《数控车床项目化教学（第四版）》教案-项目一 任务四数控车床对刀操作电子教案第4版

PAGEPAGE10《数控车床编程与操作项目教程》教案授课班级班级人数授课教师课题序号4授课课型授课课时6课时授课章节名称项目一数控车床基本操作任务四数控车床对刀操作教学目标知识目标1．撑握工件坐标系概念2．掌握数控车床刀具号、刀位号等概念3．熟悉数控车床常见报警信息技能目标1．会建立工件坐标系2．能正确、熟练装拆数控车刀和工件3．会设置常用车刀刀位点及换刀点4．掌握对刀操作步骤，会正确进行外圆车刀对刀操作5．会外理数控车床简单报警情感目标1.养成文明生产、安全生产习惯；2.养成优良的劳动态度和职业素养；3.培养团队合作精神。教学重点工件坐标系概念及刀具刀位点、换刀点概念教学难点外圆车刀的对刀操作及机床报警处理教学方法讲授法、示范法、演示法、自主学习法、探究法、实践法教学资源网络资源，教学视频，相关PPT，数控车床10台板书设计任务四数控车床对刀操作【任务描述】【知识准备】1．工件坐标系（1）工件坐标系方向选择（2）工件坐标系原点位置的选择2．选择机床坐标系指令法：G53X_Y_；西：G500；3．选择工件坐标系指令（或可设定的零点偏移指令）4．数控车刀及刀位点（1）刀具刀位点（2）换刀点（3）刀具号及刀具补偿号5．使用选定工件坐标系（零点偏移）指令对刀（1）刀具Z方向对刀（2）刀具X方向对刀（3）对刀验证6．使用长度补偿对刀（1）刀具Z方向对刀（2）刀具X方向对刀（3）对刀验证7．数控车床报警与诊断（1）法那科系统数控车床报警与诊断（2）西门子系统数控车床报警与诊断【任务实施】教学过程主要教学内容及步骤教师活动学生活动教学目标【一】导入新课题数控机床是由程序控制，程序通过数控面板输入到数控系统中，已经输入的数控程序是否就可以运行加工零件呢？答案是否定的，还需要进行对刀，让编写的程序可以正确运行加工出合格零件，从而引入课题。【二】新授任务四数控车床对刀操作【任务描述】正确安装车刀和工件，通过手动试切工件端面和外圆测出工件坐标系原点在机床坐标系中位置，并将其值输入到机床相应存贮器中，使刀具在工件坐标系中运行。【知识目标】1．撑握工件坐标系概念2．掌握数控车床刀具号、刀位号等概念3．熟悉数控车床常见报警信息【技能目标】1．会建立工件坐标系2．能正确、熟练装拆数控车刀和工件3．会设置常用车刀刀位点及换刀点4．掌握对刀操作步骤，会正确进行外圆车刀对刀操作5．会外理数控车床简单报警【知识准备】1．工件坐标系工件坐标系又称编程坐标系，是编程人员为方便编写数控程序而建立的坐标系，一般建立在工件上或零件图纸上。（1）工件坐标系方向选择工件坐标系的方向必须与所采用的数控机床坐标系方向一致，前置刀架工件坐标系方向后置刀架工件坐标系方向（2）工件坐标系原点位置的选择1）X轴原点选择在工件轴心线上。2）Z轴原点，选择在工件右端面。（最常用）3）对于对称的零件，Z轴原点可选择在工件对称中心平面上。4）Z轴原点也可以选择在工件左端面。2．选择机床坐标系指令法那科系统西门子系统指令格式G53X_Y_；G500；取消可设定的零件偏移（选择机床坐标系），G53；取消可设定的零件偏移（选择机床坐标系），含义指定G53后，刀具快速移动到机床坐标系中该位置指定G500、G53后，刀具在机床坐标系中运行使用说明1．G53指令为程序段有效指令，后跟绝对值，若跟增量值，则刀具移到换刀点位置。2．指定G53之前，必须先建立机床坐标系，即通过手动回参考点或G28指令返回参考点操作。3．使用指令后，将取消一切刀尖半径补偿、长度补偿。1．