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1、项目二平面图形加工教学目标知识目标1.刀具移动方式指令(GoOGOlG02G03)的功能及应用；2 .圆弧及圆的编辑方法；3 .切削平面选择指令的含义与应用；4 .绝对、相对坐标值指令的含义与应用；5 .熟练计算基点坐标；6 .编制轨迹加工的程序。能力目标：1.熟练掌握试切法对刀方法；7 .会制定简单的加工工艺方案(选择机床、刀具、装夹方式及确定加工基准点);8 .掌握数控机床检验和运行程序的方法；9 .会应用VNUC教学仿真软件进行仿真练习。情感目标：1.通过工件制作，学生体验成功的喜悦，感受软件和机器的综合魅力，从而提高学生专业课的学习兴趣；2 .通过任务驱动的方法逐步完成项目，培养学生发
2、现和分析问题的能力；3 .通过分工协作，加强团队合作精神。教学重点与难点重点：1.G功能指令的定义与应用；4 .数控几何与函数知识在数控编程的应用；5 .简单加工工艺方案的编制方法；6 .数控机床的基本操作。难点：1.圆弧插补方式与程序编制；2 .数控机床操作中的程序输入、原点设定及其他操作；3 .VNUC仿真软件的基本操作。教学目的1 .熟练掌握移动、平面、坐标选择指令的定义与应用；2 .能够应用数学知识处理基点的计算并取值，编制平面轨迹加工程序；3 .了解VNUC仿真软件的应用方法并会使用软件模拟加工练习。教学方法总体方法：任务驱动法具体方法：讲述法、引导文法、小组讨论法、示范教学法学时、
3、教具学时：10学时教具：VNUC仿真软件、动画演示、数控机床、工件和刀具、夹具等。教学过程一、项目呈现引导学生进行该零件的结构及工艺分析，引出课题的实现方法。二、项目分析平面类零件加工是数控铳床加工的最基本形状，本项目主要要掌握如下内容:1 .数控程序基本组成；2 .直线和圆弧的编程指令;3 .正确的对刀方法；4 .仿真软件的使用。三、知识学习（一）刀具移动方式指令（GoOGOlGO2G03）1.数控程序功能指令的分类（G、M、S、F、T）1）数控程序的组成（1）程序结构它由遵循程序格式一个完整的加工程序是一组被送到数控装置中去的指令和数据。一定结构句法和格式规则的若干个程序段组成，而每个程序
4、段又由若干个指令字组成。00001;程序号（程序开始）N0010G92XOYOZ100.；程序段N0020S600M03;（EOB）程序段结束符程序内容N1200M05;指令字N1210M30;程序结束程序段格式每个程序段由若干个指令字组成，以“；”或“1.T”作为段结束标志。NGX_Y_Z_R（I.J、K）_S_M_F_D/H_T_Q_P_1._；指令字是控制系统的具体指令，由地址符（字母）和带符号（如尺寸字）或不带符号的数字组成。一个完整的程序由三部分构成：程序开始、程序内容、程序结束。数控机床每个程序字表示一种功能，由若干个程序字组成一个程序段，完成数控机床某一预定动作；又由若干个程序段
5、组成一个完整的程序，完成零件加工的全部或部分内容。根据程序字的功能类别可分为七大类，分别为顺序号字、尺寸字、进给功能字、刀具功能字、主轴转速功能字、辅助功能字和准备功能字。（2）顺序号字（或程序段号）地址：NlN9999,一般放在程序段段首。功能：表示该程序段的号码，一般间隔510,在以后插入程序时不会改变程序段号的顺序。如:N10N20N30指令使用说明：顺序号字不代表数控机床执行顺序，可以不连续，一般由小到大排列，仅用于程序的校对和检索等。（3）尺寸字地址：X、Y、Z（此外还有A、B、C、I、J、K等）。功能：表示机床上刀具运动到达的坐标位置或转角。例如，GOOX20Y30Z100；表示刀
