项目一基础知识和基本操作

基本知识和基本操作,项目一,任务一,认识数控铣床与加工中心,任务二,数控铣床和加工中心的基本操作练,任务三,认识数控铣床与加工中心坐标系,任务四,数控加工程序代码、格式,任务五,程序的输入、编辑和校验,任务六,工件装夹和加工中心工件定位基准的选择,任务七,数控铣床和加工中心常用刀具,任务八,数控加工工艺基础知识,任务九,数控铣床和加工中心操作规程与维护,通过参观数控加工车间、观看教学课件和讲授有关数控机床产生的历史以及发挥的先锋作用等，认识数控铣床与加工中心的先进性、组成结构等基础知识,认识数控铣床与加工中心,任务一,知识链接,一、认识数控机床,数控机床安装了数控系统或者说是采用了数控技术的机床。数控技术（NC）是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。现代数控技术又称计算机数控技术，简称CNC。,普通机床,数控机床,由人工手动完成的各种动作,用数字化代码（加工程序）表示，通过数控介质输入用于数控系统工业的控制计算机或通用计算机，通过计算机对这些数字化代码进行处理与运算，然后发出各种控制指令对机床的各个运动部件及辅助装置进行控制，使机床完成自动化加工,二、数控铣床概述,1.数控铣床的基本概念,按照其用途可分为数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床、数控电火花机床、数控线切割机床等不同类型。数控铣床是以铣削加工为主，并辅有镗削加工，是数控镗铣床的简称。,2.数控铣床与普通铣床的相比的优点,普通铣床,数控铣床,2.数控铣床与普通铣床的相比的优点,加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需更改数控程序，可节省生产准备、时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的切削用量，从而提高生产率（一般为普通机床的35倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度。,3.数控铣床的组成,主轴箱、,进给伺服系统、,数控系统、,辅助装置、,机床基础件,4.数控铣床的加工对象,数控铣床可以完成各种平面轮廓、斜面轮廓、曲面轮廓的铣削加工，如图1-1-5所示。还可以进行钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、攻丝、镗孔加工，如图1-1-6所示。,三、加工中心概述,1.加工中心的基本概念,加工中心（MachiningCenter，简称MC）是指在数控铣、镗机床上装有刀库和自动换刀装置，能进行钻、铣、镗等各种加工的数控机床。,镗铣加工中心是指在数控铣床基础上配上刀库和自动换刀装置的机床。镗铣加工中心根据铣床的主轴位置的不同，分为立式加工中心和卧式加工中心。,车铣复合加工中心是指在数控车削机床回转刀架上装有自驱刀具，主轴能进行旋转进给运动的数控机床，工件在车削后还可在工件端面和外表面进行钻、铣、攻丝等加工。,1.加工中心的基本概念,加工中心通常由主轴、刀库、操作面板、工作台、床身和冷却系统等部分组成。,2.加工中心的组成,加工中心主要用来加工工序复杂、需要使用多把刀具才能完成的工件。,3.加工中心的加工对象,任务实施,参观数控车间，对照实物认识数控铣床及加工中心，了解它们的结构。观察数控铣床、加工中心加工的实际零件。参观作业与思考：你看到的数控铣床与普通铣床的最大区别是什么？你看到的数控铣床与书本上介绍的相同吗？如有不同，请注意它们有哪些不同之处，有哪些相似之处。(3)参观时你注意到数控铣床的操作面板了吗？你在这个面板上看到了什么?(4)通过学习，为能熟练操作数控铣床加工出合格零件，你准备怎样做？,在车间参观时应注意周围环境，做好安全防护，避免发生事故。听从实习指导教师安排，不随意触动设备，以保障人身和设备安全。,通过教师对数控铣床操作面板上各个功能键、开关等的讲解，认识操作面板的各种操作和控制功能；通过完成本次任务所设计的操作内容，使学生掌握和熟悉数控铣床和加工中心的基本操作方法。,数控铣床和加工中心的基本操作,任务二,知识链接,一、机床工作方式开关,一、机床工作方式开关,二、机床主轴手动开关,三、程序运行控制开关,四、手动移动机床各轴按钮,五、其他按钮,增量进给倍率选择按钮选择“手摇方式”移动机床坐标轴时，每一步移动的距离如图1-2-2所示，选择不同的倍率可控制移动速度。,五、其他按钮,2.进给倍率（F）调节旋钮如图1-2-3（a）所示为进给倍率（F）调节旋钮，调节范围从0120%。可对JOG速度修调也可对程序运行中的进给速度进行修调。3.主轴转速倍率调节旋钮如图1-2-3（b）所示为主轴转速倍率调节旋钮，调节范围从50%120%，手动、自动加工时调节均可。在螺纹加工中应固定在100%。,五、其他按钮,4.程序编辑锁定开关程序编辑锁定开关置于“”位置，可编辑或修改程序，如图1-2-4。5.紧急停止旋钮遇紧急情况时按下紧急停止旋钮可停止机床一切动作，如图1-2-5。,任务实施,1.练习数控铣床（加工中心）的开、关机操作。2.练习手动、手摇方式控制数控铣床（加工中心）各轴的进给运动。3.练习主轴的起、停及转速控制操作。,练习应在工作台上无工件或夹具、主轴上无刀具的情况下进行，以保障设备安全。开始练习时应选择最低的快速进给速度，以保障安全。开始练习时应选择最大的移动量，方便观察。先确定坐标方向，再执行操作。不得进行没有把握的尝试性操作。,STEP1,数控铣床和加工中心的开、关机操作,开机步骤,(1)合上总电源开关；(2)合上稳压器、气源等辅助设备的电源开关；(3)合上数控铣床（加工中心）控制柜总电源；(4)合上操作面板电源，显示屏显示正常，无报警。