数控铣编程教案.docx
《数控铣编程教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控铣编程教案.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
数控铣编程教案
广东省高新技术技工学校
文
化
理
论
课
教
案
授课专业班级09机电数模班
课程名称数控铣编程与操作
任课教师唐美春
授课时间2011年2月20日
课程表
09机电数模班第二学期
课星期
程节数
节数
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
上午
1
数控铣编程与操作
09机电,09数控,09模具
新108
2
3
数控铣编程与操作
09机电,09数控,09模具
新108
4
下午
5
数控铣编程与操作
09机电,09数控,09模具
新108
6
7
理论课教案
2011年2月23日第1周星期三第5、6节
第一章：
绪论
1.1数控铣概述
1.2数控铣的组成及其特点
授课
方式
讲授
作
业
预习第二章内容
教
学
目
的
1.了解数控加工的特点及其在制造业的地位。
2.熟悉数控机床的适用范围。
选用
教具
挂图
无
重
点
1、数控加工的特点
2、数控机床的发展史
3、数控机床的适用范围
难点
数控加工的特点
教学
回顾
无
说
明
教
学
过
程
一、上课要求：
本学期学习要求：
笔记要求、上课纪律要求等。
（10）分钟
二、主要内容：
1、数控加工的基本概念及其特点
2、数控加工在制造业中的地位和作用。
三、课程导入：
（65分钟）
一）、数控加工在制造业中的地位和作用
数字控制简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。
数控系统是指利用数字控制技术实现的自动控制的系统。
数控设备是采用数控系统实现控制的机械设备，其操作命令是用数字或数字代码的形式来描述，工作过程是按照指定的程序自动地进行的。
装备了数控系统的机床称之为数控机床。
教
学
过
程
随着科学技术的发展，机械产品的要求越来越高。
其合理性、性能、强度、精度和效率日益提高。
机械产品的加工相应的提出了高精度、高柔性、高度自动化的要求。
数控技术综合应用了计算机、自动控制、伺服系统、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此采用数控加工手段，解决了机械制造业种常规加工技术难以解决的难题，数控加工技术是制造业的一次革命，使机械制造业进入了一个新的阶段。
CNC具有以下优点：
1、柔性强
对于CNC系统，若需改变其控制功能，只需改变其相应的控制程序即可。
因此CNC具有很强的灵活性----柔性。
2、可靠性高
加工程序一次性输入存储器，功能由软件实现，硬件采用模块化，平均无故障率高。
3、易于实现多功能复杂程序控制
4、具有较强的网络通信功能
5、具有自诊断功能
二）、数控加工技术的发展
1952年美国帕森斯和麻省理工学院共同合作，研制出了第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床。
数控机床的发展共经历了二个阶段和六代的发展，即：
1、数控（NC）阶段
第一代数控系统：
1952年~1959年，采用电子管、继电器元件。
第二代数控系统：
1959年开始，采用晶体管元件。
第三代数控系统：
1965年开始，采用集成电路。
2、计算机数控（CNC）阶段
第四代数控系统：
1970年开始，采用大规模集成电路及小型计算机。
第五代数控系统：
1974年开始，采用微型计算机。
第六代数控系统：
1990年开始，基于PC机。
三）数控加工技术的特点
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。
数控加工在某些方面也有不足之处，这就是数控机床价格昂贵，加工成本高，技术复杂，对工艺和程序编制要求较高，加工中难以调整，维修困难。
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。
四）课堂小结：
