数控铣床编程与加工实训教案.doc

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1、数控铣床编程与加工实训教案西京学院机电系数控中心课程的任务和目的该课程主要学习数控机床的编程和操作加工，通过该门课程的学习，要求学生能够独立地完成典型零件的工艺处理、数值计算，以及编制出合理的加工程序，并能完成操作加工；对较为复杂的零件可以进行自动编程；对现代加工技术有初步的了解。总学时：30 实训一 数控铣床基本操作（课时：3）教学目的要求：1了解数控及数控机床的组成、分类及加工特点；2了解数控铣床基本操作；3学习数控系统的基本操作；重点难点：1机床坐标系、工件坐标系的定义以及各坐标轴方向的判定。2数控铣床的基本对刀教学进程（含教学内容、学时分配、教学方法、 辅助手段）（理论学时：1）1数控

2、机床的组成 数控机床由计算机数控系统和机床本体两部分组成。计算机数控系统主要包括输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置和可编程控制器（PLC）等。 2ZJK7532A-3/4数控铣床的操作（1）HNC-21M数控系统的操作面板。1 操作台结构HNC-21M世纪星铣床数控装置操作台为标准固定结构，其外形尺寸为420X310X110mm。2 显示器操作台的左上部为7.5寸彩色液晶显示器（分辨率为640X480），用于汉字菜单 系统状态、故障报警的显示和加工轨迹的图形仿真。3 NC键盘 NC键盘包括精简型MDI键盘和F1-F10十个功能键。4 操作面板按钮功能 紧急停止与复位机床运行过程中，

3、当出现紧急情况时，按下急停按钮，终止系统控制；伺服进给及主轴运转立即停止工作，CNC进入急停状态。松开急停按钮，CNC进入复位状态。 超程解除当某轴出现超程时，CNC处于急停状态，显示“超程”报警。要退出超程状态时，必须松开急停按钮，一直按压超程解除开关，同时在手动方式下，控制该轴向相反方向退出超程状态。 方式选择通过方式选择开关，选择机床的工作方式，有以下几种方式。自动 单段 手动 增量 回零 轴手动按键 +4TH +Z -Y -X 快进 +X -Y -Z -4TH 各按键用于在手动连续进给、增量进给和返回机床参考点方式下,选择进给坐标轴 和进给方向. 增量进给增量进给的增量值由“X1”，“

4、X10”，“X100”，“X1000”四个增量倍率按钮控制。增量倍率按钮和增量值的对应关系如下表所示：增量倍率按钮X1X10X100X1000增量值（mm）0.0010.010.11（2）HNC-21M数控系统的软件操作界面。（3）HNC-21M数控系统的功能菜单结构。 3机床坐标系，工件坐标系的定义及各坐标轴方向的判定。 为了简化编制程序的方法和保证记录数据的互换性。对数控机床的坐标和方向的命名国际上很早就制定有统一标准，我国于1982年制定了JB305182数控机床坐标和运动方向的命名标准。在标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系对机床的坐标系进行命名。用X，Y，Z表示直线进给坐标轴，X，

5、Y，Z坐标轴的相互关系由右手法则决定，如图所示。围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示，根据右手螺旋定则确定+A，+B，+C 的方向，如图所示。数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。通常在编程时，不论机床在加工中是刀具移动，还是被加工工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的方向作为坐标的正方向Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为正方向(+Z)；X轴垂直于Z轴，并平行于工件的装卡面，如果为单立柱铣床，面对刀具主轴向立柱方向看，其右运动的方向为X轴的正方向(+X)；Y轴可根据已选定的X轴和Z轴按

6、右手法则来确定，4数控铣床的基本对刀。5数控机床的基本操作 新建目录程序编辑 文件管理 新建目录 输入新建目录 程序编辑程序编辑 程序编辑 选择编辑程序 磁盘程序 选择目录 建立G代码文件 输入程序 保存文件 程序校验与加工自动加工 选择程序 磁盘程序 选择目录 程序校验 单段（自动） 循环启动坐标轴方向的判定、数控铣床的基本对刀、数控铣床的基本操作（实训学时：2） 本次课思考题1 坐标轴方向的判定。2 为什么每次启动系统后要进行回零？3.采用12的立铣刀分别对工件两侧面，在机床坐标系显示值分别为X=-207.033 Y=-30.89,求工件原点的坐标值。（图示为刀具的运动方向）主要参考资料：

