数控加工工艺与编程教案 - 图文

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 教学目标 与要求 1 授课日期 绪 论 班级 授课时数 2 1、掌握数控技术及数控机床的相关概念 2、理解本课程的专业作用及学习要求 教学难点 与重点 数控机床的分类及坐标系建立方法 授课方法 多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、（现代化） 教学手段 分析 多媒体 作 业 整理课上笔记 时间 分配 5min 10min 5min 教 学 内 容 及 过 程 课程引入：何为数控技术？数控机床的优点是什么？ 本课程的性质与任务的讲解 性质：实践性很强的专业课 任务：学习数控加工工艺制订及典型数控系统的编程的相关知识与技能。 1、知识要求： （1）了解数控机床与普通机床在机械部分、电气控制部分的不同。 （2）了解数控机床的维护方法及采取的安全措施。 （3）了解数控机床简单故障的分析及排除思路。 2、技能要求： （1）熟练掌握数控机床加工工艺分析、程序编制。 （2）掌握各数控机床操作步骤。 （3）各数控机床加工方法并能独立熟练加工中等难度的零件。 绪 论 一、数控技术及发展趋势 数控技术，简称数控。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。 动作控制的技术。数控技术范围复盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 数控加工技术优势如下： 1．加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。 2．加工精度高。 同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3．劳动强度低。 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 4．适应能力强 数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。 5．工作环境好。 数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。 二、数控机床基础 1．数控机床的特点 2．数控机床的分类 3．数控机床的坐标系 （1）标准坐标系的确定 1）机床相对运动的规定。无论机床在实际加工中是工件运动还是刀具运动，在确定编程坐标时，一般看作是工件相对静止，而刀具运动这一原则。 2）机床坐标系的规定。在确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最后确定其他轴。机床某一零件运动的正方向，是指增大工件和刀具之间距离的方向。 （2）工件坐标系 工件坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素（点、直线和圆弧）的位置而建立的坐标系。工件坐标系的原点即是工件零点。 三、本课程的学习目的和要求 1．本课程的学习目的 本课程是机械类专业的一门专业必修课，与数控加工工艺、数控机床操作紧密联系。通过本课程的学习，使学生能够针对被加工零件，在合理地制定数控加工工艺的基础上，运用数控机床的数控系统所规定的编程规则和编程方法，编制零件的加工程序，为数控加工做准备。 2．本课程的学习要求 本节课小结及布置作业 第 页

