序号

　　1

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　绪  论

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1、掌握数控技术及数控机床的相关概念

　　2、理解本课程的专业作用及学习要求

　　教学难点

　　与重点

　　数控机床的分类及坐标系建立方法

　　授课方法

　　多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　整理课上笔记

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程引入：何为数控技术？数控机床的优点是什么？

　　本课程的性质与任务的讲解

　　性质：实践性很强的专业课

　　任务：学习数控加工工艺制订及典型数控系统的编程的相关知识与技能。

　　1、知识要求：

　　（1）了解数控机床与普通机床在机械部分、电气控制部分的不同。

　　（2）了解数控机床的维护方法及采取的安全措施。

　　（3）了解数控机床简单故障的分析及排除思路。

　　2、技能要求：

　　（1）熟练掌握数控机床加工工艺分析、程序编制。

　　（2）掌握各数控机床操作步骤。

　　（3）各数控机床加工方法并能独立熟练加工中等难度的零件。

　　绪  论

　　一、数控技术及发展趋势

　　数控技术，简称数控。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控技术范围复盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。

　　5min

　　10min

　　5min

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　数控加工技术优势如下：

　　1．加工效率高。

　　利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。

　　2．加工精度高。

　　同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。

　　3．劳动强度低。

　　由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。

　　4．适应能力强

　　数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。

　　5．工作环境好。

　　数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。

　　二、数控机床基础

　　1．数控机床的特点

　　2．数控机床的分类

　　3．数控机床的坐标系

　　（1）标准坐标系的确定

　　1）机床相对运动的规定。无论机床在实际加工中是工件运动还是刀具运动，在确定编程坐标时，一般看作是工件相对静止，而刀具运动这一原则。

　　2）机床坐标系的规定。在确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，然后确定X轴和Y轴，最后确定其他轴。机床某一零件运动的正方向，是指增大工件和刀具之间距离的方向。

　　（2）工件坐标系

　　工件坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素（点、直线和圆弧）的位置而建立的坐标系。工件坐标系的原点即是工件零点。

　　三、本课程的学习目的和要求

　　1．本课程的学习目的

　　本课程是机械类专业的一门专业必修课，与数控加工工艺、数控机床操作紧密联系。通过本课程的学习，使学生能够针对被加工零件，在合理地制定数控加工工艺的基础上，运用数控机床的数控系统所规定的编程规则和编程方法，编制零件的加工程序，为数控加工做准备。

　　2．本课程的学习要求

　　本节课小结及布置作业

　　10min

　　10min

　　10min

　　20min

　　15min

　　10min

　　5min

　　序号

　　2

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　1.1  数控加工工艺基础

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1、掌握数控加工工艺设计的内容

　　2、了解数控加工工艺文件的格式

　　教学难点

　　与重点

　　1、数控加工工序的划分及刀具选择等工艺相关知识

　　2、数控机工工艺文件的作用及要求

　　授课方法

　　多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　P33  1.1，1.2，1.5，1.7

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　复习：数控机床及相关坐标系知识

　　第1章  数控加工工艺与编程基础

　　1.1  数控加工工艺基础

　　数控加工与通用机床加工相比较，在许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本身自动化程度较高，控制方式不同，设备费用也高，使数控加工工艺相应形成了以下几个特点：

　　1．工艺的内容十分具体

　　2．工艺的设计非常严密

　　3．注重加工的适应性

　　1.1.1  数控加工工艺设计内容

　　工艺设计是对工件进行数控加工的前期准备工作，它必须在程序编制工作之前完成。填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，为企业进行了技术储备。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。

　　不同的数控机床，工艺文件的内容也有所不同。一般的工艺文件应包括：

　　（1）编程任务书。

　　（2）数控加工工序卡片。

　　（3）数控机床调整单。

　　（4）数控加工刀具卡片。

　　（5）数控加工进给路线图。

　　（6）数控加工程序单。

　　5min

　　10min

　　5min

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　1．数控加工编程任务书

　　编程任务书阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求、工序说明和数控加工前应保证的加工余量，是编程员与工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一。

　　2．数控加工工序卡

　　数控加工工序卡与普通加工工序卡很相似，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要有编程说明及切削参数的选择等，它是操作人员进行数控加工的主要指导性工艺资料。工序卡应按已确定的工步顺序填写。