,手动回原点,(1)将功能选择旋钮置于回参考点位置；(2)旋转进给速度倍率旋钮，选择较小的快速进给倍率（25%）；(3)先将Z轴回原点，然后将X轴和Y轴回原点，即依次按【+Z】、【+X】、【+Y】坐标键；(4)当坐标原点指示灯点亮，表示回原点操作完成，此时机床坐标系各坐标显示均为零，开机成功。,STEP1,数控铣床和加工中心的开、关机操作,一般在以下情况应进行回参考点操作，以建立正确的机床坐标系：机床断电后再次接通数控系统电源，即开机后；超程报警解除以后；紧急停止按钮按下再旋出后。,关机步骤,（1）通过手动方式将工作台和主轴箱移动到坐标行程70点位置；（2）断开操作面板电源；（3）断开数控铣床控制柜电源；（4）断开稳压器、气源等辅助设备电源开关；（5）断开总电源开关。,STEP2,手动方式控制数控铣床（加工中心）各轴的进给运动控制,手动方式快速进给运动控制,（1）各坐标轴回原点；（2）选择进入快速进给的操作方式；（3）旋转快速进给速度倍率旋钮，选择较低的进给倍率（25%）；（4）按【-Z】键，观察主轴箱的运动，当主轴箱到达行程中点附近时松手，按【+Z】键，观察机床主轴箱的运动；（5）按【-X】键，观察工作台的运动，当工作台到达行程中点附近时松手，按【+X】键，观察机床工作台的运动；（6）按【-Y】键，观察工作台的运动，当工作台到达行程中点附近时松手，按【+Y】键，观察机床工作台的运动；（7）熟练后逐步提高进给倍率至50%、100%，按照以上步骤依次练习，注意观察进给速度的变化；当出现超程报警时，往坐标反方向移动，按【RESET】消除报警。,STEP2,手摇脉冲发生器（电子手轮）操作,手动方式控制数控铣床（加工中心）各轴的进给运动控制,（1）各坐标轴回原点；（2）旋转功能选择旋钮，进入手摇脉冲发生器操作方式；（3）选择Z轴；（4）选择“100”倍率；（5）向“-”方向旋转手轮，观察主轴箱的运动和显示屏的坐标显示；（6）选择X轴；（7）选择“100”倍率；（8）向“-”方向旋转手轮，观察工作台的运动和显示屏的坐标显示；（9）选择Y轴；（10）选择“100”倍率；（11）向“-”方向旋转手轮，观察工作台的运动和显示屏的坐标显示；（12）分别选择“10”、“1”的倍率进行操作。,STEP3,主轴的启、停及转速控制,主轴启、停及转速控制采用主轴启、停键方式训练,（1）旋转功能选择旋钮进入手动方式；（2）将主轴转速倍率旋钮置于100%；（3）按【正转】键，此时主轴按照前一执行过的程序的主轴转速S值正向旋转，若开机后未执行过程序，该操作无效；（4）旋转主轴转速倍率按钮，提高或降低主轴转速，从显示屏上可看到转速值的变化；（5）按【停止】键，主轴停转；（6）按【反转】键，此时主轴按照前一执行过的程序的S值反向旋转。,STEP3,主轴的启、停及转速控制,主轴起、停及转速控制采用手动数据输入方式训练,（1）旋转功能选择旋钮手动数据输入方式（MDI方式）；（2）将主轴转速倍率旋钮置于100%；（3）输入“M03S1000”，按【Enter】或【INPUT】键，主轴以1000r/min的转速顺时针方向旋转；（4）旋转主轴转速倍率旋钮，提高或降低主轴转速，从显示屏上可看到转速值的变化；（5）输入“M05”，按【Enter】或【INPUT】键，主轴停转，也可直接按【RESET】；（6）输入“M04S1000”，按【Enter】或【INPUT】键，主轴以1000r/min的转速逆时针方向旋转；（7）旋转主轴转速倍率按钮，提高或降低主轴转速，从显示屏上可看到转速值的变化；（8）输入“M05”，按【Enter】或【INPUT】键，主轴停转，也可直接按【RESET】。,任务拓展,开机并执行返回参考点操作。手动方式快速进给运动控制移动各坐标轴，体验不同快速倍率下的速度感受。手动方式切削进给运动控制X、Y轴移动，旋转倍率开关，体验不同倍率下的进给速度。手摇方式切削进给运动控制X、Y、Z轴移动，选择不同倍率，体验不同倍率下的进给速度。手动和MDI方式起动主轴正转，转速自定（选择中等速度），思考开机后直接采用手动方式旋转主轴，主轴不转的原因。,通过数控机床坐标系背景知识的介绍和完成本任务中所设定的作业操作内容，使学生认识数控铣床和加工中心坐标系的规定，并掌握设定工件坐标系的方法,认识数控铣床与加工中心坐标系,任务三,知识链接,一、数控铣床坐标系,为简化编程和保证程序的通用性，ISO对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准。标准规定采用右手直角坐标系，如图1-3-1（a）所示，基本坐标轴为X、Y、Z直线轴和A、B、C旋转轴。,数控铣床坐标轴的确定,确定Z轴,与机床主轴中心线相平行的轴为Z轴，刀具离开工件的方向为Z轴正方向。立式数控铣床Z轴垂直于水面，卧式数控铣床Z轴平行于水平面，如图1-3-2所示。,数控铣床坐标轴的确定,确定X轴,在水平面上左右方向的轴为X轴。立式（Z轴垂直）铣床，由主轴向立柱看去，右方为X轴正方向。卧式（Z轴水平）铣床，由主轴向工件看去，右方为X轴正方向。确定Y轴根据右手直角坐标系，用大拇指表示X轴，中指表示Z轴，食指表示Y轴。,数控铣床坐标系的确定,机床零点（机械原点、机床原点）M,机床参考点R,为编程方便，刀具相对于工件运动的原则，一律规定为工件固定，刀具运动。若机床有旋转轴，则规定绕X、Y、Z轴的旋转轴为A、B、C轴，其方向为右旋螺纹方向。如果在X、Y、Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W。