数控铣床教案..pdf

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1、宁阳县职业中等专业学校数控科 模块一 数控铣床基础知识 项目一认识数控铣削机床及选用 授课时间第 1 课时授课班级02 级数控班 授课时数1 授课形式讲授 授课章节 名称 项目 1：认识数控铣削机床及选用 使用教具多媒体 教学目的 熟悉适合数控铣削零件； 熟悉数控铣床或加工中心的选择方法。 教学重点 对数控铣床和加工中心的类型进行选择 机床规格的选择 机床精度的选择 教学难点 对数控铣床和加工中心的类型进行选择/ 机床规格的选择 / 机床精度的选择 补充内容无 课外作业教材章节后的相应习题 教学后记 课堂中讨论内容的安排，活跃了教学气氛，激发学生学 习兴趣，增强了学生的思维分析能力。学生掌握程

2、度良好，然 须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 宁阳县职业中等专业学校数控科 1、复 习 及 提 问 提问上一讲学 习 的 主 要 内 容。 2、引入： 3、新课内容： 逐步完成本次 教学内容的讲 授。 引入： 数控铣床的基本特点。 新课内容： 一、适合数控铣削零件 1、空间曲面类零件： 2、平面曲线轮廓类零件 3、其它适合数控铣削加工的零件 二、数控铣床或加工中心的选择 1数控铣床或加工中心的类型选择 不同类型的数控铣床或加工中心， 其使用范围也有一定的 局限性，只有加工与工作条件相适合的工件，才能达到最佳的 宁阳县职业中等专业学校数控科 4、讨论： 讨

3、论机床精度 的选择要点综 合运用新授内 容。 5、总结 总结本次授课 主要内容。 效果。一般来说，立式数控铣床及镗铣加工中心适用于加工平 面凸轮、样板、箱盖、壳体等形状复杂单面加工零件，以及模 具的内、外型腔等；卧式铣床和加工中心配合回转工作台适 用于加工箱体、泵体、壳体有多面加工任务的零件，如果对箱 体的侧面与顶面要求在一次装夹中加工，可选用五面体加工中 心。 如果在立式铣床和加工中心上加工适合卧式铣床和加工中心 加工的典型零件，则当对零件的多个加工面、多工位加工时， 需要更换夹具和倒换工艺基准， 这样会降低加工精度和生产效 率。 如果将适合在立式铣床和立式加工中心的典型工件在卧式铣 床或加

4、工中心上加工， 则常常需要增加弯板夹具， 从而降低工 件加工工艺系统的刚性。 为了保持数控铣床及镗铣加工中心的精度，降低生产成 本，延长使用寿命，又通常把零件的粗加工，零件基准面、定 位面的加工安排在普通机床上进行。 2机床规格的选择 应根据被加工典型工件大小尺寸选用相应规格的数控机 床。数控机床的主要规格包括工作台尺寸、几个数控进给坐标 的行程范围和主轴电动机功率。 选用合适的工作台尺寸保证工 件在其上面能顺利装夹； 选择合适的进给坐标行程保证工件的 加工尺寸在各坐标有效行程内。 CNC 铣床或加工中心的工作台面尺寸和三个直线坐标行程 都有一定比例关系，如机床的工作台为500mm 500mm

5、 ，其 X 轴行程一般为 700800mm ，Y轴为 550700mm ，Z轴为 500 600mm ，因此工作台的大小基本确定了加工空间的大小。 此外，选择数控机床时还应考虑工件与换刀空间的干涉及 工作台回转时与护罩等附件干涉等一系列问题，而且还要考虑 机床工作台的承载能力。 对机床的主要的技术参数认识是确定 机床能否满足加工的重要依据。 3 机床精度的选择 选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位的加工 精度要求来确定，一般来说，批量生产零件时，实际加工出的 精度公差数值为机床定位精度公差数值的1.5 2 倍。数控铣 宁阳县职业中等专业学校数控科 6、作 业 及 辅 导： 布置下次提问

6、的思考题，及 课后练习题。 对思考题、习 题难点、要求 进行辅导。 床和加工中心按精度分为普通型和精密型，其主要精度项目如 表 5-1-2 所示。 普通型 CNC 机床可批量加工 IT8 级精度的工件； 精密型 CNC 铣床和加工中心加工精度可达IT56 级，但对使 用环境要求较严格，以及要有恒温等工艺措施。 CNC 铣床和加工中心的直线定位精度和重复定位精度综合 反映了该轴各运动元部件的综合精度。尤其是重复定位精度， 它反映了该控制轴在全行程内任意点定位稳定性，这是衡量该 控制轴能否稳定可靠工作的基本指标。 铣圆精度是综合评价CNC铣床和加工中心有关数控轴的 伺服跟随运动特性和数控系统插补功

