數(shù)控銑床加工技術(shù)教案-上海交通大學(xué)工程訓(xùn)練中心精品資料

1、數(shù)控銃床加工技術(shù)教案一、基本信息課時數(shù)：7學(xué)時（1天）教學(xué)中使用的機器、儀器、設(shè)備 ：KND100型數(shù)控銃床、投影儀、電腦、宇龍仿真軟件、 加工所用的蠟板等。學(xué)生分組情況：補充二、教學(xué)目標(biāo)：通過本次實習(xí)，讓學(xué)生達到以下要求：1、了解數(shù)控銃床的組成、特點及應(yīng)用場合。2、基本掌握數(shù)控銃床坐標(biāo)系的確立及數(shù)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(shù)控銃床操作面板上的各個按鍵的功能及操作使用方法。5、在學(xué)生掌握數(shù)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(gòu)思設(shè)計、 繪圖、編程到加工完成的整個過程，培養(yǎng)學(xué)生從構(gòu)思到實物制作的工程意識。三、教學(xué)要求

2、：知識點：（一）掌握機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的建立方法及相關(guān)操作。（二）掌握數(shù)控銃床的一般編程方法及技巧（三）獨立完成一個零件從構(gòu)思設(shè)計、繪圖、編程到加工完成的整個過程。教學(xué)重點：編程指令的格式及含義；構(gòu)思設(shè)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(xué)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(xué)生更好的掌握機床操作技能。教學(xué)難點：構(gòu)思設(shè)計；數(shù)控銃床工件坐標(biāo)系的設(shè)定方法；數(shù)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(jié)合機床，邊操作邊講解等方法，讓學(xué)生更好的理解各個環(huán)節(jié)。四、教學(xué)時間安排：

3、授課內(nèi)容和作業(yè)其中具體安排講授練習(xí)數(shù)控機床概述，了解數(shù)控銃床的組成、 特點及應(yīng)用場合。(ppt)10'無8:008:10程序編制基礎(chǔ)知識，介紹數(shù)控銃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(xué)生自行設(shè)計零件并編程無120'9:3011:30介紹通訊傳輸軟件的使用方法15'無13:0013:15學(xué)生利用傳輸軟件進行程序傳輸無15'13:1513:30KND100型數(shù)控銃床操作方法介紹，演示20'無13

4、:1513:30學(xué)生操作機床，加工完成自行設(shè)計的作品無110'13:3015:20完成實習(xí)報告無25'15:2015:45打掃衛(wèi)生，評分，結(jié)課15'15:4516:00五、教學(xué)過程1、數(shù)控銃床概述：（ppt教學(xué)）10分鐘針對不同的學(xué)生，用提問的方式導(dǎo)入課程。例 1:第一次金工實習(xí)的學(xué)生，要較詳細介紹什么 是數(shù)控銃床？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(jīng)過普車、數(shù)車或普銃的學(xué)生，可進行比較，告訴學(xué)生數(shù)控銃床與其他機床的區(qū)別，導(dǎo)入數(shù)控銃床的概述。數(shù)控銃床是由普通銃床發(fā)展而來的，是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進行控制的銃床，其加工能 力很強，加工靈活，通

5、用性強，數(shù)控銃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(shù)控銃床的組成：數(shù)控銃床其實只是在普通銃床的基礎(chǔ)上再多加了兩個裝置，一個是數(shù)控裝置，一個是伺服裝置。它的組成及結(jié)構(gòu)如圖 1所示。圖1利用PPT放映上圖，具體介紹各數(shù)控銃床的組成部件。（二）數(shù)控銃床相對于普通銃床，有以下的特點：加工的零件精度高；生產(chǎn)效率高；特別適合加工復(fù)雜的廓表面；有利于實現(xiàn)計算機輔助制造。（三）數(shù)控銃床的應(yīng)用：數(shù)控銃床除了可加工普通銃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(lián)動功 能，因此，具有空間曲面的零件也可以

6、在數(shù)控銃床上加工。ppt放映各種零件，并出示一些較復(fù)雜的，具有空間曲面的零件展示給同學(xué)看。讓學(xué)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(shè)計說明：本節(jié)內(nèi)容從數(shù)控的概念出發(fā)，闡述了數(shù)控銃床的特點、應(yīng)用、常用 附件設(shè)備等基本知識，說明了數(shù)控銃床在現(xiàn)代機械加工過程中的重要作用。培養(yǎng)學(xué)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(shù)控銃床編程基礎(chǔ)（ppt教學(xué)）40分鐘（一）數(shù)控銃床坐標(biāo)系的確立在數(shù)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(shù)控機床的坐標(biāo)運動指的是刀具相對于工件的運動，即認(rèn)為刀具作進給運動，而工件靜止不 動。(1)(2)(3