如果还有第三组运动，则分别指定为P、Q,二、数控铣床的对刀,工件坐标系W,工件坐标系的建立是以确定工件原点（Workzero，又称程序原点、编程零点）为标志完成的。一般情况下，工件原点应选在尺寸标注的基准点；对称或以同心圆为主的零件工件原点应选在对称中心线或圆心上。Z轴的工件原点通常选在工件的上表面。,数控铣床对刀,数控铣床对刀就是在机床坐标系中确立工件坐标系具体位置的过程，就是让数控系统知道工件原点所在位置，如图1-3-3所示。,工件坐标原点的设定就是将工件坐标原点相对机床坐标原点的偏置值通过操作面板输入到数控系统中。零点偏置设定工件坐标系的实质就是在加工之前让数控系统知道工件坐标系在机床坐标系中的具体位置。如图1-3-4所示，G54G59“零点偏置”值一经输入，只要不对其进行修改、删除操作，工件坐标系即可永久存在，在程序中可以直接选用，即使进行机床关机，其偏置值也能保留。,数控铣床对刀,数控铣床常用的“对刀”工具,X、Y轴“对刀”工具,寻边器是X、Y轴常用“对刀”工具，它有偏心式和光电式两种，如图1-3-5所示。,数控铣床常用的“对刀”工具,Z轴设定器,Z轴设定器是常用的Z轴对刀工具，如图1-3-6所示，Z轴设定器有机械式和电子式等类型，通过光电指示或指针判断刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达0.005mm。Z轴设定器高度一般为50mm或100mm，带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上。,寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y零点偏置值。使用寻边器确定X、Y偏置值可避免用刀具直接对刀带来的工件划伤问题。通过寻边器的指示和机床坐标位置可得到被测表面的坐标位置。利用测头的对性，还可以测量一些简单的尺寸。,任务实施,以工件两基准边的交点为工件坐标原点，采用偏心式寻边器确定工件X、Y两轴坐标偏置值。2.分别以两基准边的交点和工件对称中心为工件坐标原点，采用光电式寻边器确定工件X、Y两轴坐标偏置值。3.利用Z轴设定器确定Z轴坐标偏置值。,STEP1,操作示意图,STEP2,编制加工程序,偏心式寻边器的使用,采用基准边“对刀”（图1-3-7），其具体步骤如下：（1）将偏心式寻边器用刀柄装到主轴上；（2）起动主轴旋转，一般用400r/min转速；（3）在X方向手动控制移动X坐标轴使偏心式寻边器靠近被测表面并缓慢与之接触；（4）进一步仔细调整位置，直至偏心式寻边器上下两部分同轴；（5）此时被测表面的X坐标为机床当前X坐标值加（减）圆柱半径；（6）Y方向同理可得。,光电式寻边器的使用,当采用基准边“对刀”时（图1-3-7），其具体步骤如下：,将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置；(2)将寻边器通过刀柄装到主轴上，快速移动主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧，改用手摇脉冲操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直至寻边器发光；,光电式寻边器的使用,当采用基准边“对刀”时（图1-3-7），其具体步骤如下：,(3)将机床相对坐标系中的X置零。也可记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值，该X坐标值除去测头半径（5mm）即为测头中心在机床坐标系中的X坐标值，也就是该基准面在机床坐标系中的X坐标；(4)将寻边器在X方向移开，并上升，使其高于工件上表面，向+X方向移动寻边器，达到相对坐标系的“X5.000”处，此时机床坐标系中的X坐标值即为测头中心在机床坐标系中的X坐标值，也就是基准面在机床坐标系中的X坐标值；(5)将此X值输入到工件坐标系中（如G54）的存储地址X即可；(6)同样，工件在机械坐标系中的Y坐标也按上述步骤设定。,当采用对称中心对刀时（图1-3-8），其具体步骤如下：,（1）用手摇脉冲发生器将寻边器移动到基准孔中心附近，使测头中心低于基准孔上表面；（2）沿-X方向移动寻边器直至接触到孔壁，指示灯亮；（3）在机床相对坐标系中将X置零；（4）沿+X方向移动寻边器直至接触到孔壁，指示灯亮。记下此时相对坐标系中的X值；（5）沿-X方向移动寻边器至X/2处；（6）在机床坐标系中，此时的X坐标值即为基准孔中心在机床坐标系中的X坐标值；（7）沿-Y方向移动寻边器直至接触到孔壁，指示灯亮；（8）在机床相对坐标系中将Y置零；（9）沿+Y方向移动寻边器直至接触到孔壁，指示灯亮。记下此时相对坐标系中的Y值；（10）沿-Y方向移动寻边器至Y/2处；（11）转换到机床坐标系中，此时Y坐标值即为基准孔中心在机床坐标系中的Y坐标值；（12）将寻边器向上移出基准孔。,Z轴设定器的使用,（1）将刀具装在主轴上，将Z轴设定器附着在已经装夹好的工件或夹具平面上。（2）快速移动工作台和主轴，让刀具端面靠近Z轴设定器上表面。（3）改用手摇脉冲发生器操作，让刀具端面慢慢接触到Z轴设定器的上表面，直到Z轴设定器发光或指针指示到零位；记下此时机床坐标系中的Z值。（4）在当前刀具情况下，工件或夹具平面在机床坐标系中的Z坐标为此值再减去Z轴设定器的高度。（5）若工件坐标系的Z坐标零点设定在工件或夹具的对刀平面上，则此值即为工件坐标系Z坐标零点在机床坐标系中的位置，也就是Z坐标零偏值。（6）输入到机床相应的工件坐标系G54存储地址Z中。,使用偏心式寻边器时，机床转速不宜过高，防止因离心力过大甩出测量端而发生事故。光电式寻边器使用时不能旋转。Z轴高度设定器使用前应校正零位。