时间分配 10min 10min 10min 20min 15min 10min 5min ?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 教学目标 与要求 教学难点 与重点 2 授课日期 班级 授课时数 2 1.1 数控加工工艺基础 1、掌握数控加工工艺设计的内容 2、了解数控加工工艺文件的格式 1、数控加工工序的划分及刀具选择等工艺相关知识 2、数控机工工艺文件的作用及要求 多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、（现代化） 教学手段 分析 多媒体 授课方法 作 业 P33 1.1，1.2，1.5，1.7 时间 分配 5min 10min 5min 1.1 数控加工工艺基础 教 学 内 容 及 过 程 复习：数控机床及相关坐标系知识 第1章 数控加工工艺与编程基础 数控加工与通用机床加工相比较，在许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本身自动化程度较高，控制方式不同，设备费用也高，使数控加工工艺相应形成了以下几个特点： 1．工艺的内容十分具体 2．工艺的设计非常严密 3．注重加工的适应性 1.1.1 数控加工工艺设计内容 工艺设计是对工件进行数控加工的前期准备工作，它必须在程序编制工作之前完成。填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，为企业进行了技术储备。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。 不同的数控机床，工艺文件的内容也有所不同。一般的工艺文件应包括： （1）编程任务书。 （2）数控加工工序卡片。 （3）数控机床调整单。 （4）数控加工刀具卡片。 （5）数控加工进给路线图。 （6）数控加工程序单。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 1．数控加工编程任务书 编程任务书阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求、工序说明和数控加工前应保证的加工余量，是编程员与工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一。 2．数控加工工序卡 数控加工工序卡与普通加工工序卡很相似，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要有编程说明及切削参数的选择等，它是操作人员进行数控加工的主要指导性工艺资料。工序卡应按已确定的工步顺序填写。 3．数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡） 它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等。 4．数控刀具卡片 数控加工刀具卡主要反映刀具名称、编号、规格、长度等内容。它是组装刀具、调整刀具的依据。 5．数控加工走刀路线图 时间分配 10min 5min 5min 10min 5min 在数控加工中，常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞，为此必须设 法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。 为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。 6．数控加工程序单 数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，按照机床特点的指令代码编制的。它是记录数5min 控加工工艺过程、工艺参数的清单，有助于操作员正确理解加工程序内容。 1.1.2 数控加工工序的划分 （1）以同一把刀具加工的内容划分工序。 10min （2）以加工部分划分工序。 （3）以粗、精加工划分工序。 1.1.3 数控加工刀具的选择 选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素 15min 正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：适用、安全、经济。 1.1.4 数控加工走刀路线的选择 走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工序的内容，而且 也反映出工序的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。因此，在确定走刀路线时最好画一张工10min 序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去（包括进刀、退刀路线），这样可为编程带来不少方便。 5min 本节课小结及布置作业 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 教学目标 与要求 3 授课日期 班级 授课时数 2 1.2 数控加工及相关基础 1、掌握数控加工相关知识 2、理解数控加工原理 教学难点 与重点 1、数控加工刀位计算原理 2、刀具半径补偿与长度补偿 多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、（现代化） 教学手段 分析 多媒体 授课方法 作 业 P33 1.12，1.14 时间 分配 5min 15min 教 学 内 容 及 过 程 复习：数控加工工艺制定与文件的相关知识。 1.2 数控加工及相关基础 1.2.1 数控加工原理 数控刀轨是由一系列简单的线段连接而成的折线，折线上的结点称为刀位点。刀具的中心点沿着刀轨依次经过每一个刀位点，从而切削出工件的形状。 刀具从一个刀位点移动到下一个刀位点的运动称为数控机床的插补运动。由于数控机床一般只能以直线或圆弧这两种简单的运动形式完成插补运动，因此数控刀轨只能是由许多直线段和圆弧段将刀位点连接而成的折线。 数控编程的任务是计算出数控刀轨，并以程序的形式输出到数控机床，其核心内容就是计算出数控刀轨上的刀位点。 在数控加工误差中，与数控编程直接相关的有两个主要部分： （1）刀轨的插补误差。由于数控刀轨只能由直线和圆弧组成，因此只能近似地拟合理想的加工轨迹。 （2）残余高度。在曲面加工中，相邻两条数控刀轨之间会留下未切削区域，由此造成的加工误差称为残余高度，它主要影响加工表面的粗糙度。 刀具的表面成形运动通常分为主运动和进给运动。主运动指机床的主轴转动，其运动质量主要影响产品的表面光洁度。进给运动是主轴相对工件的平动，其传动质量直接关系到机床的加工性能。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 1.2.2 数控加工刀位计算 数控加工刀位点的计算过程可分为3个阶段。 （1）加工表面的偏置。 （2）刀轨形式的确定。 （3）刀位点的计算。 1.2.3 高度与安全高度 时间分配 10min 起止高度指进退刀的初始高度。在程序开始时，刀具将先到这一高度，同时在程序结束后， 刀具也将退回到这一高度。起止高度就大于或等于安全高度，安全高度也称为提刀高度，是为了 避免刀具碰撞工件而设定的高度（Z值）。 1.2.4 刀具半径补偿和长度补偿 数控机床在进行轮廓加工时，由于刀具有一定的半径（如铣刀半径），因此在加工时，刀具中心的运动轨迹必须偏离零件实际轮廓一个刀具半径值，否则加工出的零件尽寸与实际需要的尺寸将相差一个刀具半径值或者一个刀具直径值。此外，在零件加工时，有时还需要考虑加工余量和刀具磨损等因素的影响。 根据加工情况，有时不仅需要对刀具半径进行补偿，还要对刀具长度进行补偿。 1.2.5 顺铣与逆铣 10min 1.2.6 冷却液开关 1.2.7 拐角控制 10min 拐角是在切削过程中遇到拐角时的处理方式，有圆角和尖角两种处理方法，这主要对于机床 及刀具有意义，对零件的加工结果不影响。尖角处理时，刀具从轮廓的一边到另一边的过程中， 以直线的方式过滤，适合于大于90°的角。圆弧方式处理时，刀具从轮廓的一边到另一边的过程 中，以圆弧的方式过滤，适合于小于或等于90°的角。采用圆弧过滤可以避免机床进给方向的急20min 剧变化。在处理有加工留量的角落时，某些系统软件会将补正后的加轮廓线做成角落圆角，即有 以下三种方式处理。 （1）角落圆角：处理成工件外部轮廓及刀具路径都是圆角。 （2）角落尖角：处理成工件外部轮廓为尖角，而刀具路径为圆角。 （3）路径尖角：处理成工件外部轮廓及刀具路径都是尖角。 15min 1.2.8 轮廓控制 在数控编程中，不少时候需要通过轮廓来限制加工范围，而某些刀轨形中，轮廓是必不可少 的因素，缺少轮廓将无法生成刀路轨迹。轮廓线需要设定其偏置补偿的方向，对于封闭的轮廓线 会有3种参数选择，即刀具是在轮廓上、轮廓内或轮廓外。 10min （1）刀具在轮廓上（ON），刀具中心线与轮廓线相重合，即不考虑补偿。 （2）刀具在轮廓内（Inside），是刀具中心不到轮廓上，而刀具的侧边到轮廓上，即相差一 个刀具半径。 （3）刀具在轮廓外（Outside），刀具中心越过轮廓线，超过轮廓线一个刀具半径。 5min 本节课小结及布置作业 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 教学目标 与要求 4 授课日期 1.3 数控编程基础 班级 授课时数 2 1、掌握数控编程的基础知识 2、掌握数控编程指令的基础知识 教学难点 与重点 1、数控程序结构的组成 2、主要G指令的功能 多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、（现代化） 教学手段 分析 多媒体 授课方法 作 业 整理课上笔记 时间 分配 5min 15min 教 学 内 容 及 过 程 复习：数控加工相关基础知识。 1.3 数控编程基础 1.3.1 数控编程概述 数控编程技术经历了三个发展阶段，即手工编程、APT语言编程和交互式图形编程。由于手工编程难以承担复杂曲面的编程工作，因此自第一台数控机床问世不久，美国麻省理工学院即开始研究自动编程的语言系统，称为APT（Automatically Programmed Tools）语言。经过不断的发展，APT编程能够承担复杂自由曲面加工的编程工作。 然而，由于APT语言是开发得比较早的计算机数控编程语言，而当时计算机的图形处理能力不强，因而必须在APT源程序中用语言的形式去描述本来十分直观的几何图形信息及加工过程，再由计算机处理生成加工程序，致使其直观性差，编程过程比较复杂不易掌握。目前已逐步为交互式图形编程系统所取代。 图形交互自动编程是一种计算机辅助编程技术。它是通过专用的计算机软件来实现的。这种软件通常以机械计算机辅助设计（CAD）软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工参数，计算机便可自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨迹。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 1.3.2 数控程序结构 数控程序是由为使机床运转而给与数控装置的一系列指令的有序集合所构成的。靠这些指令使刀具按直线或者圆弧及其他曲线运动，控制主轴的回转、停止、切削液的开关、自动换刀装置和工作台自动交换装置的动作等。 程序是由程序段（Block）所组成，每个程序段是由字（word）和“；”所组成。而字是由地址符和数值所构成的，如：X（地址符）100.0（数值）Y（地址符）50.0（数值）。程序由程序号、 程序段号、准备功能、尺寸字、进给速度、主轴功能、刀具功能、辅助功能、刀补功能等构成的。一个数控程序由以下几个部分组成： （1）程序起始符。一般为“%”、“$”等，不同的数控机床起始符可能不同，应根据具体的数控机床说明使用。程序起始符单列一行。 （2）程序名。单列一行，有两种形式，一种是以规定的英文字母（通常为O）为首，后面接若干位数字（通常为2位或者4位），如O0600，也可称为程序号。另一种是以英文字母、数字和符号“－”混合组成，比较灵活。程序名具体采用何种形式由数控系统决定。 （3）程序主体。由多个程序段组成，程序段是数控程序中的一句，单列一行，用于指挥机床完成某一个动作。每个程序段又由若干个程序字（word）组成，每个程序字表示一个功能指令，因此又成为功能字，它由字首及随后的若干个数字组成（如X100）。字首是一个英文字母，称为字的地址，它决定了字的功能类别。一般字的长度和顺序不固定。在程序末尾一般有程序结束指令，如M30，用于停止主轴、冷却液和进给，并使控制系统复位。 时间分配 10min 10min （4）程序结束符。程序结束的标记符，一般与程序起始符相同。 10min 1.3.3 数控程序的指令 数控程序的指令由一系列的程序字组成，而程序字通常由地址（address）和数值（number） 两部分组成，地址通常是某个大写字母。 1．顺序号字：顺序号字也称程序段号。在程序段之首，以字母N开头，其后为一个2～4位的 数字。 20min 2．准备功能字：以字母G开头，后接一个两位数字，因此又称为G指令。 3．辅助功能字 15min 辅助功能字一般由字符M及随后的2位数字组成，因此也称为M指令。 4．其他功能字 （1）尺寸字：也叫尺寸指令，主要用来指令刀位点坐标位置。如X、Y、Z主要用于表示刀 10min 位点的坐标值，而I、J、K用于表示圆弧刀轨的圆心坐标值（参见G02、G03指令中的内容）。 （2）进给功能字：以字符F开头，因此又称为F指令，用于指定刀具插补运动（即切削运动） 的速度，称为进给速度，单位是毫米/分钟（mm/min）。 （3）主轴转速功能字：以字符S开头，因此又称为S指令。用于指定主轴的转速，以其后的 数字给出，单位是转/分钟（r/min）。 （4）刀具功能字：用字符T及随后的号码表示，因此也称为T指令。用于指定加工时采用 的刀具号，该指令在加工中心上使用。 5min 本节课小结及布置作业 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 教学目标 与要求 5 授课日期 班级 授课时数 2 1.4 工艺与编程基础项目实训 1、理解数控加工工艺编制的过程 2、理解数控加工工艺参量的选择 教学难点 与重点 数控加工工艺编制的过程 授课方法 多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、（现代化） 教学手段 分析 多媒体 作 业 整理课上笔记 时间 分配 5min 10min 教 学 内 容 及 过 程 复习：数控编程的相关知识。 1.4 工艺与编程基础项目实训 1.4.1 任务单 加工如图1-23所示的零件，试分析此零件的结构是否适合于数控加工？加工部分有外圆、螺纹和退刀槽，试分析用什么样的车刀加工此工件？由图可知，φ45.5的轴段精度要求较高，试分析采用什么样的加工方法和加工顺序来保证此加工精度？ 图1-23 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 1.4.2 数控加工工艺编制 第1步：零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准的确定 1．零件图分析 （1）概括了解 此零件为阶梯轴，材料为45#钢，采用1：1比例。共有4个轴段，需要加工外圆、切槽、螺纹。 （2）分析试图 本阶梯轴结构、形状简单，没有需要进一步表达的部位，故采用一个主视图将结构完全表达。 （3）尺寸与几何精度分析 2．工件的结构工艺性分析 3．确定毛坯 4．基准的选择 此工件的径向尺寸设计基准为中心线，轴向尺寸设计基准为右端面。采用三爪自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合原则。 时间分配 30min 第2步：拟定加工工艺路线、制定工序卡片 30min 1．加工方法的选择 该工件公差等级为IT8级，表面粗糙度为1.6?m，从表1-13中可以查出此工件的加工方法为： 粗加工、半精加工和精加工。 2．确定装夹方案 3．数控机床的选择 此零件加工精度为IT8级，故选择普及型数控车床。 4．刀具的选择 此工件需要加工的内容为外圆、端面、槽和螺纹，因此需要选择外圆车刀、切槽刀、600螺 纹车刀。 5．切削用量见表1-14所示 6．工件工艺分析 7．填写工件安装和原点设定卡和工序卡， 第3步：确定加工余量、工序尺寸和公差以及工艺尺寸链计算 20min 0.042图纸轴段直径设计尺寸44.5?0，表面粗糙度1.6?m，毛坯为型材。工艺过程为粗车-半精 车-精车。用查表修正法或经验估计法确定毛坯总余量和各工序余量，其中粗铣余量由毛坯总余量 减去其余工序余量确定。 5min 本节课小结及布置作业 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 6 授课日期 班级 授课时数 2 2.1.1 数控车床加工的特点 2.1.2 数控车床的类型 目标：数控车削加工中的加工方法 教学目标 与要求 要求：掌握数控车削加工主要加工内容 教学难点 与重点 重点：数控车床加工的特点 难点：数控车削加工主要加工内容 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 数控车削加工中的加工方法有哪些？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、数控车床加工的特点。 2、数控车削加工主要加工内容。 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、数控车削加工主要有以下加工内容 1．车削外圆 时间分配 10分钟 车削外圆是最常见、最基本的车削方法，工件外圆一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面及回转 槽等基本面组成。 2．车削内孔 10分钟 车削内孔是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面，是常用的车削加工方法 之一。 3．车削端面 10分钟 车削端面包括台阶端面的车削，偏刀车削端面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光 洁，而且大、小端面均可车削。 4．车削螺纹 车削螺纹是数控车床的特点之一。在普通车床上一般只能加工少量的等螺距螺纹，而在数 控车床上，只要通过调整螺纹加工程序，指出螺纹终点坐标值及螺纹导程，即可车削各种不同 螺距的圆柱螺纹、锥螺纹或端面螺纹等。螺纹的车削可以通过单刀切削的方式进行，也可进行 循环切削。 二、数控车床的类型 1．按结构分类 数控车床分为立式数控和卧式数控车床两种类型。 （1） 立式数控车床 用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。 （2） 卧式数控车床 用于轴向尺寸较大或较小的盘类零件加工。相对与立式数控车床来说，卧式数控车 10分钟 10分钟 床的结构形式较多、加工功能丰富、使用的面积较广。 1） 经济型数控车床 采用的是步进电动机和单片机，是通过对普通的车床的车削进给系统改善后形成的简 易型数控车床，成本较低，但是自动化程度和功能都比较差，加工的精度也不高，适用于 要求 第 页