7、)數(shù)控立式銃床坐標(biāo)系確定的原則： 數(shù)控銃床坐標(biāo)系為右手笛卡爾坐標(biāo)系。三個坐標(biāo)軸互相垂直。以機床主軸軸線方向為 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銃床，人面對機床主軸，右側(cè)方向為X軸正方向。（5） Y軸方向根據(jù)X, Z軸按右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來確定3所示。用機（二）、機床坐標(biāo)系的原點機床坐標(biāo)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，如圖床零點的位置設(shè)置的坐標(biāo)系為機床坐標(biāo)系。機床坐標(biāo)系是機床固有的坐標(biāo)系，在機床經(jīng)過設(shè)計、制 造和調(diào)整后，這個零點便被確定下來，它是固定的點。圖3數(shù)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

8、標(biāo)系，通常在每個坐標(biāo)軸的移動范圍內(nèi)設(shè)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，以建立機床坐標(biāo)系。機床參考點是機床制造商在機床上用行程開關(guān)設(shè)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(biāo)系工件坐標(biāo)系是建立在機床坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的，在加工零件時所使用的加工基準(zhǔn)，也稱為零點偏置。工件坐標(biāo)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(biāo)系的原點，建立一個新的坐標(biāo)系。對于數(shù)控車來講只有 X、Z軸。對于數(shù)控銃和加工中心則有X、Y、Z三個軸。編程有絕對值編程和增量值編

9、程。出示教具，在實體零件上，具體講述工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系的相互關(guān)系。讓學(xué)生理解兩個坐 標(biāo)系的關(guān)系。（四）程序格式：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在數(shù)控技術(shù)方面制定了一系列相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)控加工和編程 的基本原則.數(shù)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(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化.程序主要由三部分組成：程序號、程序內(nèi)容及程序結(jié)束；程序號： O xxxx程序號是一個程序必需的標(biāo)識, 由地址符。后帶4位數(shù)字組成。程序內(nèi)容：N xxxx Gxx X_ Y_ Z_ Mxx Fxx Sxx ;整個程序的核心，完成數(shù)控加工的全部動作，由若干個程序段組成。程序結(jié)束符：M30結(jié)束整個程序的運行，指令有 或 M02。M3

10、0（五）程序基本指令通過編程并運行這些程序而使數(shù)控機床能夠?qū)崿F(xiàn)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(xiàn)刀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(biāo)系原點偏置及變換、尺寸單位設(shè)定、刀具偏置及補償?shù)?，這一類功能被稱為準(zhǔn)備功能，以字母G以及兩位數(shù)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(shè)備控制等功能。常用準(zhǔn)備功能指令：準(zhǔn)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(xiàn)。非模態(tài)代碼只有在其所在的程序段內(nèi)有效。1） G92坐標(biāo)系設(shè)定指令格式： G92

11、X_ Y_ Z_ ;該指令是聲明刀具當(dāng)前位置在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，通過聲明這一參照點的坐標(biāo)而創(chuàng)建工件坐 標(biāo)系。X、Y、Z后的數(shù)值即為刀具當(dāng)前位置在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。注意：（1）在執(zhí)行此指令之前必須先進行對刀，通過調(diào)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(chǎn)生機械移動，只是讓系統(tǒng)內(nèi)部用新的坐標(biāo)值取代舊的坐標(biāo)值，從而建立新 的坐標(biāo)系。2）快速定位指令G00格式：G00 X_Y_Z_;說明：XYZ是刀具運行的終點坐標(biāo)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_

12、Y_Z_F_;說明：XYZ是刀具運行的終點坐標(biāo)值；指令兩個坐標(biāo)（或三個坐標(biāo)）以聯(lián)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; F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_逆圓才f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：X、Y是刀具運行的終點坐標(biāo)值；