7、能的指标。由于数控机床 具有一些特殊功能，因此，在加工中等精度的典型工件时，一 些大孔径圆柱面和大圆弧面可以采用高切削性能的立铣刀铣 削， 测定每台机床的铣圆精度的方法是用一把精加工立铣刀铣 削一个标准圆柱试件，中小型机床圆柱试件的直径一般在 200300mm左右。将铣削后加工得到的标准圆柱试件放到 圆度仪上，测出加工圆柱的轮廓线， 取其最大包络圆和最小包 络圆，两者间的半径差即为其精度。 数控铣床和加工中心主要精度项目 精度项目普通型 (mm) 精密型 ( mm) 直线定位精度001全程0005全程 重复定位精度0006 土 0002 铣圆精度003004 002 一、讨论： 机床精度的选择

8、要点。 总结： 1、适合数控铣削零件； 2、数控铣床和加工中心的选择； 作业及辅导： 1、如何对数控铣床和加工中心的类型进行选择 2、适合数控铣削零件？ 3、如何对机床精度的选择？ 宁阳县职业中等专业学校数控科 项目二认识数控铣削刀具及铣削加工特点 课时第 2 课时授课班级02 级数控班 授课时数1 授课形式讲练 授课章节 名称 项目 2：认识数控铣削刀具及铣削加工特点 使用教具多媒体 教学目的 熟悉铣削刀具的选择； 熟悉铣削用量的选择； 熟悉铣削加工的特点。 教学重点 铣削刀具的选择 铣削用量的选择 铣削加工的特点。 教学难点 铣削用量的选择； 立铣刀； 顺铣与逆铣的比较 补充内容无 课外作

9、业 1.铣削用量的选择方法？ 2.立铣刀的类型及选择？ 3.顺铣与逆铣的比较？ 教学后记 教案设计时注意了学习内容的逻辑性，学习内容层层深 入，教学展开顺利，教学效果良好；课堂中讨论内容的安排， 活跃了教学气氛，激发学生学习兴趣，增强了学生的思维分析 能力。学生掌握程度良好， 然须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 宁阳县职业中等专业学校数控科 复习及提问 提 问 上 一 讲 学 习 的 主 要 内容。 引入： 新课内容： 逐 步 完 成 本 次 教 学 内 容 的讲授。 讨论： 讨 论 铣 削 刀 具的选择；铣 削 用 量 的 选 择 总结 总 结 本 次

10、 授 课主要内容。 引入： 铣削是铣刀旋转作主运动， 工件或铣刀作进给运动的切削 加工方法。数控铣削是一种应用非常广泛的切削加工方法，能 完成数控铣削加工的设备主要是数控铣床和加工中心，各种平 面轮廓和立体轮廓的零件，如凸轮、模具、叶片、螺旋桨等都 可采用数控铣削加工。 新课内容： 一、数控铣削加工的刀具 1、面铣刀 2、立铣刀 立铣刀的一般结构 / 特种立铣刀 3、 模具铣刀 4、键槽铣刀 5、鼓形铣刀 6、铣削刀具的选择 二、刀具切削参数的选择 铣削用量的选择 吃刀量的选择 1)切削深度 ap（背吃刀量） 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为。端 铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣削

11、时，为被加工 表面的宽度。 2)切削宽度 aw（侧吃刀量） 侧吃刀量（ ae）为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸， 单位为。 端铣时， ae 为被加工表面宽度；而圆周铣削时， 侧吃刀量为切削层深度 3)背吃刀量或侧吃刀量与表面质量的要求。 余量不大，力求粗加工一次进给完成，但是在余量较 大，或工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可多次分层 切削完成。 当工件表面粗糙度值要求不高时粗铣，或分粗铣、半 精铣两步加工； 当工件表面粗糙度值要求较高，宜分粗铣、 半精铣、精铣三步进行。 每齿进给量的选择。 切削线速度 Vc 合理的切削用量应满足以下要求：在保证安全生产，不发 生人身、设备事故，保证工件加工质

12、量的前提下，能充分地发 挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和 工艺系统刚性所允许的额定负荷的情况下，尽量选用较大的切 削用量。一般情况下我们对切削用量选择时应考虑到下列问 宁阳县职业中等专业学校数控科 作业及辅导： 布 置 下 次 提 问的思考题， 及 课 后 练 习 题 。 对 思 考 题 、 习 题 难 题： 保证加工质量：主要是保证加工表面的精度和表面粗 糙度达到工件图样的要求。 保证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内：要保 证切削用量的选择在工艺系统的能力范围内，不应超过机床允 许的动力和转矩的范围，不应超过工艺系统( 铣床、刀具、工 件) 的刚度和强度范围，同时又