,任务拓展,如图1-3-9所示零件采用基准边对刀，请根据零件图中标出的三个工作坐标系原点位置，通过偏心式或光电式寻边器、Z轴设定器，将工件原点的偏置值分别输入到G54、G55、G56坐标系中。,通过背景知识的讲解，使学生认识数控加工程序代码、格式；通过完成本任务所设定的操作内容使学生掌握FANUC0i-M数控系统的编程格式及编程代码,数控加工程序代码、格式,任务四,知识链接,一、程序的结构与形式,程序的结构,一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成，具体格式如下：,一、程序的结构与形式,程序段的格式,一个程序段定义一个由数控装置执行的指令行。程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法，如图1-4-3所示。,一个加工程序是按照程序段的输入顺序执行的，而不是按照程序段号的顺序执行。程序段号只作为“跳转”和“程序检索”的目标定位用，大小及次序可颠倒，也可省略。但是在编写加工程序时，一般按照依次上升的顺序书写程序段号，这样便于逐行检查、修改和插入程序段。尺寸功能字包括X、Y、Z；A、B、C；U、V、W；I、J、K。,二、数控系统的常用功能,准备功能,准备功能又称G功能或G指令，由地址码G加两位数字构成指令，从G00到G99共100种，用来规定刀具运动轨迹、坐标平面、尺寸单位选择、坐标偏置等多种功能。准备功能分为若干组，有模态指令和非模态指令之分。模态指令（又称续效指令）表示该指令在程序段中一经指定，在接下来的程序段中将一直有效，直到出现同组的另一个指令时，该指令才失效。模态指令使程序变得清晰明了，避免了程序中大量重复指令的出现，减小了编程的工作量。另外，尺寸功能字也具有模态功能，若在前后程序段中重复出现，则该尺寸功能字适当时可以省略。如：,二、数控系统的常用功能,辅助功能,辅助功能又称M功能或M指令，由地址码M加两位数字表示，从M00到M99共100种，是指令机床做一些辅助动作的代码，如主轴的正转、反转，切削液的开、关以及程序结束等。通常一个程序段只有一个M代码。辅助功能也有模态指令和非模态指令两种。FANUC0i系统常用的M指令见下表。,二、数控系统的常用功能,进给功能,进给功能（F功能）表示刀具相对于工件的运动速度，是由地址码F和后面的若干位数字构成的。数字的单位根据加工需要，分为每分钟进给速度和每转进给量两种。每分钟进给速度单位为mm/min，由指令G94来指定，F后的数值为大于零的常数。如“G94G01X100Y80F300；”表示刀具的进给速度为300mm/min。每转刀具进给量单位为mm/r，由指令G95来指定，F后的数值一般小于1。如“G95G01X500Y250F0.3；”表示刀具的进给量为0.3mm/r。每转进给量、每分钟进给速度与每齿进给量之间可以相互换算，其换算关系如下：,二、数控系统的常用功能,主轴功能,主轴功能是用以控制主轴转速的功能（S功能），由地址码S和后面的一组数字构成，单位为r/min。如“S1200”表示主轴转速为1200r/min。主轴转速的高低，由所选用的刀具、切削用量、工件的材料等因素确定，公式如下：,当主轴正转时，必须先停车才能使主轴反转。S功能在编程时应与相应的M指令配合使用，如“M03S1000”表示主轴正转，转速为1000r/min。,二、数控系统的常用功能,刀具功能,刀具功能（T功能）是指系统进行选刀或换刀的功能，由地址码T和一组数字组成。数字是指定的刀号，数字的位数由所用系统决定。如“T02”表示第二号刀。,三、常用功能指令与有关规定,绝对坐标编程与增量（相对）坐标编程,绝对坐标编程G90,增量坐标编程G91,平面选择指令G17、G18、G19,平面选择是指在铣削过程中指定插补平面和刀具补偿平面。,指令分组与开机默认代码,指令分组是指将系统中不能同时执行的指令分为一组，并以编号区别。如指令G00、G01、G02、G03就属于同组指令，其分组编号为01组。同组指令具有相互取代的作用，同一组指令在一个程序段中只能有一个有效。当在同一程序段中出现两个或两个以上的同组指令时，只执行其最后输入的指令（有些数控系统只执行第一个指令），有些数控机床此时会出现报警。对于不同组的指令，在同一程序段中可以进行不同的组合。如：G90G54G40G17；（本程序段是规范正确的，所有指令均不同组）G00G01X0Y0F120；（本程序段是不规范的，G00与G01属同组指令）此外，为了避免编程人员在程序中出现的指令代码遗漏，像计算机一样，数控系统中也对每一组的代码指令选择其中的一个作为开机默认代码，此代码在开机或系统复位时可以自动生效。,四、基本运动指令,快速定位指令G00,指令格式,指令说明,（1）X_Y_Z_是线性进给终点。在使用绝对坐标G90时，该终点即为工件坐标系坐标；在使用增量坐标G91时，该终点即为工件坐标系中相对于起点的增量坐标。（2）F_是合成进给速度。（3）G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线移动到程序段指令的终点。G01是模态代码，可由G00、G02、G03功能注销。,四、基本运动指令,快速定位指令G00,实例,如图1-4-7所示，使用G00编程，要求刀具从A点快速定位到B点。,当X轴和Y轴的快进速度相同时，从A点到B点的快速定位路线为ACB，即以折线的方式到达B点，而不是以直线方式从AB。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。快移速度可由面板上的快速修调旋钮修正。G00为模态功能，可由G01、G02、G03功能注销。