数控铣床加工技术教案-上海交通大学工程训练中心(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上数控铣床加工技术 教案一、 基本信息l 课时数：7学时（1天）l 教学中使用的机器、仪器、设备：KND100型数控铣床、投影仪、电脑、宇龙仿真软件、加工所用的蜡板等。l 学生分组情况：补充二、 教学目标：通过本次实习，让学生达到以下要求：1、了解数控铣床的组成、特点及应用场合。2、基本掌握数控铣床坐标系的确立及数控程序基本指令的使用方法。3、掌握宇龙仿真软件的使用。4、较熟练使用KND100型数控铣床操作面板上的各个按键的功能及操作使用方法。5、在学生掌握数控编程、机床操作的基本知识的同时，同时能独立完成一个零件从构思设计、绘图、编程到加工完成的整个过程，培养学生从构思到实物制作的工程意识。三、 教学要求：知识点：（一）掌握机床坐标系和工件坐标系的建立方法及相关操作。（二）掌握数控铣床的一般编程方法及技巧（三）独立完成一个零件从构思设计、绘图、编程到加工完成的整个过程。教学重点：编程指令的格式及含义；构思设计；程序的通讯传输；机床操作。解决方法：通过课堂仔细讲解，ppt演示、实物教具展示等方法，让学生在掌握基本知识的同时开拓思路；通过仿真软件的操作，机床操作的实际演示，让学生更好的掌握机床操作技能。教学难点：构思设计；数控铣床工件坐标系的设定方法；数控编程的方法及技巧；机床操作。解决方法：通过勤讲解、实物展示，实例示范，结合机床，边操作边讲解等方法，让学生更好的理解各个环节。四、 教学时间安排：授课内容和作业其中具体安排讲授练习数控机床概述 ，了解数控铣床的组成、特点及应用场合。（ppt） 10无8:008:10程序编制基础知识，介绍数控铣床的常用编程指令及格式；（ppt） 40无8:108:50编程实例分析。（ppt）20无8:509:10软件使用介绍（Master CAM）20无9:109:30布置作业，学生自行设计零件并编程无1209:3011:30介绍通讯传输软件的使用方法15无13:0013:15学生利用传输软件进行程序传输无1513:1513:30KND100型数控铣床操作方法介绍，演示20无13:1513:30学生操作机床，加工完成自行设计的作品无11013:3015:20完成实习报告无2515:2015:45打扫卫生，评分，结课1515:4516:00五、 教学过程1、数控铣床概述：（ppt教学）10分钟针对不同的学生，用提问的方式导入课程。例1：第一次金工实习的学生，要较详细介绍什么是数控铣床？它的加工方式是怎样的？，在机械加工中的主要作用等。例2：如已经过普车、数车或普铣的学生，可进行比较，告诉学生数控铣床与其他机床的区别，导入数控铣床的概述。数控铣床是由普通铣床发展而来的，是指应用数控技术对加工过程进行控制的铣床，其加工能力很强，加工灵活，通用性强，数控铣床的最大特点是高柔性，即具有灵活、通用，可以加工不同形状的工件。（一）数控铣床的组成：数控铣床其实只是在普通铣床的基础上再多加了两个装置，一个是数控装置，一个是伺服装置。它的组成及结构如图1所示。 图1利用PPT放映上图，具体介绍各数控铣床的组成部件。（二）数控铣床相对于普通铣床，有以下的特点：加工的零件精度高 ；生产效率高；特别适合加工复杂的廓表面； 有利于实现计算机辅助制造 。（三）数控铣床的应用：数控铣床除了可加工普通铣床上能加工的零件外，如：加工平面、斜面、外轮廓、型腔、槽、键槽、钻孔、较孔、扩孔、攻丝等，由于它具有三轴及三轴以上的联动功能，因此，具有空间曲面的零件也可以在数控铣床上加工。2ppt放映各种零件，并出示一些较复杂的，具有空间曲面的零件展示给同学看。让学生能在今后的各种实际加工过程在能合理选用机床。教法设计说明：本节内容从数控的概念出发，阐述了数控铣床的特点、应用、常用附件设备等基本知识，说明了数控铣床在现代机械加工过程中的重要作用。培养学生在今后的各种实际加工过程在能合理选用机床的能力。 2、数控铣床编程基础（ppt教学）40分钟（一）数控铣床坐标系的确立在数控加工过程中，不论是工件静止不动、刀具作进给运动，还是工件作进给运动、刀具静止不动，数控机床的坐标运动指的是刀具相对于工件的运动，即认为刀具作进给运动，而工件静止不动。数控立式铣床坐标系确定的原则：（1）数控铣床坐标系为右手笛卡尔坐标系。