13、能充分发挥它们的潜力。 保证刀具有合理的使用寿命：在追求较高的生产效率 的同时，保证刀具有合理的使用寿命， 并考虑较低的制造成本。 以上三条，要根据具体情况有所侧重。一般在粗加工时， 应尽可能地发挥刀具、机床的潜力和保证合理的刀具使用寿 命。精加工时，则应首先要保证切削加工精度和表面粗糙度， 同时兼顾合理的刀具的使用寿命。 三、铣削加工的特点 1、铣削特点概述： 2、周铣与端铣的比较 3、顺铣与逆铣的比较 顺铣切削处刀具的旋向与工件的送进方向一致。打个比 方，你用锄头挖地，而地面同时往你脚后移动，顺铣就是这样 的状况。通俗地说，是刀齿追着材料“咬”，刀齿刚切入材料 时切得深，而脱离工件时则切得

14、少。顺铣时，作用在工件上的 垂直铣削力始终是向下的，能起到压住工件的作用，对铣削加 工有利，而且垂直铣削力的变化较小，故产生的振动也小， 机床受冲击小，同时顺铣也有利于排屑，数控铣削加工一般尽 量用顺铣法加工。 逆铣切削处刀具的旋向与工件的送进方向相反。打个 比方，你用铲子铲地上的土，而地面同时迎着你铲土的方向移 动，逆铣就是这样的状况。通俗地说，是刀齿迎着材料“咬”， 刀齿刚切入材料时切得薄，而脱离工件时则切得厚。这种方式 机床受冲击较大，加工后的表面不如顺铣光洁，消耗在工件进 给运动上的动力较大。 由于铣刀刀刃在加工表面上要滑动一小 段距离，刀刃容易磨损。 对于表面有硬皮的毛坯工件，顺铣时

15、铣刀刀齿一开始就切 削到硬皮，切削刃容易损坏，而逆铣时则无此问题。 讨论： 铣削刀具的选择 宁阳县职业中等专业学校数控科 点、要求进行 辅导。 铣削用量的选择 总结： 1、铣削加工的特点 2、铣削刀具及铣削用量的选择 作业及辅导： 1、铣削用量的选择方法？ 2、立铣刀的类型及选择？ 3、 顺铣与逆铣的比较？ 宁阳县职业中等专业学校数控科 模块二 数控铣床的基本操作训练 项目一数控铣床基本操作 课时第 3 课时授课班级02 级数控班 授课时数1 授课形式讲练 授课章节 名称 项目 1：数控铣床基本操作 使用教具多媒体 教学目的 熟悉 CNC 铣床 MDI面板和机床控制面板的操作； 熟悉手动、 M

16、DI 、编辑、手轮等基本操作； 熟悉开机和关机步骤； 教学重点MDI面板和机床控制面板的操作，开机和关机操作 教学难点对开机回零操作的理解 补充内容无 课外作业补充 教学后记 课堂中讨论内容的安排，活跃了教学气氛，激发学生学 习兴趣，增强了学生的思维分析能力。学生掌握程度良好，然 须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 宁阳县职业中等专业学校数控科 2、复习 及提 问 提 问 上 一 讲 学 习 的 主 要 内容。 2、引入： 7、新课 内 容： 逐 步 完 成 本 次 教 学 内 容 的讲授。 8、讨论： 讨 论 机 床 精 度 的 选 择 要 点 综 合

17、运 用 新授内容。 9、总结 总 结 本 次 授 课主要内容。 10、作 业 及辅导： 布 置 下 次 提 问的思考题， 及 课 后 练 习 题 。 对 思 考 题 、 习 题 难 点、要求进行 辅导。 引入： 普通车床的操作。 新课内容： 41 FANUC 0i数控铣床操作面板 1CRT/MDI操作面板 2机床控制面板 42 FANUC 0i数控系统操作及机床的基本操作 1操作注意事项 2. 开机步骤 机床总电源开，机床电源指示灯亮。系统电源开，控制 器指示灯亮。急停按钮松开，按下机床复位按钮，机床准备好 灯亮。 3关机步骤 按下急停按钮，此时机床准备好灯灭，系统电源关，控 制器指示灯灭。机

18、床总电源关，机床电源指示灯灭。 二、讨论 ： 关机时注意什么问题？ 总结： 1、键的基本操作； 2、开关机步骤； 作业及辅导： 1、CNC 铣床坐标系的规定？ 2、消除 CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别的方法？ 3、坐标系零点偏置的方法？ 宁阳县职业中等专业学校数控科 项目二认识数控铣床的对刀及刀具补偿 课时第 4 课时授课班级02 级数控班 授课时数1 授课形式讲练 授课章节 名称 项目 2：认识数控铣床的对刀及刀具补偿 使用教具多媒体 教学目的 熟悉 CNC 铣床坐标系的规定； 熟悉消除 CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别； 熟练掌握数控铣床的对刀； 教学重点 CNC 铣床坐标系的规