本次课讲解了数控加工技术的基本知识，讲解了数控加工产生的背景以及其发展史。
希望同学们在课后找寻相关资料，深入了解。
审阅签名:
理论课教案
2011年2月24日第1周星期四第1、2节
第一章
第四节：
数控铣的应用范围和发展趋势
授
课
方
式
讲授
作
业
无
教
学
目
的
1.了解数控铣的应用范围
2.掌握现代数控机床的发展趋势
3.了解数控加工的发展方向
选用
教具
挂图
无
重
点
掌握现代数控铣的应用范围及其发展趋势。
难点
掌握数控铣的应用范围
教
学
回
顾
上次课我们讲解了数控铣的组成及其特点，了解了数控铣的发展历史，本次课我们首先来回顾一下。
（5分钟）
说
明
教
学
过
程
一、检查学生的到课情况，着装是否符合上课要求，然后引入新课。
（5分钟）
二、主要内容：
1）、数控铣的应用范围
2）、现代数控机床的发展趋势
3）、数控加工的发展方向
4）、几种典型的数控机床
三、教学过程：
（70分钟）
（一）数控系统的产生
1952年美国帕森斯和麻省理工学院共同合作，研制出了第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床。
数控系统的发展共经历了二个阶段和六代的发展，即：
2、数控（NC）阶段
第一代数控系统：
1952年~1959年，采用电子管、继电器元件。
第二代数控系统：
1959年开始，采用晶体管元件。
第三代数控系统：
1965年开始，采用集成电路。
教
学
过
程
2、计算机数控（CNC）阶段
第四代数控系统：
1970年开始，采用大规模集成电路及小型计算机。
第五代数控系统：
1974年开始，采用微型计算机。
第六代数控系统：
1990年开始，基于PC机。
随着数控系统的不断发展，其功能不断增多，柔性不断加强，性能价格比不断提高，与此同时，伺服系统和检测元件的性能不断改善，其控制精度也不断提高。
（二）数控铣床的加工工艺范围
铣削加工时机械加工中最常用的加工方法之一，他主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、绞、镗及螺纹加工。
数控铣削还适合于下列几类零件的加工。
1．平面类零件
平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面以及加工面与水平面的夹角为定值的零件，这类加工面可展开为平面。
2.直纹曲面类零件
直纹类曲面零件时指直线依照某种规律移动所产生的曲面零件。
3.立体曲面类零件
这种数控系统由开放式的运动控制卡和PC机构成。
所谓的开放式运动控制卡，就是一个可以单独使用的数控系统，通常选用高速DSP做为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力，它还具有开放的函数库供用户进行自主开发，以构造用户自己所需要的数控系统。
这类数控系统具有可靠性高、功能强、操作简便、开发周期短、成本低等优点，而且适合各种类型数控系统的开发，因而这种数控系统目前被广泛用于制造业自动化控制各个领域。
（三）数控系统的发展方向
（1）、高速、高精度和高效
（2）、多功能、高可靠性
①、提高数控系统的硬件质量
②、模块化、标准化和通用化
（3）、智能化、开放性
①、工件自动检测、自动定心
②、刀具破损检测及自动跟换备用刀具
③、刀具寿命及刀具收存情况管理
④、负载监控和调整
⑤、数据管理
⑥、维修管理
⑦、利用反馈控制的实时补偿功能
⑧、根据加工时的热变形，对滚珠丝杠、床身等的进行实时补偿功能
（4）、复合化
（5）、环保型
（四）几种典型数控系统结构
1、计算机直接数控（DNC）
DNC可分为直接型、间接型和分布式三类。
2、柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）
3、计算机集成制造系统（CIMS）
①、管理信息系统
②、产品设计与制造工程设计自动化系统
③、制造自动化系统
④、质量保证系统
⑤、计算机网络
⑥、数据库系统
四、课堂小结：
总结本堂课的内容、提醒注意课堂纪律。
审阅签名:
理论课教案
2011年2月28日第2周星期一第3、4节
第二章
第一节：
数控铣及加工中心的程序结构与格式
授
课
方
式
讲授
作