　　3．数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）

　　它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等。

　　4．数控刀具卡片

　　数控加工刀具卡主要反映刀具名称、编号、规格、长度等内容。它是组装刀具、调整刀具的依据。

　　5．数控加工走刀路线图

　　在数控加工中，常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞，为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。

　　6．数控加工程序单

　　数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，按照机床特点的指令代码编制的。它是记录数控加工工艺过程、工艺参数的清单，有助于操作员正确理解加工程序内容。

　　1.1.2  数控加工工序的划分

　　（1）以同一把刀具加工的内容划分工序。

　　（2）以加工部分划分工序。

　　（3）以粗、精加工划分工序。

　　1.1.3  数控加工刀具的选择

　　选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：适用、安全、经济。

　　1.1.4  数控加工走刀路线的选择

　　走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工序的内容，而且也反映出工序的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去（包括进刀、退刀路线），这样可为编程带来不少方便。

　　本节课小结及布置作业

　　10min

　　5min

　　5min

　　10min

　　5min

　　5min

　　10min

　　15min

　　10min

　　5min

　　序号

　　3

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　1.2  数控加工及相关基础

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1、掌握数控加工相关知识

　　2、理解数控加工原理

　　教学难点

　　与重点

　　1、数控加工刀位计算原理

　　2、刀具半径补偿与长度补偿

　　授课方法

　　多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　P33  1.12，1.14

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　复习：数控加工工艺制定与文件的相关知识。

　　1.2  数控加工及相关基础

　　1.2.1  数控加工原理

　　数控刀轨是由一系列简单的线段连接而成的折线，折线上的结点称为刀位点。刀具的中心点沿着刀轨依次经过每一个刀位点，从而切削出工件的形状。

　　刀具从一个刀位点移动到下一个刀位点的运动称为数控机床的插补运动。由于数控机床一般只能以直线或圆弧这两种简单的运动形式完成插补运动，因此数控刀轨只能是由许多直线段和圆弧段将刀位点连接而成的折线。

　　数控编程的任务是计算出数控刀轨，并以程序的形式输出到数控机床，其核心内容就是计算出数控刀轨上的刀位点。

　　在数控加工误差中，与数控编程直接相关的有两个主要部分：

　　（1）刀轨的插补误差。由于数控刀轨只能由直线和圆弧组成，因此只能近似地拟合理想的加工轨迹。

　　（2）残余高度。在曲面加工中，相邻两条数控刀轨之间会留下未切削区域，由此造成的加工误差称为残余高度，它主要影响加工表面的粗糙度。

　　刀具的表面成形运动通常分为主运动和进给运动。主运动指机床的主轴转动，其运动质量主要影响产品的表面光洁度。进给运动是主轴相对工件的平动，其传动质量直接关系到机床的加工性能。

　　5min

　　15min

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　1.2.2  数控加工刀位计算

　　数控加工刀位点的计算过程可分为3个阶段。

　　（1）加工表面的偏置。

　　（2）刀轨形式的确定。

　　（3）刀位点的计算。

　　1.2.3  高度与安全高度

　　起止高度指进退刀的初始高度。在程序开始时，刀具将先到这一高度，同时在程序结束后，刀具也将退回到这一高度。起止高度就大于或等于安全高度，安全高度也称为提刀高度，是为了避免刀具碰撞工件而设定的高度（Z值）。

　　1.2.4  刀具半径补偿和长度补偿

　　数控机床在进行轮廓加工时，由于刀具有一定的半径（如铣刀半径），因此在加工时，刀具中心的运动轨迹必须偏离零件实际轮廓一个刀具半径值，否则加工出的零件尽寸与实际需要的尺寸将相差一个刀具半径值或者一个刀具直径值。此外，在零件加工时，有时还需要考虑加工余量和刀具磨损等因素的影响。