（2）三个坐标轴互相垂直。（3）以机床主轴轴线方向为Z轴; 刀具远离工件的方向为Z轴正方向。（4）X轴与工件安装表面平行; 对于立式铣床，人面对机床主轴，右侧方向为X轴正方向。（5）Y轴方向根据X，Z轴按右手笛卡尔直角坐标系来确定（二）、机床坐标系的原点机床坐标系的原点也称机床原点或零点，是固有的点，不能替换它的位置，如图3所示。用机床零点的位置设置的坐标系为机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，在机床经过设计、制造和调整后，这个零点便被确定下来，它是固定的点。 图3数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。机床参考点是机床制造商在机床上用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的。（三）、工件坐标系工件坐标系是建立在机床坐标系基础上的，在加工零件时所使用的加工基准，也称为零点偏置。工件坐标系的零点又称作工件原点，该点可以在工件上任意选定。编制时一般选择工件上（如左下角上表面点或中心点）的某一点作为程序的原点，并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系。对于数控车来讲只有X、Z轴。对于数控铣和加工中心则有X、Y、Z三个轴。编程有绝对值编程和增量值编程。出示教具，在实体零件上，具体讲述工件坐标系与机床坐标系的相互关系。让学生理解两个坐标系的关系。（四）程序格式：国际标准化组织在数控技术方面制定了一系列相应的国际标准，这些标准是数控加工和编程的基本原则数控编程的编码字符、编程的功能代码以及程序的格式都已经标准化程序主要由三部分组成：程序号、程序内容及程序结束；程序号是一个程序必需的标识， 由地址符O后带4位数字组成。程序号： xxxx 整个程序的核心，完成数控加工的全部动作，由若干个程序段组成。程序内容：xxxx Gxx X_ Y_ Z_ Mxx Fxx Sxx ; 结束整个程序的运行，指令有M30或M02。程序结束符：M30 （五）程序基本指令通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程功能分为两类：一类用来实现刀具轨迹控制即各进给轴的运动，如直线/圆弧插补、进给控制、坐标系原点偏置及变换、尺寸单位设定、刀具偏置及补偿等，这一类功能被称为准备功能，以字母G以及两位数字组成，也被称为G代码。另一类功能被称为辅助功能，用来完成程序的执行控制、主轴控制、刀具控制、辅助设备控制等功能。常用准备功能指令：准备功能也称G功能、G代码，分模态代码和非模态代码。模态代码执行后一直有效,直到同组的另一代码出现。非模态代码只有在其所在的程序段内有效。1）G92坐标系设定指令格式：G92X_Y_Z_； 该指令是声明刀具当前位置在工件坐标系中的坐标，通过声明这一参照点的坐标而创建工件坐标系。X、Y、Z后的数值即为刀具当前位置在工件坐标系中的坐标。注意： (1) 在执行此指令之前必须先进行对刀，通过调整机床，将刀尖放在程序所要求的对刀点位置上。(2) 此指令并不会产生机械移动，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值，从而建立新的坐标系。2）快速定位指令G00格式：G00 X_Y_Z_;说明：是刀具运行的终点坐标值；用于非切削状态，快速接近工件和快速离开工件；G00为模态代码；注意：只能用于快速定位或加工完退刀时， 不能用于切削。 3）直线插补指令G01格式：G01 X_Y_Z_F_;说明：是刀具运行的终点坐标值；指令两个坐标（或三个坐标）以联动的方式，按指定的进给速度F，插补加工出任意斜率的平面（或空间）直线；用于切削状态，刀具切削工件走直线或斜线轨迹的代码；G01为模态代码，并且与G00为同组模态代码；F:指明刀具的进给速度，单位mm/min;亦为模态代码；提问：G00与G01的最大的区别在哪里？移动方式有何不同，各适用于什么地方？4）圆弧插补指令G02、G03圆弧插补指令顺圆插补G02 X_ Y_ R_（I、J） F_逆圆插补G03 X_ Y_ R_ F_用于切削状态，刀具切削工件走圆弧轨迹的代码；注意：、是刀具运行的终点坐标值；为圆弧半径，劣弧为正值，优弧为负值；（0<180 °时R取正；180°<<360°时R取负。）