数控铣加工课件.docx

数
铣
加
工
实
训
教
案

长兴技师学院 薛进海

《初、中级工用》
《绪论》
课题：了解和认识法那科系统数控铣床
一、 教学目标
1. 了解数控铣床的诞生及其组成与分类
2. 了解数铣的基本概念
3. 了解数铣的工作原理
4. 了解数控机床的特点
二、 教学重点
1、 加工中心的基本组成部分
2、 机床坐标系的概念
3、 机床操作面板的基本操作及其各按键的功能
三、 技能点
1. 通过面板按键操作控制数控机床
2. 掌握数控系统的基本功能
四、 教学过程安排
1、 引入课题
2、 向同学介绍数控机床的工作原理
3、 向同学介绍数控机床的一些按键指令的功能
4、 小结
5、 作业
6、 反思

1、数控机床的产生：
1948年美国研制直升机叶轮片时提出了数控机床的初始设想---1952年研制成功。
2、目前世界上最大的数控系统厂家：日本FANUC，德国西门子，美国A-B公司等。
3、数字控制：采用数字化信息实现加工自动化的控制技术。
4、数控机床的加工过程：
零件图--程序--控制计算机--伺服机构--机床本体--工件
5、 数控机床的特点：
具有高度柔性--加工精度高--加工质量稳定、可靠--生产率高--改善劳动条件--利于生产管理现代化
6、 数控技术的发展：
高速化--多功能--智能化--高精度化--高可靠性
7、 目前零件的加工程序编制的方法主要有：
1）、手工编程
2）、自动编程
3）、CAD/CAM
8、机床坐标系

9、 工件坐标系
G54、G55、G56、G57、G58、G59
10、 机床操作面板的基本操作：
机床操作面板是由机床厂家配合数控系统自主设计的。不同厂家的产品，机床控制面板是各不相同的。

机床主面板：

组成部分：
1. 软键
位于CRT显示屏的下方
2. 系统操作键
[RESERT]复位键 [HELP]系统帮助键
3. 数据输入键
这部分包括了机床能够使用的所有字符和数字
4. 光标移到键和翻页键
在MDI面板下方的上下箭头键和左右箭头键
5. 编辑键
[CAN] [INPUT] [ALTER] [INSERT] [DELETE]
6. NC功能键
在数据输入键的下方，用于切换NC显示的页面
7. 电源开关按钮
位于CRT/MDI面板左侧

程序录入面板（MDI）：

功能见下图：

功能模式选择按钮：

功能作用：
ZERO：配合X、Y、Z完成回原点操作
JOG：配合X、Y、Z轴的轴向移动按钮，完成机床的快速移动操作
MPG：配合手轮完成X、Y、Z轴的轴向移动
MDI：配合键盘录入单步，少量但是不被保存的程序
DNC：电脑编程 配合电脑在线加工 在此模式下可以一边传输程序一边加工
AUTO：自动模式，也叫加工模式
EDIT:配合MDI键盘完成程序的录入编辑和删除操作。

系统启动按钮：

作用：负责系统的启动和关闭

倍率调节旋钮：

作用：在加工过程中调节进给倍率

方向控制按钮：

作用：在快速模式或者机动模式下，按下此按钮，即按进给方向移动，放开按钮则停止

急停按钮和启动按钮：

作用：发生紧急情况时按下时按下急停停止按钮 ，可使机械动作全部停止，确保操作人员和机床的安全

手轮：

作用：只能在手动模式下使用，使用时注意方向和倍率

机床开机顺序：打开机床后面总开关——按下系统面板上的电源开关（POWER ON）——松开急停按钮——按下系统启动按钮
关机则相反！

安全加工操作流程：
讲解实训安全规程 ---穿好工作服---整队---分组---选好组长和负责人---操作并记录成绩---打扫卫生---整队放学
操作之前：讲解如何开关机床---程序如何输入（包括改刀补）----如何仿真---如何保持车间安全秩序