?数控加工工艺与编程 不太高的回转类零件的车削加工。 2） 通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数 10分钟 控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这 种数控车床加工可以同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。 3） 车削加工中心 在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动立头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、 Z和C三个坐标轴，联动控制可以是（X、Z）、（Z、C）、或（X、C）。由于增加了C轴和铣 削动力头，这种数控车床的加工功能大大的增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径 向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。 2．按导轨分类 床身导轨与水平面的相对位置有4种布局形式，为水平床身布局，斜床身布局，斜床身布 局。 3．按刀架的布局分类 可分为两坐标联动和四坐标控制两类。 （1） 两坐标联动 用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴； 用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。 常用有6工位、8工位、10工位、12工位。 （2） 四坐标控制 有两个独立的滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。 每个刀架的切削进给量分别控制，两刀架可以同时切削同一工件的不同部位。 四坐标数控车床的结构复杂，且需要配置专门的数控系统实现对两个独立刀架的控制。这 种机床适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。 10分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 7 授课日期 班级 授课时数 2 2.1.3数控车床结构特点 2.1.4 数控车削工艺分析 目标：数控车床结构特点及工艺路线拟定 教学目标 与要求 要求：掌握数控车削加工工艺路线制订 教学难点 与重点 重点：数控车床结构特点 难点：数控车削加工工艺路线制订 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 工艺分析包括哪些内容？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、数控车床结构特点 2、数控车削工艺分析 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、数控车床结构特点 1．由于数控车床刀架的两个方向运动分别由伺服电动机驱动，所以它的传动链短。 时间分配 30分钟 2．多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速， 主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。 3．数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杆副，滚珠丝杆副是数 控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杆两端安装的滚动轴承要大的多，这种专用轴承配对 安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。 4．为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。 5．由于数控车床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨 性好。数控车床一般采用的是镶刚导轨，这样精度保持比较长、使用是寿命也加长。 6．数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点。自动运转时一般都处于全封闭或半 封闭状态。 二、数控车削工艺分析 1．结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型。 在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。 2．构成零件轮廓的几何要素 由于设计等各种原因，在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封 闭等缺陷，从而增加编程的难度，有时甚至无法编写程序。 3．尺寸公差要求 在确定控制零件尺寸精度的加工工艺时，必须分析零件图样上的公差要求，从而正确选择 刀具及确定切削用量等。在尺寸公差要求的分析过程中，还可以同时进行一些编程尺寸的简单 换算，如中值尺寸及尺寸链的解算等。在数控编程时，常常对零件要求的尺寸取其最大和最小 极限尺寸的平均值（即“中值”）作为编程的尺寸依据。 4．形状和位置公差要求 5分钟 图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要要求。在工艺准备过程中，除了按其 要求确定零件的定位基准和检测基准，并满足其设计基准的规定外，还可以根据机床的特殊需 5分钟 5分钟 10分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 要进行一些技术性处理，以便有效地控制其形状和位置误差。 5．表面粗糙度要求 5分钟 表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用 量的重要依据。 6．材料要求 5分钟 图样上给出的零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及使用寿命），确 定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。 7．加工数量 零件的加工数量对工件的装夹与定位、刀具的选择、工序的安排及走刀路线的确定等都是 不可忽视的参数。 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 8 授课日期 班级 授课时数 2 2.1.5 车削加工工件装夹 目标：车削加工工件装夹 教学目标 与要求 要求：掌握工件装夹方法 教学难点 与重点 重点：车削加工工件装夹 难点：装夹方法和基准的选择 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 车削加工是工件如何装夹？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 车削加工工件装夹 1．夹具类型 2．基准 3．数控车床定位基准的选择 4．装夹方法 5．找正方法 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 车削加工工件装夹 时间分配 10分钟 在数控车床上用于装夹零件的装置称为车床夹具。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两 大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上零件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、 弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定零件的某一工序而设计的夹具。 1．夹具类型 （1）三爪自定心卡盘。 三爪自定心卡盘是一种常用的自动定心夹具，适用于装夹轴类、盘套类零件。 （2）四爪单动卡盘。 适用于外形不规则、非圆柱体、偏心及位置与尺寸精度要求高的零件。 （3）花盘。 与其他车床附件配合使用，适用于外形不规则，偏心及需要端面定位夹紧的零件。 （4）心轴。 常用的心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和花键心轴。圆柱心轴主要用于套筒和盘类零件的装夹； 圆锥心轴的定心精度高，但零件的轴向位移误差较大，用于以孔为定位基准的零件；花键心轴 用于以花键孔定位的零件。 专用夹具的作用为： （1）保证产品质量； （2）提高加工效率； （3）解决车床加工中的特殊装夹问题； （4）扩大机床的使用范围。 2．基准 （1）设计基准 设计基准是设计零件时采用的基准。例如轴套类和轮盘类零件的中心线。轴套类和轮盘类 零件都属于回转体类，通常将径向设计基准设置在回转体轴线上，将轴向设计基准设置在零件 的某一端面或几何中心处。 （2）加工定位基准 加工定位基准是在加工零件时装夹定位的基准。数控车削加工轴套类及轮盘类零件的加工 10分钟 5分钟 20分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 定位基准只能是被加工零件的外圆表面、内圆表面或零件端面中心孔。 （3）测量基准 被加工零件各项精度测量和检测时的基准。机械加工零件的精度要求包括尺寸精度、形状 精度和位置精度。 3．数控车床定位基准的选择 定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工零件定位面的选择。 4．装夹方法 （1）三爪卡盘装夹 三个卡爪可同时移动，自动定心，装夹迅速、方便。用于装夹零件的长径比小于4，截面 为圆形、正六边形的中、小型零件。 （2）四爪卡盘装夹 四爪卡盘的四个卡爪是各自独立移动的，通过调整零件夹持部位在车床主轴上的位置，使 零件加工表面的回转中心与车床主轴的回转中心重合。四爪卡盘的找正烦琐费时，一般用于单 件小批生产，四爪卡盘的卡爪有正爪和反爪两种形式。用于装夹零件的长径比小于4，偏心距 较小，截面为方形、椭圆形的较大、较重的零件。 （3）花盘装夹 盘面上有多个通孔和T形槽，用螺钉、压板装夹零件，不能自动定心，装夹零件需要找正。 用于形状不规则的零件、孔或外圆与定位基面垂直的零件。 （4）双顶尖拨盘装夹 这种装夹方法定心准确可靠，安装方便，装夹稳定。用于装夹长径比为4～15的实心轴类 零件和加工精度要求较高的零件。顶尖作用是进行零件的定心，并承受零件的重量和切削力。 使用两顶尖装夹工件时的注意事项： ①前后顶尖的连线应该与车床主轴中心线同轴，否则会产生锥度误差。 ②尾座套筒在不与车刀干涉的前提下，应尽量伸出短些，以增加刚性和减小振动。 ③中心孔的形状应正确，表面粗糙度应较好。 ④两顶尖中心孔的配合应该松紧适当。 （5）双顶尖中心架装夹 这种装夹方法的支撑爪位置可调，增加了零件的刚性。用于装夹长径比大于15的细长轴类 零件的粗加工。 （6）一夹一顶跟刀架装夹 第 页

