项目四 任务一　铣平面（教学设计）——《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 14 授课课型 授课课时 6课时 授课章节 名 称 项目四 轮廓加工 任务一 平面加工 教学目标 知识 目标 1.了解平面铣刀的选用； 2.了解公、英制尺寸设定指令； 3.掌握进给速度单位设定指令（G94、G95）； 4.掌握平面铣削工艺的制定及编程方法。 能力 目标 1.会铣削平面； 2.会进行平面质量控制。 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 平面铣削工艺制定 平面质量的控制方法 教学难点 平面质量的控制方法 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 平面加工 一、编程指令 1.公、英制尺寸设定指令 （1）指令功能 （2）指令代码 数控系统 公制 英制 发那科系统 G21 G20 西门子系统 G71 G70 （3）指令使用说明 2.进给速度单位设定指令 （1）指令功能 （2）指令格式 G94 F_；每分钟进给量 G95 F_；每转进给量 （3）每分钟进给量与每转进给量关系 F=nf F：每分钟进给量 n：主轴转速 f ：每转进给量 （4）指令使用说明 二、加工工艺分析 2.加工工艺方案 （1）端面铣削方式 （2）平面铣削工艺路径 三、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】导入新课题平 面加工是我们常见的加工方法之一，特别是针对箱体类零件，平面加工一般采用大直径的盘铣刀，也可采用小直径的铣刀铣削。 【二】新授 任务一 平面加工 [学习目标] 1.知识目标 ①了解平面铣刀的选用； ②了解公、英制尺寸设定指令； ③掌握进给速度单位设定指令（G94、G95）； ④掌握平面铣削工艺的制定及编程方法。 2.技能目标 ①会铣削平面； ②会进行平面质量控制。 [知识学习] 一、编程指令 1.公、英制尺寸设定指令 （1）指令功能 公、英制尺寸设定指令是指选定输入的尺寸是英制还是公制。 （2）指令代码 指令代码见表4-1 数控系统 公制 英制 发那科系统 G21 G20 西门子系统 G71 G70 发那科系统与西门子系统公、英制尺寸输入编程示例见表4-2。 发那科系统 西门子系统 含义说明 N10 G20 N10 G0 G70 X10 Y30 开始输入英制尺寸 N15 G0 X10 Y30 … G20或G70继续有效 N20 X40 Y50 N20 X40 Y50 … … … … N80 G21 N80 G71 X19 Z20 开始输入公制尺寸 N85 X19 Z20 … 继续为公制尺寸输入 （3） 指令使用说明 1）发那科系统G20、G21指令必须在设定坐标系之前，并在程序的开头以单独程序段指定。 2）西门子系统G70、G71指令不需要单独写一程序段。 3）在程序段执行期间，均不能切换公、英制尺寸输入指令。 4）G20、G21（G70、G71）均为模态有效指令。 5）在公制/英制转换之后，将改变下列值的单位制。 ①由F代码指定的进给速度。 ②位置指令。 ③工件零点偏移值。 ④刀具补偿值。 ⑤手摇脉冲发生器的刻度单位。 ⑥在增量进给中的移动距离。 2.进给速度单位设定指令 （1）指令功能 确定直线插补或圆弧插补中进给速度的单位。 （2）指令格式 G94 F_；每分钟进给量，单位分别为mm/min、inch/min G95 F_；每转进给量，单位分别为mm/r、inch/r 例：N10 G94 F100；进给速度为100mm/min …； N100 S400 M3 ；主轴正转，转速为400r/min N110 G95 F0.5 ；进给速度为0.5mm/r （3）每分钟进给量与每转进给量关系 F=nf F：每分钟进给量 n：主轴转速 f ：每转进给量 例：每转进给量为0.15mm/r,主轴转速为1000r/min，则每分钟进给量F=nf=0.15×1000=150 (mm/min)。 （4）指令使用说明 1）数控车床中常默认G95有效，数控铣床中常默认G94有效。 2） G95指令只有在主轴为旋转轴时才有意义。 3） G94、G95更换时要求写入一个新的地址F。 4）G94、G95均为模态有效指令。 二、加工工艺分析 1.工、量、刃具选择 （1）工具选择： （2）量具选择： （3）刃具选择： 盘铣刀 表4-5工、量、刃具清单 工、量、刃具清单 图号 SKX4-1-1 种类 序号 名称 规格 精度 单位 数量 工具 1 平口钳 QH135 个 1 2 扳手 把 1 3 平行垫铁 副 1 4 平板 300×300 1级 副 1 5 塑胶榔头 个 1 量具 1 游标卡尺 0～150mm 0.02 把 1 2 百分表及表座 0～10mm 0.01 个 1 3 直角尺 900 个 1 4 粗糙度样板 N0～N1 12级 副 1 刃具 1 键槽铣刀 Ø20 个 1 2 立铣刀 Ø20 个 1 2.加工工艺方案 （1）端面铣削方式 图4-4 端面铣削方式 端面铣削时根据铣刀相对于工件安装位置不同可分为对称铣削和不对称铣削两种，见图4-4所示。 