加工之前：装刀---拆刀---对刀
步骤：
装刀
1、将模式旋钮旋至手动模式/JOG模式下
2、左手握住刀柄放入主轴锥孔中（注意刀柄上面的槽要与主轴上的突起对准）
3、按下主轴侧面/正面的气动开关（连续按两次间隔1秒左右）按下就抬手，不要按着不松手！
4、吸紧以后，左手使劲晃动一下刀柄看看是否装紧了，观察刀柄是否被拉进去了再松手！切记直接松手！！！
5、松手即完成

卸刀：
1、将模式旋钮旋至手动模式/JOG模式下
2、左手握紧刀柄！
3、右手按下气动开关（连续按两次间隔1秒左右）按下就抬手，不要按着不松手！
4、即完成卸刀了
备注：操作顺序千万不可弄错！否则刀会直接掉下来！！！

对刀：
方式：1、试切
2、对刀块
3、寻边器（机械和电子两种）
种类：
1、单边对刀
2、双边对刀
侧面对刀：
1、 在MDI模式下输入：S1000M03；按下加工启动按钮
2、 调制手轮模式下，调好倍率，手摇慢慢接近工件，刀具下到工件下方5-10毫米为宜
3、 观察，快要接近时将倍率调制最小，边摇手轮边观察边听声音
4、 切到工件以后按下 POS 键选择 相对 然后输入你所对刀的方向X或者Y，然后按下显示面板下方的归零按钮
5、 将刀具抬起移动到另一边，对刀方式一样
6、 接触到以后观察面板上的坐标位置然后除以2，就是你所对刀的X或者Y的中点坐标
7、 抬刀，将刀摇刀那个中点坐标点的位置按下OFFSET SETING这个按钮，找到G54这个坐标系，在对应栏里输入X0或者Y0测量即完成一个方向的对刀动作了
Z向对刀：毛坯面直接采用试切法 加工好的表面一般采用 对刀块/对刀棒
具体双边试切对刀方式图解如下：

一、 平面铣削（每次加工之前上表面必须铣削）（30min）
1、 掌握常用数控编程指令
2、 掌握手动编程的编程步骤
3、 掌握二维手动编程练习
提醒事项：刀具直径Φ10，F150，S1200，Z=-1.0
目的:掌握手工编程的编程步骤，完成二维手工编程实例的练习；
学会使用G01编程指令；
格式：G01X___Y___;X、Y为终点坐标；
步骤：1.正确建立工件坐标系（G54）
2.会正确确立被吃到量（Ep=3/4D）
3.会正确选择下刀点

温馨提示：
* 本题：背吃刀量Ep=3/4*10≈7
* 本题下刀点取在右下角
O1；（G28自动机床原点返回指令）
G91G28ZO;（安全起见加入此句，目的是退刀到它的机械原点处）
G90（绝对坐标）G54（工件坐标系）G0（快速移动）X60.0Y-60.0（下刀点）S1200（主轴转速）M03（主轴正转）;
G43（刀具长度补偿）H1（一号刀）Z100.0;
Z5.0M08;(M08切削液打开指令)
G01Z-1.0F100;（有G01一定记得要给F（切削速度））
G01Y-50.0F150;（如需改变切削速度，需要再写一遍G01及F）
X-60.0;
Y-43.0;
X60.0;
Y-36.0;
X-60.0;
Y-29.0;
X60.0;
Y-22.0;
X-60.0;
Y-15.0;
X60.0;
Y-8.0;
X-60.0;
Y-1.0;
X60.0;
Y6.0;
X-60.0;
Y13.0;
X60.0;
Y20.0;
X-60.0;
Y27.0;
X60.0;
Y34.0;
X-60;
Y41.0;
X60.0;
Y48.0;
X-60.0;
Y55.0;
X60.0;（刀具要切出工件）
G0Z100.0;（快速退刀到距离工件上表面100的高度）
M05;（主轴停止）
M30;（程序结束并回到程序头）

