1、数控铣削（加工中心）加工技术与综合实训（FANUC系统）主编 于万成33295-01单元二 单项技能训练2A任务一操作数控铣床 能熟悉数控系统操作面板和机床控制面板上常用功能键的用途。能掌握数控铣床显示页面的切换与六种常用工作模式的使用方法。能熟练使用机床控制面板各按钮和手轮对数控铣床进行操作。能够清楚数控铣床的机床原点、参考点和工件原点的概念和位置。能使用MDI模式改变主轴转速。能熟练使用“编辑”模式进行程序的编辑和修改。能掌握程序的空运行模拟方法，能够验证程序是否正确。2A 学校数控实训车间的数控铣床系统为FANUC 0i,要求同学们用6课时的时间该批数控铣床的操作面板,学会数控铣床的基本
2、操作,分别完成以下几项任务1)完成机床的开机、回零、关机。2)练习X、Y、Z方向手动、手轮的使用。3)在手动、手轮模式下,实现主轴的正转、停止、反转,练习使用MDI模式改变主轴转速。4)在使用手动、手轮移动工作台或刀具时,练习快速、准确地判断移动方向。5)练习使用手轮进行X、Y、Z方向的精确定位。6)车间编程员编了一个程序,请同学们将这个程序输入到数控系统中,按要求进行编辑和修改,并进行程序模拟,画出走刀轨迹。2A(1)场地、设备、夹具、工具准备数控实训车间或仿真室;数控铣床6台,FANUC系统;夹具:机用虎钳;工具:机用虎钳扳手、内六角扳手等;学习资料:针对本任务的学习指南、工作页;FANU
3、C 0i数控系统操作面板说明书、数控铣床控制面板说明书、数控铣床编程手册、评价表等。(2)教学方法讲授、演示、角色扮演、小组讨论交流、任务引领、理实一体化、操作训练。(3)劳动组织将班级分成6个小组,每个小组56人,其中1人担任组长。小组成员各自承担相应的角色,如操作员、材料员、记录员、工艺员、检验员、安全员等。2A 一、铣削加工中的切削运动1.数控铣削的主运动 立式数控铣床的主运动和进给运动如图2-1所示。2.数控铣削的进给运动2A图2-1立式数控铣床的主运动和进给运动2A图2-2右手直角笛卡儿坐标系2A二、数控机床的坐标系数控机床的坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系,该坐标系包括三个移动坐标(
4、X、Y、Z)和三个转动坐标(A、B、C),如图2-2所示。1.数控铣床的坐标系2.机床参考点3.工件坐标系2A图2-3数控铣床的坐标系a)立式数控铣床的坐标系b)卧式数控铣床的坐标系2A图2-4数控铣床的机床原点2A工件原点的设置一般应遵循下列原则。1)工件原点应尽可能选择在工件的设计基准和工艺基准上,以方便编程。2)工件原点应尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上。3)工件原点最好选在工件的对称中心上。4)要便于测量和检验。2A图2-5数控铣床工件坐标系的原点2A1.数控系统操作面板三、数控铣床的控制面板2.数控铣床控制面板2A图2-6FANUC 0i数控系统操作面板2A表2-1MD
5、I键盘的功能2A数控铣床控制面板主要用于控制机床的运动和选择机床运行状态,如图2-7所示。图2-7数控铣床控制面板2A表2-3常用程序运行控制按钮2A图2-8手摇脉冲发生器(手轮)2A四、数控程序的编辑和修改1.数控程序的组成和格式(1)程序名(2)程序内容(3)程序结束(4)程序段格式2.输入数控程序2A3.程序的编辑和修改(1)打开一个已存在的程序(2)查找字(3)插入字(4)替换字(5)删除字(6)程序的删除4.程序空运行模拟2A 一、模拟仿真操作步骤及过程见表2-5。2A二、操作训练1.召开课前会工作安排见表2-6。表2-6工作安排表2.操作训练2A图2-9安全操作2A操作步骤、要点及
6、图示见表2-7。表2-7操作过程表2A 1.自评和互评标准(40%)(见表2-8)2.教师评价标准(50%)(见表2-9)2A表2-8自评和互评标准表2A表2-9教师评价标准表2A3.讨论评价标准(10%)(见表2-10)表2-10讨论评价标准表2A表2-11实训鉴定表4.实训鉴定(见表2-11)2A 1)数控铣床的机床原点、工件原点、参考点通常设置在什么位置?2)开机后回参考点的目的是什么?回参考点时需注意什么?3)在机床操作过程中如果出现超程报警,如何处理?4)数控铣床操作面板由哪几部分组成?5)数控铣床最常用的工作方式有哪些?每种工作方式的作用是什么?6)一个完整的数控程序由哪几部分组成