业
无
教
学
目
的
1、了解数控铣加工程序的结构与格式
2、了解程序段的格式
选用
教具
挂图
无
重
点
掌握数控铣编程的格式
难点
数控铣编程的格式
教
学
回
顾
上次课我们了解了数控铣的应用范围和发展趋势，以及其发展历史。
（5分钟）
说
明
教
学
过
程
一、检查学生的到课情况，着装是否符合上课要求，然后引入新课。
（5分钟）
二、主要内容：
1）、程序结构
2）、程序段格式
3）、常用编程指令（功能字）
三、教学过程：
（70分钟）
（一）程序结构
程序编号：
O001
程序内容：
N001G92X40.0Y30.0;
N002G90G00X28.0T01S800M03;
N003G01X-8.0Y8.0F200;
教
学
过
程
N004X0Y0;
N005X28.0Y30.0;
N006G00X40.0;
程序结束段：
N007M02;
（1）程序编号
采用程序编号地址码区分存储器中的程序，不同数控系统程序编号地址码不同，如日本FANUC6数控系统采用o作为程序编号地址码；美国的AB8400数控系统采用P作为程序编号地址码；德国的SMK8M数控系统采用%作为程序编号地址码等。
（2）程序内容
程序内容部分是整个程序的核心，由若干个程序段组成，每个程序段由一个或多个指令字构成，每个指令字由地址符和数字组成，它代表机床的一个位置或一个动作，每一程序段结束用“；”号。
（3）程序结束段
以程序结束指令M02或M30作为整个程序结束的符号。
（二）.程序段格式
每个程序段是由程序段编号，若干个指令（功能字）和程序段结束符号组成。
每个指令字由地址符和数字组成（字―地址结构），代表机床的一个位置或一个动作。
地址符由字母组成，每个字母、数字、符号（正负号）称为字符。
一个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段是由若干个指令字组成的。
如图2.1所示。
N10G01X50Y-70F200M03S1000;
顺序号准备功能坐标字进给功能辅助功能主轴功能程序段分隔号
四、课堂小结：
总结本堂课的内容、提醒注意课堂纪律。
审阅签名:
理论课教案
2011年3月2日第2周星期三第5、6节
第二章
第一节：
数控铣及加工中心的程序结构与格式
（2）
授
课
方
式
讲授
作
业
无
教
学
目
的
了解程序段中各代码字母的含义
选用
教具
挂图
无
重
点
掌握数控铣编程的格式
难点
数控铣编程的格式
教
学
回
顾
上次课我们了解了数控铣的应用范围和发展趋势，以及其发展历史。
（5分钟）
说
明
教
学
过
程
一、检查学生的到课情况，着装是否符合上课要求，然后引入新课。
（5分钟）
二、主要内容：
1）、程序结构
2）、常用编程指令（功能字）
三、教学过程：
（70分钟）
（一）代码字母的含义
N10G01X50Y-70F200M03S1000;
顺序号准备功能坐标字进给功能辅助功能主轴功能程序段分隔号1、程序的文件名（程序名）
格式：
O____
说明：
1）‘O’：
文件名首字母，后面必须有四位数字或字母，如日本FANUC系统如
教
学
过
程
‘O001，O002’；华中数控HNC-21/22T系统扩展了标识程序文件的方法，可以使用任意DOS文件名（即8+3文件名：
1至8个字母或数字加小数点，再加0至3个字母或数字组成，如“MYPART.001”、“O1234”等）标识零件程序
2）O1、O01、O001、O0001等价；
3）范围O1～O7999用户区
O8000～O8999用户区（加密、加锁）
O9000～O9999扩展区（厂方修改）（FANUC0i
2、顺序号（标识作用）
格式：
N____
说明：
⏹1）范围：
N1～N9999
⏹2）N1、N01、N001、N0001等价
3、准备功能（简称G功能）
⏹由地址符‘G’和两位数字组成，G01，G02等等，G功能的代号已标准化；G1、G01等价
4、尺寸字（坐标字）：
由坐标地址符和数字组成，各组数字必须有作为地址代码的字母开头。
⏹X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；
⏹A、B、C、D、E；
⏹I、J、K。
⏹其中，X50.