G500为模态有效指令且程序启动时生效2．G53为程序段有效指令3．指令G500或G53前必须先建立机床坐标系，即通过手动回参考点或G74指令返回参考点操作4．使用指令后，将取消一切刀尖半径补偿、长度补偿3．选择工件坐标系指令（或可设定的零点偏移指令）法那科系统西门子系统指令代码G54；工件坐标系1G55；工件坐标系2G56；工件坐标系3G57；工件坐标系4G58；工件坐标系5G59；工件坐标系6G54；第一可设定的零点偏移G55；第二可设定的零点偏移G56；第三可设定的零点偏移G57；第四可设定的零点偏移G58；第五可设定的零点偏移G59；第六可设定的零点偏移使用说明1．G54～G59等6个指令均为模态有效代码，一经使用，一直有效2．6个工件坐标系指令功能一样，可任意使用其中之一3．执行该指令后，机床不作移动，只是在执行程序时把工件原点在机床坐标系中位置偏移量带入数控系统内部计算，使刀具在工件坐标系中运行，以方便编程4．数控车刀及刀位点（1）刀具刀位点数控车床上表示刀具位置的点，对刀、编程、加工中使用的刀具均以刀具刀位点来表示其位置（2）换刀点换刀点是刀具换刀时所处位置点，编程过程中更换刀具，应将刀具移至换刀点位置，理论上换刀点位置可以任意选定，但必须保证在换刀过程中刀具不能碰撞到工件、卡盘、尾座等，故换刀点位置Z方向、X方向离工件、尾座有足够换刀距离，一般以机床参考点作为换刀点。（3）刀具号及刀具补偿号系统法那科系统西门子系统刀具表示方法T后跟四位数字组成，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号如：T0101，T0303T后跟1～4位数组成表示刀具号，用D1～D9表示刀具补偿号（刀沿号）如：T01D1，T01D2等说明1．有些数控机床刀具指令需要单独编写一个程序段2．刀具调用后，刀具长度补偿自动生效3．编程过程中用到的刀具号必须与该刀具装夹在刀架上的位置号一致4．西门子系统如不写刀具补偿号（刀沿号），则D1自动生效；若写D0，则表示补偿值无效5．使用选定工件坐标系（零点偏移）指令对刀（1）刀具Z方向对刀MDI（A）模式下输入M3S400指令，按数控启动键，使主轴正转。切换成手动（JOG）模式，移动刀具车削工件右端面，再按键退出刀具（刀具Z方向位置不能移动），如图所示。然后进行面板操作（2）刀具X方向对刀MDI（A）模式下输入M3S400指令，按数控启动键，使主轴正转。切换成手动（JOG）模式，移动刀具车削工件外圆（长2～5mm），再按键退出刀具（刀具X方向位置不能移动），如图所示。停车测量车削外圆直径，然后进行面板操作，图1-21刀具Z方向对刀图1-22刀具X方向对刀Z方向对刀面板操作步骤X方向对刀面板操作步骤1．按参数键（OFFSET）出现如图1-23画面2．按软键[坐标系]，出现如图1-24画面3．光标移至G54的Z轴数据4．输入刀具在工件坐标系中Z坐标值，此处为Z0，按软键[操作]，再按软键[测量]，完成Z轴对刀1．按参数键（OFFSET）出现如图1-23画面2．按软键[坐标系]，出现如图1-24画面3．光标移至G54的X轴数据4．输入刀具在工件坐标系中X坐标值（直径），此处为X28.68，按软键[操作]，再按软键[测量]，完成X轴对刀Z方向对刀面板操作步骤X方向对刀面板操作步骤1．按参数操作区域键，出现如图1-25所示刀具补偿窗口2．按软键，出现如图1-26所示零点偏移窗口3．按软键，出现如图1-27对刀窗口4．按软键，移动光标，按选择/转换键，选择“零偏”框格内显示G545．