7、?7)目前最常用的程序段格式是什么?2A任务二数控铣床对刀 能够进行安全操作。能理解数控铣床对刀原理,并能说出对刀的目的。能熟练运用试切对刀法或使用寻边器、杠杆表等对刀仪器进行快速准确的对刀操作。能对已建立的数控铣床工件坐标系进行程序校验，以检查对刀的正确性。2A 在机用虎钳中装夹一块80mm80mm25mm的铝合金(2A12)工件,使用试切对刀法或用寻边器、杠杆表等对刀仪器,将工件原点设定在工件上表面的对称中心处,并使用程序验证对刀是否正确。2A(1)场地、设备、夹具、工具和量具准备数控实训车间或仿真室;数控铣床6台,FANUC 0i系统;夹具:机用虎钳;工具:机用虎钳扳手、内六角扳手、锁刀
8、座、上刀扳手、BT40刀柄、拉钉、等高垫铁、木锤、光电式寻边器、杠杆表等;刀具:?20mm的高速工具钢立铣刀;量具:150mm的游标卡尺;学习资料:针对本任务的学习指南、工作页,数控铣床的对刀原理及试切对刀法有关资料、评价表等。2A(2)材料准备毛坯:尺寸为80mm80mm25mm的方形毛坯,材料为铝合金(2A12)。(3)教学方法讲授、演示、小组讨论、角色扮演、理实一体化、操作训练。(4)劳动组织将班级分成6个小组,每个小组56人,其中1人担任组长。小组成员各自承担相应的角色,如操作员、材料员、记录员、工艺员、检验员、安全员等。2A 一、安装工件、找正夹紧图2-10机用虎钳2A二、装夹刀具铣
9、削刀具由刀柄和刃具两部分组成,刃具通过刀柄和数控铣床主轴相连,刀柄通过拉钉固定在主轴上。1.刀柄的组成(见图2-11)(1)拉钉用来拉紧刀柄。(2)刀柄主体后面是锥面,与主轴内孔锥面相配合,前面装刀具、卡簧和旋盖。(3)卡簧用来夹紧刀具。(4)旋盖可把刀具、卡簧和刀柄主体紧密地装在一起。2A2.刀柄的组装(见图2-12)1)以刀柄体为主体,旋上拉钉,用活扳手旋紧。2)将卡簧装入旋盖,注意将旋盖中的螺旋槽清理干净。3)铣刀装入卡簧,注意铣刀的伸出长度。4)将旋盖旋到刀柄体上,放在锁刀座上,用上刀扳手拧紧。2A图2-11刀柄、刀夹和拉钉2A图2-12组装好的刀柄2A夹紧刀具时,要用到锁刀座和上刀扳
10、手,如图2-13和图2-14所示。锁刀座是用来辅助刀柄更换刀具的,用于横放或竖放数控刀柄,帮助操作者轻松完成刀具的夹紧。3.锁刀座的使用4.刀柄的装卸2A 图2-13锁刀座2A 图2-14上刀扳手图2-15安装刀柄2A三、数控铣床的对刀1)试切对刀法。2)使用标准检验棒、塞尺对刀法。3)采用寻边器和Z轴设定器等工具对刀法。4)杠杆表对刀法。5)机外对刀仪对刀法。2A1.对刀原理如图2-16所示,设工件尺寸:长为a,宽为b,高为c,单位为mm,刀具半径为R,将工件原点定在工件上表面的对称中心。图2-16对刀原理2A图2-17X向对刀碰左侧面2A图2-18X向对刀碰右侧面2A3.使用寻边器(光电式
11、)和Z轴设定器(光电式)等工具对刀光电式寻边器和光电式Z轴设定器如图2-22所示。图2-22光电式寻边器和光电式Z轴设定器2A图2-23使用寻边器对刀a)X向寻边b)Y向寻边2A图2-24用Z轴设定器对刀2A杠杆表对刀,如图2-25所示。图2-25杠杆表对刀法4.使用杠杆百分表对刀2A 一、模拟仿真以试切对刀为例,仿真操作步骤及过程见表2-12。2A二、操作训练1.召开课前会工作安排见表2-13。表2-13工作安排表2A表2-14工具、量具、刀具清单2.工具、量具、刀具的确定及领取(见表2-14)2A表2-15人员分工表4.操作训练根据数控铣床操作规程进行安全操作,注意一人操作,其他同学认真观
12、察。小组成员依次进行,操作步骤、要点及图示见表2-16。3.人员分工(见表2-15)2A 1.自评和互评标准(40%)(见表2-17)2.教师评价标准(50%)(见表2-18)2A表2-17自评和互评标准表2A3.讨论评价标准(10%)(见表2-19)表2-19讨论评价标准表2A4.实训鉴定(见表2-20)表2-20实训鉴定表2A 1)对刀的目的是什么?简述对刀的原理。2)常用的对刀方法有哪些?分别应用在什么场合?3)对刀过程中突然断电,如果X、Y轴的对刀已经完成,在重新起动机床后,X、Y轴还需要重新对刀吗?为什么?4)简述试切对刀的过程。2A任务三铣削平面和沟槽 能够进行安全操作。能够正确选
13、择和使用铣刀，能合理确定切削用量参数。能够合理制订加工工艺对平面和沟槽进行铣削加工。能够熟练掌握粗、精行切平面的走刀路线。能够熟练掌握沟槽的编程与加工。能够根据图样要求合理控制零件尺寸。清扫卫生，维护机床，收工具。2A 学校数控实训车间接到一批槽板零件的加工任务,零件图如图2-26所示,材质为铝合金(2A12),可以使用数控铣床加工,要求学生们在6学时内以合作的方式制订该零件的数控铣削加工工艺,自编程序完成样件的加工,并完成数控加工工序卡片,以确保合理加工。任务内容如下。1)制订槽板零件的数控铣削加工工艺。2)以合作的方式完成槽板零件的加工。3)对槽板零件尺寸精度进行检测,并对误差进行分析。2
