模块一数控铣床基础知识10Word下载.docx
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二、刀具材料的要求
刀具材料对刀具的寿命、加工质量、切削效率和制造成本均有较大的影响。
刀具切削部分在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振动。
1.刀具切削部分材料性能的基本要求
2、常用的刀具材料
碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼
碳素工具钢（如T10A、T12A）及合金工具钢（如9SiCr、CrWMn），因耐热性较差——通常仅用于手工工具和切削速度较低的刀具
陶瓷、金刚石和立方氮化硼等目前仅用于较为有限的场合
高速钢和硬质合金——最广泛使用
二、刀具的种类
三、刀具的选择
数控加工中刀具的选择是非常重要的内容，刀具选择不合理不仅影响机床的加工效率，还影响加工质量。
1.选择数控刀具应该考虑的因素
2.铣刀的选择原则
铣刀类型应与被加工工件的尺寸与表面形状相适合。
（1）加工较大的平面应该选择面铣刀；
（2）加工凸台、凹槽及平面轮廓应选择立铣刀；
（3）加工毛坯表面或粗加工孔可选择镶硬质合金的玉米铣刀；
（4）曲面加工常采用球头铣刀；
（5）加工曲面较平坦的部位常采用环形铣刀；
（6）加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面多选用模具铣刀；
（7）加工封闭的键槽选择键槽铣刀。
3．铣削刀具的选择方法
铣刀类型应与工件表面形状及尺寸相适应。
（1）硬质合金可转位式面铣刀主要用于铣削平面
粗铣时铣刀直径选小一些，因粗铣切削力大，选小直径铣刀可减小切削转矩。
精铣时铣刀直径选大一些，最好能包容待加工面的整个宽度，以提高加工精度和效率。
加工余量大且不均匀时，刀具直径应选小一些，否则，会因接刀刀痕过深而影响工件的加工质量。
（2）高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，一般不用来加工毛坯表面，因为毛坯面的硬化层和夹砂会使刀具磨损很快。
（3）加工毛坯面或粗加工孔时，可选镶硬质合金立铣刀或玉米铣刀进行强力切削。
（4）加工平面工件周边轮廓时，常采用立铣刀。
（5）为了提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边。
（6）加工立体曲面或变斜角轮廓外形时，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀、盘形铣刀等。
（7）当加工余量较小，且表面粗糙度要求较高时，可选用镶立方氮化硼刀片或镶陶瓷刀片的面铣刀，以便能进行高速切削。
步骤三、课堂总结、布置作业：
（5分钟）
1.小结
1）刀具系统安装的步骤及在机床上的安装；
2）刀具的种类；
3）刀具的选择原则及选择方法；
2.作业
1）将ppt上关于刀具选择的练习题写在作业上。
2）自己见过或使用过的刀具的材料写出来。
数控加工工艺基础
1.掌握零件图的分析内容及步骤。
2.理解数控加工工艺分析的内容。
3.掌握切削用量的选择方法。
1.会正确快速的分析零件图的加工要求。
2.能够分析零件的数控加工工艺。
3.能够根据需要合理的切削用量。
2.自学及归纳学习的能力。
问题1.如何装刀以及如何将刀具安装在机床上？
问题2.根据条件要求选择合理的刀具？
展示图纸，让学生自由发言，说一说该零件如何加工，并分析其合理性，这样可以使学生先总体把握数控加工的过程以及工艺分析的过程，引起疑问，导入新课。
一、零件图分析
1、尺寸分析
将局部的分散标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸，构成零件轮廓几何元素的条件要充分。
2、零件的技术要求分析
3、零件的材料分析
4、几何要素关联条件的分析
手工编程时，要依据这些关联条件计算每一个节点的坐标。
二、数控铣削的加工工艺
1.安全高度的确定
对于铣削加工，起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面一个安全距离，一般取100～120mm，以保证刀具在停止状态时，刀具移动或换刀时不与加工零件和夹具发生碰撞。
2.数控铣削加工零件的工艺性分析
（1）零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，以便减少刀具规格和换刀次数，简化编程，提高生产效率。