在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，联动直线轴的合成轨迹不一定是直线，因而操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。一般情况下是先把Z轴移动到安全高度，再在XY平面内执行G00指令。,四、基本运动指令,直线插补指令G01,指令格式,指令说明,（1）X_Y_Z_是线性进给终点。在使用绝对坐标G90时，该终点即为工件坐标系坐标；在使用增量坐标G91时，该终点即为工件坐标系中相对于起点的增量坐标。（2）F_是合成进给速度。（3）G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线移动到程序段指令的终点。G01是模态代码，可由G00、G02、G03功能注销。,实例,如图1-4-8所示，用直线插补指令编制。从A点线性进给到B点（此时的进给路线是从AB的直线）的程序。,圆弧插补指令G02/G03,指令格式,圆弧插补指令G02/G03,指令说明,（1）G02/G03指令刀具按顺时针/逆时针进行圆弧加工。圆弧插补G02/G03的判断是在加工平面内，根据其插补时的旋转方向为顺时针/逆时针来区分的。顺时针和逆时针的判断方法是：观察者逆着垂直于插补平面的第三轴观看圆弧的运动轨迹，若为顺时针转动则是顺时针插补；若为逆时针转动则是逆时针插补，如图1-4-9所示。（2）I、J、K是起点到圆心的距离，有正、负值。（3）R是圆弧半径，圆弧所含弧度（圆心角）大于180时R为负值，小于180时R为正值。（4）F是被编程的两个轴的合成进给速度。,圆弧插补指令G02/G03,实例,例1使用G02对如图1-4-10所示圆心角小于180的圆弧a和大于180的圆弧b编程。,圆弧插补指令G02/G03,实例,例2使用G02/G03对如图1-4-11所示的整圆编程。,想一想为什么整圆编程时不能用R方式？,任务实施,STEP1,编程要求,分析零件图1-4-1，确定各坐标点数值。根据零件尺寸标注方式，灵活采用G90、G91混合编程方式编程。编程时暂不考虑Z轴方向切削加工和刀具半径补偿。,STEP2,编程加工顺序,任务实施,STEP2,编程加工顺序,想一想由于任何铣刀都是有一定直径尺寸的，若按零件图直接编程，加工后零件的轮廓尺寸能保证吗？为什么？你有什么好的解决方法吗？,任务拓展,如图1-4-12所示零件，加工轨迹按顺时针方向进行，试编制其加工程序。,通过讲解FANUC0i-M数控系统操作面板，引领学生全面认识该加工程序的输入、编辑和校验功能；通过完成本任务所设定的操作步骤和过程，学生们掌握程序的输入、编辑和校验方法,程序的输入、编辑和校验,任务五,知识链接,一、典型数控系统操作面板介绍,FANUC0i-M数控系统操作面板由显示屏和MDI键盘两部分组成，其中显示屏用来显示有关坐标位置、程序、图形、参数、诊断、报警等信息，而MDI键盘包括字母键、数值键以及功能按键等，可以进行加工程序、参数、机床指令的输入及系统功能的选择。MDI键盘上的各键的名称及功能见表1-5-1。,一、典型数控系统操作面板介绍,一、典型数控系统操作面板介绍,一、典型数控系统操作面板介绍,当使用功能键选择好CRT显示画面后，在屏幕下方有一排功能图标与下方的功能软键对应，按下相应的按键，就可以选择与所选功能相关的页面。若有关页面未显示出来，按菜单继续键可显示下一页面，使用菜单返回键可回到上一页面。不同功能显示屏幕下的软键功能相应改变。如图1-5-2所示为“POS”功能界面下的软键界面。,二、程序的输入和编辑,程序的输入,（1）将方式选择开关置于程序编辑【EDIT】位置，程序编辑锁定开关置于解除位置；（2）按【PROG】键，输入程序名（以O开头后四位为数字，如O0003）；（3）按【INSERT】键，输入程序名（程序名为单独的一行，用结束符“；”结束，也可按【EOB】键输入）；（4）输入程序内容（程序输入完后NC将自动保存，程序每输入一个程序段必须用结束符“；”来结束）。,程序的调用,（1）将方式选择开关置于程序编辑【EDIT】位置，程序编辑锁定开关置于解除位置；（2）按【PROG】键，输入程序名；（3）按【程序检索】软键或按光标（CURSOR）向下键调出程序。,二、程序的输入和编辑,程序内容的修改,（1）用上述方法调出需编辑的程序；（2）用光标键和翻页键【PAGE】查找要修改的程序段；（3）用删除键【DELETE】删除错误程序内容，然后输入正确的程序内容进行修改；或直接输入正确的程序内容用替换键【ALTER】进行修改。,程序内容的删除,删除一个程序（如删除程序O0007）,选择模式在【EDIT】编辑模式；按【PROG】键输入字母“O”；按数字键“7”输入要删除的程序号码；按【DELETE】键，“O0007”程序被删除。,二、程序的输入和编辑,程序内容的删除,删除全部程序,选择模式在【EDIT】编辑模式；按【PROG】键输入字母“O”；按数字键输入“-9999”；按【DELETE】键，系统中全部程序被删除。,通过指定一个范围删除多个程序,选择【EDIT】编辑模式；按下【PROG】键，显示程序画面；以如下格式输入将要删除的程序号的范围：“OXXXX，OYYYY”，其中，“XXXX”代表将要删除程序的起始程序号，“YYYY”代表将要删除的程序的终了程序号；按下【DELETE】键，删除程序号从No.XXXX到No.YYYY之间的程序。,二、程序的输入和编辑,程序的复制,复制整个程序,按下功能键【PROG】，进入程序显示页面；按下软键【OPRT】；按下菜单继续键；按下软键【EX-EDT】；检查拷贝的程序是否已经选择，并按下软键【COPY】；按下软键【ALL】；输入新建的程序号（只用数字键）并按下【INPUT】键；按下软键【EXEC】。