端面对称铣削：端铣刀轴线位于铣削弧长的中心位置；铣刀切入点到铣刀轴线位置为切入部分（切入角为δ），切削厚度由小变大，相当于逆铣。铣刀轴线到铣刀切出点为切出部分（切出角为-δ），切削厚度由大变小，相当于顺铣。 端面不对称铣削：端面不对称铣削又分为不对称顺铣和不对称逆铣两种；当切入部分多于切出部分（或切入角δ大于切出角-δ）为不对称逆铣，如图4-4b所示；切出部分大于切入部分（或切入角δ小于切出角-δ）为不对称顺铣，如图4-4c所示；其中不对称逆铣对刀具损坏影响最大，不对称顺铣对刀具损坏影响最小。 （2）平面铣削工艺路径 a.单向平行切削路径 刀具以单一的顺铣或逆铣方式切削平面，如图。 b.往复平行铣切路径 刀具以顺、逆铣混合方式切削平面，如图4-5。 c.环切切削路径 刀具以环状走刀方式铣削平面，可从里向外或从外向里的方式，如图。 图4-5 平面铣削路径 通常粗铣平面采用往复平行切削法，切削效果好，空刀时间少。精铣平面采用单向平行切削路径，表面质量易于保证。 （3）六个平面加工步骤 ①粗、精加工上表面。 ②粗、精加工下表面，控制厚度尺寸。 ③粗、精加工左（右）侧面。 ④粗、精加工右（左）侧面，控制长度尺寸。 ⑤粗、精加工前（后）侧面。 ⑥粗、精加工后（前）侧面，控制宽度尺寸。 （4）合理切削用量选择 表4-6粗、精铣平面切削用量 刀具 工作内容 F(mm/min) n(r/min) 高速钢键槽铣刀（T1） 粗铣平面 深度方向留0.3mm精铣余量 80 600 高速钢立铣刀（T2） 精铣平面 60 800 三、参考程序编制 1.工件坐标系建立 工件坐标系原点取在工件左下角上表面顶点处。 2.刀心坐标计算 本课题粗铣采用往复平行切削法，精加工采用单向平行切削法； 表4-7左右刀心点坐标 序号 左侧各点坐标(X,Y) 右侧各点坐标(X,Y) 1 （-15，0） （95，0） 2 （-15，18） （95，18） 3 （-15，36） （95，36） 4 （-15，54） （95，54） 5 （-15，72） （95，72） 3.参考程序 [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 5.刀具装夹 二、对刀 三、仿真加工 四、自动加工及尺寸控制 通过“试测法”进行工件高度尺寸的控制： 刀具长度磨损值为+0.30，假设精加工后测得高度25+0.1 0的实际尺寸为25.30,比图纸要求尺寸还大0.20～0.30mm，取中间值0.25mm，则把刀具长度磨损值修改为0.30-0.25=0.05mm，然后重新运行精加工程序即可保证高度尺寸在公差范围之内。 五、检测与评分 [操作注意事项] 1.加工表面形位公差主要由工件装夹来保证，故装夹工件时应注意工件校平、校正。 2.本课题同模块二简单图形加工，直接按刀具中心运动轨迹的坐标值来编程。 3.为了避免出现接刀痕迹，每两刀之间要有一定量的重叠。 4.在保证加工质量的前提下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。 5.平面加工也可用直径较大的盘铣刀采用直线插补的方式进行加工。 6.在工件外侧边可用G00指令下刀，以缩短时间，但必须注意下刀过程中不能碰到工件或机床夹具，否则将发生撞刀。 【三】总结与经验分享 【二】作业布置 1.铣刀直径Φ20，主轴转速为1000r/min，每分种进给速度为70mm/min，则每转进给速度是多少？ 2.发那科系统与西门子系统公、英制尺寸指令使用时有何区别？ 3.平面铣削进刀方式有哪几种？各有何特点？ 4.工件装夹过程中，哪些因素会影响到工件的形位精度？ 5.如图4-6零件，试编写程序并加工练习。 ( 图 4- 6 ) 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 教师引导学生读懂零件图 出示本次课目标 分析、讲解公英制尺寸指令代码 老师举例分析，引导学生会用指令编程，注意指令使用中问题 分析讲解每分钟进给量和每转进给量指令代码及使用 引导学生分析本次课用到的工、量、刃具 按图分析端面铣削方式 分析端面铣削方式加铣削加工的影响 分析铣平面加工工艺路径 引导学完成课题工艺路径 引导学生完成课题零件加工程序编写 提示安全注意事项，引导学生做好加工准备、对刀工作 分析高度尺寸精度控制方法，指导学生完成零件加工并评分 提醒安全生产、文明生产要求 引导学生总结与经验分享 观看成品，思考 理解、思考并记录零件图 理解学习目标 看表、听讲、思考、 讨论、分析、思考、记录并能运用指令编程 听讲、思考、记录、 分组思考讨论、得出结论 看图、思考、分析 听讲、思考并记录 听讲、分析、思考 讨论、思考并完成任务 讨论、分析、思考并编程程序 做好加工准备工作，按前面课题方法对刀 完成零件加工 听讲并思考原因 学生自主总结并分享经验 提高学生学习兴趣 任务导向 明确本次课学习目标 掌握公英制尺寸指令代码 灵活运用公英制指令编程 掌握进给量使用指令并会灵活运用 会选择工、量、刃具 了解端面铣削方式 会选择铣平面方式 会制订铣平面加工路线 会安排铣平面工艺 会编写平面加工程序 熟悉加工准备工作及对刀操作 熟悉加工方法及高度尺寸控制方法 培养安全生产、文明生产习惯 培养学生综合职业能力 教后记 7 学科网（北京）股份有限公司 $$