13、R為圓弧半徑，劣弧為正值，優(yōu)弧為負(fù)值；（0<“ <180 °時R取正；180° < a <360 時R取負(fù)。）整圓編程不能用 R格式；直接用I、J、K確定其圓 心即可。I J為圓心相對于圓弧起點坐標(biāo)（I J分別對應(yīng)XY的坐標(biāo)差）G02G03為模態(tài)代碼，并且與 G00、G01為同組模態(tài)代碼；6）常用輔助功能指個（M03、M05、M30）M03控制主軸順時針方向轉(zhuǎn)動 （正轉(zhuǎn)），與S代碼一起配合使用。S1000M03表示主軸以1000轉(zhuǎn)/min的速度順時針方向旋轉(zhuǎn)。M05主軸停止轉(zhuǎn)動M30程序結(jié)束，寫在程序最后。系統(tǒng)讀到此指令，自動返回到開始。注意：同一段

14、指令中只能出現(xiàn)一個M指令。O1234N10G92X0Y0Z5N20M03N30G00X10Y10（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(biāo)軸的負(fù)向 望去順時針為G02,逆時針為G03.N40G01Z-1F150N50G01X10Y30N60G02X20Y30R5N70G03X25Y25R-5N80G00Z5N120G02X40Y30R10N90G00X40Y30N130G00 Z5N100G01Z-1N140M05N110G02X60Y30R10N150M30教法設(shè)計說明：本節(jié)內(nèi)容為數(shù)控編程的入門知識，比較簡單，關(guān)

15、鍵是如何調(diào)動同學(xué)們的積極性，使他們對本次實習(xí)產(chǎn)生興趣。采取的方法是讓同學(xué)們看一些數(shù)控加工制件，以前同學(xué)的一些好的作品等，使他們產(chǎn)生好奇心，樹立完成本次實習(xí)的信心。3、Master CAM軟件模擬操作介紹（ppt教學(xué)、軟件演示）20分鐘通過軟件模擬操作，讓學(xué)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(xiàn)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(shè)計效果，另外，也可以最大限度的避免在機 床操作時出現(xiàn)設(shè)備損壞現(xiàn)象。4、分組設(shè)計零件、安排加工工藝、零件編程。（分別討論，單獨指導(dǎo)）100分鐘介紹設(shè)計的注意事項，尺寸要求。學(xué)生分組（4-5人）進行方案設(shè)計、討論。分別參與學(xué)生的方案

16、討論，指導(dǎo)學(xué)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(fù)責(zé)檢查與匯總。完成后，將各程序保存在電腦中。教法設(shè)計說明：自行設(shè)計零件并編程是一項繁瑣而又需要非常細心的工作，在整個過程中，同學(xué)們?nèi)菀遵R虎，或容易算錯節(jié)點坐標(biāo)，或用錯指令，針對這些特點，應(yīng)重點強調(diào)，同時也應(yīng)該多與學(xué)生交流，了解學(xué)生想法，應(yīng)給學(xué)生充分的自由度，使學(xué)生有較大的思想空間，使有能力的同學(xué)能夠自由發(fā)揮，制作出自己設(shè)計的產(chǎn)品，但指導(dǎo)教師要把握好方向。同時加強巡回指導(dǎo)。在巡回指導(dǎo)過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)注意及時糾正學(xué)生在設(shè)計過程中的錯誤（如把刀具直徑忽略掉或由于輸入失誤經(jīng)常出現(xiàn)指令錯誤的情況等），針對個別學(xué)生可進行

17、再次講解。5、數(shù)控銃床機床面板及程序傳輸介紹。（ppt教學(xué)、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?shù)牟襟E；通訊軟件的操作演示；6、學(xué)生將各自的程序傳輸?shù)綑C床上；15分鐘7、介紹機床操作面板，對刀方法及安全知識，強調(diào)規(guī)范操作。20分鐘8、學(xué)生完成各自的零件加工，現(xiàn)場指導(dǎo)。110分鐘這一環(huán)節(jié)是整個實習(xí)過程的最終部分，通過機床的實際操作加工， 把學(xué)生最初的設(shè)計構(gòu)思通過機床加工出實物，讓學(xué)生充分體驗“從設(shè)計構(gòu)思到實物”的整個過程，讓學(xué)生體會到通過一天的努力，把自 己的的設(shè)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(xué)生的安全意識，增強學(xué)生的實際動手能力。9、學(xué)生完成實習(xí)報告。25分鐘10、評分，課后小結(jié)：15分鐘（一）實習(xí)操作總結(jié)針對學(xué)生作品進行點評，給出學(xué)生作品的分?jǐn)?shù)，指出存在的問題，并分析出現(xiàn)這些問題的原因，找 到解決方法，使學(xué)生在以后的工作中不會犯同樣的錯誤。（