,二、程序的输入和编辑,程序的复制,复制部分程序,执行整个程序复制中的第1步到第5步；按下软键【OPRT】；将光标移动到要拷贝范围的开头，按下软键【CRSR】；将光标移动到要拷贝范围的末尾，按下软键【CRSR】或【BTTM】（在后一种情况下，不管光标的位置如何，直到程序结束的程序都将被拷贝）；输入新的程序号（只用数字键）并按下【INPUT】键；按下软键【EXEC】。,任务实施,STEP1,程序的输入与编辑,按前面所述方法，将“任务四”编制的程序输入到CNC系统中。编制程序过程中，未输入到存储器的错误用【CAN】清除，已输入到存储器后发现错误的，暂不修改，待程序全部输入完成后，再用查找方式找到，利用【ALTER】键来做替换输入。将输入完成的程序利用复制整个程序方法复制若干个，以加强对复制方法的熟悉和掌握。选择其中任一个程序删除，练习程序删除的方法。利用指定一个范围删除多个程序功能，删除刚才复制的若干个程序。最后保留一个程序进行程序的校验。,STEP2,程序的校验,按下机床锁住键、辅助锁住键、程序校验键；切换到图形页面；按下循环起动键；检查轨迹路线是否正确。,任务拓展,在系统中输入下列零件（图1-5-5）的程序，先根据程序指令勾画出零件轮廓，然后进行轨迹仿真校验，比较校验的图形与自己勾画的图形是否一致。若不一致，检查是程序输入错误还是自己勾画的图形错误。,学后测评,通过教师对工件定位和装夹基础原理知识的讲解，建立起工件定位和装夹的基本概念，并认识数控铣床上常用夹具；通过本任务所设定的在数控铣床上完成工件装夹和加工中心工件定位基准的选择和装夹训练内容，帮助获取工件装夹和加工中心定位基准的选择技能,工件装夹和加工中心工件定位基准的选择,任务六,知识链接,一、机床夹具的有关基本概念（表1-6-1）,二、工件定位基本原理,工件在工位上的位置不确定度,工件参与定位时，其空间位置的不确定度可以通过工件所在空间直角坐标系中的六个独立的位置参量来进行描述和比较。沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕这三个坐标轴的转动，我们称其为工件的六个自由度，如图1-6-2所示。,六点定位原理,工件定位中的几种情况,完全定位,工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在X、Y、Z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种方式进行定位。,工件定位中的几种情况,不完全定位,在满足工件加工要求的前提下，只限制工件部分自由度的定位方法，称为不完全定位，又称部分定位。,工件定位中的几种情况,欠定位,根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以在加工定位时是不允许的。,重复定位,夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的定位现象，称为重复定位，也称过定位。,重复定位可能会造成定位质量不稳定，降低定位精度；会引起夹紧变形和虚假接触；也可能会造成工件装夹困难。因此，一般确定定位方案时，应尽量避免重复定位。,三、工件的夹紧,夹紧的目的是保证工件定位后的正确位置不会因切削力、重力等外力作用而发生改变。夹紧工件时需注意以下几点：,夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。夹紧力大小要合适。夹紧机构既要保证工件在加工过程中不松动或不振动。同时，又不得产生过大的夹紧变形和表面损伤。夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。,四、机床夹具的分类及应用,按照夹具使用的通用化程度分类,通用夹具,通用夹具的结构尺寸已标准化、规格化，而且具有一定的通用性，由专门化的制造企业生产，用户根据自己的需求选购即可；如机床用平口钳（图1-6-1）、三爪卡盘（图1-6-8）、四爪单动卡盘（图1-6-9）、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。,通用夹具的优点：,适应性强，可用于装夹一定尺寸范围的工件。,通用夹具的缺点：,夹具的精度不高，多为手动夹紧生产效率较低，且难以装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产。,专用夹具,专为某一工件的某一道工序设计制造的夹具称为专用夹具。,通用夹具的优点：,在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用专用夹具，可以获得高生产率和加工精度。,通用夹具的缺点：,设计、制造周期较长、投资较大。,专用夹具,四、机床夹具的分类及应用,按夹具应用的机床分类,机床夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、磨床夹具等。,按夹具的夹紧动力源分类,机床夹具可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具和真空夹具等。,在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量和效率、质量保证及经济性等，选用时可参照下列原则：在生产量小或研制新产品时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组合夹具无法解决工件装夹时才可放弃；小批或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单；在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。