15分钟 10分钟 10分钟 ?数控加工工艺与编程 这种装夹方法的支撑爪随刀具一起运动，加工表面无接刀痕迹。用于装夹长径比大于15的 细长轴类零件的半精加工或精加工。在车削质量较大的工件时，一般工件的一端用卡盘夹持， 另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限 位支撑，或者利用工件的台阶面进行限位。此种装夹方法比较安全可靠，能够承受较大的轴向 切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以在数控车削加工中应用较多。 （7）心轴装夹 当工件用已加工过的孔作为定位基准时，可采用芯轴装夹。这种装夹方法可以保证工件内 外表面的同轴度，适用于批量生产。芯轴的种类很多，常见的芯轴有圆柱芯轴、小锥度芯轴、 弹簧芯轴（又称涨心芯轴）。 5．找正方法 与普通车床找正零件时的方法相同，一般用打表找正。通过调整卡爪，使得零件坐标系的 Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 9 授课日期 班级 授课时数 2 2.1.6 数控车刀的选择 2.1.7 数控车床切削用量的选择 目标：数控车刀的选择及切削用量的选择 教学目标 与要求 要求：掌握车刀的选择及切削用量的选择 教学难点 与重点 重点：数控车刀的选择及切削用量的选择 难点：切削用量的选择 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 切削用量如何选择？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、数控车刀的选择 2、数控车床切削用量的选择 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、数控车刀的选择 1．常用数控车刀的类型 数控车刀一般分为尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀三种类型 （1）尖形车刀 时间分配 10分钟 以直线形切削刃形成的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖（刀位点）由直线形的主、 副切削刃构成，常见的有90o偏刀、切槽刀、端面车刀及刀尖倒棱很小的外圆和内孔车刀。用这种车刀加工零件时，零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移得到。 （2）圆弧形车刀 这种车刀的主切削刃形状，为圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧。该圆弧刃上每一点都是刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上，编程时要进行刀具半径补偿。圆弧形车刀可以用于车削内、外圆表面，特别适宜于车削精度要求较高的凹曲面或大外圆弧面，具有宽刃切削（修光）性能，能使精车余量相当均匀，可以一刀车出跨多个象限的圆弧面。 （3）成型车刀 成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。常见的有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。 2．常用车刀的几何参数 刀具切削部分的几何参数对零件的表面质量及切削性能影响很大，应根据零件的形状、刀具的安装位置及加工方法，正确选择刀具的几何形状及有关参数。 （1）尖形车刀的几何参数 尖形车刀的几何参数主要指车刀的几何角度。选择方法与使用普通车削时基本相同，但应结合数控加工的走刀路线和加工干涉等进行全面考虑。 （2）圆弧形车刀的几何参数 圆弧形车刀的几何参数除了前角及后角外，主要为车刀圆弧切削刃的形状及半径。车刀切削刃的圆弧半径，应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉。同时，圆弧半径也不宜选择太小，否则既难于制造，还会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀容易损坏。 3．机夹可转位车刀的选用 为了减少换刀时间和对刀方便，便于实现机械加工的标准化，数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。 （1）刀片材质的选择 常见刀片的材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质的主要依据是被加工零件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。 20分钟 10分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 （2）刀片的紧固方式 在国家标准中，一般紧固方式有上压式（代码为C）、上压与销孔夹紧（代码为M）、销孔夹紧（代码为P）和螺钉夹紧（代码为S）四种。但这仍没有包括可转位车刀所有的夹紧方式，而且，各刀具商所提供的产品并不一定包括了所有的夹紧方式，因此选用时要查阅产品样本。 （3）刀片外形的选择 刀片外形与加工的对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数等有关。 （4）刀杆头部形式的选择 刀杆头部形式按主偏角和直头、弯头分有15～18种，各形式规定了相应的代码，国家标准 和刀具样本中都一一列出，可以根据实际情况选择。 （5）刀片后角的选择 常用的刀片后角有N（0o）、C（7o）、P（11o）和E（20o）等。一般粗加工、半精加工可 用N型；半精加工、精加工可用C、P型，也可用带断屑槽的N型刀片。 （6）左右手刀柄的选择 左右手刀柄有R（右手）、L（左手）、N（左右手）三种。选择时要考虑车床刀架是前置式还是后置式、前刀面是向上还是向下、主轴的旋转方向以及需要的进给方向等。 （7）刀尖圆弧半径的选择 刀尖圆弧半径不仅影响切削效率，而且关系到被加工表面的粗糙度及加工精度。 （8）断屑槽形的选择 断屑槽的参数直接影响着切屑的卷曲和折断，目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑槽刀 片使用情况不尽相同。 二、数控车床切削用量的选择 数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。在编制加工程序的过程中，正确选择切削用量，使背吃刀量、主轴转速和进给速度三者间能相互适应，以形成最佳的切削参数，这是工艺处理的重要内容之一。 1．背吃刀量的确定 在车床系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。当零件的精度要求较高时，应考虑留出精车余量，常取0.1～0.5mm。 2．主轴转速的确定 （1）光车时 主轴转速的确定应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在实际生产中，主轴转速可用下式计算。 （2）车螺纹时 车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电机的升降频特性 30分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 及螺纹插补运算速度等多种因素影响，对于不同的数控系统，推荐有不同的主轴转速选择范围。 3．进给速度的确定 进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动的距离（mm/min）。有些数控车床规定可以选用以进给量（mm/r）表示的进给速度。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 10 授课日期 班级 2.1.8 车削加工顺序的确定 项目（章节） 2.1.9 进给路线的确定 授课时数 2 目标：车削加工顺序的确定及进给路线的确定 教学目标 与要求 要求：掌握进给路线的确定 教学难点 与重点 重点：车削加工顺序的确定及进给路线的确定 难点：进给路线如何确定 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 进给路线如何确定？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、车削加工顺序的确定 2、进给路线的确定 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、车削加工顺序的确定 制定零件车削加工顺序一般遵循下列原则： 1.先粗后精 按照粗车→半精车→精车的顺序，逐步提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面 时间分配 20分钟 上的大部分加工余量（如图2-19中的双点划线内所示部分）切掉，一方面提高金属切除率，另 方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安 排半精加工，为精车作准备。精车要保证加工精度，按图样尺寸，一刀车出零件轮廓。 2．先近后远 这量所说的远和近是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀 点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。而且对于车削而言，先近后远 还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。 3．内外交叉 对既有内表面（内型、腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工其它表面（内表面或外表面）。 二、进给路线的确定 1．轮廓粗车进给路线 在确定粗车进给路线时，根据最短切削进给路线的原则，同时兼顾工件的刚性和加工工艺性等要求，来选择确定最合理的进给路线。 2．车削圆锥的加工路线 在数控车床上车削外圆锥可以分为车削正圆锥和车削倒圆锥两种情况，而每一种情况又有 两种加工路线。图2-22所示为车削正圆锥的两种加工路线。 3．车削圆弧的加工路线 在粗加工圆弧时，因其切削余量大，且不均匀，经常需要进行多刀切削。在切削过程中， 可以采用多种不同的方法。 （1）车锥法粗车圆弧。 车锥法粗车圆弧的切削路线，即先车削一个圆锥，再车圆弧。 （2）车矩形法粗车圆弧。 20分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 车矩形法粗车圆弧，不超过l／4的圆弧，当圆弧半径较大时，其切削余量往往较大，此时 可采用车矩形法粗车圆弧。 （3）车圆法粗车圆弧。 前面两种方法粗车圆弧，所留的加工余量都不能达到一致，用G02(或G03)指令粗车圆弧， 若一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。 4．车螺纹时的加工路线分析 螺纹加工的类型包括圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹，单头螺纹和多头螺纹，恒螺距与变 螺距螺纹。不同的数控系统，螺纹加工指令也有差异，实际应用中按所使用机床的要求编程加 工。 （1）螺纹加工方法 在数控车床上加工螺纹的进刀方式通常有直进法和斜进法，如图2-27所示。直进法使用刀具双侧刃切削，切削力较大，一般用于螺距或导程小于3mm的螺纹加工。斜进法使用刀具单侧刃切削，切削力较小，一般用于螺距或导程大于3mm的螺纹加工。 （2）螺纹尺寸的计算 在用车削螺纹指令编程前，需对螺纹的相关尺寸进行计算，以确定车削螺纹程序段中 的 有关参数。 ①螺纹牙型高度 ②螺纹进刀与退刀距离 ③螺纹顶径控制 5．车槽加工路线分析 （1）对于宽度、深度值相对不大，且精度要求不高的槽，可采用与槽等宽的刀具，直接切 入一次成型的方法加工。 7．空行程进给路线 但深度较大的深槽零件，为了避免切槽过程中由于排屑不畅，使刀具前部压力过大出现扎 刀和折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并退回 一段距离，达到排屑和断屑的目的。 8．轮廓精车进给路线 通常把大于一个切刀宽度的槽称为宽槽，宽槽的宽度、深度的精度及表面质量要求相对较 高。 10分钟 10分钟 10分钟 10分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 11 授课日期 班级 2.2.1 数控车床编程特点2.2.2 数控项目（章节） 车削加工坐标系2.2.3 数控车床基本指令 授课时数 2 目标：数控车床编程特点及坐标系建立 教学目标 与要求 要求：掌握数控车床基本指令 教学难点 与重点 重点：数控车床编程特点及基本指令 难点：坐标系的建立 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 数控车床坐标系应如何建立？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、数控车床编程特点 2、数控车削加工坐标系 3、数控车床基本指令 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、数控车床编程特点 1．尺寸字选用灵活 在一个程序中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从方便编程的角度出发，可采用绝对尺寸编程、增量尺寸编程，也可以采用绝对、增量尺寸混合编程。 2．重复循环切削功能 由于车削加工常用圆棒料或锻料作毛坯，加工余量较大，要加工到图样标注尺寸，需要一层一层切削，如果每层加工都要编写程序，编程工作量将大大增加。为简化编程，数控系统有不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削。 3．直接按工件轮廓编程 对于刀具位置的变化、刀具几何形状的变化及刀尖圆弧半径的变化，都无需更改加工程序，编程人员可以按照工件的实际轮廓尺寸进行编程。数控系统具有的刀具补偿功能使编程人员只要将有关参数输入到存储器中，数控系统就能自动进行刀具补偿。这样安装在刀架上不同位置的刀具，虽然在装夹时其刀尖到机床参考点的坐标各不相同，但都可以通过参数的设置，实现自动补偿，编程人员只要使用实际轮廓尺寸进行编程并正确选择刀具即可。 4．采用直径编程 由于轴类零件的图样尺寸及测量都是直径值，所以通常采用直径尺寸编程。在用直径尺寸编程时，如采用绝对尺寸编程，X表示直径；如采用增量尺寸编程，X表示径向位移量。 二、数控车削加工坐标系 1．数控车床坐标系 时间分配 10钟 10钟 数控车床坐标系如图2-33所示，在机床每次通电之后，必须进行回参考点操作（简称回零 操作），使刀架运动到机床参考点，其位置由机械挡块确定。 2．工件坐标系 数控车床加工时，工件通过卡盘夹持于机床坐标系下的任意位置。这样一来用机床坐标系 描述刀具轨迹就显得不大方便。 3．设置工件坐标系的方法 （1）通过指令G50或G92建立 指令：G50或G92 格式：G50（G92） X α Z β G50指令后的参数（α，β）值是刀具起点在工件坐标系中的坐标值，如图2-35（a）。执行该指令后，系统内部即对（α ，β）进行记忆，相当于在系统内部建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系。所以G50或G92是一个非运动指令，只起预置寄存作用，一般作为第一条指令放在整个程序的前面。 （2）工件原点偏置方法（G54～G59）

