模块三轮廓与型腔的加工教案 数控铣床加工中心编程与技能训练中职 高二 工信版

模块三 轮廓与型腔的加工 教学目标 知识目标 1.掌握工件坐标系的建立； 2.用铣削刀具补偿指令进行编程加工； 3.用子程序进行编程加工； 4.熟悉掌握型腔铣削的工艺分析及程序编制。 能力目标 1.能灵活运用半径补偿的加工程序； 2.能熟练使用数控铣床仿真软件； 3.能完成轮廓铣削仿真加工。 教学重点与难点 重点： 半径补偿指令格式； 型腔铣削的刀具选用； 切削用量选择； 刀路设计。 难点： 半径补偿指令运用 刀具选择加工方法及余量分析 教学方法 宏观： 项目教学法 微观： 角色扮演、讲授法、演示法、实际操作等。教学中教师注意引导学生，注意观察学生工作过程的细节问题。 学时、教具 学时：10学时 媒体：数控铣床 、VNUC仿真软件、教材、参考资料 引入： 回顾：平面选择指令、圆弧编程指令 【预备知识】 一、轮廓铣削常用编程指令 （一）刀具半径补偿指令 1.刀具半径补偿功能 在编制数控铣床轮廓铣削加工程序时，为了编程方便，通常将数控刀具假想成一个点（刀位点），认为刀位点与编程轨迹重合。但实际上由于刀具存在一定的直径，使刀具中心轨迹与零件轮廓不重合，如图3.1所示。这样，编程时就必须依据刀具半径和零件轮廓计算刀具中心轨迹，再依据刀具中心轨迹完成编程，但如果人工完成这些计算将给手工编程带来很多的不便，甚至当计算量较大时，也容易产生计算错误。为了解决这个加工与编程之间的矛盾，数控系统为我们提供了刀具半径补偿功能。 数控系统的刀具半径补偿功能就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统完成，编程员假设刀具半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个刀具半径偏置寄存器中。在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。 ( 图 3.1 刀具半径补偿 ) 2.刀位点 刀位点是代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。常用刀具的刀位点如图3.2所示。 ( 图 3.2 刀位点 ) （二）刀具半径补偿指令 1.刀具半径补偿指令格式 （1）建立刀具半径补偿指令格式 指令格式： 式中：G17～G19─坐标平面选择指令。 G41─左刀补，如图3.3a)所示。 G42─右刀补，如图3.3b)所示。 X、Y、Z─建立刀具半径补偿时目标点坐标。 D─刀具半径补偿号。 ( a) b) 图 3.3 刀具补偿方向 a)左刀补（G41） b)右刀补（G42） ) （2）取消刀具半径补偿指令格式 指令格式： 式中：G17～G19─坐标平面选择指令。 G40─取消刀具半径补偿功能。 2.刀具半径补偿的过程 如图3.4所示刀具半径补偿的过程分为三步： （1）刀补的建立：刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。 （2）刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。 （3）刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。 图3.4刀具半径补偿过程 3.使用刀具补偿的注意事项 在数控铣床上使用刀具补偿时，必须特别注意其执行过程的原则，否则往往容易引起加工失误甚至报警，使系统停止运行或刀具半径补偿失效等。 （1）刀具半径补偿的建立与取消只能G01、GOO来实现，不得用G02和G03。 （2）建立和取消刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，且移动距离应大于刀具补偿值。 （3）D00～D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿，（既G41/G42 X＿Y＿D00等价于G40）。刀具补偿值在加工或试运行之前须设定在补偿存储器中。 （4）加工半径小于刀具半径的内圆弧时，进行半径补偿将产生刀具干涉，只有过渡圆角R≥刀具半径r＋精加工余量的情况才能正常切削。 （5）在刀具半径补偿模式下，如果存在有连续两段以上非移动指令（如G90、M03等）或非指定平面轴的移动指令，则有可能产生过切现象。 4.刀具半径补偿的应用 刀具半径补偿除方便编程外，还可利用改变刀具半径补偿值的大小的方法，实现利用同一程序进行粗、精加工。即： 粗加工刀具半径补偿=刀具半径+精加工余量 精加工刀具半径补偿=刀具半径+修正量 （1）因磨损、重磨或换新刀而引起刀具半径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具半径。如图3.5所示，1为未磨损刀具，2为磨损后刀具，只需将刀具参数表中的刀具半径r1改为r2，即可适用同一程序。 图3.5 刀具半径变化，加工程序不变 （2）同一程序中，同一尺寸的刀具，利用半径补偿，可进行粗、精加工。如图3.6，刀具半径为r，精加工余量为Δ。粗加工时，输入刀具半径D=r+Δ，则加工出点划线轮廓；精加工时，用同一程序，同一刀具，但输入刀具半径D=r，