19、定； 数控铣床的对刀； 教学难点铣床坐标系与工件坐标系的差别，数控铣床的对刀目的及方法 补充内容无 课外作业补充 教学后记 课堂中讨论内容的安排，活跃了教学气氛，激发学生学 习兴趣，增强了学生的思维分析能力。学生掌握程度良好，然 须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 1复习及提 问 提 问 上 一 讲 学 习 的 主 要 内容。 2引入： 引入： 数控车床对刀及补偿设置。 新课内容： 2.1 CNC 铣床坐标系 1立式铣床、加工中心的坐标轴名称 2卧式铣床、加工中心的坐标轴名称 3. 铣床零点、机床坐标系 4回参考点操作 22 设定工件坐标系 23 基于零点

20、偏置的对刀方法 宁阳县职业中等专业学校数控科 3. 新课内容： 逐 步 完 成 本 次 教 学 内 容 的讲授。 4.讨论： 讨 论 机 床 对 刀目的、步骤 及方法，分析 刀 具 补 偿 的 要点。 5. 总结 总 结 本 次 授 课主要内容。 1坐标系零点偏置 2以零件两侧面交点为工件坐标原点的偏置值测量 3零件中心为工件原点的偏置值测量 4. 对刀操作，具体步骤为： 装夹工件，装上刀具。 MDI 程序显示状态下，输入指令“M03 S200;”循环启 动; 然后打到手轮状态，再启动。 通过手摇脉冲发生器使刀具在工件前、后、左、右侧面 及工件上表面作极微量的接触切削，分别记下刀具此时所处的

21、机床坐标系 X、的坐标值。 进行必要的数值处理计算。 将工件坐标系原点在机床坐标系的坐标值录入到 G54G59 存储地址的任一工件坐标系中即可。 对刀正确性验证。 MDI方式下运行“ G5_ G90 G00 X0 Y0 Z100” 5. 刀具补偿 （1）数控铣床刀具半径补偿的概念 如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀 心轨迹编程。如图5-4-3 所示的点划线为刀心轨迹，其坐标值 计算相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直 径变化时，必须重新计算刀心轨迹，并修改程序，这样既复杂 繁锁，又不易保证加工精度。 当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控程序只需按工 件轮廓编写，

22、加工时数控系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏 离工件轮廓一个半径值，即进行刀具半径补偿。 （2）刀具半径补偿量的指定 现代数控系统一般都设置有若干个可编程刀具半径偏置寄 存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参 数(刀具长度、刀具半径等 )存入这些寄存器中。 FANUC 的刀具长度、 半径补偿值寄存器如图5-4-4 所示。在 进行数控加工前，必须预先把各刀的半径补偿值填写到寄存器。 D 是存放补偿值 ( 刀具半径值 )的存储器地址。刀具补偿值由操 作者在操作面板上输入D到指定的存储器中。刀具补偿值应 设在 D01开始的存储器中。 D00通常表示补偿值为零。 在编写数控程序半径补偿程

23、序时，只需写出所需刀具半径 补偿参数所对应的寄存器编号即可。如，D01 调用存在半径补 偿寄存器编号为 1 的地址内半径补偿值。 实际加工时，数控系统将该编号对应的刀具半径偏置寄存 器中存放的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生 成实际的刀具中心运动轨迹。 宁阳县职业中等专业学校数控科 6. 作 业 及 辅 导： 布 置 下 次 提 问的思考题， 及 课 后 练 习 题 。 对 思 考 题 、 习 题 难 点、 要求进行 辅导。 （3） G40、G41 、G42指令格式 三、讨论： X、Y向对刀的实质？ 总结： 1、CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别； 作业及辅导： 1、CNC 铣床

24、坐标系的规定 ? 图 2-1 刀具左半径补偿指令G41，右半径补偿指令G42 宁阳县职业中等专业学校数控科 项目二认识数控铣床的对刀及刀具补偿 课时第 5 课时授课班级02 级数控班 授课时数1 授课形式讲练 授课章节 名称 项目 2：认识数控铣床的对刀及刀具补偿 使用教具多媒体 教学目的 熟悉 CNC 铣床坐标系的规定； 熟悉消除 CNC 铣床坐标系与工件坐标系的差别； 熟练掌握数控铣床的对刀； 教学重点 CNC 铣床坐标系的规定； 数控铣床的对刀； 教学难点铣床坐标系与工件坐标系的差别，数控铣床的对刀目的及方法 补充内容无 课外作业补充 教学后记 课堂中讨论内容的安排，活跃了教学气氛，激发

25、学生学 习兴趣，增强了学生的思维分析能力。学生掌握程度良好，然 须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 1复习及提 问 提 问 上 一 讲 学 习 的 主 要 内容。 2引入： 引入： 数控车床对刀及补偿设置。 新课内容： （3） G40、G41 、G42指令格式 图 2-1 刀具左半径补偿指令G41，右半径补偿指令G42 宁阳县职业中等专业学校数控科 3. 新课内容： 逐 步 完 成 本 次 教 学 内 容 的讲授。 4. 讨论： 讨 论 机 床 对 刀目的、步骤 及方法，分析 刀 具 补 偿 的 要点。 5. 总结 总 结 本 次 授 课主要内容。 刀具半