14、A图2-26槽板零件图2A(1)场地、设备、夹具、工具、量具准备数控实训车间或仿真室;数控铣床6台,FANUC 0i系统;夹具:机用虎钳;工具:机用虎钳扳手、内六角扳手、锁刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉钉、等高垫铁、木锤、光电式寻边器、杠杆表等;刀具:?20mm立铣刀、?8mm键槽铣刀;量具:游标卡尺、表面粗糙度样板;学习资料:零件图样,工艺规程文件,针对本任务的学习指南、工作页、精度检验单等。2A(2)材料准备毛坯:尺寸为80mm80mm25mm的方形毛坯,材料为铝合金(2A12)。(3)教学方法讲授、演示、角色扮演、小组讨论、任务引领、理实一体化、操作训练。(4)劳动组织将班级分成6个小
15、组,每个小组56人,其中1人担任组长。小组成员各自承担相应的角色,如操作员、材料员、记录员、工艺员、检验员、安全员等。2A 一、数控铣床的指令系统1.准备功能G指令2.辅助功能M指令3.进给功能F指令4.主轴功能S指令5.刀具功能T指令2A常用M代码的说明见表2-21。表2-21常用M代码的说明2A二、常用准备功能指令1.预定义工件坐标系(G54G59)2.绝对和相对坐标编程指令3.快速定位指令G004.直线插补指令G015.圆弧插补指令G02/G032A图2-27插补平面的选择2A三、平面和沟槽铣削刀具的选择1.大平面 面铣刀多制成套式镶齿结构,如图2-29所示。图2-29面铣刀2A2.小平
16、面较小的平面可以使用立铣刀进行加工,其结构如图2-30所示。图2-30立铣刀2A3.沟槽 键槽铣刀如图2-31所示。图2-31键槽铣刀2A四、加工顺序的安排(1)基面先行原则(2)先粗后精原则(3)先主后次原则(4)先面后孔原则2A五、切削用量的确定1.背吃刀量和侧吃刀量2.切削速度3.进给速度2A表2-22铣削的切削速度推荐值(单位:m/min)2A 一、任务分析本任务要求铣削长方体毛坯的上、下两个表面,保证高度为240.05mm,上表面粗糙度为Ra3.2m,与基准表面的平行度公差为0.04mm;在上表面上铣削一宽度为8mm,深度为2mm的沟槽,毛坯材料为铝合金(2A12)。根据实训车间的设
17、备情况和学生技能情况可以在规定的时间内完成,达到质量要求。2A二、制订加工工艺1.工艺分析(1)装夹、定位(2)工序安排(3)刀具、量具选择(4)合理设计走刀路线(5)确定切削用量2.填写工序卡片(见表2-25)2A表2-25数控加工工序卡片(学生填写)2A1.程序编制三、模拟加工2.仿真加工四、加工工件1.召开课前会工作安排见表2-29。2.工、量、刃具的确定及领取(见表2-30)3.人员分工(见表2-31)2A表2-29工作安排表表2-30工具、量具、刃具清单2A表2-30工具、量具、刃具清单表2-31人员分工表2A4.加工准备按照数控铣床操作规程进行操作,注意一人操作,其他同学认真观察。
18、1)开机、回参考点。2)阅读零件图,检查毛坯尺寸。3)装夹找正工件。4)装夹刀具,装上?20mm的立铣刀。5)对刀并设定工件坐标系。6)输入程序。7)程序校验。把工件坐标系的Z轴朝正方向平移50mm,方法是在00G54的Z中设为50,如图2-32所示,打开图形模拟窗口,按下循环启动键,降低进给速度,检查刀具运动是否正确,如图2-33所示。2A图2-32平移坐标系设置2A5.加工工件(1)粗铣基准平面A(2)粗、精铣工件上表面(3)铣削沟槽(4)松开夹具,卸下工件,清理机床,如图2-37所示。2A图2-34倍率旋钮的调整2A图2-35粗、精铣工件上表面图2-36铣削沟槽2A 图2-37清理机床2
19、A一、零件加工质量检测标准(见表2-32)二、过程评价1.自评和互评标准(40%)(见表2-33)2.教师评价标准(50%)(见表2-34)2A表2-34教师评价标准表2A3.讨论评价标准(10%)(见表2-35)表2-35讨论评价标准表2A表2-36实训鉴定表4.实训鉴定(见表2-36)2A 一、问题解答1)按照什么原则安排切削加工顺序?2)切削用量三要素包含哪些内容?简述切削用量三要素的选择原则。3)采用?12mm的高速钢三刃立铣刀加工工件,工件材料为45钢,请查表确定加工时的切削速度和每齿进给量,并计算出加工时的主轴转速n和进给速度vf。2A4)简述M00和M01的区别,M02和M30的
