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数控铣教案 一、教学目的及要求 1了解数控铣加工的工作原理、特点和应用。 2了解数控铣的编程方法和编程格式。 3了解计算机辅助设计及加工的概念和加工过程。 4熟悉并严格遵守安全操作规程。 二、教学进程（总时间0.5天）单元内 容进行方式具体内容和要求时 间备 注1数控铣基本知识课堂教学1数控铣加工基本概念及应用范围2数控铣加工的编程方法。3CAXA微机编程及模拟加工方法4机床实际操作方法及步骤5学生手工编写给定图形的程序及 注解每条程序210分钟2数控铣微机模拟操作学生独立操作利用CAXA编程软件，在微机上进行如下内容：1作图形及生成刀具轨迹2仿真（模拟）加工3生成代码4注解代码90分钟进行单元3内容时，可以将学生分组与单元2内容交叉进行3数控铣机床实践操作示范讲解 数控铣床的组成、操作方法和注意事项20分钟学生独立操作1将程序输入到机床“CNC”系统中2进行机床的试运行（图形显示加工）3进行自动加工，铣出图形的轮廓线100分钟 三、教具 1合金铝方料。 2数控铣加工原理挂图。3各种数控铣刀一套。4卡尺、千分尺、90直角尺、千分表及表座一套。数控铣讲授内容一、机床数字控制的基本概念 1机床的数控技术机床数控技术是用数字化的信息实现机床控制的一种方法。数字控制机床（Numerically Controlled Machine Tool）是装有数控系统采用数字控制技术的机床，简称数控（NC）机床。该系统能逻辑地处理具有使用代码，或者其它符号编码指令规定的程序。数控系统是一种控制系统，它能自动完成信息的输入、译码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。2机床数字控制的原理数控机床的加工，首先要将被加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，按规定的代码和格式编成加工程序。信息数字化就是把刀具与工件的运动坐标分割成一些最小单位量，即最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。3数控铣削加工的特点数控机床（包括数控铣床）是新型的自动化机床，它具有广泛通用性和很高的自动化程度。数控铣削的特点：1）可以加工具有复杂型面的工件。2）加工精度高，尺寸一致性好。3）生产效率高。4）可以减轻工人劳动强度，实现一人多机操作。5）经济效益明显。二、数控铣床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成，如图1所示。控制介质数控装置伺服驱动系统机床主体测量反馈装置 图11控制介质控制介质是存贮数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒体介质，它记载着零件的加工程序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔带、穿孔卡、磁带和磁盘。2数控装置数控装置是数控机床的核心。现代数控机床都采用计算机数控装置，即CNC装置。它具备如下功能：1）多坐标控制（多轴联动）。2）实现多种函数的插补（直线、圆弧、抛物线等）。3）多种程序输入功能；以及编辑和修改功能。4）信息转换功能：EIA/ISO代码转换，英制/公制转换，坐标转换，绝对值/增量值转换，计算制转换等。5）补偿功能：刀具半径补偿，刀具长度补偿，传动间隙补偿，导程误差补偿等。6）多种加工方式选择。可以实现各种加工循环，重复加工，凹凸模加工和镜像加工等。7）具有故障自诊断功能。8）显示功能。用CRT可以显示字符、轨迹、平面图形和动态三维图形。9）通讯和联网功能。3伺服系统伺服系统是接收数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。它包括主轴驱动单元（主要是速度控制），进给驱动单元（主要有速度控制和位置，主轴电机和进给电机）。4测量反馈装置该装置可以包括在伺服系统中，它由检测元件和相应的电路组成，其作用是检测速度和位移，并将信息反馈回来，构成闭环控制。5机床主机主机是数控机床的主体，包括床身，主轴进给机构等机械部件。三、手工程序编制1程序编制的标准规定和代码1）ISO代码ISO代码是国际标准化组织制定的数控国际标准代码。现广泛地应用在各种数控机床的编程代码中。2）程序段格式程序段格式有许多种，现广泛应用的是“可变程序段，文字地址程序段”格式。下面一个程序段就是这种格式的例子。N100 G01 X3200 Y2500 Z-150 F80 S24 T12 M05 3）数控机床的坐标轴和运动方向。