7、HNC-21M数控系统操作说明书数控铣床编程与加工 华中科技大学实训二 铣削加工利用子程序编程及加工（课时：3）教学目的要求：1.了解数控铣床加工程序的基本结构；2 掌握HNC-21M数控系统编程指令、格式以及子程序的编程技巧重点难点：子程序的调用教学进程（含教学内容、学时分配、教学方法、 辅助手段）（理论学时：1）1 子程序的定义。2 使用子程序的目的作用。3 子程序调用。格式：M98 P_ L_4 子程序结束 M995 子程序嵌套。 HNC-21M数控系统子程序嵌套深度为8层%0001。M98P1011。M30%1011。M98P1012。M99%1012。M99举例：主程序%0002T0

8、1M06 (12立铣刀)G54G90G40G49G80；M03S800；G00X-43.5Y-33.5；Z10；G01Z-5F100；M98P1011L3；G01X87F200 Y7；X-87；G90G00Z10；X0Y-30；G01Z-5F150G41D01X-10；G03X0Y-40R10；G01X40；Y40；X-50；Y-40；X0；G03X10Y-30R10；G01G40X0；G00Z100；M30；子程序%1011G91X87F200Y10；X-87；Y10；M99；零件的校验与加工（实训学时：2）本次课思考题1零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。2零件加工过程的概述（零件图

9、、刀具轨迹、加工程序）。3调用子程序的格式。主要参考资料：HNC-21M数控系统操作说明书数控铣床编程与加工 华中科技大学实训三 铣削加工利用刀具半径补偿功能编程及加工（课时7）教学目的要求：1学习数控加工编程中的数值计算方法。2学习数控加工编程中刀具半径补偿功能。重点难点：1刀具半径补偿的判定2刀具半径补偿的建立与取消教学进程（含教学内容、学时分配、教学方法、 辅助手段）（理论学时：3）在进行零件轮廓加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓应让开一个刀具半径的距离，即刀具半径偏置或刀具半径补偿。根据零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控系统能自动完成刀具半径补偿功能。G40、G41、G42为

10、刀具半径补偿指令。格式： X_Y_ Z_D_说明：G40：取消刀具半径补偿；G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)，如图 (a)；G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)，如图 (b)；X, Y, Z：G00/G01的参数，即刀补建立或取消的终点（注：投影到补偿平面上的刀具轨迹受到补偿）；D：G41/G42的参数，即刀补号码，它代表了刀补表中对应的半径补偿值。G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。注意：(1) 刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行；(2) 刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。举例：%2000N01 G54 G90 G40

11、 G49 G80 N02 M03 S600N03 G00 X10 Y60N04 G00 Z10N05 G01 Z-5 F200N06 G01 G42 D01 Y50 F200 N07 G03 Y-50 J-50N08 G03 X18.856 Y-36.667 R20.0 N09 G01 X28.284 Y-10.0N10 G03 X28.284 Y10.0 R30.0N11 G01 X18.856 Y36.667N12 G03 X0 Y50 R20N13 G01 X-10N14 G01 G40 Y60N15 G00 Z100N16 M05N17 M30零件的校验与加工（实训学时：4）。本次课思

12、考题1零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。2零件加工过程的概述（零件图、刀具轨迹、加工程序）。3刀具半径补偿功能指令有几种？ 其含义是什么？。主要参考资料：HNC-21M数控系统操作说明书数控铣床编程与加工 华中科技大学实训四 铣削加工利用孔的固定循环功能编程及加工（课时：5）教学目的要求： 掌握HNC-21M数控系统中孔循环的各种指令格式以及加工孔的动作。重点难点：孔循环的各种指令格式以及加工孔的动作。教学进程（含教学内容、学时分配、教学方法、 辅助手段）（理论学时：2）数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一