20、区别。5)简述G00和G01的区别,G00和G01各用在什么场合?6)加工过程中如果刀具突然崩刃了,换上新刀后,继续加工前需要重新对刀吗?为什么?7)在使用终点半径格式编写圆弧程序时,圆弧半径在什么时候取正值?什么时候取负值?2A2)要求在60mm60mm20mm的毛坯上表面,自己设计尺寸,加工如“B、O、S、C、D、R、丰、品”等字母或汉字,槽宽6mm,槽深2mm,毛坯材料为铝合金,选择合适的刀具,自编程序进行加工。二、任务训练1)在60mm60mm20mm的铝合金毛坯上,自选刀具、自定切削用量参数加工如图2-38所示的零件。2A图2-38沟槽零件加工训练2A 能够进行安全操作。任务四铣削外
21、轮廓 能够正确选择和使用铣刀，能合理确定切削用量参数。能够合理订加工工艺对外轮廓进行铣削加工。能够熟练掌握外轮廓加工的走刀路线。能够熟练掌握外轮廓零件的编程与加工方法。能够根据图样要求合理控制零件尺寸。清扫卫生，维护机床，收工具。2A 学校数控实训车间接到一批凸模板零件的加工任务,零件图如图2-39所示。材质为铝合金(2A12),可以使用数控铣床加工,要求学生们在6学时内,以合作的方式制订该零件的数控铣削加工工艺,自编程序完成零件样件的加工,并完成工艺规程表指导生产,以确定能否投产加工。任务内容如下。1)制订凸模板零件的数控铣削加工工艺。2)以合作的方式完成凸模板零件的加工。3)对凸模板零件尺
22、寸精度进行检测,并对几何误差进行分析。2A图2-39凸模板零件图2A(1)场地、设备、夹具、工具、量具准备数控实训车间或仿真室;数控铣床6台,FANUC 0i系统;夹具:机用虎钳;工具:机用虎钳扳手、内六角扳手、锁刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉钉、等高垫铁、木锤、光电式寻边器、杠杆表等;刀具:?20mm的高速钢立铣刀、?6mm的高速钢立铣刀;量具:游标卡尺、螺旋千分尺、深度千分尺、表面粗糙度样板、R样板规;学习资料:零件图样、工艺规程文件、针对本任务的学习指南、工作页、精度检验单等。2A(2)材料准备毛坯:尺寸为80mm80mm25mm的方形毛坯,材料为铝合金(2A12)(前面任务的剩余材料
23、)。(3)教学方法讲授、演示、角色扮演、小组讨论、任务引领、理实一体化、操作训练。(4)劳动组织将班级分成6个小组,每个小组56人,其中1人担任组长。小组成员各自承担相应的角色,如操作员、材料员、记录员、工艺员、检验员、安全员等。2A 一、FANUC 0i系统的刀具半径补偿功能1.刀具半径补偿的用途2A图2-40所示刀具直径变化,程序不变。图2-40刀具直径变化,程序不变2A图2-41利用刀具半径补偿进行粗精加工P1粗加工刀心轨迹P2精加工刀心轨迹2A2.刀具半径补偿的三个阶段(1)建立刀具半径补偿(2)进行刀具半径补偿(3)取消刀具半径补偿3.建立刀具半径补偿指令4.取消刀具半径补偿指令5.
24、使用刀具半径补偿指令的注意事项2A图2-42刀具半径左、右补偿的判断a)刀具半径左补偿b)刀具半径右补偿2A1.子程序的结构二、子程序的应用2.子程序的调用格式2A图2-43子程序嵌套示意图2A三、轮廓铣削刀具的选择图2-44立铣刀主要参数的选用2A一、任务分析本任务要铣削两层凸台,底层凸台为底座,有一R12mm的内凹圆角,高度为(30.03)mm,上层凸台为苹果标志,由苹果和叶子两部分,每部分均由多段圆弧组成,高度为(40.03)mm,除底座侧壁表面粗糙度为Ra3.2mm外,其余部分的表面粗糙度均为Ra6.3m,毛坯材料为铝合金(2A12)。根据实训车间的设备情况和学生技能情况可以在规定的时
25、间内完成,达到质量要求。2A二、制订加工工艺1.工艺分析(1)装夹、定位(2)工序安排(3)刀具、量具选择(4)合理设计走刀路线(5)确定切削用量(见表2-37)2A表2-37切削用量表2A表2-38数控加工工序卡片(学生填写)2.填写工序卡片(见表2-38)2A1.程序编制选择工件上表面的中心为工件原点,并设置在G54上。1)上表面的粗、精铣参考程序(略)。2)底座凸台的粗、精铣参考程序,见表2-39。表2-39底座凸台的粗、精铣参考程序三、模拟加工3)苹果标志的粗、精铣参考程序,见表2-40。表2-40苹果标志的粗、精铣参考程序2A2.仿真加工打开数控加工仿真软件,选择机床、定义毛坯及夹具