第 页

?数控加工工艺与编程 指令：G54～G59 格式：G54～G59 该方法是通过设置工件原点相对于机床坐标系的坐标值，来设定工件坐标系。即当工件装夹到机床后求出偏移量，把工件坐标系原点在机床坐标系中的位置（工件零点以机床零点为基准偏移），并通过操作面板输入到G54～G59的数值区。 三、数控车床基本指令 1．基本移动指令（G00、G01、G02、G03） （1）G00快速点定位 格式：G00 X （U） Z（W） 说明：1）G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标点。 2）G00指令是模态代码，其中 X（U），Z（W）是目标点的坐标。 3）车削时快速定位目标点不能直接选在工件上，一般要离开工件表面1～2 mm。 （2）G01直线插补 格式：G01 X（U） Z（W） F 说明：1）G01指令使刀具从当前点出发，在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度直线移动到目标点。G01指令是模态指令。 （3）G01倒角、倒圆功能 G01倒角控制功能，可以在两相邻轨迹的程序段之间插入直线倒角或圆弧倒角。 （4）圆弧插补指令G02∕G03 格式：G02/G03 X（U）_ Z（W）_ I_ K_ F_ 或G02/G03 X（U）_ Z（W）_ R _ F_ 说明： G02为顺时针圆弧插补；G03为逆时针圆弧插补。车床上圆弧插补顺逆方向可按图2-43所示的方向判断，从Z轴正方向往负方向运动为逆时针方向G03，由负方向往正方向运动为顺时针方向G02。 2．暂停指令（G04） G04指令可使刀具作暂短的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。 （1）格式：G04 X （P）_； （2）说明： 地址码X或P为暂停时间。其中：X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04 X5.表示前面的程序加工完后，要经过5s的暂停，下面的程序段才执行；地址P后面不允许用小数点，单位为ms，如G04 P1000表示暂停1s。 3．进给功能设定（G98、G99） 数控车床加工过程中有两种进给方式即： （1）快速移动：即当程序中指定了G00命令时，刀具以系统中参数指定的速度运行。 （2）切削进给：即刀具以程序中给定的F值运动。此时切削进给速度可用两种指令方式设定。 4．主轴转速功能设定（G50.G96.G97） 主轴转速功能用地址S及其后面数字指定主轴转速。 编程格式 S_______； 5分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 5．刀具功能T指令 T功能指令用于选择加工所用刀具。 5分钟 编程格式：T______ 其中T后面用四位数或两位数表示。若是四位数时，前两位为刀位号，后两位是刀具补偿号；若是两位数时，第一位是刀位号，第二位为刀具补偿号。 6．自动回机床参考点（G28、G27） （1）G28自动返回参考点 编程指令：G28X（U）__Z（W）__； 执行此指令时，刀具以快速移动的方式经X（U）__Z（W）__指定的位置，返回到指令轴的参考点，其中X(U)_Z(W)_为中间点坐标。 （2）G27回参考点检验 编程格式：G27X（U）__Z(W)__ ； 此指令用于检查各轴是否正确返回参考点，执行此指令的前提是机床必须已执行过回参考点命令（手动或自动）若刀具正确地按指定轴返回参考点，则该轴指令灯亮；否则机床显示报警信号。 7．公制/英制变换：G21/G20 G21表示为米制，G20表示为英制，G21/G20指令断电前后一致。 必须在程序的开头的一个独立程序中指定G代码，然后才能输入坐标。 程序中间G20和G21不能相互转换；G20和G21转换时，偏置量相应转换。 8．M功能 M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效； M03：主轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；M05：主轴旋转停止；M08：冷却液开； M09：冷却液关；M02：程序停止； M30：程序停止，程序复位到起始位置。 9．刀具控制 T指令，用来选择刀具。T后面的数字为刀具和刀补号，例如：T0101，表示01号刀具，01号刀补。 5分钟 5分钟 10钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 12 授课日期 班级 授课时数 2 2.2.4 切削循环指令 2.2.5 特殊循项目（章节） 环指令2.2.6 刀具补偿及其编程指令 目标：切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令 教学目标 与要求 要求：掌握切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令 教学难点 与重点 重点：切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令 难点：切削循环指令及刀具补偿及其编程指令 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令及格式？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、切削循环指令 2、特殊循环指令 3、刀具补偿及其编程指令 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、切削循环指令 切削循环指令可分为单一固定形状循环指令和复合循环指令，单一固定形状循环指令可以加工圆柱及圆锥面。 1．G90——外径/内径切削循环 （1）圆柱面切削循环 格式：G90 X（U） Z（W）_ F_ 说明： X、Z为圆柱面切削终点的绝对坐标；U、W为终点相对于起点的增量坐标，U、W数值符号由刀具路径方向来决定。 （2）圆锥面切削循环 格式：G90 X（U）_ Z（W）_ R _ F_ 说明： 如图2-50所示，R为锥体大小端的半径差。用增量值表示，其符号取决于刀具起于锥端面的位置，当刀具起于锥端大头时，R为正值；起于锥端小头时，R为负值。即起点坐标大于终点坐标时，R为正值，反之为负。 2．G94——端面切削循环 （1）平端面切削循环 格式：G94 X（U）_ Z（W）_ F_ 说明： 如图2-52所示，式中X（U）、Z（W）、F的含义与圆柱面切削循环G90基本相同。 （2）锥端面切削循环 格式：G94 X（U）_ Z（W）_ R_ F_ 说明： 如图2-54所示，式中X（U）、Z（W）、R、F的含义与圆锥面切削循环G90基本相同。 3．复合循环 固定循环使程序得到了一些简化，还有一类被称为复合循环的指令，能使程序进一步得到简化。复合循环应用于必须重复多次加工才能达到规定尺寸的场合，主要用于铸、锻件毛坯的给出循环次数和每次加工余量，机床能自动决定粗加工时的刀具路径，自动地重复切削直到零件加工完成。 （1）G71——外圆/内圆粗车循环 格式：G71 U（Δd） R（e） G71 P（ns） Q（nf） U（Δu） W（Δw） F_ S_ T_ N（ns） 时间分配 10分钟 10分钟 10分钟 粗车和棒料毛坯车削阶梯较大的轴及螺纹加工。利用复合循环功能，只要给出最终精加工路径， 第 页