13、系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用称为固定循环的一个G代码程序段调用，从而简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73，G74，G76，G80G89，通常由下述6个动作构成。(1) X、Y轴定位；(2) 定位到R点(定位方式取决于上次是G00还是G01)；(3) 孔加工；(4) 在孔底的动作；(5) 退回到R点(参考点)；(6) 快速返回到初始点。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和相对坐标(G91)表示，如图所示，其中图(a)是采用G90的表示，图(b)是采用G91的表示。固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数

14、据形式(G90或G91)在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下：G_X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_F_L_；说明：G98：返回初始平面；G99：返回R点平面；G_：固定循环代码G73，G74，G76和G81G89之一；X、Y：加工起点到孔位的距离(G91)或孔位坐标(G90)；R：初始点到R点的距离(G91)或R点的坐标(G90)；Z：R点到孔底的距离(G91)或孔底坐标(G90)；Q：每次进给深度(G73/G83)；I、J：刀具在轴反向位移增量(G76/G87)；P：刀具在孔底的暂停时间；F：切削进给速度；L：固定循环的次数。G73、G74、G

15、76和G81G89、Z、R、P、F、Q、I、J、K是模态指令。G80、G01G03等代码可以取消固定循环。举例：举例：%0003N01T01M06（2.5中心钻）N02G54G90G40G49G80N03M03S1500N04G00X50Y50N05G43H01Z50N06M08N07G99G81R5Z-4.5F200N08M98P1011N09M09N10G49G00Z100N11 T02M06（18钻头）N12M03S1000N13G00X50Y50N14G43H02Z50N15M08N16G99G83R5Q-5K3Z-35N17M98P1011N18M09N19G49G00Z100N20

16、T03M06（19.8钻头）N21M03S1000N22G00X50Y50N23G43H03Z50N24M08N25G99G81R5Z-35N26M98P1012N27M09N28G49G00Z100N29T04M06（20H7镗刀）N30M03S300N31G00X50Y50N32G43H04Z50N33M08N34G99G86R5Z-32F50N35M98P1012N36M09N37G49G00Z100N38M30子程序%1011N01X100Y50N02X150N03X200N04Y110N05X150N06X100N07X50N08M99子程序%1012X200Y110M99零件的校验

17、与加工（实训学时：3）本次课思考题1零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。2零件加工过程的概述（零件图、刀具轨迹、加工程序）。3孔加工循环指令有几种？ 其含义分别是什么？。主要参考资料：HNC-21M数控系统操作说明书数控铣床编程与加工 华中科技大学实训五 铣削加工利用宏指令编程（课时：6）教学目的要求：掌握HNC-21M数控系统中宏指令的编程技巧，了解宏程序的应用范围重点难点：宏指令编程中变量的赋值、运算以及循环语句的使用。教学进程（含教学内容、学时分配、教学方法、 辅助手段）（理论学时：2）。在程序编制中，宏程序是含有变量的程序，因为它允许使用变量、运算以及条件功能，则使程序编制更加合

18、理。此外，宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，有利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除了手工编程时繁琐的数值计算，还可以简化程序。1变量变量的表示变量的引用变量的类型变量2常量3运算符4表达式 赋值语句：宏变量=表达式 条件判断语句：IF ELSE ENDIF 格式： IF 条件表达式 ELSE ENDIF 循环语句： WHILE ENDW 格式： WHILE 条件表达式 ENDW举例：%0001 #10=100#11=50#12=20#13=10#14=80#15=150#101=12（粗加工）#102=6.5（半精加工）#103=6 （精加工）G54G90G40G49G

19、80M03S800#0=0G00X-#13 Y-#13Z-#12WHILE#0LT3G01G42X0 Y-#13F#15D#0+101G01 Y#11X#10Y0X-#13G01G40 Y-#13#0=#0+1ENDWG00Z100M302利用宏指令加工椭圆 %0002 #20=100/2（长半轴）#21=50/2 （短半轴）#22=2*PI#23=5#24=200G54G90G40G49G80M03S800G00X60Y-10Z#23+10G01Z-#23F#24 X#20Y0 #10=0WHILE#10LE#22G01X#20*COS#10Y#218SIN#10 #10= #10+PI/1