26、、选择刀具,进行对刀并设置好工件坐标系,输入加工程序,完成零件的仿真模拟加工,加工过程中注意观察程序运行状态,及时发现并纠正程序中的错误,以免在后续机床实际加工中出现干涉或撞刀等问题。2A表2-42工作安排表2.工、量、刃具的确定及领取(见表2-43)四、加工工件1.召开课前会工作安排见表2-42。2A表2-43工、量、刃具清单2A3.人员分工(见表2-44)表2-44人员分工表4.加工准备按照数控铣床操作规程进行操作,注意一人操作,其他同学认真观察。1)开机、回参考点。2)阅读零件图,检查毛坯尺寸。2A3)装夹找正工件。4)装夹刀具,装上?20mm的立铣刀。5)对刀并设定工件坐标系。6)输入
27、程序。7)程序校验。把工件坐标系的Z轴朝正方向上移50mm,方法是在00 G54的Z中设为50,打开“图形模拟”窗口,按下“循环启动”键,降低进给速度,检查刀具运动是否正确。2A5.加工工件(1)粗、精铣工件上表面(2)粗、精铣底座凸台(3)粗、精铣苹果标志和叶形凸起(4)手工去除余量(5)松开夹具,卸下工件,清理机床,如图2-37所示。2A图2-45粗、精铣底座凸台2A图2-46粗、精铣苹果和叶子2A一、零件加工质量检测标准(见表2-45)二、过程评价1.自评和互评标准(40%)(见表2-46)2.教师评价标准(50%)(见表2-47)2h-3q表2-48讨论评价标准表3.讨论评价标准(10
28、%)(见表2-48)2h-3q表2-49实训鉴定表4.实训鉴定(见表2-49)2h-3q 一、问题解答1)在进行轮廓铣削时,使用刀具半径补偿功能编程有什么好处?2)在进行轮廓铣削时,如何判断左、右补偿?3)使用刀具半径补偿时,应注意哪些事项?4)在手动编写数控加工程序时,使用子程序编程有什么优势?与主程序有何不同之处?5)什么是顺铣?什么是逆铣?各有何特点?6)数控铣削加工中确定走刀路线的原则是什么?2h-3q二、任务训练1)在60mm60mm20mm的铝合金(2A12)毛坯上,自选刀具和切削用量参数,自编程序加工如图2-47所示的零件。2)在60mm60mm20mm的铝合金(2A12)毛坯上
29、,自选刀具和切削用量参数,自编程序加工如图2-48所示的零件。2h-3q图2-47外轮廓加工任务训练一2h-3q图2-48外轮廓加工任务训练二2h-3q一、顺铣和逆铣的选择二、外轮廓加工的走刀路线及进退刀1.确定走刀路线时应遵循的原则1)首先保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。2)应使走刀路线最短,以减少刀具空行程时间,提高加工效率。3)数控铣削尽量采用顺铣加工方式,先加工外轮廓,再加工内轮廓。4)应使数值计算简单,程序段数量少,以减少编程工作量。2h-3q图2-49顺铣与逆铣a)顺铣b)逆铣2h-3q图2-50外轮廓加工时刀具沿轮廓的延伸线切入、切出2.外轮廓铣削时的切入、切出路线2h-3q
30、图2-51铣削外整圆时刀具沿圆弧的切线切入、切出2A 能够进行安全操作。任务五铣削内轮廓 能够正确选择和使用铣刀，能合理确定切削用量参数。能够合理制订加工工艺对对方形、圆形和岛屿型腔零件进行铣削加工 能够熟练掌握内轮廓零件粗、精加工的走刀路线。能够熟练掌握内轮廓零件的编程与加工方法。能够根据图样要求合理控制零件尺寸。清扫卫生，维护机床，收工具。2h-3q 学校数控实训车间接到一批凹模板零件的加工任务,零件图如图2-52所示。材质为铝合金(2A12)。要求学生们在6学时内,以合作的方式制订该零件的数控铣削加工工艺,自编程序完成零件样件的加工,并完成工艺规程表指导生产,以确定能否投产加工。任务内容
31、如下。1)制订凹模板零件的数控铣削加工工艺。2)以合作的方式完成凹模板零件的加工。3)对凹模板零件尺寸精度进行检测,并对误差进行分析。2h-3q图2-52凹模板零件图2h-3q(1)场地、设备、夹具、工具、量具准备数控实训车间或仿真室;数控铣床6台,FANUC 0i系统;夹具:机用虎钳;工具:机用虎钳扳手、内六角扳手、锁刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉钉、等高垫铁、木锤、光电式寻边器、杠杆表等;刀具:?20mm的立铣刀、?6mm的立铣刀、R4mm球刀;量具:游标卡尺、外径千分尺、内测千分尺、深度千分尺、表面粗糙度样板、R样板规;学习资料:零件图样、工艺规程文件、针对本任务的学习指南、工作页、精
