项目二 任务一　直线型油槽加工（教案）——《数控铣床编程与操作项目教程 第4版》同步教学（机工版）

《数控铣床编程与操作项目教程》教案 授课班级 班级人数 授课教师 课题序号 6 授课课型 授课课时 6课时 授课章节 名 称 项目二　平面油槽加工 任务一 直线型油槽加工 教学目标 知识 目标 1.掌握N、F、S、T、M、G等七大类程序字功能； 2.掌握G00、G01、M指令及应用 ； 3.会编制完整数控加工程序； 4.了解发那科系统与西门子系统常用G指令。 能力 目标 1. 会制定加工方案； 2. 会进行空运行及单段加工； 3. 能按要求加工出直线型油槽。 情感 目标 1.养成文明生产、安全生产习惯； 2.养成优良的劳动态度和职业素养； 3.培养团队合作精神。 教学重点 1.掌握N、F、S、T、M、G等七大类程序字功能； 2.掌握G00、G01、M指令及应用 ； 教学难点 编制完整数控加工程序 教学方法 讲授法、讨论法、演示法、自主学习法、探究法、训练法 教学资源 网络资源，教学视频，相关PPT，配套练习题、数控铣床及其工艺装备 板书设计 任务一 直线型油槽加工 一、程序指令 1.七大类数控机床程序字（功能字） 1）顺序号字（或程序段号） 地址：N 从N1—N99999999， （2）尺寸字 地址： X Y Z （3）进给功能字 地址：F （4）主轴转速功能字 地址：S （5）刀具功能字 地址：T （6）辅助功能字 地址：M 从M00—M99（或M999） （7）准备功能字（G代码或G功能字） 地址：G 从G00到G99（或G999） 2.快速点定位G00（或G0）指令 （1）指令功能 （2）指令格式 G00 X Y Z （3）指令使用说明 2.直线插补G01（或G1）指令 （1）指令功能 （2）指令格式 G01 X Y Z （3）指令使用说明 二、加工工艺分析 1.工、量、刃具选择 2.加工工艺方案 3.参考程序编制 [任务实施] 教 学 过 程 主 要 教 学 内 容 及 步 骤 教师活动 学生活动 教学目标 【一】导入新课题 数控铣床能够通过用户给定的指令来进行坐标轴以此切削工件，工件轮廓主要是由一些直线和圆弧和其他一些曲线组成，其中加工直线轮廓是最简单的加工方式。 【二】新授 任务一 直线型油槽加工 [学习目标] 1.知识目标 ①掌握N、F、S、T、M、G等七大类程序字功能； ②掌握G00、G01、M指令及应用 ； ③会编制完整数控加工程序； ④了解发那科系统与西门子系统常用G指令。 2.技能目标 ①会制定油槽加工工艺方案； ②会进行空运行及单段加工方法； ③能按要求加工出直线型油槽。 [知识学习] 一、程序指令 1.七大类数控机床程序字（功能字） 数控机床每个程序字表示一种功能，由程序字组成一个个程序段，完成数控机床某一预定动作。 （1）顺序号字（或程序段号） 地址：N 从N1—N99999999，一般放在程序段首 功能：表示该程序段的号码。 如：N10… N20… N30… 指令使用说明：顺序号字不代表数控机床执行顺序，可以不连续，一般由小到大排列，仅用于程序的校对和检索。 （2）尺寸字 地址： X Y Z（此外还有A、B、C，I、J、K等） 功能：表示机床上刀具运动到达的坐标位置或转角。 （3）进给功能字 地址：F 功能：表示刀具切削加工时进给速度的大小，数控车床进给速度的单位一般为毫米/转（mm/r）；数控铣床进给速度的单位一般为毫米/分钟（mm/min）。 如：N10 G1 X20 Y10 F70 表示刀具进给时速度为70mm/min。 （4）主轴转速功能字 地址：S 功能：表示主轴的转速，单位：转/分钟（r/min）。如：S1500 表示主轴转速为1500转/分钟。 （5）刀具功能字 地址：T 功能：表示指定加工时所选用的刀具号。如：T6 表示选6号刀 （6）辅助功能字 地址：M 从M00—M99（或M999），前置的“0”可省略不写，如M02与M2、M03与M3可以互用。 功能：表示数控机床辅助装置的接通和断开，一般由PLC（可编程序控制器）控制， 指令 含义 指令 含义 M00 程序停止 M05 主轴停止 M01 计划停止 M06 换刀 M02 程序结束 M08 切削液开 M03 主轴正转 M09 切削液关 M04 主轴反转 M30 程序结束 （7）准备功能字（G代码或G功能字） 地址：G 从G00到G99（或G999），前置的“0”可以省略。如G00与G0，G01与G1等可以互用。 功能：是建立机床或控制系统工作方式的一种命令。 