6、具运动终点的坐标为（20,30,100）o尺寸单位有米制、英制之分：米制一般用毫米（mm）表示,英制用英寸（in）表示。（4）进给功能字地址：E功能：表示刀具切削加工时进给速度的大小，数控车床进给速度的单位一般为亳米/转速（廊r）;数控铳床进给速度的单位一般为毫米/分钟（mmminn）o例如,NlOGOlX20.Y10.F70表示刀具进给速度为70mm/mino（5）主轴转速功能字地址：So功能：表示主轴的转速,单位：转/分（rmin）例如,S1500表示主轴转速为1500rmin（6）刀具功能字地址：To功能：表示指定加工时所选用的刀具号。例如，T6表示选6号刀。（7）辅助功能字地址：M从M
7、oOM99（或M999）,前置的“0”可省略不写，如M02与M2、M03与M3可以互用功能：表示数控机床辅助装置的接通和断开，一般由P1.C（可编程控制器）控制。（7）准备功能（G代码或G功能字）地址：G从GOo到G99（或G999）,前置的“0”可以省略。如GoO与GO,GOl与GI等可以互用。功能：是建立机床或控制系统工作方式的一种命令。指令使用说明：1）不同数控系统G代码各不相同，同一数控系统中不同型号G代码也有变化，使用中应以数控机床使用说明书为准。2）G代码有模态代码和非模态代码两种，模态代码一经使用持续有效，直至同组的G代码出现为止。非模态代码仅在本程序段中有效，又称程序段有效代码
8、。2.移动方式指令（GoOGOlG02G03）1）点定位GOO指令（1）指令功能指刀具以机床规定的速度（快速）运动到目标点。（2）指令格式GOOX_Y_Z_；其中：X、Y、Z为目标点的坐标。（3）指令使用说明：用GOO指令快速移动时地址F下编程的进给速度无效；GOO一经使用持续有效，直到被同组G代码（GkG2、G3）取代为止；GOO指令刀运动速度快，容易撞刀，只能使用在退刀及空中运动的场合，能减少运动时间，提高效率；向下运动时，不能以GOO速度运动切入工件，-一般应离工件有510n三的安全距离，不能在移动过程中碰到机床、夹具等。2）直线插补Gol指令（1）指令功能刀具以给定的进给速度运动到目标
9、点。(2)指令格式G02X_Y_Z_F_其中：X、Y、Z为目标点的坐标：F为刀具进给速度大小，单位一般为mmmin0(3)指令使用说明用于直线切削加工，必须给定刀具进给速度；G(H为续效代码，一经使用持续有效，直到被同组G代码(GO、G2、G3)取代为止;刀具空间运行或退刀时用此指令则运动时间长，效率低。图21直线移动方式3)圆弧插补指令(1)指令功能使刀具按给定进给速度沿圆弧方向进行切削加工。(2)指令代码顺时针圆弧插补指令代码：G02(或G2)逆时针圆弧插补指令代码：G03(或G3)顺时针、逆时针方向判别：从不在圆弧平面的坐标轴正方向往负方向看，顺时针用G02,逆时针用G031M2BM*W
10、CI部3为照mH喋加或推枇CN图2一2圆强移动方式(3)圆弧及圆的编辑方法指令格式G17G02(G03)X_Y_R(EJ)_；(G17用I、J表示；G18用I、K表示；G19用J、K表示；)图23圆孤编辑方式当180o“正视图”。将光标移到机床上任意位置，然后点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“正视图”（如右下图）。左视图是铳床和加工中心特有的种视图方式。使用“左视图”选项，可快速地将机床的左侧面对准主窗口。选择执行下列两者之一，可使机床的左侧面正对主窗口。：单击菜单栏“显示”-“左视图二将光标移到机床上任意位置，然后点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“左视图”。（如下左图）使用“右视图”