,五、工件定位基准选择,从设计和工艺两方面看，可把基准分为设计基准和工艺基准，如图1-6-12所示。,设计基准,在零件图样上，用以确定其他点、线、面位置的点、线、面称为设计基准，是图纸上用以标注尺寸或确定表面相互位置的基准。如图1-6-13所示，中心线OO是内孔的设计基准，端面A是端面C及台阶面B的设计基准，内孔的轴线是外圆面的设计基准。,工艺基准,在零件加工工艺过程中，用以确定其他点、线、面位置的点、线、面称为工艺基准。工艺基准主要包括定位基准、测量基准和装配基准。,定位基准的选择原则,(1)尽量选择设计基准作为定位基准；(2)定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度；(3)工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位要能够完成全部关键精度部位的加工；(4)所选基准要保证完成尽可能多的加工内容；(5)批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合；(6)需要多次装夹时，基准应该前后统一。,任务实施,STEP1,操作前准备,工件在数控铣床的安装一般有两种形式，一种是先将夹具安装在工件台上，再将工件安装在夹具中，如图1-6-14所示；另一种是利用螺钉、压板（图1-6-15）等直接将工件安装在工作台上。,数控铣床、加工中心工作台形式,T形螺钉及各种压板,夹具、工件的安装图例,STEP2,工件在机床上的安装,在数控铣床上利用平口钳、螺栓和压板装夹如图1-6-17所示工件，具体操作步骤如下：,(1)清洁机床工作台和平口钳安装表面；(2)将平口钳放置在工作台中间位置，钳口与X方向大致平行，稍微拧紧锁紧螺母；(3)将百分表吸附在主轴上，调整表头靠近钳口；(4)用手摇脉冲发生器，沿Y方向移动工作台，并使百分表测头接触钳口，指针转动两圈左右；沿X方向移动工作台，观察指针的跳动，调整平口钳位置，使钳口的跳动控制在0.01mm之内；(5)将平口钳紧固在工作台上；张开平口钳，使钳口略大于工件宽度，清洁钳口和工件表面，将工件放入钳口，工件基准面与钳口贴紧；(6)转动平口钳手柄夹紧工件，同时用铜棒轻微敲击工件，使其与钳身表面贴实；(7)用百分表检查工件是否符合要求，若不符合要求需重新调整；(8)取下百分表。,采用平口钳装夹,采用螺栓、压板装夹,(1)根据机床工作台T形槽选择相应尺寸的T形槽螺栓；(2)清洁工作台面和工件装夹表面；(3)将工件放置在工作台中间位置，工件长、宽方向大致与机床X、Y坐标平行；(4)将T形槽螺栓装入到工作台T形槽中；(5)选择比工件夹紧部位略高的垫块；(6)将压板两端通过螺钉分别压在工件和垫块上，螺母稍微拧紧；(7)将百分表通过磁性表座吸附在主轴上；(8)调整位置，将测头靠近工件基准面；(9)用手摇脉冲发生器，沿Y方向移动工作台，使百分表测头接触工件并转动两圈左右；(10)沿X方向移动工作台，观察百分表指针跳动，用橡胶榔头或铜棒轻轻敲击工件，调整位置，控制百分表指针跳动在一格（0.01mm）之内；(11)锁紧螺母；(12)再次检查找正情况，若超过要求，则松开螺栓进行调整；(13)取下百分表。,任务拓展,1.在数控铣床或加工中心上利用压板、螺栓装夹如图1-6-18所示工件。2.在数控铣床或加工中心工作台上安装三爪卡盘并使用它装夹如图1-6-19所示工件。,通过学习数控铣削常用刀具的结构形状和材料，建立起数控铣削加工内容及其刀具形状的对应关系；通过完成本任务所设计的操作训练内容，能够熟练掌握数控铣床和加工中心常用刀具的用途、拆装和将刀具装入主轴的操作技能,数控铣床和加工中心常用刀具,任务七,知识链接,一、数控铣床、加工中心常用刀具的类型,用于数控铣削加工的刀具主要有平底立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。合理选择刀具时需考虑被加工零件的材料、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，被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。,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，刀刃数与铣刀直径有关，如图1-7-2所示。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面铣刀，如图1-7-3所示。,铣小平面或台阶面时一般采用圆柱立铣刀，如图1-7-4所示。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1-7-5所示。孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工刀具，如图1-7-6所示。,二、刀具材料,刀具在切削过程中，除了主要承受刀具和工件之间的切削抗力之外，还要承受切屑和刀具前刀面的摩擦力、刀具主后刀面和工件的摩擦力、刀具和工件的冲击力以及由于工件被切除部分的变形及切屑和刀具之间的摩擦所产生的高温等，因此，刀具材料的选择至关重要。,刀具材料的基本要求,高硬度和高耐磨性足够的硬度是刀具材料必备的特征。刀具要想把工件上多余的材料除去，其硬度必须比工件的硬度要高。一般情况下，材料硬度在常温下达到HRC60以上时，方可用于制造刀具。