⏹X50.0在相对坐标编程时，
⏹X50000都表示沿X轴移动50mm
5、进给功能字：
F
⏹由进给地址符和数字组成，单位一般为‘mm/min’或‘mm/r’
⏹F指令表示刀具中心运动时的进给速度。
由F和其后的若干数字组成。
数字的单位取决于每个系统所采用的进给速度的指定方法。
具体内容见所用机床的编程说明书。
⏹ 注意事项如下：
⏹ 1）当编写程序时，第一次遇到直线（G01）或圆弧（G02/G03）插补指令时，必须编写进给率F，如果没有编写F功能，CNC采用F0。
当工作在快速定位（G00）方式时，机床将以通过机床轴参数设定的快速进给率移动，与编写的F指令无关。
⏹ 2）F指令为模态指令，实际进给率可以通过CNC操作面板上的进给倍率旋钮，在0～120%之间调整。
6、主轴转速功能字：
S
⏹由主轴地址符和数字组成，单位为‘r/min’
⏹S指令表示机床主轴的转速。
由S和其后的若干数字组成，其表示方法有以下三种：
⏹ ①转速
⏹ S表示主轴转速，单位为r/min。
如S1000表示主轴转速为1000r/min。
⏹ ②线速
⏹ 在恒线速状态下，S表示切削点的线速度，单位为
m/min如G96S60表示切削点的线速度恒定为60m/min。
⏹ ③代码
⏹ 用代码表示主轴速度时，S后面的数字不直接表示转速
或线速的数值，而只是主轴速度的代号。
如某机床用S00～S99表示100种转速，S40表示主轴转速为1200r/min，S41表示主轴转速为1230r/min，S00表示主轴转速为0r/min，S99表示最高转速。
四、课堂小结：
总结本堂课的内容、提醒注意课堂纪律。
审阅签名:
理论课教案
2011年3月3日第2周星期四第1、2节
第二章
第一节：
数控铣及加工中心的程序结构与格式（3）
授
课
方
式
讲授
作
业
无
教
学
目
的
1、了解程序段中各代码字母的含义
2、了解典型系统间程序的区别
选用
教具
挂图
无
重
点
掌握数控铣编程的格式
难点
数控铣编程的格式
教
学
回
顾
上次课我们了解了数控铣的应用范围和发展趋势，以及其发展历史。
（5分钟）
说
明
教
学
过
程
一、检查学生的到课情况，着装是否符合上课要求，然后引入新课。
（5分钟）
二、主要内容：
1）、程序结构
2）、常用编程指令（功能字）
3）、典型系统间程序的区别
三、教学过程：
（70分钟）
（一）代码字母的含义
N10G01X50Y-70F200M03S1000;
顺序号准备功能坐标字进给功能辅助功能主轴功能程序段分隔号
7、刀具功能字：
T
⏹由刀具地址符和数字组成，数字表示刀具库中刀具号。
⏹刀具和刀具参数的选择是数控编程的重要内容，其编程格式因数控系统不同而异，主要格式有以下两种：
教
学
过
程
⏹①采用T指令编程
⏹ 由T和数字组成。
有T××和T××××两种格式，数字的位数由所用数控系统决定，T后面的数字用来指定刀具号和刀具补偿号。
⏹ 例如：
T04表示选择4号刀；T0404表示选择4号刀，4号偏置值；T0400表示选择第4号刀，刀具偏置取消。
⏹ ②采用T、D指令编程
⏹ 利用T功能选择刀具，利用D功能选择相关的刀偏。
⏹ 在定义这两个参数时，其编程的顺序为T、D。
T和D可以编写在一起，也可以单独编写，例如：
T4D04表示选择4号刀，采用刀具偏置表第4号的偏置尺寸；D12表示仍用4号刀，采用刀具偏置表第12号的偏置尺寸；T2表示选择2号刀，采用与该刀具相关的刀具偏置尺寸。
8、辅助功能字：
M
⏹由辅助操作地址符和两位数字组成。
M功能的代码已标准化。
⏹M指令是控制数控机床“开、关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。
⏹M功能有非模态M功能和模态M功能二种形式。
●非模态M功能（当段有效代码）：
只在书写了该代
码的程序段中有效；
●模态M功能（续效代码）：
一组可相互注销的M功
能，这些功能在被同一组的另一个功能注销前一直
有效。
⏹如：
M02或M30、M03、M04、M05等。
模态M功能组中包含一个缺省功能，系统上电时
将被初始化为该功能。
M功能还可分为前作用M功能和后作用M功能二类。
●前作用M功能：
在程序段编制的轴运动之前执行；
●后作用M功能：
在程序段编制的轴运动之后执行。
⏹M00、M02、M30、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC内定的辅助功能，不由机床制造商设计决定，也就是说，与PLC程序无关；