整圆编程不能用R格式；直接用I、J、K确定其圆心即可。为圆心相对于圆弧起点坐标（分别对应的坐标差）G02G03为模态代码，并且与G00、G01为同组模态代码；控制主轴顺时针方向转动(正转)，与S代码一起配合使用。S1000 M03表示主轴以1000转/min的速度顺时针方向旋转。6）常用辅助功能指令（M03、M05、M30）M03 主轴停止转动M05 程序结束，写在程序最后。系统读到此指令，自动返回到开始。M30 注意：同一段指令中只能出现一个M指令。（六）、编程实例：20分钟如何判别是G02还是G03?确定顺圆弧插补指令和逆圆弧插补指令的方法:沿圆弧所在平面的另一坐标轴的负向望去,顺时针为G02,逆时针为G03.专心-专注-专业O1234 N10G92X0Y0Z5N20M03N30G00X10Y10N40G01Z-1F150N50G01X10Y30N60G02X20Y30R5N70G03X25Y25R-5N80G00Z5N90G00X40Y30N100G01Z-1N110G02X60Y30R10N120G02X40Y30R10N130G00Z5N140M05N150M30教法设计说明：本节内容为数控编程的入门知识，比较简单，关键是如何调动同学们的积极性，使他们对本次实习产生兴趣。采取的方法是让同学们看一些数控加工制件，以前同学的一些好的作品等，使他们产生好奇心，树立完成本次实习的信心。 3、Master CAM软件模拟操作介绍（ppt教学、软件演示）20分钟通过软件模拟操作，让学生在上机床之前，先在软件上加工一遍，一方面可以及时发现程序中的不合理的地方，可以优化程序，最大限度的达到自己最初的设计效果，另外，也可以最大限度的避免在机床操作时出现设备损坏现象。4、分组设计零件、安排加工工艺、零件编程。（分别讨论，单独指导）100分钟介绍设计的注意事项，尺寸要求。学生分组（4-5人）进行方案设计、讨论。分别参与学生的方案讨论，指导学生确定方案。各组成员分工安排各组件的加工工艺及零件的编程，并最终由组长负责检查与汇总。完成后，将各程序保存在电脑中。教法设计说明：自行设计零件并编程是一项繁琐而又需要非常细心的工作，在整个过程中，同学们容易马虎，或容易算错节点坐标，或用错指令，针对这些特点，应重点强调，同时也应该多与学生交流，了解学生想法，应给学生充分的自由度，使学生有较大的思想空间，使有能力的同学能够自由发挥，制作出自己设计的产品，但指导教师要把握好方向。同时加强巡回指导。 在巡回指导过程中，指导教师应注意及时纠正学生在设计过程中的错误（如把刀具直径忽略掉或由于输入失误经常出现指令错误的情况等），针对个别学生可进行再次讲解。5、数控铣床机床面板及程序传输介绍。（ppt教学、仿真软件演示）15分钟机床面板各软体键的功能介绍；程序传输的步骤；通讯软件的操作演示；6、学生将各自的程序传输到机床上；15分钟7、介绍机床操作面板，对刀方法及安全知识，强调规范操作。 20分钟8、学生完成各自的零件加工，现场指导。 110分钟这一环节是整个实习过程的最终部分，通过机床的实际操作加工，把学生最初的设计构思通过机床加工出实物，让学生充分体验“从设计构思到实物”的整个过程，让学生体会到通过一天的努力，把自己的的设想变成实物的喜悦。通过机床实际操作演示，同时讲解操作注意事项、如何规范、合理操作，提高学生的安全意识，增强学生的实际动手能力。9、学生完成实习报告。 25分钟10、评分，课后小结： 15分钟（一）实习操作总结 针对学生作品进行点评，给出学生作品的分数，指出存在的问题，并分析出现这些问题的原因，找到解决方法，使学生在以后的工作中不会犯同样的错误。 （二）实习态度总结 总结实习过程中，同学们的实习态度、实习纪律以及安全等方面，使同学们树立严谨、勤奋的工作态度及安全第一的理念。（三）、与学生交流收获与体会 六、 评分标准：根据一天的实习情况，参考学生单独设计零件，确定各节点坐标；掌握数控铣床基本编程方法，操作KND100数控铣床；学生是否能够独立完成零件的加工等实际情况。综合评定成绩，具体标准如下：零件设计20%工艺安排10%程序编写20%安全、操作规范10%零件加工效果20%实习报告15%机床打扫5%七、 参考文献1、吴祖育，秦鹏飞，数控机床（第三版），上海:上海科学技术出版社，2000，10 2、上海交通大学机械制造基础实践教材 数控加工