?数控加工工艺与编程 ?? N（nf） 说明： 1）如图2-56所示为用G71粗车外圆的加工路线，图中C点是粗车循环的起点，A点是毛坯外径与端面轮廓的交点，从顺序号ns到nf的程序段，指定A到B间的移动指令。R表示快速进给，F表示切削进给。 2）程序段中各地址符的含义为： Δd：每次切削深度（沿垂直轴线方向即 AA′方向，半径给定，不指定正负符号，在另一个值指定前不会改变）； e：回刀时的径向退刀量（由参数设定，在另一个值指定前不会改变）； ns：精加工形状程序第一个程序段的顺序号； nf：精加工形状程序最后一个程序段的顺序号； Δu：径向（X轴方向）的精车余量及方向； Δw：轴向（Z轴方向）的精车余量及方向。 当上述程序指令的是工件内轮廓时，G71就自动成为内孔粗车循环，此时径向精车余量Δu应指定为负值。 3）在使用G71进行粗车循环时，只有含在G71程序段中的或前面程序段中指定的F、S、T 功能才有效，而包含在ns～nf程序段中的F、S、T功能，只对精车循环有效，对粗车 循环无效。4）G71指令定义的ns～nf之间精加工轮廓程序段中，所有的X或Z坐标都应该是单调递增或 单调递减。 （2）G72——端面粗车循环 格式：G72 W（Δd） R（e） G72 P（ns） Q（nf） U（Δu） W（Δw）F_ S_ T_ N（ns） ?? N（nf） 4．螺纹车削加工指令 不同的数控系统，螺纹加工指令格式和输入的参数不尽相同，编程前要仔细阅读编程说明书。 （1）G32——单行程螺纹切削指令 格式：G32 X（U）_ Z（W）_ F_ 说明： 1）X、Z，螺纹终点坐标；U、W，螺纹终点相对于螺纹起点的增量坐标；F，螺纹导程。 2）在切削过程中，车刀进给运动严格按指令中规定的螺纹导程进行。 3）在程序设计时，应将车刀的切入、切出、返回均编入程序中。 4）对如图2-60所示的锥螺纹，其斜角α在45°以下时，螺纹导程以Z轴方向指定，45°以上至90°时，以X轴方向指定。 二、特殊循环指令 1．G74——深孔钻削循环 格式：G74 R（e） G74 X（U） Z（W） P（Δi） Q（Δk） R（Δd） F（f） 说明：

10分钟 10分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 （1）如图2-65所示为G74指令钻孔循环轨迹，图中A点是钻孔循环的起点，B点是钻孔的终点。R表示快速进给，F表示切削进给，循环结束时，刀具返回到A点。 （2）程序段中各地址符的含义： e：每次切削Δk后的退刀量（也可由参数设定）； X（U）、Z（W）：B点的绝对坐标或A到B的增量坐标； Δi：X方向的每次循环移动量，一般为零，可省略； Δk：Z方向每次切削移动量，无符号，单位为μm； Δd：切削到终点时X方向的退刀量，通常不指定； f：进给速度。 例：用G74指令加工图2-66所示的深孔，其程序为： 2．G75——切槽循环 格式：G75 R（e） G75 X（U） Z（W） P（Δi） Q（Δk）R（Δd）F（f） 说明： （1）如图2-67所示为G75切槽循环轨迹，A点为循环起点，C点为循环终点，A点至C点的 纵向距离为X方向的总切削量，A点至C点的横向距离为Z方向的总切削量。R表示快速退刀，F 表示切削进给，循环结束时，刀具返回到A点。 （2）程序段中各地址符的含义为： e：每次切削Δi后的退刀量（也可由参数设定）； X（U）、Z（W）：C点的绝对坐标或A到C的增量坐标； Δi：X方向的每次循环切削移动量，无符号，单位为μm； Δk：Z方向每次切削移动量，无符号，单位为μm； Δd：切削到终点时Z方向的退刀量，通常不指定； f：进给速度。 三、刀具补偿及其编程指令 1．刀具位置补偿 2．刀尖圆弧半径补偿 （1）刀尖圆弧半径补偿的概念 （2）刀尖圆弧半径补偿的基本原理 （3）刀尖圆弧半径补偿的方法 1）刀尖圆弧半径补偿参数 2）G41/G42/G40——刀尖圆弧半径补偿指令 3）刀尖圆弧半径补偿的应用 第 页

20分钟

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 13 授课日期 班级 2.2.7 子程序及其编程指令 项目（章节） 2.3 FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用 目标：子程序及其编程指令 授课时数 2 教学目标 与要求 要求：掌握FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用 教学难点 与重点 重点：FANUC 0i Mate-TB的应用系统 难点：在数控车削中的应用 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 子程序及其编程指令及格式？ 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、子程序及其编程指令 2、FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、子程序及其编程指令 1．子程序的结构 子程序与主程序相似，由子程序名、子程序内容和子程序结束指令组成。 例如 O×××× 子程序名 ?? 子程序内容 M99 子程序结束 将子程序储存于数控系统内，主程序在执行过程中，如果需要某一子程序，可以通过一定 指令调用。一个子程序也可以调用下一级的子程序。子程序必须在主程序结束指令后建立，其 作用相当于一个固定循环。 2．子程序的调用 在主程序中，调用子程序的指令是一个程序段，其格式为 M98 P××××××××； 说明： M98：子程序调用指令； P后面的前4位数字为子程序调用次数，后4位数字为子程序号。当不指定调用次数时， 子程序只调用一次。 3．子程序的嵌套 子程序调用下一级子程序称为嵌套，上一级子程序与下一级子程序的关系，与主程序 与第一层子程序的关系相同。子程序可以嵌套多少层由具体的数控系统决定。 二、FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用 轴类零件加工 1．工艺分析 先平右端面，然后使用G71、G70、G41、G40等指令按图加工零件。零件材料为45#钢，硬质合金刀具。 2．工件裝夹 已知毛坯尺寸为φ30mm，长为80mm，进行工件的安装找正。 3．基本工艺参数 O0800 N0010 G98 M03 S500；（指定进给速度为mm/min，主轴以500r/min正转） N0020 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置） N0030 T0101；（调01号刀） N0040 G00 X30. Z2.；（刀具到循环起点位置） 时间分配 25分钟 5分钟 15分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 N0050 G71 U1.0 R0.5；（粗加工循环设置，每次切削深度1mm，退刀量0.5mm） N0060 G71 P70 Q140 U0.4 W0.2 F120；（粗加工循环，径向和轴向精车余量均为0.2mm，进给速度为120mm/min） N0070 G00 X0；（快速到轴线） N0080 G01 Z0 F60；（以60mm/min的进给速度到起点） N0085 X8.；（加工φ12端面） N0090 G03 X12. Z-2. R2. （加工R2逆圆弧） N0100 G01 Z-27.；（加工φ12圆柱面） N0110 G02 X18. Z-30. R3.；（加工R3顺圆弧） N0120 G03 X24. Z-33. R3.；（加工R3逆圆弧） N0130 G01 Z-60.；（加工φ24圆柱面） N0140 X30.；（加工端面） N0150 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置） N0160 M05；（主轴停） N0170 M00；（主程序暂停） N0180 T0202 M03 S1000；(调02号刀，主轴以1000r/min正转) N0190 G00 G41 X30. Z2.；（建立左刀补，刀具到循环起点位置，准备精车） N0200 G70 P70 Q140；（精加工循环） N0210 G00 G40 X150. Z100.；（取消刀补，刀具退到安全位置） N0220 M05；（主轴停） N0230 M30；（主程序结束并复位） N0150 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置） N0160 M05；（主轴停） N0170 M00；（主程序暂停） N0180 T0202 M03 S1000；（调02号刀，刀补号02，主轴以1000r/min正转） N0190 G00 X30. Z2.；（刀具到循环起点位置） N0200 G70 P70 Q140；（精加工循环） N0210 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置） N0220 M05；（主轴停） N0230 M30；（主程序结束并复位） 4．参考程序 例1：手工编程，利用子程序指令加工 例2：手工编程，利用切槽和深孔钻削循环加工 套类零件加工 1．工艺分析 先平右端面，然后使用G73、G70指令加工零件。零件材料为45#钢，硬质合金刀具。 2．工件裝夹 已知毛坯尺寸为φ30mm，长为80mm，进行工件的安装找正。 3．基本工艺参数 15分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 4．参考程序 O0500 N0010 G98 M03 S500；（指定进给速度为mm/min，主轴以500r/min正转） N0020 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置） N0030 T0101；（调01号刀，刀补号01） N0040 G00 X60. Z4.；（刀具到循环起点位置） N0050 G73 U14. W14. R5.0；（固定形状循环设置，X、Z向退刀量14mm，循环5次） N0060 G73 P70 Q140 U0.4 W0.2 F120；（加工循环，径向和轴向精车余量均为0.2mm，进给速度为120mm/min） N0070 G00 X0；（快速到轴线） N0080 G01 Z0 F60；（以60mm/min的进给速度到起点） N0090 X10. ；（加工右端面） N0100 Z-18.；（加工φ10圆柱面） N0110 X16. Z-21. ； （加工锥面） N0120 Z-37. ； （加工φ16圆柱面） N0130 G02 X24. Z-41. R4. ； （加工R4圆弧） N0140 G01 X30. Z-44.；（加工锥面） N0150 G00 X150. Z100；（刀具退到安全位置） N0160 M05；（主轴停） N0170 M00；（主程序暂停） N0180 T0202 M03 S1000；（调02号刀，刀补号02，主轴以1000r/min正转） N0190 G70 P70 Q140；（精加工循环） N0200 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置） N0210 T0101；（调01号刀，刀补号01） N0220 M05；（主轴停） N0230 M30；（主程序结束并复位） 综合加工 例1：完成如图2-81所示零件的编程与加工。 例2：完成如图2-82所示零件的编程与加工。 （图见教材） 10分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 14 授课日期 班级 授课时数 目标：完成车削加工项目实训 要求：掌握FANUC 0i Mate-TB系统的操作及零件编程 2 2.4 车削加工项目实训 教学目标 与要求 教学难点 与重点 重点：FANUC 0i Mate-TB系统车床的操作 难点：零件编程 授课方法 理实一体 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 应用FANUC 0i Mate-TB系统对零件进行编程 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、 FANUC 0i Mate-TB系统的使用与操作 2、典型数控车削零件的手工编程与加工实训 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 一、FANUC 0i Mate-TB系统的使用与操作 1．机床操作面板的各项功能 （1）操作面板布局 时间分配 10分钟 是FANUC 0i Mate-TB数控系统界面布局。在面板左边的显示屏上方标有厂家及型号标识。 FANUC 0i Mate-TB使用7.2″单色LCD来作为人机交互的窗口，开机后显示系统名称与版本号。在它的下方有显示区域的扩展软键。界面右侧为MDI键盘、急停开关、系统电源开关按钮、加 工程序的启动和停止按钮；下面左起为进给倍率开关、控制键盘、手轮。 （2）FANUC 0i-Mate数控系统操作面板 1）复位键（RESET）：按此键可使CNC复位，用以消除报警等。 2）帮助（HELP）：按此键用来显示如何操作机床，如MDI键的操作，可在CNC发生报警时提供报警的详细信息。 3）软键：根据使用场合，软键具有各种功能，软键功能显示在LCD的底部。 4）地址和数字键：按这些键可以输入字母、数字以及其它字符。 5）换档键（SHIFT）：在有些键的顶部，有两个字符。按“SHIFT”键来选择字符。当一个特殊字符＾在屏幕上显示时，表示键面右下角的字符可以输入。 6）输入键（INPUT）：当按了地址键或数字键后，数据被输入到缓冲器，并在屏幕上显示出来，为了把键入到输入缓冲器中的数据拷贝到寄存器，按（INPUT）键。 7）取消键（CAN）：按此键可删除已输入到缓冲器的最后一个字符或符号。 8）程序逻辑键：编辑程序时使用这些键。ALTER——替换；INSERT——插入；DELETE——删除。 9）功能键：按这些键用于切换各种功能显示画面。 （3）机床控制面板 2．面板操作 （1）手动操作 （2）自动运行 （3）程序的输入与修改 （4）刀具偏置量的设定 二、典型数控车削零件的手工编程与加工实训 图2-88所示为传动轴，工件材料为45号钢，生产数量为小批量生产，试编制零件的加工程序。 1．零件分析 10分钟 5分钟 图样要求比较简单，主要加工四个柱面（其中两个柱面要求较高）、一个锥面、三个台阶 面、两个C2倒角及两个端面。从图中可知，有尺寸要求的柱面及锥面比较适合用数车来加工。 第 页