11、选项，可快速地使机床的右侧面对主窗口（如上右图）。选择执行下列两者之一：单击菜单栏“显示”-“右视图二将光标移到机床任意位置，然后点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“右视图”。俯视图是从上方向下俯瞰机床，着重显示和放大工件部分，以方便加工操作。在车床操作中经常会用到它。俯视图有两种情况，选择执行下列两者之一：单击菜单栏“显示”-“俯视图”或“俯视图二”。将光标移到机床任意位置，然后点击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择“俯视图”或“俯视图二4 .数控铳床刀具库管理1）打开刀具库当进入数控铳床系统后，点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“铳床刀具库”项，就可以打开铳床的刀具库。刀具库窗口左侧为刀具列
12、表，右侧用于建立新刀具，建立的新刀具都会自啦刀具I动添刀具库窗口左侧为刀具列表,右侧用于建立新刀具，建立的新刀具都会自动添加到左侧的刀具列表里。刀具列表里的刀具可以被安装到机床上，也可以随时修改某些属性。除非手动将其删除，否则已经建立的刀具会始终保存在刀具列表里。2）建立和安装新刀具在刀具库窗口的右侧建立新刀具。在“刀名”这一项设置刀具名称。系统默认的刀名是“刀具1”o可根据建立的刀具数量命名为刀具1、刀具2,也可使用其他名称。在“刀型”后的下拉单里选择所需刀型。可供选择的刀型有：钻头、环型铳刀、端铳刀、较刀、球刀、面铳刀。可根据要加工的零件工艺要求来选择。“主轴转向”一栏的默认设置是顺时针，
13、可以不作修改直接使用默认即可。“刃数”一栏的默认设置是2刃，可根据加工需要进行设置。在建立刀具的时候还需要设置刀具的一些具体尺寸，例如刃长、刀长、刃尖角等，这些尺寸在最右侧的图片窗口里设置。可根据加工工艺要求，在各空白栏中输入合适的尺寸。尺寸单位为mmo完成上述设置后，按“建立刀具”键即可。该刀具就会显示在刀具库左侧的刀具列表里。刀具库里建立的第一把刀具被默认为机床当前需要安装的刀具，在刀具列表的“当前刀具”一项显示的是“是“，而后面建立的刀具状态都是“否”。（左下图）按“确认”键，刀具库窗口自动关闭，同时主界面中的机床已被安装上了刀具。（右上图）3）修改刀具在刀具库的刀具列表中选中要修改的刀
14、具。窗口右侧显示该刀具的参数。修改参数。按“确认修改”键，修改的内容被保存。按“确认”键，窗口关闭。如果修改的刀具是当前安装的刀具，这时机床安装的就是修改后的刀具。4）删除刀具在刀具库的刀具列表中选中要删除的刀具。按“删除刀具”键，该刀具就从刀具列表中消失。5）安装刀具在刀具库的刀具列表中选中要安装的刀具。按“安装”键。这时在“当前刀具”一栏里，这把刀的安装状态由“否”变为“是”。按“确认”键，刀具库窗口自动关闭，同时主界面中的机床已被安装上了刀具。6）拆卸刀具在刀具库的刀具列表中选中要拆卸的刀具。按“拆卸”键。这时在“当前刀具”一栏里，这把刀的安装状态由“是”变为“否”。按“确认”键，刀具库