移动光标至“Z0”框格，输入刀具到工件坐标系原点Z方向距离，此处为06．按软键，完成Z方向对刀1．按参数操作区域键，出现如图1-25所示刀具补偿窗口2．按软键，出现如图1-26所示零点偏移窗口3．按软键，出现如图1-27对刀窗口4．按软键，移动光标，按选择/转换键，选择“零偏”框格内显示G545．移动光标至“X0”框格，输入测量的工件直径，此处为28.68，如图1-28所示6．按软键，完成X方向对刀（3）对刀验证表1-29法那科系统外圆车刀对刀验证操作步骤Z方向对刀验证操作步骤X方向对刀验证操作步骤1．JOG(手动)方式使刀具+X方向离开工件2．使机床运行于MDI（手动输入）工作模式3．按程序键4．按[MDI]软键，自动出现加工程序名“O0000”，如图5．输入测试程序“G00T0101G54Z0”（或“G01T0101G54Z0M3S300F6．按数控启动键，运行测试程序7．程序运行结束后，观察刀尖是否与工件右端面处于同一平面，如“是”则对刀正确；如“不是”则对刀操作不正确，查找原因，重新对刀1．JOG(手动)方式使刀具+Z方向离开工件2．使机床运行于MDI（手动输入）工作模式3．按程序键4．按[MDI]软键，自动出现加工程序名“O0000”如图5．输入测试程序“G00T0101G54X0”（或“G01T0101G54X0M3S300F6．按数控启动键，运行测试程序7．程序运行结束后，观察刀尖是否处于工件轴心线上，如“是”则对刀正确；如“不是”则对刀操作不正确，查找原因，重新对刀表1-30西门子系统外圆车刀对刀验证操作步骤Z方向对刀验证操作步骤X方向对刀验证操作步骤1．JOG(手动)方式使刀具+X方向离开工件2．按MDA(手动数据输入)方式键，屏幕显示如图1-16所示3．输入测试程序G01G54M3S400Z0F3；M02；(或G00G54Z0；M02；)4．按数控启动键，运行测试程序5．程序运行结束后，观察刀尖是否与工件右端面处于同一平面，如“是”则对刀正确；如“不是”则对刀操作不正确，查找原因，重新对刀1．JOG(手动)方式使刀具+Z方向离开工件2．按MDA(手动数据输入)方式键，屏幕显示如图1-16所示3．输入测试程序G01G54M3S400X0F3；M02；(或G00G54X0；M02；)4．按数控启动键，运行测试程序5．程序运行结束后，观察刀尖是否在工件轴心线上，如“是”则对刀正确；如“不是”则对刀操作不正确，查找原因，重新对刀6．使用长度补偿对刀（1）刀具Z方向对刀MDI（A）模式下输入M3S400指令，按数控启动键，使主轴正转。切换成手动模式，移动刀具车削工件右端面，再按键退出刀具（刀具Z方向位置不能移动）。然后进行面板操作，（2）刀具X方向对刀MDI（A）模式下输入M3S400指令，按数控启动键，使主轴正转。切换成手动模式，移动刀具车削工件外圆（长2～5mm），再按键退出刀具（刀具X方向位置不能移动），停车测量车削外圆直径，然后进行面板操作，表1-31法那科系统外圆车刀长度补偿对刀操作步骤Z方向对刀面板操作步骤X方向对刀面板操作步骤1．按参数键（OFFSET）出现如图1-23画面2．按软键[补正]，出现画面如图1-293．按软键[形状]4．按软键[操作]，出现画面如图1-305．输入刀具在工件坐标系中Z坐标值，此处为Z0，按软键[测量]，完成Z轴对刀1．按参数键（OFFSET）出现如图1-23画面2．按软键[补正]，出现画面如图1-293．按软键[形状]4．按软键[操作]，出现画面如图1-305．