小结：铣平面时要让刀具完全切出工件再进给，退刀时要让刀具完全切出工件再退刀！
*注意小数点
*H和F、M数字后面不需要加小数点

采用相对坐标编写铣平面程序（机床旁边得有人看着,否则机床会一直运行到Y超程）
G0G90G54X-Y-;
Z10.0;
G0Z0F1000;
N1G91X-;
Y-;
X-;
GOTON1;

刀补：
刀补大小确定方法：刀具中心到被加工零件轮廓的距离
G41：刀具半径左补偿
G41：从加工方向看过去，刀具在工件的左边就是左补偿
G40取消刀补，与G41、G42成对使用

铣外形（顺时针加工）时刀补的情况如下：

铣内轮廓（逆时针加工）时刀补的情况

二、外形铣削（45min）
提醒事项：刀具直径Φ10，粗加工：F150，S1200;精加工：S2500，F200
目的:掌握手工编程的编程步骤，完成二维手工编程实例的练习
能正确的进行刀补的修改进行精加工
牢记数铣的加工顺序：1.先粗后精2.先上后下3.先外后内4.先面后孔
编程步骤：1.正确建立工件坐标系（G54）
2.会正确确立被吃到量（Ep=3/4D）
3.会正确选择下刀点
4.知道如何加刀具半径补偿进行分成铣削（一般粗加工留0.2mm的余量1/2D+0.2=刀补(特殊情况除外，对于余量比较大的情况刀补也要给大点)，然后根据实测尺寸合理修改刀补）
外形铣削刀补由大到小给，从外向里加工！

温馨提示：
* 本题：背吃刀量Ep=3/4*10≈7
* 本题下刀点取在右下角（一定要取在最大轮廓的外部；100*100的外部下刀）
* 分层加工思考方向：1.观察内外轮廓单边相差多少，
本题单边余量=（100-60）/2=20mm；
2.每刀横向（X、Y方向）进给多少？（Ep=3/4刀具直径，根据刀具直径需要自己计算）Z向进给多少？（3-5mm左右）；以本题为例，20mm/7≈3，也就是需要分三刀进行加工，本题粗加工刀补依次为：D1=19 D2=12 D3= 5.2通过修改刀补就可以把多余的余量去除了！今后不再赘述！

（上面60*60的轮廓）
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X60.0Y-60.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-3.0(第二刀Z取-6.0，第三刀Z取-9.0，第四刀Z取-10.0；深度方向要分层铣削)F100;
G41D1（刀具半径左补偿；也得分三次，刀补分别是D1=19 D2=12 D3= 5.2）Y-30.0;
X-30.0;
Y30.0;
X30.0;
Y-60.0;
G0G40(记得取消刀补抬刀)Z100.0;
M05;
M30;

（下面100*100的轮廓）
O2;
G91G28Z0;
G90G54G0X60.0Y-60.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-13.0(第二刀Z-16，第三刀Z-19)F100;
G41D1Y-50.0;
X-50.0;
Y50.0;
X50.0;
Y-60.0;
G0G40Z100.0;
M05;
M30;

三、 简单轮廓外形铣削练习（60min）
注意事项：刀具直径Φ10，粗加工：F150，S1200;精加工：S2500，F200
目的：1、考察G02和G03圆弧加工指令的使用
2、学会分层进行铣削和加工
格式：G02X___Y___R___;X、Y为圆弧终点坐标，R为圆弧半径；
G03X___Y___R___;X、Y为圆弧终点坐标，R为圆弧半径；
G02：为顺时针圆弧加工；G03：为逆时针圆弧加工；
重点：G02和G03为非模态指令；与G01指令是有区别的！
注意事项：圆弧轮廓结束变为直线轮廓的时候必须写成G01X___Y___;
加工步骤：1.选择刀具
2.选择好加工参数及加工顺序
3.定义好下刀点