⏹其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作，其功能不由CNC内定，而是由PLC程序指定，所以有可能因机床制造商不同而有差异（使用时须参考机床使用说明书）。
四、课堂小结：
总结本堂课的内容、提醒注意课堂纪律。
审阅签名:
理论课教案
2011年3月7日第3周星期一第1、2节
第二章
第一节：
G01、G02、G03
授
课
方
式
讲授
作
业
无
教
学
目
的
了解程序段中各代码字母的含义
选用
教具
挂图
无
重
点
掌握数控铣编程的格式及其代码的含义
难点
掌握数控铣编程的格式及其代码的含义
教
学
回
顾
上次课我们了解了数控编程的格式及其辅助功能指令的含义。
（5分钟）
说
明
教
学
过
程
一、检查学生的到课情况，着装是否符合上课要求，然后引入新课。
（5分钟）
二、主要内容：
1）、程序结构
2）、常用编程指令（功能字）
3）、常用G代码的含义
三、教学过程：
（70分钟）
代码字母的含义
直线插补指令G01
v格式：
G01X_Y_Z_F_
v刀具作两点间的直线运动加工时用该指令，G01指令表示刀具从当前位置开始以给定的速度（切削速度），沿直线移动到规定的位置。
v刀具的当前位置是起点，为已知点，因此程序段中只要指定终点，就给定线性进给的必要条件。
G01和F都是模态代码，若后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，则不再书写这些代码。
编程实例3-4：
刀具从A点到B点的直线进给路线的程序，数据见图3.11。
教
学
过
程
vG90G01X90Y45F500线性进给，绝对值编程
vG91G01X70Y30F500线性进给，增量值编程
圆弧插补指令G02、G03
说明：
G02/G03指定刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，在G17/G18/G19规定的平面内，从当前位置按顺/逆时针圆弧路线（联动轴的合成轨迹为圆弧）移动到程序段指令的终点。
总
v注意：
X、Y、Z分别为圆弧终点，在G90时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为圆弧终点相对于圆弧起点的位移量；I、J、K分别为圆心村对于圆弧起点的偏移值（等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标，如图3.13所示），在G90/G91都是以增量方式来指定；R为圆弧半径，当圆弧圆心角小于180º时，R为正值；否则，R为负值；
vF为被编程的两个轴的合成进给速度。
四、课堂小结：
结本堂课的内容、提醒注意课堂纪律。
审阅签名:
理论课教案
2011年3月9日第3周星期三第5、6节
第二章
数控加工坐标系的确定
授
课
方
式
讲授
作
业
无
教
学
目
的
1、了解程序段中各代码字母的含义
2、了解典型系统间程序的区别
选用
教具
挂图
无
重
点
掌握数控铣编程的格式
难点
数控铣编程的格式
教
学
回
顾
上次课我们了解了数控铣编程中G01、G02、G03的相关知识，做一个简要的复习。
（5分钟）
说
明
教
学
过
程
一、检查学生的到课情况，着装是否符合上课要求，然后引入新课。
（5分钟）
二、主要内容：
1）、程序结构
2）、坐标平面的选择
3）、坐标系的确定
三、教学过程：
（70分钟）
（一）代码字母的含义
1）G17~G19：
平面选择
G17指定工件在xy平面上加工，G18、G19分别在zx、yz平面上加工。
这些指令在进行圆弧插补和刀具补偿时必须使用。
例如G18G03X—Z—R—F—*。
2）G92：
坐标系设定
编程时，使用的是工件坐标系，编程起点即为刀具开始运动的起刀点。
但是在开始运动之前，应将工件坐标系告诉给数控系统。
通过把编程中起刀点的位置在机床坐标系上设定，将两个坐标系联系起来。
教
学
过
程
机床坐标系中设定的固定点（起刀点），称为参考点。
G92指令能指定起刀点与工件坐标系原点的位置关系。
利用返回参考点的功能。
刀具很容易移动到这个位置。
用G92指令指定参考点在工件坐标系的位置。
格式：
G92X—Y—Z—
工件坐标系设定指令
G92指令用来设定刀具在工件坐标系中的坐标值，属于模态指令，其设定值在重新设定之前一致有效。
程序段格式为：
G92XYZ
X、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。
例如：
G92 X25.0 Z350.0；设定工
升级会员 