20、2ENDWY10G00Z100M30零件的校验与加工（实训学时：4）本次课思考题1零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。2零件加工过程的概述（零件图、刀具轨迹、加工程序）。3分析宏程序的适用范围。主要参考资料：HNC-21M数控系统操作说明书数控铣床编程与加工 华中科技大学实训六 铣削加工典型零件编程与加工（课时：6）教学目的要求：通过典型零件编程与加工，进一步熟悉和掌握HNC-21M数控系统常用指令的编程与加工工艺，加深对数控铣床工作原理的了解；重点难点：数控铣床编程中数值的计算以及工艺分析。教学进程（含教学内容、学时分配、教学方法、 辅助手段）数控铣床的主要加工对象为平面类零件、箱体类

21、零件和曲面类零件，还能进行数控钻、镗、锪、铰及攻螺纹等孔加工操作。由于数控铣床没有刀库，不具有自动换刀功能，所以其加工程序的编制比较简单；通常数值计算量不大的平面轮廓加工程序或孔加工程序可直接通过手工编程完成。举例：典型零件编程（理论学时：2）图样分析工艺分析数值计算程序的编制%0001N01 T01M06(12立铣刀)N02 G54G90G40G49N03 M03S1000N04 G0X-65Y60N05 G43H01Z10N06 M08N07 G01Z-3F300N08 Y-40.49N09 X-55N10 Y40.49N11 X-45N12 Y-40.49N13 X-40.49N14 Y

22、-36N15 X-24N16 Y-30N17 X-40.49N18 Y30N19 X-24N20 Y36N21 X-40.49N22 Y40.49N23 X60N24 Y-40.49N25 X50N26 Y40.49N27 X44N28 Y-40.49N29 X40.49N30 Y-36N31 X24N32 Y-30N33 X40.49N34 Y30N35 X24N36 Y36N37 X40.49N38 Y40.49N39 G0Z10N40 X40.49Y-40.49N41 G01Z-3F100N42 X-40.49N43 X-62Y-46.8N44 X62N45 G0Z10N46 Y46.8

23、N47 G01Z-3N48 X-62N49 G0Z10N50 G0X-50Y0N51 G01Z-3F300N52 G41D01Y7N53 G01X-34.293N54 M98P1012N55 G68X0Y0P-90N56 M98P1012N57 G68X0Y0P-180N58 M98P1012N59 G68X0Y0P-270N60M98P1012N61 G69N62 G02X35Y0R35N63 G01G40X50N64 G49G0Z100N65 M09N66 M05N67 T02M06(2.5中心钻)N68 M03S1800N69 G00X-50Y25N70 G43H03Z20N71 M08

24、N72 G99G81R5Z-4.5F200N73 M98P1013N74 G0X0Y0N75 G99G81R5Z-4.5F200N76 G49G0Z100N77 M09N78 M05N79 T03M06(10钻头)N80 M03S1500N81 G00X-50Y25N82 G43H03Z20N83 M08N84 G99G83R5Q-3K2Z-25N85 M98P1013N86 G0X0Y0N87 G99G83R5Q-3K2Z-25N88 G49G0Z100N89 M09N90 M05N91 T04M06(11.8钻头)N92 M03S1500N93 G00X0Y0N94 G43H04Z20N9

25、5 M08N96 G99G81R5Z-25F150N97 G49G0Z100N98 M09N99 M05N100T05M06(12H铰刀)N101M03S350N102 G00X0Y0N103 G43H05Z20N104 M08N105 G99G85R5Z-25F80N106 G49G0Z100N107 M09N108 M05N109M30%1012N01 G01X-34.293Y-7N02 X-20N03 G03Y7R7N04 G01X-34.293N05 G02X-32.62Y12.67R35N06 G03X-12.67Y32.62R50N07 G02X-7Y34.293R35N08 M99%1013X50Y-25X-50M99典型零件的校验与加工（实训学时：4）本次课思考题1零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。2零件加工过程的概述（零件图、刀具轨迹、加工程序）。3根据本次实训，总结数控铣床加工零件的全过程。主要参考资料：HNC-21M数控系统操作说明书数控铣床编程与加工 华中科技大学