32、度检验单等。2h-3q(2)材料准备毛坯:尺寸为80mm80mm25mm的方形毛坯,材料为铝合金(2A12)。(3)教学方法讲授、演示、角色扮演、小组讨论、任务引领、理实一体化、操作训练。(4)劳动组织将班级分成6个小组,每个小组56人,其中1人担任组长。小组成员各自承担相应的角色,如操作员、材料员、记录员、工艺员、检验员、安全员等。2h-3q 一、FANUC 0i系统的刀具长度补偿功能考虑到加工工艺和加工效率,要完成本任务,需要用到多把刀具。这些刀装入主轴后,其伸出长度是各不相同的。在前面的加工中,为每把刀分别建立了工件坐标系,但如果使用的刀具较多,且换刀次数较多时,使用刀具长度补偿功能会更
33、方便2h-3q1.刀具长度补偿的作用1)使编程人员在编写加工程序时可以不必考虑刀具的长度而只需考虑刀尖的位置即可。2)刀具磨损导致工件高度尺寸超差时不需要更改加工程序,可以直接修改刀具补偿值。3)可以通过修改刀具长度方向的磨耗值,使用同一程序完成零件高度方向的粗、半精和精加工。2h-3q2.刀具长度补偿的三个阶段(1)建立刀具长度补偿使用建立刀具长度补偿指令(G43/G44)。(2)进行刀具长度补偿建立刀具长度补偿指令一经执行将一直有效。(3)取消刀具长度补偿使用取消刀具长度补偿指令(G49),或由后面建立的刀具长度补偿代替之前建立的刀具长度补偿。3.建立刀具长度补偿指令4.取消刀具长度补偿指
34、令5.刀具长度补偿值的确定2h-3q图2-53刀具长度补偿值的确定2h-3q二、坐标系旋转指令在数控编程中,如果要加工的工件形状由若干个相同的图形组成,而且这些图形是由其中一个图形按照某个旋转中心及旋转方向旋转一定的角度得到的,为了简化编程,可将图形单元编成子程序,然后在主程序中使用坐标系旋转指令来调用。FANUC系统的旋转指令是G68和G69,其中G68表示坐标系旋转开始,G69用于坐标系旋转取消。2h-3q三、内轮廓铣削刀具的选择内轮廓加工一般选择的刀具也是立铣刀,只是由于要在实体材料上挖出指定形状的内腔,常规工艺需要使用麻花钻先在切削部位钻出工艺孔。2h-3q 一、任务分析本任务要加工一
35、个烟灰缸,要在正方形毛坯上铣削一个高度为12mm的正八边形凸台,凸台中间铣削一深度为12mm的圆形型腔,上表面铣四个半径为R4mm的半圆槽,型腔底部有一个高度为1mm的方形带圆角的凸台,凸台上加工一十字槽。凸台外侧壁和型腔内侧壁表面粗糙度值为Ra3.2m,其余部分的表面粗糙度均为Ra6.3m,毛坯材料为铝合金(2A12)。根据实训车间的设备情况和学生技能情况可以在规定的时间内完成,达到质量要求。2h-3q二、制订加工工艺1.工艺分析(1)装夹、定位2h-3q(2)工序安排1)粗、精铣零件上表面,保证零件高度尺寸24mm。2)粗铣八边形凸台。3)粗铣圆形型腔。4)半精、精铣八边形凸台。5)粗铣型
36、腔底部凸台和十字槽。6)半精、精铣圆形型腔和底部凸台。7)铣削半圆槽。2h-3q(3)刀具、量具选择(4)合理设计走刀路线(5)确定切削用量(见表2-50)2h-3q2.填写工序卡片(见表2-51)表2-51数控加工工序卡片(学生填写)2h-3q三、模拟加工1.程序编制2.仿真加工四、加工工件1.召开课前会工作安排见表2-57。2.工、量、刃具确定及领取2h-3q3.人员分工(见表2-59)表2-59人员分工表4.加工准备按照数控铣床操作规程进行操作,注意一人操作,其他同学认真观察。1)开机、回参考点。2)阅读零件图,检查毛坯尺寸。2h-3q3)装夹找正工件。4)装夹刀具,装上?20mm的立铣
37、刀。5)对刀并设定工件坐标系及刀具长度补偿值H01。6)输入程序。7)程序校验。2h-3q5.加工工件(1)粗、精铣工件上表面(2)粗铣八边形凸台(3)粗铣圆形型腔(4)半精、精铣八边形凸台(5)粗铣型腔底部凸台和十字槽(6)半精、精铣圆形型腔和底部凸台(7)铣削半圆槽(8)松开夹具,卸下工件,清理机床。2h-3q 图2-54粗铣八边形凸台图2-55粗铣圆形型腔2h-3q图2-56精铣圆形型腔和底部凸台图2-57铣削半圆槽2h-3q一、零件加工质量检测标准(见表2-60)二、过程评价1.自评和互评标准(40%)(见表2-61)2h-3q表2-61自评和互评标准表2h-3q2.教师评价标准(50
38、%)(见表2-62)表2-62教师评价标准表2h-3q表2-62教师评价标准表2h-3q表2-63讨论评价标准表3.讨论评价标准(10%)(见表2-63)2h-3q表2-64实训鉴定表4.实训鉴定(见表2-64)2h-3q 一、问题解答1)在加工过程中用到多把刀具时,使用刀具长度补偿功能编程有什么好处?2)使用刀具长度补偿时,注意事项有哪些?3)在型腔加工中,常用的Z向进刀方式有哪些?需要注意什么?4)用立铣刀精加工内轮廓时,采用怎样的进刀和退刀方式?2h-3q二、任务训练1)在60mm60mm20mm的铝合金(2A12)毛坯上,自选刀具和切削用量参数,自编程序加工如图2-58所示的零件。图2
