數控銑床加工技術教案上海交通大學工程訓練中心

1、數控銑床加工技術 教案一、 基本信息l 課時數：7學時（1天）l 教學中使用的機器、儀器、設備：KND100型數控銑床、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、了解數控銑床的組成、特點及應用場合。2、基本掌握數控銑床坐標系的確立及數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思設計、繪圖、編程到加工完成的整個過程，培養(yǎng)學生從構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操作。（二）掌握數控銑床的一般編程方法及技巧（三）獨立完成一個零件從構思設計、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；構思設計；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：構思設計；數控銑床工件坐標系的設定方法；數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：授課內容和作業(yè)其中具體安排講授練習數控機床概述 ，了解數控銑床的組成、特點及應用場合。（ppt） 10無8:008:10程序編制基礎知識，介紹數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，結課1515:4516:00五、 教學過程1、數控銑床概述：（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：如已經過普車、數車或普銑的學生，可進行比較，告訴學生數控銑床與其他機床的區(qū)別，導入數控銑床的概述。數控銑床是由普通銑床發(fā)展而來的，是指應用數控技術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）數控銑床的組

5、成：數控銑床其實只是在普通銑床的基礎上再多加了兩個裝置，一個是數控裝置，一個是伺服裝置。它的組成及結構如圖1所示。 圖1利用PPT放映上圖，具體介紹各數控銑床的組成部件。（二）數控銑床相對于普通銑床，有以下的特點：加工的零件精度高 ；生產效率高；特別適合加工復雜的廓表面； 有利于實現計算機輔助制造 。（三）數控銑床的應用：數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動功能，因此，具有空間曲面的零件也可以在數控銑床上加工。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。教法設計說明：本節(jié)內容從數控的概念出發(fā)，闡述了數控銑床的特點、應用、常用附件設備等基本知識，說明了數控銑床在現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、數控銑床編程基礎（ppt教學）40分鐘（一）數控銑床坐標系的確立在數控加工過程中，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。數控立式銑床坐標系確定的原則：（1）數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，右側方向為X軸正方向。（5）Y軸方向根據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，在機床經過設計、制造和調整后，這個零點便被確定下來，它是固定的點。 圖3數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設置一個機床參考點（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設置的一個物理位置，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。對于數控車來講只有X、Z軸。對于數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系。讓學生理解兩個坐標系的關系。（四）程序格式：

9、國際標準化組織在數控技術方面制定了一系列相應的國際標準，這些標準是數控加工和編程的基本原則數控編程的編碼字符、編程的功能代碼以及程序的格式都已經標準化程序主要由三部分組成：程序號、程序內容及程序結束；程序號是一個程序必需的標識， 由地址符O后帶4位數字組成。程序號： xxxx 整個程序的核心，完成數控加工的全部動作，由若干個程序段組成。程序內容：xxxx Gxx X_ Y_ Z_ Mxx Fxx Sxx ; 結束整個程序的運行，指令有M30或M02。程序結束符：M30 （五）程序基本指令通過編程并運行這些程序而使數控機床能夠實現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、尺寸單位設定、刀具偏置及補償等，這一類功能被稱為準備功能，以字母G以及兩位數字組成，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。非模態(tài)代碼只有在其所在的程序段內有效。1）G92坐標系設定指令格式：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) 此指令并不會產生機械移動，只是讓系統(tǒng)內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動(正轉)，與S代碼一起配合使用。S1000 M03表示主軸以1000轉/min的速度順時針方向旋轉。6）常用輔助功能指令（M03、M05、M30）M03 主軸停止轉動M05 程序結束，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教法設計說明：本節(jié)內容為數控編程的入門知識，比較簡單，關鍵是如何調動同學們的積極性，使他們對本次實習產生興趣。采取的方法是讓同學們看一些數控加工制件，以前同學的一些好的作品等，使他們產生好奇心，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計效果，另外，也可以最大限度的避免在機床操作時出現設備損壞現象。4、分組設計零件、安排加工工藝、零件編程。（分別討論，單獨指導）100分鐘介紹設計的注意事項，尺寸要求。學生分組（4-5人）進行方案設計、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。教法設計說明：自行設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，同學們容易馬虎，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，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，制作出自己設計的產品，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計過程中的錯誤（如把刀具直徑忽略掉或由于輸入失誤經常出現指令錯誤的情況等），針對個別學生可進行再次講解。5、數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；程序傳輸的步驟；通訊軟件的操作演示；6、學生將各自的程序傳輸到機床上；15分鐘7、介紹機床

17、操作面板，對刀方法及安全知識，強調規(guī)范操作。 20分鐘8、學生完成各自的零件加工，現場指導。 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，把學生最初的設計構思通過機床加工出實物，讓學生充分體驗“從設計構思到實物”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： 15分鐘（一）實習操作總結 針對學生作品進行點評，給出學生作品的分數，指出存在的問題，并分析出現這些問題的原因，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 總結實習過程中，同學們的實習態(tài)度、實習紀律