指令使用说明： 1）不同数控系统G代码各不相同，同一数控系统中不同型号G代码也有变化，使用中应以数控机床使用说明书为准。 2）G代码有模态代码和非模态代码两种，模态代码一经使用持续有效，直至同组的G代码出现为止。非模态代码仅在本程序段中有效，又称程序段有效代码。 2.快速点定位G00（或G0）指令 （1）指令功能 指刀具以机床规定的速度（快速）运动到目标点。 （2）指令格式 G00 X Y Z 其中X、 Y、 Z为目标点的坐标。 （3）使用说明 1）用G00指令快速移动时地址F下编程的进给速度无效。 2）G00一经使用持续有效，直到同组G代码（G1、G2、G3…）取代为止。 3）G00指令刀具运动速度快，容易撞刀，只能使用在退刀及空中运行的场合，能减少运动时间，提高效率。 4）向下运动时，不能以G00速度运动切入到工件上，一般应离工件有3～10mm的安全距离，也不能在移动过程中碰到机床、夹具等， 如图所示，刀具空间快速运动至P点（40，30，5）,数控程序为“G00 X40 Y30 Z5”。 3.直线插补G01（或G1）指令 （1）指令功能 刀具以给定的进给速度运动到目标点。 （2）指令格式 G01 X Y Z F 其中X、 Y、 Z为目标点的坐标， F为刀具进给速度大小，单位一般为毫米/分钟（mm/min）。 例：如图，刀具起点在P1点，直线加工至P2点，再直线加工至P3点，数控程序为： N20 G1 X80 Y90 F70；由P1直线插补至P2，进 给速度为70mm/min。 N30 X120 Y70； 由P2直线插补至P3，(G1、 F70 为续效指令可不写)。 （3） 指令使用说明 1） 用于直线切削加工，必须给定刀具进给速度。 2）G01为续效代码，一经使用持续有效，直到同组G代码（G0、G2、G3…）取代为止。 3）刀具空间运行或退刀时用此指令则运动时间长，效率低。 三、加工工艺分析 1.工、量、刃具选择 （1）工具选择：工件采用平口钳装夹，下用垫铁支承，其它工具见表2-5。 （2）量具选择：加工尺寸精度要求不高，量具用0～150mm游标卡尺，另用百分表校正平口钳，具体规格、参数见表2-5。 （3）刀具选择：本课题加工油槽深度为1mm，加工材料为硬铝，铣刀直径选取与油槽宽度相同为3mm，铣刀材料选用价格较低的普通高速钢，加工中需垂直下刀，故选用键槽铣刀为宜 2.加工工艺方案 （1）加工工艺路线 不用分粗、精加工，一次垂直下刀至深度尺寸加工出油槽。加工路线考虑路径最短原则即可，对于不连续油槽，刀具应注意设置抬刀工艺，如图所示，参考路线如下： 刀具从P1点下刀→直线加工至P2点→直线加工至P3点→直线加工至P4点→抬刀（加工“Z”字型油槽）。 →刀具空间移动至P5点上方→下刀→直线加工至P6点→直线加工至P7点→抬刀→刀具空间移动至P8点上方→下刀→直线加工至P6点→抬刀（加工“Y”型油槽）。 →刀具空间移至P9点上方→下刀→直线加工至P12→抬刀→刀具空间移动至P11点上方→下刀→直线加工至P10点→抬刀结束（加工“X”型油槽）。 （2）合理切削用量选择 加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，主轴转速可选较高；刀具直径较小，进给速度应选择较小；字深1mm，一次下刀至深度，具体如下： 主轴转速：1200r/min 进给速度：垂直加工 50mm/min 表面加工 70mm/min 3.参考程序编制 （1）工件坐标系建立 （2）基点坐标计算 基点 坐标（X，Y） 基点 坐标（X，Y） 基点 坐标（X，Y） P1 （5，35） P5 （30，35） P9 （55，35） P2 （25，35） P6 （40，20） P10 （55，5） P3 （5，5） P7 （40，5） P11 （75，35） P4 （25，5） P8 （50，35） P12 （75，5） （3）程序编制 ①将机床坐标系原点偏置到工件坐标系原点指令：G54、G55、G56、G57等。 ②主轴启动及转速指令：M03（或M04反转很少用）、S指令代码等。 ③加工所用的刀具号即：T指令代码如T1、T2等。 ④切削液打开指令即：M08（如不用切削液则可不编写）。 ⑤发那科系统初始状态设置指令如：取消刀具半径补偿（G40）、取消长度补偿（G49）、绝对尺寸编程（G90）、每分钟进给速度（G94）、公制尺寸输入（G21）、取消固定循环（G80）、取消坐标系偏转（G69）、XY平面选择（G17）等指令。西门子系统初始状态指令可不必编写。 ⑥刀具起点位置（也可不设置刀具起点位置但必须保证刀具运行时不发生撞刀）。 