（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小。
（3）铣削零件的槽底平面时，槽底圆角半径r不应过大。
（4）采用粗精加工分开和基准统一的原则，保证加工精度。
（5）充分考虑毛坯的工艺性。
（6）薄壁和沟槽类零件的加工。
2、工艺路线的安排和工件的装夹方式
①加工工艺路线的安排
上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；
先内后外型腔加工，在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序；
尽量减少重复定位、换刀次数和挪动压板次数，在一次定位夹紧中尽可能使用一把或多把刀具加工尽可能加工更多的表面。
②定位基准的选择
选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。
多选择工件上不需要数控铣削的平面和孔作为定位基准。
对薄板件，选择的定位基准应有利于提高工作的刚性，以减小切削变形。
定位基准应尽量与设计基准重合，以减小定位误差对尺寸精度的影响。
③夹具的选择
夹具必须保证最小的夹紧变形。
在粗加工时，由于切削力比较大，所以夹紧力同样也比较大，但是夹紧力不能太大，否则有可能使工件变形。
夹具在机床上的安装误差和工件在夹具中的定位、安装误差对加工精度将产生直接影响。
操作者在装夹工件时一定要将工件定位面的污秽擦干净，否则会造成不同程度的加工误差，并按工艺文件上的要求找正定位面，使其在一定的精度范围内。
④工件的安装
3、加工顺序和进给路线的确定
加工顺序安排一般应按下列原则进行:
①在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。
②以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连接进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。
③进刀和退刀路线的确定
三、加工工艺参数的选择
1.切削用量
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
2.切削用量的选择原则
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。
1）零件图纸的分析内容及过程；
2）数控加工工艺分析的过程；
3）切削用量的选择；
1）分析数控加工工艺的过程。
2）习题1-13。
窄槽类零件的加工过程分析
环节三、程序校验及项目仿真
问题1.M98、M99指令应该如何应用？
问题2.节点计算的方法有哪些？
上节课我们学习了子程序调用指令的应用，本节课我们将以项目为导向应用上节课所学知识，分析槽类零件如何引入子程序调用指令，进而其工艺并在仿真软件上把零件加工出来？
确定加工工艺（20）
首先，将零件图（附件1）投射在屏幕上：
明确本堂课的教学目标，然后让学生分组讨论加工工艺（主要引导诱发同学自己思考，调动积极性）。
1、观察实物模型，增加学生感性认识，引导学生学会分析确定零件的加工工艺并填写加工工艺卡（附件2）。
2、教师组织引导学生学会如何确定该零件的加工工艺。
3、各个小组代表说出讨论后的加工工艺，其他组同学进行分析、评判、或给出不同的答案，最后小组讨论确定加工工艺。
4、组织学生填写加工工艺卡。
步骤三：
学生自主编程（15分钟）
1、让学生分组讨论通过分析零件图完成数值计算，确定编程坐标；
2、让学生自主编写加工程序，教师巡回辅导；
3、学生互评程序；
4、学生修改完善加工程序；
步骤四：
仿真加工，校验程序（35分钟）
1、教师演示仿真加工过程；
仿真图片
2、学生提问，教师解答强调；
3、学生自主仿真；
4、教师巡回辅导对于学生在点上存在的问题个别指导。
对于面上存在的问题进行重点强调。
附件2：
加工工艺卡片
零件名称
零件图号
计划数量
材料
型腔
2-1
45
序号
工序
工序内容
生产设备
备注
1
加工准备
1.阅读零件图，检查毛坯料尺寸，无误后安装到机床上。
2.开机，机床回参考点。
3.输入程序并且检查程序。
4.安装刀具，设定工件坐标系。
GSK21M
2
钻工艺孔
1.平口钳装夹，Z向伸出15mm左右。
2．安装舵￠11.8mm钻头，在毛坯的中心钻工艺孔。
工艺孔深度要重点把握
3
铣型腔
1.安装￠10mm平底立铣刀，粗铣型腔轮廓，留0.50mm单边余量；