　　根据加工情况，有时不仅需要对刀具半径进行补偿，还要对刀具长度进行补偿。

　　1.2.5  顺铣与逆铣

　　1.2.6  冷却液开关

　　1.2.7  拐角控制

　　拐角是在切削过程中遇到拐角时的处理方式，有圆角和尖角两种处理方法，这主要对于机床及刀具有意义，对零件的加工结果不影响。尖角处理时，刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以直线的方式过滤，适合于大于90°的角。圆弧方式处理时，刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以圆弧的方式过滤，适合于小于或等于90°的角。采用圆弧过滤可以避免机床进给方向的急剧变化。在处理有加工留量的角落时，某些系统软件会将补正后的加轮廓线做成角落圆角，即有以下三种方式处理。

　　（1）角落圆角：处理成工件外部轮廓及刀具路径都是圆角。

　　（2）角落尖角：处理成工件外部轮廓为尖角，而刀具路径为圆角。

　　（3）路径尖角：处理成工件外部轮廓及刀具路径都是尖角。

　　1.2.8  轮廓控制

　　在数控编程中，不少时候需要通过轮廓来限制加工范围，而某些刀轨形中，轮廓是必不可少的因素，缺少轮廓将无法生成刀路轨迹。轮廓线需要设定其偏置补偿的方向，对于封闭的轮廓线会有3种参数选择，即刀具是在轮廓上、轮廓内或轮廓外。

　　（1）刀具在轮廓上（ON），刀具中心线与轮廓线相重合，即不考虑补偿。

　　（2）刀具在轮廓内（Inside），是刀具中心不到轮廓上，而刀具的侧边到轮廓上，即相差一个刀具半径。

　　（3）刀具在轮廓外（Outside），刀具中心越过轮廓线，超过轮廓线一个刀具半径。

　　本节课小结及布置作业

　　10min

　　10min

　　10min

　　20min

　　15min

　　10min

　　5min

　　序号

　　4

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　1.3  数控编程基础

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1、掌握数控编程的基础知识

　　2、掌握数控编程指令的基础知识

　　教学难点

　　与重点

　　1、数控程序结构的组成

　　2、主要G指令的功能

　　授课方法

　　多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　整理课上笔记

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　复习：数控加工相关基础知识。

　　1.3  数控编程基础

　　1.3.1  数控编程概述

　　数控编程技术经历了三个发展阶段，即手工编程、APT语言编程和交互式图形编程。由于手工编程难以承担复杂曲面的编程工作，因此自第一台数控机床问世不久，美国麻省理工学院即开始研究自动编程的语言系统，称为APT（Automatically Programmed Tools）语言。经过不断的发展，APT编程能够承担复杂自由曲面加工的编程工作。

　　然而，由于APT语言是开发得比较早的计算机数控编程语言，而当时计算机的图形处理能力不强，因而必须在APT源程序中用语言的形式去描述本来十分直观的几何图形信息及加工过程，再由计算机处理生成加工程序，致使其直观性差，编程过程比较复杂不易掌握。目前已逐步为交互式图形编程系统所取代。

　　图形交互自动编程是一种计算机辅助编程技术。它是通过专用的计算机软件来实现的。这种软件通常以机械计算机辅助设计（CAD）软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件，然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工参数，计算机便可自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨迹。

　　5min

　　15min

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　1.3.2  数控程序结构

　　数控程序是由为使机床运转而给与数控装置的一系列指令的有序集合所构成的。靠这些指令使刀具按直线或者圆弧及其他曲线运动，控制主轴的回转、停止、切削液的开关、自动换刀装置和工作台自动交换装置的动作等。

　　程序是由程序段（Block）所组成，每个程序段是由字（word）和“；”所组成。而字是由地址符和数值所构成的，如：X（地址符）100.0（数值）Y（地址符）50.0（数值）。程序由程序号、程序段号、准备功能、尺寸字、进给速度、主轴功能、刀具功能、辅助功能、刀补功能等构成的。

　　一个数控程序由以下几个部分组成：

　　（1）程序起始符。一般为“%”、“$”等，不同的数控机床起始符可能不同，应根据具体的数控机床说明使用。程序起始符单列一行。

　　（2）程序名。单列一行，有两种形式，一种是以规定的英文字母（通常为O）为首，后面接若干位数字（通常为2位或者4位），如O0600，也可称为程序号。另一种是以英文字母、数字和符号“－”混合组成，比较灵活。程序名具体采用何种形式由数控系统决定。