?数控加工工艺与编程 工件毛坯用φ45×128的棒料。 2．工艺分析 先加工左端：平端面，车合外圆φ30处，调头，平端面并取合总长125，打中心孔。（可在普车上加工） 5分钟 然后在数车上加工其余面：确定工艺方案及工艺路线 （1）装夹工件 以φ30外圆及右端中心孔为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ30外圆， 用尾座顶尖顶右端中心孔。 （2）工步顺序 此轴由于加工余量比较大，宜采用2次加工：粗加工和精加工。 自右向左进行外轮廓面加工：先粗加工（粗加工循环指令G71），后精加工，精加工顺序： 倒角C2→车削φ20→车削锥度部分→车削φ35→车削φ40。 5分钟 3．选择刀具 根据加工要求需选用二把刀，1号刀为外圆粗车刀且刀尖圆弧半径为1.5mm，2号刀外圆精车刀且刀尖圆弧半径为0.5mm。 4．确定切削用量 5．编制加工程序 O0201 N05 G50 X200.0 Z150.0 T0101； 建立工件坐标系，取刀，建立刀补 N10 S500 M03； 主轴起动 N15 G00 G42 Z27.0； Z轴快进至准备加工点 N20 X45.0 M08； X轴快进至准备加工点，切削液开 N25 G71 U2.0 R0.5； 粗车循环 N30 G71P35 Q70 U0.6 W0.3 F0.3； N35 G00 X12.0； 快进至准备加工点 N40 G01 X20.0 Z25.0 F0.15； 倒角 N45 Z0； 精车φ20外圆 N50 X24.0； 精车端面 N55 X35.0 Z-35.0； 精车圆锥面 N60 Z-60.0； 精车φ35外圆 N65 X40.0； 精车端面 N70 Z-77.0； 精车φ40外圆 N75 G00 G40 X200.0 Z150.0 T0100 M09；返回起刀点，取削刀补，切削液关 N80 T0202； 换刀，建立刀补 N85 S800 M03； 主轴变速 N90 G00 G42 X45.0 Z27.0 M08； 快进至准备加工点，切削液开 N95 G70 P35 Q70； 精车循环 N100 G40G00 X200.0 Z150.0 T0200 M09；返回起刀点，取削刀补，切削液关 N105 M02； 程序结束 6．加工操作步骤 （1）确定加工坐标系原点位置的操作 在数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，并确定刀具第 页