2.安装￠10mm精立铣刀并对刀，实测工件尺寸，调整刀具参数，精铣型腔至要求尺寸。
4
铣窄槽
1.安装￠4mm键槽铣刀，Z向重新对刀，粗铣窄槽外侧轮廓，留0.50mm单边余量；
2.计算槽宽，通过修改刀补，粗铣窄槽内侧轮廓，留0.50mm单边余量；
3.安装￠4mm精键槽铣刀并对刀，实测工件尺寸，调整刀具参数，精窄槽两侧面；
4.用量规测量、修改参数，进一步精铣窄槽两侧面，达到图纸要求；
钳工
去毛刺
5
工件检验
1）零件尺寸精度的检验
2）表面粗糙度检验
编制
校对
日期
年月日
审核
多边形加工
1、掌握多边形加工的工艺知识。
2、掌握快速进给指令G00和直线插补指令G01的使用方法。
1、能够独立加工出合格的多边形。
2、能够解决在加工多边形过程中出现的一些问题。
1、绝对值编程G90*与相对值编程G91（模态有效）
指令格式：
G90GXYZG91GXYZ
指令说明：
G90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原点的。
G91为相对值编程，每个轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。
G90、G91为模态功能，G90为缺省值。
2、快速线性移动指令G00
G00X_Y_Z_
其中，X、Y、Z、为快速定位终点，
G90时为终点在工件坐标系中的坐标；
G91时为终点相对于起点的位移量。
G00为模态功能，可由G01、G02、G03功能注销。
例题如图所示，刀具从A点快速移动至C点，使用绝对坐标与增量坐标方式编程。
绝对坐标编程
G90G00X15Y-40刀具快速移动至Op点
G92X0Y0重新设定工件坐标系，换刀点Op与工件坐标系原点重合
G00X20Y10刀具快速移动至A点定位
X60Y30刀具从始点A快移至终点C
用增量值方式编程
G91G00X15Y-40
G00X20Y10
X40Y20
3、直线插补指令G01
G01X_Y_Z_F_
其中，X、Y、Z为终点，
G90时为终点在工件坐标系中的坐标；
G91时为终点相对于起点的位移量。
G01和F都是模态代码，G01可由G00、G02、G03功能注销。
例题如图所示，刀具从A点直线插补至B点，使用绝对坐标与增量坐标方式编程。
G90G01X60Y30F200
或G91G01X40Y20F200
环节四：
技能训练，一展身手（90分钟）
首先强调在车间安全操作应注意的相关事项，然后布置本次课的任务，把学生带到指定铣床上，让学生分组逐个进行练习。
一、实训目的：
1、能够对多边形类零件进行数控铣削工艺分析，掌握多边形的加工方法；
2、掌握快速进给指令G00的应用和直线插补指令G01的应用；
3、掌握试切对刀方法及自动加工的过程及注意事项；
4、学会尺寸修正方法，能够掌握正确使用量具检验相关尺寸。
二、实训零件图
三、实训步骤：
1、由班长领取铣刀6把、垫铁六块、扳手六把、量具游标卡尺6把及零件毛坯若干；
2、各小组组长检查机床能够正常运转后，领取各自的刀具、量具及零件毛坯；
3、各小组将填写好的程序单交指导教师检查无误后开始输入程序；
4、学生进行图形模拟校验程序，并自己检查是否正确；
5、教师检查学生模拟图形无误后指导学生装夹毛坯；
注意：
在模拟完以后必须进行回零操作，之后才能进行对刀。
6、学生在组长的监督下进行数控铣床对刀操作；
7、教师检查学生所采用的定位基准、加工方法和走刀路线是否正确，所选择刀具和切削用量参数是否合理。
8、学生在老师的指导下完成零件自动加工；
必须指出的是：
对于初学者，应多采用单段执行循环，并将有关倍率开关修调到最低，便于边加工边分析，以避免某些错误。
9、在加工过程中教师进行巡回指导；
10、在加工15-20分钟后，指导教师需要将学生集合起来强调学生在加工过程中出现的问题。
三、参考程序：
见附件4
四、注意事项：
1、工件装夹的可靠性，保证毛坯伸出足够的高度；
2、刀具装夹的可靠性，确认铣刀的正确安装；
3、机床在试运行前必须进行图形模拟加工，避免程序错误、刀具碰撞工件或虎钳。
4、快速进刀和退刀时，一定要注意不要碰上工件。
5、加工零件过程中一定要提高警惕，灵活运用倍率修调开关；
将手放在【急停】按钮上，如遇到紧急情况，迅速按下“急停”按钮，防止意外事故发生。
6、为避免撞刀，自动加工时要选单步。
加工工艺卡
多边形板
铣正七边形轮廓
1.平口钳装夹，Z向伸出15mm左右，用直径20mm刀粗铣￠60内接圆正七边形外轮廓，留0.50mm单边余量.