　　（3）程序主体。由多个程序段组成，程序段是数控程序中的一句，单列一行，用于指挥机床完成某一个动作。每个程序段又由若干个程序字（word）组成，每个程序字表示一个功能指令，因此又成为功能字，它由字首及随后的若干个数字组成（如X100）。字首是一个英文字母，称为字的地址，它决定了字的功能类别。一般字的长度和顺序不固定。在程序末尾一般有程序结束指令，如M30，用于停止主轴、冷却液和进给，并使控制系统复位。

　　（4）程序结束符。程序结束的标记符，一般与程序起始符相同。

　　1.3.3  数控程序的指令

　　数控程序的指令由一系列的程序字组成，而程序字通常由地址（address）和数值（number）两部分组成，地址通常是某个大写字母。

　　1．顺序号字：顺序号字也称程序段号。在程序段之首，以字母N开头，其后为一个2～4位的数字。

　　2．准备功能字：以字母G开头，后接一个两位数字，因此又称为G指令。

　　3．辅助功能字

　　辅助功能字一般由字符M及随后的2位数字组成，因此也称为M指令。

　　4．其他功能字

　　（1）尺寸字：也叫尺寸指令，主要用来指令刀位点坐标位置。如X、Y、Z主要用于表示刀位点的坐标值，而I、J、K用于表示圆弧刀轨的圆心坐标值（参见G02、G03指令中的内容）。

　　（2）进给功能字：以字符F开头，因此又称为F指令，用于指定刀具插补运动（即切削运动）的速度，称为进给速度，单位是毫米/分钟（mm/min）。

　　（3）主轴转速功能字：以字符S开头，因此又称为S指令。用于指定主轴的转速，以其后的数字给出，单位是转/分钟（r/min）。

　　（4）刀具功能字：用字符T及随后的号码表示，因此也称为T指令。用于指定加工时采用的刀具号，该指令在加工中心上使用。

　　本节课小结及布置作业

　　10min

　　10min

　　10min

　　20min

　　15min

　　10min

　　5min

　　序号

　　5

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　1.4  工艺与编程基础项目实训

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1、理解数控加工工艺编制的过程

　　2、理解数控加工工艺参量的选择

　　教学难点

　　与重点

　　数控加工工艺编制的过程

　　授课方法

　　多媒体课堂教学；图示、举例、讲述、分析

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　整理课上笔记

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　复习：数控编程的相关知识。

　　1.4  工艺与编程基础项目实训

　　1.4.1  任务单

　　加工如图1-23所示的零件，试分析此零件的结构是否适合于数控加工？加工部分有外圆、螺纹和退刀槽，试分析用什么样的车刀加工此工件？由图可知，φ45.5的轴段精度要求较高，试分析采用什么样的加工方法和加工顺序来保证此加工精度？

　　图1-23

　　5min

　　10min

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　1.4.2  数控加工工艺编制

　　第1步：零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准的确定

　　1．零件图分析

　　（1）概括了解  此零件为阶梯轴，材料为45#钢，采用1：1比例。共有4个轴段，需要加工外圆、切槽、螺纹。

　　（2）分析试图  本阶梯轴结构、形状简单，没有需要进一步表达的部位，故采用一个主视图将结构完全表达。

　　（3）尺寸与几何精度分析

　　2．工件的结构工艺性分析

　　3．确定毛坯

　　4．基准的选择

　　此工件的径向尺寸设计基准为中心线，轴向尺寸设计基准为右端面。采用三爪自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合原则。

　　第2步：拟定加工工艺路线、制定工序卡片

　　1．加工方法的选择

　　该工件公差等级为IT8级，表面粗糙度为1.6，从表1-13中可以查出此工件的加工方法为：粗加工、半精加工和精加工。

　　2．确定装夹方案

　　3．数控机床的选择

　　此零件加工精度为IT8级，故选择普及型数控车床。

　　4．刀具的选择

　　此工件需要加工的内容为外圆、端面、槽和螺纹，因此需要选择外圆车刀、切槽刀、600螺纹车刀。

　　5．切削用量见表1-14所示

　　6．工件工艺分析

　　7．填写工件安装和原点设定卡和工序卡，

　　第3步：确定加工余量、工序尺寸和公差以及工艺尺寸链计算

　　图纸轴段直径设计尺寸，表面粗糙度1.6，毛坯为型材。工艺过程为粗车-半精车-精车。用查表修正法或经验估计法确定毛坯总余量和各工序余量，其中粗铣余量由毛坯总余量减去其余工序余量确定。