此外，刀具材料还必须具有较高的耐磨性（材料的耐磨性指其抗击机械摩擦和磨料磨损的能力）。高强度和韧性刀具切削过程中，要承受切削力、冲击力、振动力，因此，刀具材料要具有足够的抗弯屈和抗断裂能力，否则刀具材料在切削过程中容易断裂和崩刃。,刀具材料的基本要求,耐热性和化学稳定性耐热性是指刀具材料在一定的高温下，能够保持其原来的硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。耐热性越好，刀具所允许的切削速度就越高。化学稳定性是指刀具材料要在高温下不易和绝大多金属和非金属材料发生化学反应。化学稳定性越好的刀具其耐磨性也越好，越不易黏附切屑。良好的工艺性和经济性良好的工艺性体现在工具钢淬火变形小，热轧成型刀具要具有良好的高温塑性，焊接材料要承受一定的温升范围，良好的刀具刃磨性能。经济性体现在原材料在我国储量丰富。,二、刀具材料,常用刀具材料,三、数控铣削刀具系统,数控铣削刀具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快换和高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。除刀具本身外，还包括实现刀具快换所必须的定位、夹紧、夹持及刀具保护等机构。,刀具系统的分类,数控镗铣类刀具系统采用的标准有国际标准（ISO7388）、德国标（DIN69871）、美国标准（ANSI/ASMEB5.50）、日本标准（MAS403，其高速刀柄采用HSK标准）和中国标准（GB10944-89）等。由于标准繁多，我们在机床使用时务必注意，所具备的刀具系统的标准必须与所使用的机床相适应，如在我国，由于较多购进德国及美国机床，按机床要求便较多地使用其标准刀具。,刀柄的作用,数控铣床使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上，由刀柄夹持传递速度、扭矩，如图1-7-7所示。,刀柄与主轴孔的配合锥面一般采用724的锥度。在我国应用最为广泛的是BT40和BT50系列刀柄和拉钉，如图1-7-8所示。其中，BT表示采用日本标准MAS403的刀柄，其后数字为相应的ISO锥度号。常用的刀柄的标准有中国GB/T10944.2-2006、美国ANSI/ASMEB5.50-1985、日本MAS403-1982、德国DIN69871-1988。,刀柄的分类,按刀柄的结构分类,整体式刀柄和模块式刀柄,刀柄的分类,按刀具夹紧方式分类,（1）弹簧夹头刀柄,（2）侧固式刀柄,（3）液压夹紧式刀柄,（4）热胀式刀柄,按刀具夹紧方式分类,（1）低速刀柄（主轴转速在8000r/min以下）,（2）高速刀柄（主轴转速在8000r/min以上）,刀柄的分类,按所夹持的刀具分类,（1）圆柱铣刀刀柄,（2）锥柄钻头刀柄,（3）面铣刀刀柄,（4）直柄钻头刀柄,（5）镗刀刀柄,（6）丝锥刀柄,刀柄的分类,其他刀柄,（1）增速刀柄,（2）中心冷却刀柄,（3）多轴刀柄,（4）角度刀柄,四、刀具在数控铣床或加工中心上的安装及刀具偏置值的输入,刀具在数控铣床上的安装,只需将刀具插入主轴锥孔内，刀柄空槽对准主轴上的定位键，按主轴箱附近的装卸刀按钮，刀具即可安装在主轴上。,刀具在加工中心上的安装,主轴准停,刀具在加工中心机床上的安装步骤,（1）将需用的刀具在刀柄上装夹好；（2）根据加工程序要求将刀具和刀具号对应；（3）主轴回Z轴零点；（4）手动输入“T1M6”并执行；（5）手动将1号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为1号刀具；（6）手动输入“T2M6”并执行，1号刀具放入刀库；（7）手动将2号刀具装入主轴，此时主轴上刀具即为2号刀具；（8）依次将其他刀具逐次安装在刀库中。,刀具偏置值的输入,指令格式,指令说明,H为刀具长度补偿代码，后面两位数字是刀具长度补偿寄存器的地址符。H01指01号寄存器，在该寄存器中存放对应刀具长度的补偿值，如图1-7-14所示。使用G43、G44指令时，不管用绝对尺寸还是用增量尺寸指令编程，程序中指定的Z轴移动指令的终点坐标值，都要与H代码指令的存储器中的偏移量进行运算。即：,任务实施,STEP1,刀具在卸刀座上的装卸操作,练习安装弹簧夹头刀柄（图1-7-15、1-7-16）,（1）将刀柄放入卸刀座并卡紧；（2）根据刀具直径尺寸选择相应的卡簧，清洁工作表面；（3）将卡簧压入锁紧螺母；（4）将卡簧装入刀柄中，并将圆柱柄铣刀装入卡簧孔中，根据加工深度控制铣刀伸出长度，必要时用游标卡尺测量；（5）用扳手顺时针锁紧螺母；（6）检查并将刀柄安装到主轴上。,用莫氏锥度刀柄安装铣刀,（1）根据铣刀直径尺寸和锥柄号选择相应的刀柄；（2）清洁工作表面，将刀柄放入卸刀座并卡紧；（3）卸下刀柄拉钉；（4）将铣刀锥柄装入刀柄锥孔中；（5）用内六角螺钉从刀柄中锁紧铣刀；（6）装上刀柄拉钉并锁紧；（7）检查并将刀柄装到主轴上。,用莫氏锥度刀柄安装锥柄钻头,(1)将刀柄装入卸刀座；(2)清洁刀柄和刀具装夹表面，将麻花钻装入刀柄中并适当敲紧；(3)检查并将刀柄装到主轴上；(4)卸下刀具时，将楔铁插入到刀柄锥面的椭圆形卸刀槽中，敲击刀具柄部扁尾。注意用力不能过大。,练习使用面铣刀刀柄,（1）将刀柄装入卸刀座；（2）旋下刀柄端部螺母；（3）清洁刀柄和铣刀盘装夹表面；（4）将铣刀盘装上刀柄，使铣刀盘的缺口正对刀柄的端面键；（5）旋紧螺母并检查。,练习使用钻夹头刀柄,（1）将刀柄装入卸刀座；（2）旋开夹头，使钻头可装入；（3）清洁刀柄和钻头装夹表面；（4）将钻头放入夹头，旋紧夹头；（5）检查。,练习使用镗刀刀柄,（1）选择相应尺寸范围和结构的镗刀刀柄；（2）将刀柄装入卸刀座；（3）松开