15、窗口自动关闭，主界面中的机床上的刀具已被拆除。5 .毛坯管理1）数控铳床毛坯装夹（1）打开毛坯库当进入数控铳床系统后，点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“毛坯”项，就可以打开铳床的毛坯库。毛坯库窗口上方为毛坯列表，下方的各个按键用于建立新毛坯，建立的新毛坯都会自动添加到毛坯列表里。毛坯列表里的毛坯可以被安装到机床上，也可以修改某些属性。在退出当前使用的数控系统后，毛坯列表会自动清空。（2）新建毛坯按窗口中的“新毛坯”键，弹出毛坯设置窗口。在窗口左侧设置毛坯的有关参数，右侧查看框里显示设置的情况；在“名称”这一项设置毛坯名称。系统默认的刀名是“毛坯1”。可根据建立的毛坯数量命名为毛坯1、毛坯2，也
16、可使用其他名称。在X、Y、Z空白栏里分别输入毛坯的长、宽、高尺寸。尺寸单位mm。在“材料”后的下拉单里选择所需材料。可供选择的毛坯材料有低碳钢、T12钢等73科可根据要加工的零件工艺要求来选择。在“夹具”下拉单里选择夹具。目前有工艺板、压板、虎钳三种夹具。根据加工工艺要求选择其中一种。当选择了工艺板作夹具后，会弹出设置工艺板窗口。窗口上方为正视图和俯视图窗口，显示了毛坯和工艺板的位置情况。窗口下方用来设置工艺板的尺寸和调整毛坯与工艺板的相对位置。工艺板的尺寸会根据毛坯大小自动生成，可以直接使用这些数据，也可手工输入各项尺寸。点击“位置调整”中的“上移”、“下移”、“左移”、“右移”按键，可以使
17、毛坯在工艺板上移动。完成工艺板设置后，按“确认”键关闭窗口。当选择了虎钳作夹具后，会弹出设置虎钳窗口。窗口上方为正视图和俯视图窗口，显示了毛坯和虎钳的位置情况。窗口下方用来设置虎钳的尺寸和调整毛坯与虎钳的相对位置虎钳的尺寸会根据毛坯大小自动生成，可以直接使用这些数据,也可手工输入各项尺寸。点击“位置调整”中的“上移”、“下移”、“左移”、“右移”按键，可以使毛坯在虎钳上移动。完成虎钳设置后，按“确认”键关闭窗口。按“设定压板”键，弹出“安装压板”窗口。窗口上方用来设定压板类型，下方的右侧用于设定压板的尺寸。点击选中一个压板类型。被选中的压板会被红框圈起。压板的尺寸可使用默认尺寸，也可手工输入数
18、值。完成设置后，按“确认”键关闭窗口。按“确认”键关闭毛坯窗口，返回毛坯库窗口。在毛坯库的毛坯列表中出现了方才建立的毛坯。重复上述操作，可以在毛坯列表中建立多个毛坯。但是这里建立的毛坯不能永久保存，一旦退出系统，毛坯列表就会自动清空。（3）安装毛坯选中毛坯列表中要安装的毛坯。按“安装此毛坯”键。按“确认”键关闭毛坯库窗口，机床的工作台上被安装上毛坯。（4）修改毛坯在毛坯库的毛坏列表中选中要修改的毛坯。按“修改”键，弹出毛坯窗口。修改参数。按“确定”键，修改的内容被保存。（5）删除毛坯删除毛坯是删除已经建立的毛坯。操作步骤如下：在毛坯库的毛坯列表中选中要删除的毛坯。弹出提示框问是否删除该毛坯，按
19、“确定”。该毛坯从毛坯列表中消失。（6）拆除毛坯拆除毛坯是将毛坯从工作台上取下。被取下的毛坯仍在毛坯列表里，还可以再次安装使用。拆除毛坯有两种方法：方法一：点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“毛坯”项，打开毛坯库窗口。选中毛坯列表中要拆卸的毛坯。按“取下此毛坯”键。弹出提示框问是否取下该毛坯，按“是按“确认”键关闭毛坯库窗口，机床工作台上毛坯的被取下。方法二：点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“拆除毛坯”项，机床工作台上毛坯立刻被拆除。（7）移动毛坯点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“移动毛坯”项，出现调整窗口；根据移动方向点击相应的方向键。完成调整后，按“确定”键。（8）移动压板已经安装上毛坯后，