5分钟 10分钟 20分钟 ?数控加工工艺与编程 起始点位置。 （2）程序输入及校验 将编写的程序手动输入到数控系统中，并对调入加工缓冲区的程序文件进行校验，检查可能的错误。 （3）空运行 在自动方式下，按一下机床控制面板上的“空运行”按键（指示灯亮），CNC 处于空运行状态。程序中编制的进给速率被忽略，坐标轴以最大快移速度移动。 （4）启动自动运行 系统调入零件加工程序，经校验无误后，可正式启动运行： 1）按一下机床控制面板上的“自动”按键（指示灯亮）进入程序运行方式； 2）按一下机床控制面板上的“循环启动”按键（指示灯亮），机床开始自动运行调入的零件加工程序。 （5）暂停运行 在程序运行的过程中，需要暂停运行，可按下述步骤操作： 1）在程序运行的任何位置，按一下机床控制面板上的“进给保持”按键（指示灯亮），系统处于进给保持状态； 2）再按机床控制面板上的“循环启动”按键（指示灯亮），机床又开始自动运行调入的零件加工程序。 （6）中止运行 1）在程序运行的任何位置，按一下机床控制面板上的“进给保持”按键（指示灯亮），系统处于进给保持状态； 2）按下机床控制面板上的“手动”键将机床的M、S功能关掉； 3）此时如要退出系统，可按下机床控制面板上的“急停”键，中止程序的运行； 4）此时如要中止当前程序的运行，又不退出系统，可按下“程序”功能下的F7 键（重新运行），重新装入程序。 （7）单段运行 1）按一下“循环启动”按键，运行一程序段，机床运动轴减速停止，、刀具主轴电机停止运行； 2）再按一下“循环启动”按键，又执行下一程序段，执行完了后又再次停止。 （8）调试程序 首件零件加工完成后，应按图样要求的精度项目逐项对零件进行检测，看其是否满足图样的要求，是否合格。如果合格就可以开始批量生产；如果不合格，就需要对程序的相关参数进行修改，然后再试车，再检测，直至合格。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 项目（章节） 15 授课日期 班级 授课时数 目标：数控车削加工工艺与编程 要求：掌握工艺和程序的编写 2 习题讲解 教学目标 与要求 教学难点 与重点 重点：车削加工工艺与编程 难点：零件编程 授课方法 课堂讲解 （现代化） 教学手段 多媒体教学 作 业 第二章的课后习题 时间 分配 5分钟 5分钟 5分钟 70分钟 5分钟 5分钟 5分钟 教 学 内 容 及 过 程 课程的设计过程 一、复习上次课程所讲的内容。 二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。 三、引出本次课成所讲的内容。 四、本次课程的内容概述。 1、 车削工艺的编排 2、编程指令及应用 3、数控机床的操作（FANUC 0i Mate-TB系统） 五、总结本此课程所讲的内容。 六、布置课后习题。 七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 2-1 什么是加工工艺分析？数控车床加工零件的工艺分析包括哪几个方面？ 2-2 数控加工对刀具有何要求？常用的数控车刀有哪些类型？如何选用？ 2-3 数控车削加工中的切削用量如何确定？确定的顺序是什么？ 2-4 制订数控车削加工工艺方案时应遵循哪些原则？ 2-5 数控加工对夹具有哪些要求？数控车床常用的夹具有哪些？如何选择数控车床夹具？ 2-6 数控车削加工工件安装时定位基准的选择原则有哪些？常用的装夹方式有哪些？ 2-7 数控车削时，工序如何划分？工序设计的内容有哪些？ 2-8 数控车削编程特点是什么？ 2-9 FANUC 0i Mate-TB系统中为何不再需要G50（G54~G59）建立工件坐标系？ 2-10 刀尖圆弧半径补偿的作用？ 时间分配 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 7分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 16 授课日期 班级 授课时数 2 第3章 数控镗铣削加工工艺与编程 项目（章节） 3.1数控镗铣削加工工艺分析（1） 数控镗铣加工中心工艺特点与刀具 教学目标 与要求 教学目标：数控镗铣加工中心工艺特点、刀具选择方法 教学要求：熟悉数控镗铣加工中心工艺能力，会选择合适刀具 教学难点 与重点 教学重点：刀具选择方法及工艺影响分析 教学难点：刀具角度及材料的选择方法及应用 授课方法 多媒体授课 （现代化） 教学手段 录像、PPT展示 简述镗铣加工中心用刀具选定考虑那些方面的影响？ 作 业 应如何选择？ 教 学 内 容 及 过 程 时间 分配 引入：数控镗铣床是机床设备中应用非常广泛的加工机床，它可以进行平面铣削、平面型腔5分钟 铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。 加工中心、柔性制造单元等都是在数控铣床的基础上产生和发展起来的。 3.1.1数控铣床与加工中心工艺特点 数控铣削主要适合于下列几类零件的加工： 1．平面类零件 如图3-1所示的三个零件均为平面类零件。 2．直纹曲面类零件 直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件，如图3-2所示。 3．立体曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件，常采用以下两种加工方法： （1）行切加工法（2）三坐标联动加工 3.1.2 数控镗铣削加工刀具及其工艺特点 数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。 1．铣刀类型选择 （1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀，如图3-5所示。 25分 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 （2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图3-6所示。 （3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图3-7所示。 （4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图3-8所示。 （5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图3-9所示。 2．铣刀结构选择 铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。 （1）平装结构（刀片径向排列）（2）立装结构（刀片切向排列） 3．铣刀角度的选择 时间分配 10分 10分 （1）主偏角Kr 主偏角为切削刃与切削平面的夹角，铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。 （2）前角γ 铣刀的前角可分解为径向前角γf和轴向前角γp，如图3-13所示，径向前角γf主要影响切削 功率；轴向前角γp则影响切屑的形成和轴向力的方向，当γp为正值时切屑即飞离加工面。径向15分 前角γf和轴向前角γp正负的判别如图3-13所示。 4．铣刀的齿数（齿距）选择 铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同 直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。 5分 （1）粗齿铣刀 适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当 机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。 （2）中齿铣刀 系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。 （3）密齿铣刀 主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。 5．铣刀直径的选择 铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。 6．铣刀的最大切削深度 需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。 7．刀片牌号的选择 合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀片。 表3-1 P、M、K类合金切削用量的选择表 进给量 背吃刀量 切削速度 P01 M10 K01 P05 M20 K10 P10 M30 K20 P15 M40 K30 P20 K40 P25 P30 P40 P50 10分 5分 10分 5分 小结：本次课学习了铣镗加工中心的工艺能力及刀具选定方法，是工艺的基础知识部分。 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 17 授课日期 班级 授课时数 2 第3章 数控镗铣削加工工艺与编程 项目（章节） 3.1数控镗铣削加工工艺分析（2） 数控镗铣削加工工艺分析 案例 教学目标 与要求 教学目标：数控镗铣加工工艺应用、工艺路线分析、刀具选择及卡片确定 教学要求：熟悉数控镗铣加工中心工艺路线制定方法，掌握选择合适刀具方法 教学难点 与重点 教学重点：工艺路线的确定与加工精度要求的关系，刀具选择方法及工艺影响分析 教学难点：确定工艺规程卡片、确定刀具卡片的具体应用 授课方法 多媒体授课 （现代化） 教学手段 录像、PPT展示 作 业 典型镗铣削加工案例工艺路线的确定？刀具卡片的确定？ 教 学 内 容 及 过 程 引入：典型镗铣削加工中心应用零件有多种。盖板加工表面主要是平面和孔，需经铣平面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔及攻螺纹等工步才能完成。下面如图3-14所示盖板为例介绍进行工艺分析。 时间 分配 5分钟 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

教 学 内 容 及 过 程 1．零件工艺分析 由图可知，该盖板的材料为铸铁，毛坯为铸件。盖板加工内容为平面、孔和螺纹且都集中在A、B面上，其四个侧面已加工，其中最高精度为IT7级。从定位和加工两个方面考虑，以A面为主要定位基准，并在前道工序中先加工好，选择B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工。 2．选择机床 由于B面及位于B面上的全部孔，只需单工位加工即可完成，只有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹等工步，所需刀具较多，加工表面不多。故选择立式加工中心。工件一次装夹后可自动完成铣、钻、镗、铰及攻螺纹等工步的加工。 3．工艺设计 （1）选择加工方案 时间分配 15分 10分 B面粗糙度R?为6.3?m，采用粗铣---精铣方案即可；?60H7孔尺寸精度要求为IT7级，已 0.8?m?28H8R铸出毛坯孔，粗糙度?为，故采用粗镗一半精镗一精镗方案；孔尺寸精度要求为IT8级，粗糙度R?为0.8?m，为防止钻偏，按钻中心孔一钻孔一扩孔一铰孔方案进行；?16mm沉头孔在?12孔基础上锪至尺寸即可；M16螺纹孔在M6和M20之间，故采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔一钻底孔一倒角一攻螺纹方案加工。 20分 （2）确定加工顺序 按照先粗后精、先面后孔的原则及为了减少换刀次数不划分加工阶段来确定加工顺序。具体5分 加工路线为：粗、精铣B面-----粗、半精、精镗?60H7孔-----钻各光孔和螺纹孔的中心孔-----钻、 扩、锪、铰?28H8-----钻M16螺纹底孔、倒角和攻螺纹，具体顺序见表3-2。 （3）确定装夹方案和选择夹具 该盖板零件形状较简单、尺寸较小，四个侧面较光整，加工面与非加工面之间的位置精度要求不高，故可选通用台钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用台钳钳口从侧面夹紧。 （4）选择刀具 根据加工内容，所需刀具有面铣刀、镗刀、中心钻、麻花钻、铰刀、立铣刀（锪?16孔）及丝锥等，其规格根据加工尺寸选择。一般来说，粗铣铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但也不能太小，以免影响加工效率；精铣铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹。考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类，经综合分析确定粗、精铣铣刀直径都选为?100。其他刀具根据孔径尺寸确定。具体所选刀具见表3-3所示。 （5）确定进给路线 A面的粗、精铣削加工进给路线根据铣刀直径确定，因所选铣刀直径为?100，故安排沿x方向两次进给，如图3-15所示。因为孔的位置精度要求不高，机床的定位精度完全能保证，所以所有孔加工进给路线均按最短路线确定，图3-16～20所示的即为各孔加工的进给路线。 （6）选择切削用量 查表确定切削速度和进给量，然后计算出机床主轴转速和机床进给速度，详见前表3-2。 小结：本次课学习了铣镗加工中心的工艺能力及刀具选定方法，是工艺的基础知识部分。 10分 15分 15分 5分 第 页

?数控加工工艺与编程 教 案

序号 18 授课日期 班级 授课时数 2 第3章 数控镗铣削加工工艺与编程 项目（章节） 3.2数控镗铣削编程常识（1） 数控镗铣削加工编程内容、方法、格式 教学目标 与要求 教学目标：数控镗铣加工编程的方法、格式要求 教学要求：熟悉数控镗铣加工中心编程内容及格式组成，掌握编程基本步骤 教学难点 与重点 教学重点：编程格式具体要求，编程步骤及方法技巧 教学难点：编程格式的具体要求应用 授课方法 多媒体授课 （现代化） 教学手段 录像、PPT展示 作 业 分析总结镗铣削加工编程格式特点及具体要求有哪些？ 教 学 内 容 及 过 程 引入：在数控镗铣削加工设备上加工零件时，数控机床严格按照外部输入的程序来控制机床的运行，包括工件加工、辅助运动等。本节主要介绍数控镗铣削加工设备编程的基础知识。对配有不同数控系统的机床，加工指令及编程格式可能会有所不同，但基本方法和步骤是相同的。 3.2.1 数控编程的内容 根据零件图样，按规定的代码及程序格式将零件加工的全部工艺过程、工艺参数、位移数据和方向以及操作步骤等以数字信息的形式，输入给数控装置，从而指挥数控机床加工。 时间 分配 5分钟 分析零件图样加工工艺分析数值计算编写程序单制作控制介质检查修改程序校验数控试切削10分 5分 第 页

1．分析零件图样 2．加工工艺分析

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jokp.html