2．安装好￠12mm精立铣刀，实测工件尺寸，调整刀具参数，精铣外轮廓至要求尺寸。
先用大的刀具补偿从外往里进行切削，避免满刀切。
铣正五边形
1.粗铣￠52内接圆正五边形外轮廓，留0.50mm单边余量
2.安装￠12mm精立铣刀并对刀，实测工件尺寸，调整刀具参数，精铣外轮廓至要求尺寸
附件4加工程序清单
数控程序单
项目名称
多边形
程序
编号
O0001（七边形）
O0002（五边形）
段号
程序内容
N10
G54G17G90
N20
M03S1000
N30
G00X-40.Y-40.Z100.
N40
Z10.
N50
G01Z-6.F300（第二次为-12）
G01Z-5.F300
N60
G01G42Y-27.03D01
G01G42Y-21.03D01
N70
X13.02
X15.28
N80
X29.25Y-6.68
X24.73Y8.03
N90
X23.45Y18.7
X0Y26.
N100
X0Y30.
X-24.73Y8.03
N110
X-23.45Y18.7
X-15.28Y-21.03
N120
X-29.25Y-6.68
X40.
N130
X-13.02Y-27.03
G40Y-40.
N140
N140
G00Z100.
N150
M05
N160
M30
N170
N180
N190
N200
学生姓名
学生组长审核
教师审核
教师评分
环节五：
质量检查，互评总结（90分钟）
在全体同学完成本项目的加工后进行质量检查，具体步骤如下：
1、指导教师讲解本项目零件的测量方法及注意事项；
2、学生测量零件根据评分表进行自评；
3、小组内互相测量，根据评分表进行互评；
4、在测量的过程中教师指导；
5、在学生自评和互评发生冲突时由指导教师测量确定最终测量结果；
6、评选优秀小组，并有优秀小组的同学进行经验介绍；
7、教师做最终点评，并对优秀小组及个人进行加分表扬。
环节六：
零件误差分析
1、凸台加工的误差分析；
2、长度加工的误差分析；
3、表面粗糙度的误差分析；
附件3零件评分表
评分表
考核项目
1考核要求
配分
评分标准
检测
结果
得分
现场操作规范
工具的正确使用
违反规定不得分
量具的正确使用
刃具的合理使用
设备正确操作和维护保养
违反规定扣2-4分
工序制定及编程
工序制定合理,选择刀具正确
10
违反规定扣3-10分
指令应用合理、得当、正确
15
指令错误扣5-15分
程序格式正确，符合工艺要求
工艺不符合规定扣5-15分
尺寸评分
宽度77
8
每超差0.02扣2分
高度7
26
12
高度5
长度30.56
6
长度26.03
7
形位公差
表面粗糙度
对称度A
超差不得分
对称度B
其它
按时完成
超时<
15min:
扣5分
超时>
15-30min:
扣15分
30min:
不计分
总配分
100
总分
加工时间
4h
监考
开始时间
结束时间
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