20、可使用此功能来调整毛坯和压板的相对位置。操作步骤如下:点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“移动压板”命令,主窗口中出现“调整位置”窗口。点击需要移动的压板，被选中的压板颜色将变成白色。根据移动方向，点击“调整位置”窗口的相应键。如果对移动的结果满意，可以按“确定”键结束调整，“调整位置”窗口自动关闭。同时压板恢复成原来的颜色。（9）拆除压板点击主界面菜单栏“工艺流程”下的“拆除压板”命令。系统弹出提示对话框，询问是否确实拆除压板。按“确定”键关闭提示框。弹出消息框，告知压板拆除完毕。按“确定”键关闭该提示框。（10）安装压板在拆除压板后，可使用本方法再安装上压板。操作步骤如下：点击主界面菜单栏“
21、工艺流程”下的“安装压板”命令。压板就自动安装上。这里安装的压板类型仍是原先设定的压板类型。要安装另一种类型压板，则可先按照修改毛坯的方法来换压板，再按照安装毛坯的方法将毛坯连同修改后的压板安装上去。6.D打开机床和数控系统进入VNUC系统后，使用主菜单“选项”下的“选择机床和系统”，在弹出的窗口中进行机床和系统的选择。首先选择“机床类型”为“三轴立式铳床”，然后从系统提供的立式铳床列表中选择数控系统FANUCOi-MateMB。保存并关闭窗口后，系统主界面会显示机床和数控系统。2）电源的接通数控系统打开时处于电源关闭状态，需要先接通电源。按下机床控制面板上的电源启动按键，显示屏上会显示机床的
22、初始位置坐标。3）手动操作机床当机床按照加工程序对工件进行自动加工时，机床的操作是自动进行的。其他情况下则需要手动来操作机床。手动返回机床参考点接通数控系统电源后，必须先进行返回参考点的操作。但由于机床在这时仍处于锁住的状态，所以需要先按“急停”键给机床解锁。操作步骤般是：A按下机床操作面板上的“急停”键。B将功能键置于手动回零模式。C分别点击不同轴的坐标轴方向键。手动进给手动操作一般有手轮操作和快进（点动）两种方式。手轮操作主要用于对刀时精确地调整机床位置。快进操作使用快速进给速度移动机床刀所需位置。手轮操作方法：A进入手轮操作模式。B打开手轮面板。C选择移动量和要移动的坐标轴。D按正确方向
23、转动手轮旋钮。E必要时打开“基准辅助视图”，根据显示情况确定是否到达目标位置。快进操作方法:A进入快速移动操作模式。B选择进给速度。C确定要移动的坐标轴和方向。主轴的操作主轴的操作主要包括主轴的启动与停止。4）安装工件和工艺装夹从菜单栏“工艺流程”中选择“毛坯”，打开毛坯管理窗口，从中建立新毛坯，并安装合适的压板。5）安装刀具从菜单栏“工艺流程”中选择“铳床刀具库”，打开刀具库管理窗口，从中建立新刀具。6）程序的加载和修改如果工件的加工程序较长、较复杂时，最好先用其它软件编程，保存成代码文件，然后导入系统。点击菜单栏“文件”下的“加载NC代码文件”就可导入编写的程序。输入的程序若需要修改，可进
24、行编辑操作。将方式开关置于编辑状态，利用编辑键进行增加、删除、修改等操作。7）工件坐标系的建立在铳床上，工件坐标系的确定是通过对刀过程实现的。对刀点可以设在工件上。使用手动进给移动机床，并结合“辅助视图”对好刀具的基准，然后将值输入系统。其操作过程如下：安装基准；将对刀仪移近工件表面，打开手轮和辅助视图，继续移动对刀仪直到与毛坯的一面接触,得到某轴坐标值； 依同样方法得到另两轴坐标值； 将坐标值输入到G54坐标系。8）机床的运行在开始加工前检查倍率和主轴转速按钮，然后开启循环启动按钮，机床开始自动加工。（二）零件加工1 .加工准备1）检查毛坯尺寸。2）开机、回参考点3）程序输入：把已仿真的数控