60*60轮廓
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X60.0Y-60.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-3.0(Z-6.0)F100;(分层)
G41DI( 19 12 5.2)Y-30.0;（分层）
X-20.0;
G02X-30.0Y-20.0R10.0;
G01Y20.0;
G02X-20.0Y30.0R10.0;
G01X20.0;
G02X30.0Y20.0R10.0;
G01Y-20.0;
G02X20.0Y-30.0R10.0;
G01X0;
Y-60.0;
G0G40Z100.0;
M05;
M30;
备注：倒圆角的话可以使用G01指令 格式：G01X____(Y____),R_____;(如下所示)
90*90轮廓
O2;
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X60.0Y-60.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-11.0(轮廓底面相当于上表面的深度)F100;
G41D1Y-50.0;
G01X-45.0，R10.0;
Y40.0;
X-40.0Y45.0;
X45.0，R10.0;
Y-40.0;
X40.0Y-45.0;
X0;
Y-60.0;
G0G40Z100.0;
M05;
M30;

O3;
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X60.0Y-60.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-16.0(-21 -26)F100;
G41D1Y-50.0;
X-50.0;
Y50.0;
X50.0;
Y-60.0;
G0G40Z100.0;
M05;
M30;

四、 中级工件的编程加工练习（120min）
重点：1、如何利用G02/G03铣整圆轮廓
2、如何编写钻孔指令
提示：铣外圆格式G02 I-_____;（圆的半径）
铣内孔格式G03 I _____;（圆的半径）
钻孔：G99/G98G73/G83X___Y____Z_____Q_____R____F_____;
G80：取消固定循环；
中心孔：G99/G98G81X__Y___Z___R___F____;
X、Y:孔的中心点；Z：孔底的深度；Q:每次下多深（一般取2-5毫米）； R安全平面的高度（一般取5-10毫米）；F切削速度（钻孔速度一般取50-100）
G98：加工完一个孔以后，刀具上抬到起始点，然后移到下一个需要加工的孔的位置
G99:加工完一个孔以后，刀具上抬到R设置的安全高度以后，然后移到下一个需要加工的空的位置

温馨提示：本题加工路线
铣上表面---钻中心孔---钻7.8的孔---粗铣Φ33的圆台---粗铣25的台阶---精铣25的台阶---精铣Φ33的圆台

铣Φ33圆台程序
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X35.0Y-35.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-5.0(-10 -15 )F100;
G41D1(12 5.2)Y0;
X16.5;
G02I-16.5;
G01X35.0;
G0G40Z100.0;
M05;
M30;
钻孔程序（钻孔不要加刀补）
O2;
G91G28Z0;
G90G54G0X0Y0S1000M03;
G43H1Z100.0;
G99G83X15.5Y15.5Z-21.0R5.0Q2.0F80;
Y-15.5;
X-15.5;
Y15.5;
G80;
G0Z100.0;
M05;
M30;
G83/G73/G81与G80也是成对使用！
铣25的方形需要构造一个矩形轮廓！

五、 中级工件的手工编程加工练习（120min）
温馨提示：该零件加工时注意刀补，D要小于12.5这个圆弧半径，否则会过切
铣削中间圆时，中心下刀，注意是逆时针加工！
加工工艺路线：铣上表面--粗铣Φ26的圆---粗铣90*86的轮廓---粗铣100*100的轮廓---（修改刀补和加工参数精加工）精铣Φ26的圆---精铣90*86的轮廓---精铣100*100的轮廓

六、 中级工件的手动编程及加工练习（120min）
温馨提示：
本题注意事项：铣60*32 倒角为R6的内腔时刀补要小于6！
加工工艺路线： 铣上平面---钻孔---粗铣60*32的内腔---粗铣90*90外形---粗铣100*100外形---（修改刀补及加工参数进行精加工）精铣60*32的内腔---精铣90*90外形---精铣100*100外形

七、 中级工件的手动编程及加工练习（120min）
温馨提示：
铣凹槽时刀具半径补偿不能大于六，否则就过切，下刀点分别定义在圆弧的其中一个圆心处，型腔要逆时针加工！