39、-58内轮廓加工任务训练2h-3q2)在60mm60mm20mm的毛坯上,加工如图2-59所示的带岛屿凹模零件,毛坯材料为铝合金(2A12),合理选择刀具和切削用量参数,编写加工程序图2-59带岛屿凹模零件2h-3q一、型腔加工走刀路线图2-60所示为加工型腔的三种进给路线。图2-60a是用行切法加工内腔。这种进给路线的优点是走刀路线短,刀位点计算简单,编程方便,缺点是将在相邻两行的转接处留下残留面积,而达不到所要求的表面粗糙度值。图2-60b所示是用环切法加工内腔。这种方法走刀路线比行切法要长,因为需要逐次向外扩展轮廓线,刀位点计算稍微复杂一些,程序较长,但获得的表面质量优于行切法。图2-6
40、0c所示的进给路线综合了二者的优点,即先用行切法切去中间部分余量,最后用环切法环切一刀光整轮廓表面,既能使总的进给路线较短,又能获得较小的表面粗糙度值。2h-3q图2-60型腔加工路线2h-3q二、内轮廓Z向进刀方式内轮廓加工过程中,Z向如何下刀是必须要考虑的问题。通常情况下,选择的刀具种类不同,其进刀方式也会有所区别。在数控加工中,常用的内轮廓加工Z向进刀方式主要有以下几种。1.垂直进刀2.斜线式进刀3.螺旋式进刀2h-3q当铣削内轮廓表面时,也应尽量遵循从切向切入、切出的方法。若内轮廓曲线不允许外延,无法沿零件曲线的切向切入、切出时,刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出,此时刀具的切入、切
41、出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处,如图2-61a所示。图2-61内轮廓加工刀具的切入和切出a)曲线不允许外延b)几何元素相交无切点c)铣削内整圆三、型腔精加工时刀具的切入和切出2A 能够进行安全操作。任务六孔加工 能够正确选择和使用孔加工刀具，能合理确定切削用量参数。能够正确使用固定循环指令编写孔的加工程序。能够根据孔的精度要求合理制订加工工艺进行孔的加工。清扫卫生，维护机床，收工具。2h-3q 学校数控实训车间接到一批多孔板零件的加工任务,零件图如图2-62所示。材质为铝合金(2A12),要求学生们在6学时内,以合作的方式制订该零件的数控铣削加工工艺,自编程序完成零件样件的加工,并
42、完成工艺规程表指导生产,以确定能否投产加工。任务内容如下。1)制订多孔板零件的数控铣削加工工艺。2)以合作的方式完成多孔板零件的加工。3)对多孔板零件尺寸精度进行检测,并对误差进行分析。2h-3q图2-62多孔板零件图2h-3q(1)场地、设备、夹具、工具、量具准备数控实训车间或仿真室;数控铣床6台,FANUC 0i系统;夹具:机用虎钳;工具:机用虎钳扳手、内六角扳手、锁刀座、上刀扳手、BT40刀柄、拉钉、等高垫铁、木锤、光电式寻边器、杠杆表等;刀具:?20mm立铣刀、A3中心钻、?11.8mm的麻花钻、?8.5mm的麻花钻、?12H7的铰刀、M10机用丝锥、?12mm的立铣刀、?30mm精镗
43、刀;量具:0150mm的游标卡尺、030mm的内测千分尺、025mm的深度千分尺、?12H7塞规、M10螺纹塞规、表面粗糙度样板;学习资料:零件图样、工艺规程文件、针对本任务的学习指南、工作页、精度检验单等。2h-3q(2)材料准备毛坯:尺寸为80mm80mm25mm的方形毛坯,材料为铝合金(2A12)。(3)教学方法讲授、演示、角色扮演、小组讨论、任务引领、理实一体化、操作训练。(4)劳动组织将班级分成6个小组,每个小组56人,其中1人担任组长。小组成员各自承担相应的角色,如操作员、材料员、记录员、工艺员、检验员、安全员等。2h-3q 一、孔加工固定循环数控加工中,进行孔加工编程时,可以使用
44、多条G00、G01等指令来完成,但当加工的孔数较多时,这样做就比较繁琐。为了简化编程,数控系统将孔加工一系列典型的加工动作预先编成程序,存储在内存中,可用包含G代码的一个程序段调用,这就是孔加工固定循环。FANUC 0i系统的固定循环指令有G73、G74、G76、G80G89,通常包含5个基本动作,如图2-63所示。2h-3q图2-63孔加工固定循环的动作2h-3q下面介绍常用的孔加工固定循环指令。1.钻孔循环指令G81按图2-64所示的方式钻孔。刀具随主轴正转,先快速定位到孔心位置,快速下刀至R参考平面,接着以F指令指定的进给速度向下钻孔至孔底平面(无孔底动作),然后快速返回到指定的平面。【