为了保证数控机床的运行，操作及程序编制的一致性，数控标准统一规定了机床坐标和运动方向。如图2。图22准备功能“G”代码G代码为插补有关的准备性工艺指令，根据设备的不同，G代码也会有所不同。G代码有两种：一种是非模态代码，这种G代码只在被指定的程序段才有意义。另一种是模态代码，这种G代码在同组其它G代码出现以前一直有效。如果在同一程序段中指定了两个以上的同一组G代码，则后指定的有效。1）G00 快速定位。用绝对坐标表示尺寸时，配合用G90指令，刀具分别按各轴的快速进给速度，从刀具当前的位置移动到坐标系给定的点位。用坐标增量值表示尺寸时，配合用G91指令。刀具以各轴的快速进给速度，移动到距当前位置为给定值的点位。此时各坐标轴独立运动，无运动轨迹要求。一般格式： G00 XYZ 2）G01 直线插补指令；用于产生直线和斜线运动。可使机床沿x，y，z方向执行单轴运动，或在各坐标平面内执行具有任意斜率的直线运动，也可使机床三轴联动，沿任一空间直线运动。一般格式： G01 XYZ 3）G02,G03 圆弧插补指令，使机床在各坐标平面内执行圆弧运动，加工出圆弧轮廓。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。圆弧的顺、逆方向是向垂直于运动平面的坐标轴的负方向看其顺、逆来决定。一般格式为（以xy平面，顺圆插补为例）：第一种：G02XYIJF 第二种：G02XYRF 第一种格式中，运动参数用圆弧终点坐标（x,y）值（绝对尺寸）或圆弧终点相对于其起点的距离（x,y增量尺寸）。插补参数（I，J或K）为圆心坐标值，一般用增量坐标：圆心相对圆弧起点的x坐标距离为I值，圆心相对圆弧起点的y坐标距离为J值。由于插补运动平面不同，可以分为三组：xy平面，用X，Y，I，J地址符号：xz平面，用X，Z，I，K地址符号；yz平面，用Y，Z，J，K地址符号。第二种格式中，运动参数同第一种格式中的规定。插补参数为圆弧半径R，时，加工出0180的圆弧。R选择 选择如图2-7。点击后弹出 如图2-8。选择加工精度取0.1mm，进刀次数1，工件加工顶层高50mm，底层高45mm，每层下降高度5mm，拐角过渡“尖角”，走刀方式“单向”，轮廓补偿方式选“TO”。选完后点击“切削用量”然后输入主轴转速，切削进给速度，起止高度60mm，安全高度55mm，如图2-9。然后点击“进退刀参数”，出现进退刀参数表，如图2-10。点击“强制”输入进刀点X=0，Y=0，Z=45。选定后点击“铣刀参数”，出现铣刀参数表，如图2-11/选择参数如上表。选完后点击“确定”确认。此时状态条提示： ，点击第一笔所画轮廓线段中部，中部提示条出现 ，拾取箭头以确定走刀方向，再次拾取箭头，以确定铣刀在轮廓线的哪一侧面。此后，屏幕上出现绿色的刀具中心轨迹线。7在屏幕上进行轨迹仿真（模拟加工）点击 左提示条如图2-12。在图标 处，点击 在选择栏内选 ，看状态提示条： 点击左键拾取绿色刀具轨迹线，点击右键确认，产生动态平面仿真图形。按F8键产生空间立体图形，点击鼠标右键，问是否保存仿真结果？选 后，再点击右键。重新拾取刀具轨迹，重复上面步骤，最后产生动态立体仿真图形。8生成“ISO”代码方法点取 系统提示： 同时弹出文件管理器对话框如图2-13。用鼠标左键点取“文件输入名”下的文件输入框，输入文件名，注意文件的路径不要丢，然后按“保存”按钮。系统提示： ，用鼠标左键拾取绿色刀具轨迹后按右键确认，系统立即生成该轨迹的“ISO”代码程序。（注意：图形中可能在尖角处有过渡圆弧）。学生练习：将手工编程所用图形，按上面步骤进行仿真加工，然后在下面写出所生成的“ISO”代码程序，并在每条程序后面注解出其程序的含义。已知加工参数如下：主轴转数300r/min：刀具进给速度200mm/min；刀具号T1；刀具半径R=5mm；刀具起刀点X=0，Y=0，Z=60mm；Z向进刀深度铣入工件5mm。五、数控铣床操作方法现在我们以装有西班牙FAGOR 8020MS系统的KM1730CNC-2B型号数控高速铣床为例，具体介绍其部分组成及操作方法。1机床面板的组成如图5是该机床的显示面板，其组成如下：图51）显示屏（SCREEN）功能：显示各种信息。2）操作方式键（OPERATE MODE）功能：按下该键，在显示屏上就立即显示出“操作方式表”，这是进入任何操作方式的第一步操作。3）显示方式键（DISPLAY MODE）功能：在显示屏上可显示所选择的操作方式中的各种信息。4）前后移动键 ：功能：利用此两键可使操作者看到编辑在前（与现正显示的比较）或在后的程序段；编辑在前或后的刀具表；此两键还用作游标前后移动。