26、径补偿指令的格式如下： G00/G01 G41/G42 X YD； G00/G01 G40 XY； 其中：G41为左偏置刀具半径补偿指令，G42为右偏置刀具 半径补偿指令。 G40 取消刀具半径补偿。 如图 2-1 所示，当沿着刀具前进方向看，刀具中心在零件 轮廓左边时为左偏置，刀具中心在零件轮廓右边时为右偏置。 （4）半径补偿的建立、执行和撤销 在轮廓加工过程中，刀具半径补偿的执行过程一般分为刀 具半径补偿的建立、刀具半径补偿的执行和刀具补偿撤销三步。 如图 2-2，用半径补偿功能编写轮廓加工程序。设24 立 铣刀编号为 T01，半径补偿号为 D01 ，存储器的 D01中存放半径 补偿值 D

27、01=12 。编写轮廓加工程序O5402如下： O5402 主程序号 N1 G54 G90 G40 ；建立工件坐标系，程序初始设定； S300 M03 ；主轴旋转； N2 G00 X-42 Y-42 ；快进到点 S； N3 Z-2.0 ；Z 轴下刀到 Z= -2 ； N4 G41 G01 X0 Y-24 F200 D1；在 SP直线运动中 建立半径补偿； N5 G01 Y40 F100；直线插补至 A； N6 X110 Y69.47；直线插补至 B； N7 Y20；直线插补至 C； N8 G02 X90 Y0 R20；顺圆插补至 D； N9 G01 X-24；直线插补至 E ； N10 G0

28、G40 X-42 Y-42；在 ES点定位运动中取消半径补偿； N11Z100.0；快速抬刀至 Z=100 高度平面； N12M05 ；主轴停； N13M30 ；程序结束，复位； （5）刀具补偿实例分析 刀具半径补偿的建立 a、G41 建立半径补偿b、G40 取消半径补偿 2-2 半径补偿建立和取消 宁阳县职业中等专业学校数控科 6. 作 业 及 辅 导： 布 置 下 次 提 问的思考题， 及 课 后 练 习 题 。 对 思 考 题 、 习 题 难 点、 要求进行 辅导。 在加工程序 O5402中，建立半径补偿的程序段为N4 。 如图 5-4-6a 所示，刀具从起点S 用一个快速 SP 运动建

29、 立半径补偿，程序段的终点是P，但经半径补偿后到达的点是 P1点，P1点相对要加工轮廓的延长线向左偏移了一个半径。 补偿加工 在刀具补偿进行期间，刀具中心轨迹始终偏离程序轨迹一 个刀具半径值的距离。在加工程序O5402中，在半径补偿状态 下切削加工的程序段为N5 、N6 、N7 、N8 、N9。 刀具补偿撤销 在加工程序 O5402中，取消半径补偿的程序段为N10 。 如图 5-4-6b 所示，刀具从 E 点有用一个快速ES运动取消 半径补偿，程序段的起点是E，但取消半径补偿前的实际刀具 中心起点却是 E1，经取消半径补偿程序段执行后，刀具中心实 际从 E1到达的终点是 S点。 （6）刀具半径

30、补偿功能的应用 刀具因磨损、重磨、换新而引起刀具直径改变后，不必修 改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后刀具直径。如图 2-3a 所示，1 为未磨损刀具，2 为磨损后刀具，两者直径不同， 只需将刀具参数表中的刀具半径r1 改为 r2，即可适用同一程 序。 用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿的变化， 可进行粗、精加工。如图2-3b 所示，刀具半径为 r，精加工余 量为。粗加工时，输入刀具半径补偿值D= r + ，则加工出 虚线轮廓。精加工时，用同一程序、同一刀具，但输入刀具半 径补偿值 D = r ，则加工出实线轮廓。 四、讨论： 刀具补偿的目的、方法。 a、直径改变，程序不变 b、

31、直径不变，粗精加工 图 2-3 刀具半径应用 宁阳县职业中等专业学校数控科 总结： 2、试切法对刀的步骤。 作业及辅导： 1、对刀的方法及步骤？ 模块三 数控铣床单项铣削练习 项目一学会平面铣削工艺及其编程 课时第 6 课时授课班级02 级数控班 授课时数1 授课形式讲练 授课章节 名称 项目 1：学会平面铣削工艺及其编程 使用教具多媒体 教学目的 掌握平面铣削考虑的工艺方法； 掌握单次面铣的编程路线设计； 掌握多次平面铣削的刀具路线。 教学重点 平面铣削考虑的工艺方法；单次面铣的编程路线设计；子 程序编程。 教学难点 平面铣刀的选择； 切削的起点和终点及刀路； 切削参数的选择， 子程序编程的