输入刀具在工件坐标系中X坐标值（直径），此处为X28.68，按软键[测量]，完成X轴对刀表1-32西门子系统外圆车刀长度补偿对刀操作步骤Z方向对刀面板操作步骤X方向对刀面板操作步骤1．按参数操作区域键，出现如图1-25所示刀具补偿窗口，移动光标，选择所对刀的刀具号，若无需要的刀具号，按软键，新建刀具号2．按软键，选择需要的刀沿号3．按软键，再按软键，出现刀具长度补偿对刀窗口，如图1-31或图1-32所示4．按软键，切换成测量轴向长度（Z方向对刀）窗口，如图1-32所示5．将光标移至Z0框格内，输入刀具至工件坐标系原点距离，此处为0，按软键，完成Z方向对刀1．按参数操作区域键，出现如图1-25所示刀具补偿窗口，移动光标，选择所对刀的刀具号，若无需要的刀具号，按软键，新建刀具号2．按软键，选择需要的刀沿号3．按软键，再按软键，出现刀具长度补偿对刀窗口，如图1-32或图1-31所示4．按软键，切换成径向长度（X方向对刀）窗口，如图1-31所示5．将光标移至“距离”框格内，输入刀具距工件坐标系原点X方向距离（直径值），此处为28.68，按软键，完成X方向对刀（3）对刀验证对刀结束后同样需分别验证X、Z轴对刀操作是否正确，验证步骤同上，只需将测试程序中G54、G55等指令删除即可7．数控车床报警与诊断（1）法那科系统数控车床报警与诊断1）法那科系统报警画面。法那科系统报警界面西门子系统报警界面2）报警履历。法那科系统有多达50个最近发生的CNC报警被存储起来并显示在报警画面上3）报警处理及报警画面切换（2）西门子系统数控车床报警与诊断西门子系统报警时，在显示屏上方出现报警信号，按报警/系统操作区域键，出现报警画面，报警画面中显示报警编号、报警文本内容及删除符号序号报警类型报警情况、原因及删除方法1回参考点失败原因：回参考点时，方向选择错误、回参考点起点太靠近参考点或紧急停止按钮被按下等；删除方法：释放紧急停止按钮、按复位键后重回参考点2X、Z方向超程原因：手动移动各坐标轴过程中或编写程序中，刀具移动位置超出+X、+Y、+Z或-X、-Y、-Z极限开关；删除方法：手动（JOG）方式下，反方向移动该坐标轴或修改程序中X、Z数据3操作模式错误原因：在前一工作模式未结束情况下，启用另一工作模式；删除方法：按复位键后重新启用新的工作模式4程序错误原因：非法G代码、指令格式错误、数据错误等；删除方法：修改程序5机床硬件故障原因：机床限位开关松动、接触器跳闸、变频器损坏等；删除方法：修理机床硬件【任务实施】1．实施条件2．实施步骤（1）开机、回参考点（2）装夹工件（3）装夹车刀（4）试切削端面（5）试切削外圆（6）使用刀具长度补偿对刀1）Z轴对刀，2）X轴对刀3）对刀验证【检测评分】评价表（略）【任务反馈】任务反馈表（略）【任务拓展】使用选定工件坐标系指令G54、G55等对刀并验证。【三】小结与评价【四】作业布置1．什么是工件坐标系？数控车床工件坐标系建立原则有哪些？坐标原点设置在何处？2．数控车刀安装的一般要求有哪些？3．T02含义是什么？4．如何设置数控车床的换刀点？举例给学生讲解机床对刀意义分析本次任务要求，思考初步解决方案出示并分析本次课学习目标按图分析、讲解工件坐标系含义及确定原则出示表格或图片，讲解机床坐标系选择指令代码按图分析工件坐标系选择指令代码分析程序段分析、讲解刀具刀位点概念及作用分析讲解换刀点含义及应用分析、讲解刀具号、刀具补偿号含义及使用方法分析Z方向对刀操作步骤及要求，上机演示分析法那科系统X方向对刀操作步骤及要求，上机演示分析法西门子统Z、X方向对刀操作步骤及要求，上机演示分析、讲解对刀验证步骤和注意事项（法那科系统）分析讲解西门子系统对刀