5）删除键（DELETE）：功能：用于删除一个程序或一个程序段；删除译码“M”功能表；清除图形显示。6）输入键（ENTER）功能：将数据输入到CNC存储器内。7）检索键（RECALL）功能：用于选取一个程序；程序中的一个程序段或与程序段相应的刀具表中的一组刀具。8）下一步键（NEXT）功能：按下该键，能在多种操作方式里使CNC进入相应的下一步操作。9）消除键（CL）功能：在编辑一个程序段中按下此键，可以逐个清除字符。10）W键（W）功能：软键盘选择或“W”，软键盘定义如下：11）N键（N）功能：用于存取一个程序中的程序段和识别子程序。12）数字和字母键（7N）功能：用于编辑的键盘。13）主轴速度修调键（SPEED）功能：使已编入程序的主轴速度能按百分比修调。14）手动方向键（或称手动运动的轴向键；或平动操作作键）功能：用地手动操作时移动各轴。15）倍率开关功能：该开关用于选择各种不同的手动方向（连续、增量和平摇脉冲发生器），并可以对加工时的切削速度进行百分比修调。16）循环启动键（绿色）功能：启动循环按键。17）循环停止键（红色）功能：停止循环按键，当按此键后，CNC停止执行正在加工的那个程序段，但保持与机床同步，若要继续执行哪个程序段，则需要按启动循环按键。18）“点”键功能：用作为编程尺寸的小数点按键或条件程序段标志的按键。19）复位键（RESET）功能：用于使CNC回到初始条件或者是认可新的机器参数。20）手动脉冲发生器（手轮）功能：利用轮动手轮，手动调整各轴的坐标位置，常用来对刀。21）急停按钮（EMERGENCY）功能：用于发生紧急情况时，按下此钮，机床紧急停车，以避免事故发生。22）主轴正转手动按钮（CW）功能：用手动方法启动主轴使其正转。23）主轴停止按钮（STOP）功能：按下此钮，主轴立刻停止转动。24）主轴反转手动按钮（CCW）功能：按下此钮，主轴启动反转。25）冷确液手动开关旋钮（COOLER OFF/ON）功能：利用手动方法开启或关闭冷确液开关。26）伺服机构电源开关功能：钮转开关给伺服电机供电。27）伺服机构电源指示灯功能：通过指示灯来反映伺服机构供电情况。28）总电源指示灯（POWER）功能：通过指示灯反映，总电源是否供电。29）报警指示灯（ALARM）功能：当机器出现异常情况时，控制系统发出报警信号，此时指示灯亮，当故障解除后此灯熄灭。2机床的操作方式共有十种不同操作方式。1）方式0：自动方式（AUTOMATIC）功能：CNC以连续循环方式执行零件程序。2）方式1：单段方式（SINGLE BLOCK）功能：CNC逐段地执行零件程序。3）方式2：录返方式（PLAY BACK）功能：CNC将操作者以手动方式操作机器的过程记录下来，并将此过程在CNC的零件存储器内建立一个新程序。4）方式3：示教方式（TEACH IN）有两种具体方式：（1）建立和执行一段未曾存入存储器的程序段。（2）建立和执行一个程序段并且将该程序段存入存储器。因此用这种方法，可以在逐段执行的同时在存储器中创建一个新程序。5）方式4：试运行（DRY RUN）在实际加工中用于首件加工前检验程序。6）方式5：手动/零点设备（JOG/ZERO SETTING）有以下六种不同的具体方式：（1）机床一般手动操作。（2）回机床参考点。（3）对各轴预置任何数值。（4）输入和执行F、S、M。（5）设置刀库的初始条件。（6）手摇脉冲发生器的操作。7）方式6：编辑（EDITING）建立、修改、检查程序段、程序和子程序。8）方式7：输入/输出（INPUT/OUTPUT）将零件程序或机器参数由外部设备输入到MTC-3M，或者反之由MTC-3M向外部设备输出。9）方式8：刀具偏置/G53G59（599L OFFSET/G53G59）输入，修改和检查刀具尺寸（半径和长度），最多可达100组：G53G59的零点位置。10）方式9：特殊方式（SPECIAL MODES）有五种具体用途：（1）CNC的常规测试。（2）输入口和输出口的校验。（3）设置译码M功能。（4）设置机器参数。（5）螺距误差补偿值的输入。借助上述十种操作方式，可以对MTC-3M进行零件编程并且连续运行，逐段加工和手动工作等方式加工工件。获得各种不同操作方式的步骤如下：（1）按“操作方式键”（OPERATE MODE）在屏幕上将显示由上述十种操作方式组成的操作方式表。（2）按所需要的操作方式的编号。3机床的操作方法及步骤1）合上总电源开关；扭开伺服电源开关，按下伺服电源按钮（绿色指示灯亮）。2）按下“操作方式键”（OPERATE MODE），屏幕显示主菜单。3）按“6”选编辑方式（EDITING）4）按“NEXT”下一步。进入编辑状态，屏幕上显示一原有程序，由于前三条程序