　　本节课小结及布置作业

　　30min

　　30min

　　20min

　　5min

　　序号

　　6

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.1.1 数控车床加工的特点

　　2.1.2 数控车床的类型

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：数控车削加工中的加工方法

　　要求：掌握数控车削加工主要加工内容

　　教学难点

　　与重点

　　重点：数控车床加工的特点

　　难点：数控车削加工主要加工内容

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　数控车削加工中的加工方法有哪些？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　    1、数控车床加工的特点。

　　    2、数控车削加工主要加工内容。

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、数控车削加工主要有以下加工内容

　　1．车削外圆

　　车削外圆是最常见、最基本的车削方法，工件外圆一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面及回转

　　槽等基本面组成。

　　2．车削内孔

　　车削内孔是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面，是常用的车削加工方法

　　之一。

　　3．车削端面

　　车削端面包括台阶端面的车削，偏刀车削端面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光

　　洁，而且大、小端面均可车削。

　　4．车削螺纹

　　车削螺纹是数控车床的特点之一。在普通车床上一般只能加工少量的等螺距螺纹，而在数

　　控车床上，只要通过调整螺纹加工程序，指出螺纹终点坐标值及螺纹导程，即可车削各种不同

　　螺距的圆柱螺纹、锥螺纹或端面螺纹等。螺纹的车削可以通过单刀切削的方式进行，也可进行

　　循环切削。

　　二、数控车床的类型

　　1．按结构分类

　　数控车床分为立式数控和卧式数控车床两种类型。

1. 立式数控车床

　　用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。

1. 卧式数控车床

　　用于轴向尺寸较大或较小的盘类零件加工。相对与立式数控车床来说，卧式数控车

　　床的结构形式较多、加工功能丰富、使用的面积较广。

1. 经济型数控车床

　　采用的是步进电动机和单片机，是通过对普通的车床的车削进给系统改善后形成的简

　　易型数控车床，成本较低，但是自动化程度和功能都比较差，加工的精度也不高，适用于

　　要求

　　不太高的回转类零件的车削加工。

1. 通数控车床

　　根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数

　　控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这

　　种数控车床加工可以同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。

1. 车削加工中心

　　在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动立头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、

　　Z和C三个坐标轴，联动控制可以是（X、Z）、（Z、C）、或（X、C）。由于增加了C轴和铣

　　削动力头，这种数控车床的加工功能大大的增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径

　　向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。

　　2．按导轨分类

　　床身导轨与水平面的相对位置有4种布局形式，为水平床身布局，斜床身布局，斜床身布

　　局。

　　3．按刀架的布局分类

　　可分为两坐标联动和四坐标控制两类。

1. 两坐标联动

　　用于加工盘类零件的回转刀架，其回转轴垂直于主轴；

　　用于加工轴类和盘类零件的回转刀架，其回转轴平行于主轴。

　　常用有6工位、8工位、10工位、12工位。

1. 四坐标控制

　　有两个独立的滑板和回转刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。

　　每个刀架的切削进给量分别控制，两刀架可以同时切削同一工件的不同部位。

　　四坐标数控车床的结构复杂，且需要配置专门的数控系统实现对两个独立刀架的控制。这

　　种机床适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　序号

　　7

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　  2.1.3数控车床结构特点

　　  2.1.4 数控车削工艺分析

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：数控车床结构特点及工艺路线拟定

　　要求：掌握数控车削加工工艺路线制订

　　教学难点

　　与重点

　　重点：数控车床结构特点

　　难点：数控车削加工工艺路线制订

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　工艺分析包括哪些内容？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　    1、数控车床结构特点

