法:沿圓弧所在平面的另一坐標軸的負向望去,順時針為G02,逆時針為G03.O123

14、4 N10G92X0Y0Z5N20M03N30G00X10Y10N40G01Z-1F150N50G01X10Y30N60G02X20Y30R5N70G03X25Y25R-5N80G00Z5N90G00X40Y30N100G01Z-1N110G02X60Y30R10N120G02X40Y30R10N130G00Z5N140M05N150M30教法設(shè)計說明：本節(jié)內(nèi)容為數(shù)控編程的入門知識，比較簡單，關(guān)鍵是如何調(diào)動同學們的積極性，使他們對本次實習產(chǎn)生興趣。采取的方法是讓同學們看一些數(shù)控加工制件，以前同學的一些好的作品等，使他們產(chǎn)生好奇心，樹立完成本次實習的信心。 3、Master CAM軟件模擬操作介

15、紹（ppt教學、軟件演示）20分鐘通過軟件模擬操作，讓學生在上機床之前，先在軟件上加工一遍，一方面可以及時發(fā)現(xiàn)程序中的不合理的地方，可以優(yōu)化程序，最大限度的達到自己最初的設(shè)計效果，另外，也可以最大限度的避免在機床操作時出現(xiàn)設(shè)備損壞現(xiàn)象。4、分組設(shè)計零件、安排加工工藝、零件編程。（分別討論，單獨指導）100分鐘介紹設(shè)計的注意事項，尺寸要求。學生分組（4-5人）進行方案設(shè)計、討論。分別參與學生的方案討論，指導學生確定方案。各組成員分工安排各組件的加工工藝及零件的編程，并最終由組長負責檢查與匯總。完成后，將各程序保存在電腦中。教法設(shè)計說明：自行設(shè)計零件并編程是一項繁瑣而又需要非常細心的工作，在整個過

16、程中，同學們?nèi)菀遵R虎，或容易算錯節(jié)點坐標，或用錯指令，針對這些特點，應重點強調(diào)，同時也應該多與學生交流，了解學生想法，應給學生充分的自由度，使學生有較大的思想空間，使有能力的同學能夠自由發(fā)揮，制作出自己設(shè)計的產(chǎn)品，但指導教師要把握好方向。同時加強巡回指導。 在巡回指導過程中，指導教師應注意及時糾正學生在設(shè)計過程中的錯誤（如把刀具直徑忽略掉或由于輸入失誤經(jīng)常出現(xiàn)指令錯誤的情況等），針對個別學生可進行再次講解。5、數(shù)控銑床機床面板及程序傳輸介紹。（ppt教學、仿真軟件演示）15分鐘機床面板各軟體鍵的功能介紹；程序傳輸?shù)牟襟E；通訊軟件的操作演示；6、學生將各自的程序傳輸?shù)綑C床上；15分鐘7、介紹機床

17、操作面板，對刀方法及安全知識，強調(diào)規(guī)范操作。 20分鐘8、學生完成各自的零件加工，現(xiàn)場指導。 110分鐘這一環(huán)節(jié)是整個實習過程的最終部分，通過機床的實際操作加工，把學生最初的設(shè)計構(gòu)思通過機床加工出實物，讓學生充分體驗“從設(shè)計構(gòu)思到實物”的整個過程，讓學生體會到通過一天的努力，把自己的的設(shè)想變成實物的喜悅。通過機床實際操作演示，同時講解操作注意事項、如何規(guī)范、合理操作，提高學生的安全意識，增強學生的實際動手能力。9、學生完成實習報告。 25分鐘10、評分，課后小結(jié)： 15分鐘（一）實習操作總結(jié) 針對學生作品進行點評，給出學生作品的分數(shù)，指出存在的問題，并分析出現(xiàn)這些問題的原因，找到解決方法，使學生在以后的工作中不會犯同樣的錯誤。 （二）實習態(tài)度總結(jié) 總結(jié)實習過程中，同學們的實習態(tài)度、實習紀律