32、方法。 补充内容无 宁阳县职业中等专业学校数控科 课外作业补充 教学后记 教案设计时注意了学习内容的逻辑性，学习内容层层深 入，教学展开顺利，教学效果良好；课堂中讨论内容的安排， 活跃了教学气氛，激发学生学习兴趣，增强了学生的思维分析 能力。学生掌握程度良好，然须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 复习及提问 提问上一讲 学习的主要 内容。 新课内容： 逐步完成本 次教学内容 的讲授。 讨论： 讨论单次面 铣工艺编程 的要点综合 运用新授内 容。 总结 总结本次授 课 主 要 内 容。 作 业 及 辅 导： 布置下次提 问 的 思 考 题，及课后 练习题。对

33、 思考题、习 题难点、要 求 进 行 辅 导。 引入： 平面铣削通常是把工件表面加工到某一高度并达到一定表面 质量要求的加工，它相对复杂的轮廓周铣加工显得比较简单，一 般大面积的平面铣削使用面铣刀，在小面积平面铣削也可使用立 铣刀。面铣刀加工时，它的轴线垂直于工件的加工表面。 新课内容： 一、平面铣削需要考虑的几个问题 1、面铣刀直径的选择 工件上表面宽100 ，面宽不太大，拟用直径比平面宽度大 的面铣刀单次铣削平面，平面铣刀最理想的宽度应为材料宽度的 1.3 1.6 倍。当刀具中心偏离工件的中心时，刀具与工件的两边 都有一定的重叠，如图2-4。 选用标准 80 数控硬质合金可转位面铣刀， 选

34、择刀齿数为 8。 2、铣削中刀具相对于工件的位置 选定直径后，便可考虑起点和终点位置了。出于安全考虑， 刀具需要在工件外有足够的安全间隙处移至Z 向加工深度，并确 定刀具沿 X轴(水平) 从右到左方向切削。 如上图，选择工件零点（X0，Y0）在工件对称线的右端。本 例工件长度为 150 ，刀具半径为 40，选择安全间隙为 20 ， 所以起点的 X位置为 X=75+40+20=135 。 当 Y=30 时，刀具中心偏离工件的中心，刀具超出工件边线 20 ，是刀具直径的25左右。刀具直径的14 到 13 超出 工件两侧，可以得到适当的刀齿切入角， 并基本保证顺铣方式 （实 际上顺铣中通常也混有一部

35、分逆铣，这是平面铣削中的正常现 象） 。 如 上 图 ， 最 终 确 定 四 个 点 (X135,Y30) 、 (X-135,Y30) (X-135,Y-30) 、 (X135,Y-30) 。 3、刀具的刀齿 4、大平面铣削时的刀具路线 宁阳县职业中等专业学校数控科 单次平面铣削的一般规则同样也适用于多次铣削。由于平面 铣刀直径的限制而不能一次切除较大平面区域内的所有材料，因 此在同一深度需要多次走刀。 铣削大面积工件平面时，分多次铣削的刀路有好几种，如图 3-1，最为常见的方法为同一深度上的单向多次切削和双向多次 切削。 1单向多次切削粗精加工的路线设计 如图 3-1a、b 为单向多次切削粗

36、精加工的路线设计。 单向多次切削时，切削起点在工件的同一侧，另一侧为终点 的位置，每完成一次工作进给的切削后，刀具从工件上方快速点 定位回到与切削起点在工件的同一侧，这是平面精铣削时常用的 方法，但频繁的快速返回运动导致效率很低，但这种刀路能保证 面铣刀的切削总是顺铣。 2双向来回 Z形切削 双向来回切削也称为Z 形切削，如图3-1c 、d，显然它的效 率比单向多次切削要高，但它在面铣刀改变方向时，刀具要从顺 铣方式改为逆铣方式，从而在精铣平面时影响加工质量，因此平 面质量要求高的平面精铣通常并不使用这种刀路，但常用于平面 铣削的粗加工。 为了安全起见，刀具起点和终点设计时，应确保刀具与工件

37、间有足够的安全间隙。 二、单次面铣的编程实例： 1、选择平面铣刀的直径； 2、切削的起点和终点及刀路： 3、切削参数的选择 设面铣刀分二次铣削到指定的高度，粗铣切深4 ，留有 1 的精加工余量，工序尺寸41 3 .0 0 ，精加工保证 400.02。 粗铣时，因面铣刀有8 个刀齿 (Z=8) ，为刀齿中等密度铣刀， 选 fZ=0.12，则 f=80.12 1；参考 V=55105m/min，综合其它 因素选 V=62.5 m/min， 则主轴转速 S=318 62.5/125 150r/min ， 计算进给速度 F=fZZS=1150=150/min 。 精铣时，为保证表面质量，Ra3.2，选