45、编程格式】G98/G99G81X Y Z F R K ;2h-3q图2-64钻孔循环指令G812h-3q2.取消固定循环指令G80取消固定循环用G80指令,01组的G代码也可以取消固定循环。3.带停顿的钻孔循环指令G82按图2-65所示的方式钻孔,与G81格式类似,唯一的区别是:G82指令在孔底有暂停,即当钻头加工到孔底时,刀具只做旋转却不做进给运动,从而使孔的表面更光滑,加工不通孔时还可以提高孔深的精度。【编程格式】G98/G99G82X Y Z F R P ;2h-3q图2-65带停顿的钻孔固定循环指令G822h-3q4.深孔钻孔循环指令G83按图2-66所示的方式钻孔。G83指令的特点是
46、:钻孔时采用间歇进给,有利于排屑,每次进给深度为q,抬起到R参考平面,直到加工到孔底位置为止(图中参数d的数值,FANUC系统由系统内部参数设定)。G83指令适合加工深孔,但由于有多次提刀动作,钻孔效率较低。【编程格式】G98/G99G83X Y Z F R Q ;2h-3q5.高速深孔钻循环指令 G73按图2-67所示的方式钻孔。G73和G83 指令类似,所不同的是G73每次退刀的距离短,因此比G83钻孔速度快。【编程格式】G98/G99G73X Y Z F R Q ;2h-3q图2-66深孔钻孔循环指令G832h-3q图2-67高速深孔钻循环指令 G732h-3q二、常用的孔加工刀具1.中
47、心钻用于零件平面上中心孔的加工。中心钻有二种型式:A型不带护锥的中心钻、B型带护锥的中心钻,如图2-68所示。图2-68中心钻a)A型不带护锥的中心钻b)B型带护锥的中心钻2h-3q2.麻花钻在数控铣床、加工中心上钻孔,大多是采用普通麻花钻,如图2-69所示。根据材料不同,麻花钻有高速钢和硬质合金两种;根据柄部不同,麻花钻有圆柱柄和莫氏锥柄两种。图2-69麻花钻a)圆柱柄b)莫氏锥柄2h-3q图2-70扩孔钻3.扩孔钻扩孔钻一般用于孔的半精加工或终加工,用于铰或磨前的预加工或毛坯孔的扩大,扩孔钻有34个主切削刃,没有横刃,因此刚性及导向性好,可以校正孔的轴线偏差,如图2-70所示。2h-3q4
48、.丝锥丝锥是目前加工中、小尺寸内螺纹最常用的工具。按照形状可分为直槽丝锥和螺旋槽丝锥,按照使用环境可分为手用丝锥和机用丝锥,如图2-71所示。图2-71丝锥a)直槽丝锥b)螺旋槽丝锥2h-3q5.螺纹铣刀随着三轴联动数控加工系统的出现,螺纹铣削得以实现,可以使用一把螺纹铣刀加工多种不同旋向的较大直径的内、外螺纹,如图2-72所示。6.镗刀镗刀是镗削刀具的一种,可对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工,如图2-73所示。2h-3q图2-72螺纹铣刀a)整体式b)机夹式c)焊接式图2-73镗刀2h-3q 一、任务分析本任务要加工一个多孔板零件,要在正方形毛坯的中间加工一个?30mm的孔,孔两边各加
49、工一个M10的螺纹孔,四个角上各加工一个上部是?20mm,底部是?12H8的阶梯孔。?30mm的孔和?12H8的孔壁表面粗糙度为Ra1.6m,其余部分的表面粗糙度均为Ra3.2m,毛坯材料为铝合金(2A12)。根据实训车间的设备情况和学生技能情况可以在规定的时间内完成,达到质量要求。2h-3q二、制订加工工艺1.工艺分析(1)装夹、定位采用机用虎钳装夹,底部用等高垫铁垫起。垫垫铁时注意让出孔的加工位置。(2)工序安排加工顺序根据“先面后孔、先粗后精”的原则,制订如下工序步骤。2h-3q1)铣削零件上表面,保证零件高度尺寸20mm。2)打7个中心孔。3)钻7个底孔。4)扩5个孔。5)粗铣中间孔。
50、6)粗、精铣4个?20mm台阶孔。7)攻螺纹。8)铰4个?12mm的孔。9)精镗中间孔。2h-3q(3)刀具、量具选择刀具:?20mm的立铣刀、A3中心钻、?11.8mm的麻花钻、?8.5mm的麻花钻、?12H7的铰刀、M10机用丝锥、?12mm的立铣刀、?30mm精镗刀;量具:0150mm的游标卡尺、030mm的内测千分尺、025mm的深度千分尺、?12H7塞规、M10螺纹塞规、表面粗糙度样板。(4)合理设计走刀路线注意确定起刀点、下刀点、抬刀点、加工轨迹。孔系加工走刀路线的确定主要是考虑:在位置精度满足要求的前提下,走刀路线尽可能短。(5)确定切削用量见表2-65。2h-3q2.填写工序卡