25、程序输入数控机床。4）工件装卡：把平口钳固定在工作台上，用百分表校正，使钳口与铳床X轴方向平行。工件装卡在平口钳中，底部用垫块垫起，使工件伸出钳口高度5Iomnb并放置平稳，夹紧。5）刀具装卡：选用63的键槽铳刀、24mm弹簧夹头，弹簧夹头装入铳刀刀柄中，铳刀装夹在弹簧夹头中并夹紧，最后把刀柄装入铳床主轴或加工中心主轴。2 .对刀操作X、Y、Z轴均采用试切法对刀，并把操作得到的零偏值输入到G54偏置寄存器中。3 .空运行操作是指刀具相对于工件坐标系原点偏置一个位移量，同时使刀具按参数指定运行但不实际切削工件的过程。用来检验数控加工程序的正确性。1）空运在（1）按键;（2）按“坐标系”软键；（3
26、）原点坐标Z轴值上移一定的值，使刀具在执行程序时的Z轴下降深度处于工件上表面上；（4）选择“MEM”（自动）工作方式，按下H开关，再按下El（循环起点按钮）键,观察程序及加工轨迹；（5）空运行结束后，关闭回开关，再取消Z轴的原点偏置。2）机床锁住按下机床操作面板上的机床锁住开关，启动程序后，刀具不再移动，但是显示器上每一轴运动的位移在变化，就像刀具在运动一样。3）辅助功能锁住按下机床操作面板上辅助功能锁住，M、S、T代码被禁止输出并且不能执行，只运行一遍程序。4 .零件单段加工零件单段工作模式是按下数控启动按钮后，刀具在执行完程序中的一段程序后停止。通过单段加工模式可以逐渐叫亍程序，便于仔细检
27、查数控程序。系统操作步骤按I里1单段运行开关，选择“MEM”（自动加工）工作模式，调好进给频率,打开程序，按下循环启动按钮进行程序加工；每段程序运行结束后，继续按循环启动按钮即可逐段执行程序加工。【操作注意事项】1）加工时垂直进给，刀具只能选用二齿键槽铳刀，不能使用立铳刀加工。2）刀具、工件应按要求夹紧。3）对刀操作应准确熟练，时刻注意手动移动方向及调整进给倍率大小，避免因移动方向错误和进给倍率过大而发生撞刀现象。4）加工前应仔细检查程序，尤其检查垂直下刀是否用GO指令、一个轮廓加工完毕设置抬刀以避免撞刀现象的关键程序。5）加工时应关好防护门。6）首次切削禁止采用自动方式加工，以避免意外事故发
28、生。7）法那克系统机床坐标系和工件坐标系的位置关系在机床锁住前后有可能不一致，故使用机床锁住功能后，应手动重回参考点。8）如有意外事故发生，按复位键或紧急停止按钮，查找原因。（三）零件检测与评分零件加工结束后进行检测。（四）加工结束，清理机床六、项目评价项目考核量化表项目观测点分值评价方法（K）10.80.60.4ilJ决策项目计划合理、实施准备充分、实施过程中有完整详细的记录。20实施检查在规定的时间内能完成项目，加工产品尺寸精度高、表面光滑，无缺陷；机床操作过程中动作规范。25评估讨论能完整总结项目的开始、过程、结果，准确总结分析加工结果、加工中出现的各种现象，正确回答思考题。20职业素养时间观念不迟到、不早退，中途离开项目实施现场10机床保养严格按机床操作规范，每次操作机床时进行日常保养，态度认真。55S按照5S要求，机床打扫干净，工具、量具摆放整齐，地面无污水及其它垃圾。5团结协作配合很好，服从组长的安排，积极主动，认真完成本项目10语言能力积极回答问题，调理清晰.5总评教学评析：木项目作为数控铳削加工的基础内容，重点阐述程序基本结构与基本代码的定义，加工工艺方案设计的基本内容，仿真软件的应用方法和数控机床的基本操作。要求学生务“途学者募财修海收实学好基础知识，扎实基本功。本项目就是为以后的专业课奠定坚实的基础。