38、 f=0.6 ，参考 V=55 图 3-1 面铣的多次切削刀路 宁阳县职业中等专业学校数控科 105m/min，综合切深小，进给量小，切削力小的因素，选V=100 m/min，则主轴转速S=318 100/125300r/min ，计算进给速度 F=fS=0.6300=180/min 。 4、铣削程序 加工程序如下： O0601 ； N10 G54 G90 G40 G69 G80 G15 M03 S900; N20 G00 Z100; N30 X65 Y50; N40 Z10; N50 G01 Z-1 F120; N60 M98 P00070002; N70 G90 G00 Z100; N80

39、 M05; N90 M30; O0002; N10 G91 G01 X-130 F120; N20Y-8; N30 X-130; N40 Y-8; N50 M99; 三、多次平面铣削的刀具路线 单向多次切削 双向来回切削（ Z形切削） 讨论： 单次面铣工艺编程的要点。 总结： 1、平面铣削时，对刀具考虑的几个问题。 宁阳县职业中等专业学校数控科 2、平面铣削时的路线设计。 作业及辅导： 1、单次面铣工艺编程的要点？ 2、多次平面铣削的刀具路线的区别？ 3、对如图零件的上表面加工进行工艺编程。 宁阳县职业中等专业学校数控科 项目二简单外轮廓铣削 课时第 17-20 课时授课班级01 级数控班 授

40、课时数4 授课形式讲练 授课章节 名称 项目 2：学会外轮廓铣削工艺及其编程 使用教具多媒体 教学目的 熟悉和掌握立铣刀的铣削工艺 熟悉外轮廓铣削工艺及其编程编程方法、注意点，掌握刀具半径 补偿的方法。 教学重点 立铣刀粗、精加工，内、外结构加工方法。 立铣刀的刀具参数选择。 立铣刀的刀具路线 刀具半径补偿。 宁阳县职业中等专业学校数控科 教学难点 针对不同加工内容， 立铣刀的切削用量三要素的选择，刀具半径 补偿的应用。 补充内容无 课外作业补充 教学后记 教案设计时注意了学习内容的逻辑性，学习内容层层深 入，教学展开顺利，教学效果良好；课堂中讨论内容的安排， 活跃了教学气氛，激发学生学习兴趣

41、，增强了学生的思维分析 能力。学生掌握程度良好， 然须在后续教学中进一步加强巩固。 课堂教学安排 教学过程主要教学内容及步骤 复习及提问： 提问上一讲学习的主 要内容。 引入： 新课内容： 逐步完成本次教学内 容的讲授。 讨论： 讨论针对不同加工内 容，立铣刀的形状、 尺寸及其它参数的选 择。 讨论立铣刀切削 Z 向 和 X、 Y向进退刀控 制方法。 总结 总结本次授课主要内 容。 作业及辅导： 布置下次提问的思考 题，及课后练习题。 对思考题、习题难点、 要求进行辅导。 引入： 圆周铣削中最常用的刀具为立铣刀，立铣刀的应用 范围很广，它应用于对大多数结构的数控铣削加工中。 在铣削加工使用中，

42、 应对立铣刀的直径、 刀具形式、 切 削刃、 R角、刀柄以及刀具材料等予以考虑。 新课内容： 立铣刀的周铣削考虑的问题 1、立铣刀的加工内容 2、立铣刀的形状 3、立铣刀的尺寸 4、刀齿的数量 5、 转速和进给率 6、刀具颤振 7、余量的去除 立铣刀粗加工 立铣刀内结构加工 立铣刀外形轮廓加工 8、立铣刀的选用 CNC 加工中，必须考虑的立铣刀尺寸因素包括：立 铣刀直径，立铣刀长度，螺旋槽长度( 侧刃长度 ) 。 CNC 加工中，立铣刀的直径必须非常精确，立铣刀 的直径包括名义直径和实测的直径。 名义直径为刀具厂 商给出的值；实测的直径是精加工用作半径补偿的半径 补偿值。重新刃磨过的刀具， 即

43、使用实测的直径作为刀 具半径偏置，也不宜将它用在精度要求较高的精加工 中，这是因为重新刃磨过的刀具存在较大的圆跳动误 差，影响到加工轮廓的精度。 宁阳县职业中等专业学校数控科 直径大的刀具比直径小的刀具的抗弯强度大，加工 中不容易引起受力弯曲和振动。立铣刀铣外凸轮廓时， 可按加工情况选用较大的直径， 以提高刀的刚性； 立铣 刀铣削凹形轮廓时，铣刀的最大半径选择受凹形轮廓的 最小曲率半径限制，铣刀的最大半径应小于零件内轮廓 的最小曲率半径，一般取最小曲率半径的0.8 0.9 倍。 刀具从主轴伸出的长度和立铣刀从刀柄夹持工具 的工作部分中伸出的长度也值得认真考虑，立铣刀的长 度越长，抗弯强度减小，