八、 中级工件的手动编程及加工练习（配合件）（120min）
知识要点： 做配合件时要注意，凸件要往上偏差做，凹件往下偏差做，这要容易配合！否则配合不上，或者超差就是废品！
认真审图，注意加工深度和尺寸偏差！
加工工艺路线：铣上表面--钻孔--粗铣Φ25的圆--粗铣16*34的轮廓--粗铣43*43的轮廓--精铣Φ25的圆--精铣16*34的轮廓--精铣43*43的轮廓
做完一个以后，另一个可以配合着做！需要两把刀刀：Φ10、Φ8
（所有尺寸放大两倍）

凸件
（16*34轮廓与Φ25的圆的切点尺寸见下图）

其中一个坐标点示意图

凹件
九、 中级工件的手动编程及加工练习（120min）（所有尺寸放大两倍）
需要两把刀刀：Φ10、Φ8
认真审图 合理安排加工工序 粗精加工分开 注意刀补！Z向分层！

十、 中级工件的手动编程加工练习（120min）（所有尺寸放大两倍）
注意内腔要逆时针加工！
合理选择刀补及合理分层加工！
认真审图！
合理安排加工工序！

十一、 中级工件的手动编程加工练习（120min）（所有尺寸放大两倍）
合理选择刀具及加工参数！
认真审图，编好加工顺序！
编程完成以后学会仿真查看！
个别地方需要构造轮廓去除余量！
根据轮廓情况合理选择刀补！

十二、 中级工件的手动编程加工练习（120min）（所有尺寸放大两倍）
能够独立完成编程及加工测量工作！能够在规定的时间内完成！
审图---安排加工顺序---根据轮廓设置刀补及分层情况---要有粗精加工

十三、 中级工件的手动编程加工练习（120min）（所有尺寸放大两倍）
（考试模拟题）

十四、 中级工件的手动编程加工练习（120min）（所有尺寸放大两倍）
（强化训练题）

知识点储备加强环节
一、 极坐标的使用G16

格式：G16X___Y____;X极径Y极角
G15；（取消）

例题：

O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X40.0Y0.0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z-5.0F100;
G16;
G01G41D1X30.0Y0F100;
Y300;
Y240;
Y180;
Y120;
Y60;
Y0;
G0G40Z100.0;
G15;
M05;
M30;
二、 镜像指令的使用
格式：G51.1X__Y___I___J___;
G50.1;取消镜像；
例：G51.1X0I-1;对Y轴镜像
I-2；对Y轴镜像以后放大两倍
有刀补时先镜像再加刀补！

例：子程序
O100;
G01Z-5.0F100;
G41D1X___Y____;
X____;
Y____
.
.
.
.
G0G40Z10.0;
M99;

主程序：
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X0Y0S1100M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
M98P100;（轮廓1）
G51.1X0Y0I-1;
M98P100;（轮廓2）
G50;
G0Z100.0;
M05;
M30;

M98是调用子程序；P100是100号这个子程序；前后要对应！

三、 相对坐标的使用G91

例：铣三角形ABC
G90X10Y10;（绝对坐标系）
X40;
Y30;
X10Y10;
对比一下！

G91X10Y10;（增量坐标系）
X30;
Y20;
X-30Y-20;

四、 坐标系的旋转

格式：G68X___Y____R____;X、Y旋转中心；R旋转角度，逆时针为正；
G69（取消）；
主程序：
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X0Y0S1100M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
M98P100;（轮廓1）
G68X0Y0R100;
M98P100;（轮廓2）
G69;
G0Z100.0;
M05;
M30;
子程序 略

五、 螺旋铣孔

主程序
O1;
G91G28Z0;
G90G54G0X0Y0S1200M03;
G43H1Z100.0;
Z5.0;
G01Z0F80;
G41D1X12.5;
M98P100L10(循环10次);
G03I-12.5;
G90G40G01X0;
G0Z100.0;
M05;
M30;
子程序
O100;
G91G03Z-2（每圈下降2毫米）I-12.5;
M99;

知识补充点：斜线下刀

附加图纸：
1、

2、

3.

4.