以上加工准备指令可写在同一程序段内也可分别写在不同程序段内；大多数加工程序第一段、第二段程序都差不多，不同的是工艺参数数值略有差异。如： N10 G54 G40 G90 G94 M3 S1200 T01 N20 M08 G0 X0 Y0 Z100 （发那科系统在第一、二段程序内还需编写其它初始状态设置指令）。 准备工作做好后就可编写其它加工程序段。 （4）参考程序 [任务实施] 一、加工准备 1.检查毛坯尺寸。 2.开机、回参考点。 3.程序输入 4.工件装夹 二、对刀 三、空运行 1．发那科系统 （1）空运行操作 ① 按 参数键。 ② 按软键[坐标系]。 ③ 把基础坐标系中Z方向值变为+50（把刀具抬高，避免撞刀）。 ④ 选择MEM工作模式，按下空运行开关，按下循环启动按钮，观察程序及加工轨迹。 ⑤ 空运行结束后，把空运行开关复位，基础坐标系中Z值恢复为0。 （2）机床锁住操作 （3）辅助功能锁住操作 2．西门子系统 ① 把基础坐标系中Z方向值设为+50（把刀具抬高，避免撞刀）。 ② 按 键选择自动加工模式，按程序管理键 ，打开并执行需要运行的程序。 ③ 按 程序控制软键，出现如图2-5界面，按 光标移动键，将光标移至处，按选择键选中空运行”，按 数控启动键即可现实机床以规定的速度快速运行程序。 ④ 若按 程序测试有效软键，则机床锁住，只快速运行程序一遍，刀具不移动。 四、零件单段运行加工 五、零件加工及评分 [操作注意事项] 1）加工时垂直进给，刀具只能选用二齿键槽铣刀不能使用立铣刀加工。 2）刀具、工件应按要求夹紧。 3）对刀操作应准确熟练，时刻注意手动移动方向及调整进给倍率大小，避免因移动方向错误和进给倍率过大发生撞刀现象。 4）加工前应仔细检查程序，尤其检查垂直下刀是否用G00指令、一个轮廓加工完毕有没有抬刀等容易产生撞刀现象的关健程序。 5）加工时应关好防护门。 6）首次切削禁止采用自动方式加工以避免意外事故发生。 7）发那科系统机床坐标系和工件坐标系的位置关系在机床锁住前后有可能不一致，故使用机床锁住功能后，应手动重回参考点。 8）尽可能采用机床锁住（西门子系统是程序测试）功能检验程序，若采用空运行，则必须抬高刀具，避免发生撞刀事故。 9）如有意外事故发生，按复位键或紧急停止按钮，查找原因。 【三】成果分享与展示 【二】作业布置 1.如何编写完整加工一个零件的数控程序？ 2.常用数控程序功能字有哪些？各有何功能？ 3.G00、G01指令格式如何？二者有何区别？ 4.做一做：编写加工图2-6所示油槽的程序（油槽深1mm）并进行加工。 教师展示成品，让同学有一个先入为主的印象以及明确的学习目标 出示任务，带领学生读懂零件图并提出问题 分析、讲解本次课知识、技能目标 讲解顺序号字代码及功能 讲解尺寸字及进给功能字代码及功能 讲解主轴转速功能字、刀具功能字给功能字代码及功能 举例说两种功能应用 出示图表，讲解辅助功能字作用、代码含义 讲解准备功能字代码及使用事项 举例分析、讲解快速点定位指令、格式、运用说明 举例分析、讲解快速点定位指令、格式、运用说明 老师引导学生分析本课题使用工、量、刃具 老师给学生讲解加工路线 教师给学生讲解切削用量选择的原则 引导学生分析基点坐标 引导学生分析一个完整程序编写方法 引导学生做好零件加工前的各项准备工件 讲解并操作演示两种系统的空运及设置 引导学生进行零件加工 分析讲解注意事项 引导学生总结并分享本次内容及成果 观看、思考 看图思考解决方案 理解并记录零件图 听讲、思考 听讲、记录 听讲、记录 听讲、记录 听讲、记录 听讲、记录 听讲、记录、思考 听讲、记录、思考 讨论、思考、分析、得出结论进行分享 听讲、思考、记录 讲听、记录 讨论、思考、记算 思考、讨论、记录 听讲、讨论并分组完成相应工件 观看、模仿 分组进行零件加工 听讲、记录 总结与分享 目标导向 由任务引入知识学习内容 让学生了解课题目标，为后面学习奠定基础 掌握顺序号字代码、功能，会灵活使用 掌握尺寸字及进给功能字代码及功能 掌握主轴转速功能字、刀具功能字代码、功能，会灵活运用 掌握辅助功能字代码、功能，会灵活运用 掌握准备功能字代码、功能 掌握快速点定位指令、格式及注意事项 会灵活运用 掌握快速点定位指令、格式及注意事项 会灵活运用 逐步学会零件加工工艺分析方法 理解本课题加工路线，会能定类似零件的加工路线 掌握切削用量及选择原则 学会计算基点坐标 掌握编写程序的一般方法和步骤 会按要求做好加工前各项准备 会进行空运行设置及操作 会进行零件操作加工 安全生产、文明生产要求 培养学生表达能力及养 教后记 2 学科网（北京）股份有限公司 $$