44、 受力弯曲程度大， 会影响加工 的质量，并容易产生振动，加速切削刃的磨损。 立铣刀根据其刀齿数目， 可分为粗齿 (Z 为 3、 4、 6、 8)、中齿(Z 为 4、6、8、10)和细齿 (Z 为 5、6、8、10、 12)。粗齿铣刀刀齿数目少、强度高、容屑空间大，适 用于粗加工；细齿齿数多、工作平稳，适用于精加工。 中齿介于粗齿和细齿之间。 被加工工件材料类型和加工的性质往往影响刀齿 数量选择。 在加工塑性大的工件材料， 如铝、镁等，为避免产 生积屑瘤，常用刀齿少的立铣刀, 立铣刀刀齿越少，螺 旋槽之间的容屑空间越大， 可避免在切削量较大时产生 积屑瘤。 加工较硬的脆性材料，需要重点考虑的是避

45、免刀具 颤振，应选择多刀齿立铣刀， 刀齿越多切削越平稳， 从 而减小刀具的颤振。 小直径或中等直径的立铣刀， 这些立铣刀通常有两 个、三个和四个刀齿， 三刀齿立铣刀兼有两刀齿刀具与 四刀齿刀具的优点， 加工性能好，但三刀齿立铣刀不是 精加工的选择， 因为很难精确测量其直径尺寸。 键槽铣 刀不管直径多大， 它通常只有两个螺旋槽， 它与钻头相 似，可沿 Z 轴向切入实心材料。 9、立铣刀切削的进退刀控制方法 (1) 深度方向切入工件的进退刀方式 直接垂直向下进刀 / 斜线进刀及螺旋进刀 (2) 水平方向进退刀方式 10、刀具 Z 向高度设置 起止高度 / 慢速下刀或进刀相对距离 （安全间隙） /

46、抬刀 控制 宁阳县职业中等专业学校数控科 11、切削方向 12、程序编制 加工程序如下： O1008 ； N10 G54 G90 G69 G40 G15 G80 M03 S900 ； N20 G00 Z100； N30 X75 Y35； N40 Z10； N50 G01 Z-3 F120 ； N60 G41 X40 Y35 D02； N70 Y-40，R6； N80 X-40 Y-40 ，C5 ； N90 Y40，R6 ； N100 X40，C5 ； N110 X75 Y35 G40； N120 G00 Z100； N130 M05 ； N140 M30 ； 正六边形轮廓铣 削实例 1正六边形

47、 外形铣削加工要 求 如图工件，毛 坯是直径 80， 高 40 的圆柱，材料 45 钢，顶面、底面已加工，现加工 六边形轮廓工件图 宁阳县职业中等专业学校数控科 外接圆为 60 的正六边形轮廓，轮廓深15mm ，轮廓精度 由尺寸 51.96 0.02 规定, 轮廓面和台阶面有表面粗糙 度 Ra1.6 的要求。 2余量分配及刀具选用 直径方向的单边最大余量为(80-52) 2=14 mm ，轴 向加工加工余量为 15， 选择直径 30的四齿立铣刀， 材料为高速钢，立铣对正六边形外形粗、精铣削。 拟定 Z向深度 15 mm ， 分三层切削，切深分别是 7mm 、 7mm 、1mm 。 拟定水平面内

48、，分粗、半精、精铣三层切削，粗加 工后留余量 2mm ，半精加工后留精加工余量0.5mm ，精 铣时沿轮廓加工。 水平面内，粗加工半径补偿值D1=2+15=17 ；半精加 工半径补偿值D2=0.5+15=15.5；精加工半径补偿值 D3=15 。 3刀路设计 如图，选择工件上表面圆孔中心为工件零点，求得 轮廓各基点坐标为A （-15.0,-25.98） ；B （-30.,0 ） ； C （-15.0,25.98） ； D（15.0,25.98 ） ； E（30.,0 ） ； F （15.0,-25.98） 。 轮廓半径补偿切削路线图 选择刀具的起始点在X55，Y-55，与工件有足够的 安全间隙

49、， OP运动建立补偿， FA延长线的 P点切入轮 廓，EF延长线的 E点切出轮廓， QS运动取消补偿。 4切削用量设计 30 的立铣刀，有4 个刀齿 (Z=4) ，立铣刀粗铣 宁阳县职业中等专业学校数控科 削 Z 向切深 7 ；侧向最大切深12 ，选 fZ=0.1，选 V=24m/min ，则主轴转速 S=318 24/30300r/min ，计 算进给速度 F=fZZS=0.14280120 /min ，综 合其它因素确定 F=100/min 。 立铣刀半精铣削时，侧向最大切深2 ，取 S=400 r/min ；F=200/min 。 立铣刀精铣削时，侧向最大切深0.5 ，要保证表 面质量，取 S=500 r/min ；F=100/min 。 5轮廓铣削编程 设主程序号为 O5603 ；设建立半径补偿， 补偿切削、 取消补偿的加工运动子程序号O5604 。 O5603 ；（主程序号） G90 G40 G15 G54；（设置系统初始环境） G00 X60.0 Y-60.0