　　    2、数控车削工艺分析

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、数控车床结构特点

　　1．由于数控车床刀架的两个方向运动分别由伺服电动机驱动，所以它的传动链短。

　　2．多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，

　　主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。

　　3．数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杆副，滚珠丝杆副是数

　　控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杆两端安装的滚动轴承要大的多，这种专用轴承配对

　　安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。

　　4．为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。

　　5．由于数控车床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨

　　性好。数控车床一般采用的是镶刚导轨，这样精度保持比较长、使用是寿命也加长。

　　6．数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点。自动运转时一般都处于全封闭或半

　　封闭状态。

　　二、数控车削工艺分析

　　1．结构工艺性分析

　　零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型。

　　在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。

　　2．构成零件轮廓的几何要素

　　由于设计等各种原因，在图纸上可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封

　　闭等缺陷，从而增加编程的难度，有时甚至无法编写程序。

　　3．尺寸公差要求

　　在确定控制零件尺寸精度的加工工艺时，必须分析零件图样上的公差要求，从而正确选择

　　刀具及确定切削用量等。在尺寸公差要求的分析过程中，还可以同时进行一些编程尺寸的简单

　　换算，如中值尺寸及尺寸链的解算等。在数控编程时，常常对零件要求的尺寸取其最大和最小

　　极限尺寸的平均值（即“中值”）作为编程的尺寸依据。

　　4．形状和位置公差要求

　　图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要要求。在工艺准备过程中，除了按其

　　要求确定零件的定位基准和检测基准，并满足其设计基准的规定外，还可以根据机床的特殊需

　　要进行一些技术性处理，以便有效地控制其形状和位置误差。

　　5．表面粗糙度要求

　　表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用

　　量的重要依据。

　　6．材料要求

　　图样上给出的零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及使用寿命），确

　　定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。

　　7．加工数量

　　零件的加工数量对工件的装夹与定位、刀具的选择、工序的安排及走刀路线的确定等都是

　　不可忽视的参数。

　　30分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　10分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　序号

　　8

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.1.5  车削加工工件装夹

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：车削加工工件装夹

　　要求：掌握工件装夹方法

　　教学难点

　　与重点

　　重点：车削加工工件装夹

　　难点：装夹方法和基准的选择

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　车削加工是工件如何装夹？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　车削加工工件装夹

　　1．夹具类型

　　2．基准

　　3．数控车床定位基准的选择

　　4．装夹方法

　　5．找正方法

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　车削加工工件装夹

　　在数控车床上用于装夹零件的装置称为车床夹具。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两

　　大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上零件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、

　　弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定零件的某一工序而设计的夹具。

　　1．夹具类型

　　（1）三爪自定心卡盘。

　　三爪自定心卡盘是一种常用的自动定心夹具，适用于装夹轴类、盘套类零件。

　　（2）四爪单动卡盘。

　　适用于外形不规则、非圆柱体、偏心及位置与尺寸精度要求高的零件。

　　（3）花盘。

　　与其他车床附件配合使用，适用于外形不规则，偏心及需要端面定位夹紧的零件。

　　（4）心轴。

　　常用的心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和花键心轴。圆柱心轴主要用于套筒和盘类零件的装夹；

　　圆锥心轴的定心精度高，但零件的轴向位移误差较大，用于以孔为定位基准的零件；花键心轴

　　用于以花键孔定位的零件。

　　专用夹具的作用为：

　　（1）保证产品质量；

　　（2）提高加工效率；

　　（3）解决车床加工中的特殊装夹问题；

　　（4）扩大机床的使用范围。

　　2．基准

　　（1）设计基准

　　设计基准是设计零件时采用的基准。例如轴套类和轮盘类零件的中心线。轴套类和轮盘类

　　零件都属于回转体类，通常将径向设计基准设置在回转体轴线上，将轴向设计基准设置在零件

　　的某一端面或几何中心处。

　　（2）加工定位基准

　　加工定位基准是在加工零件时装夹定位的基准。数控车削加工轴套类及轮盘类零件的加工

　　定位基准只能是被加工零件的外圆表面、内圆表面或零件端面中心孔。

　　（3）测量基准

　　被加工零件各项精度测量和检测时的基准。机械加工零件的精度要求包括尺寸精度、形状

　　精度和位置精度。

　　3．数控车床定位基准的选择

　　定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工零件定位面的选择。

　　4．装夹方法

　　（1）三爪卡盘装夹

　　三个卡爪可同时移动，自动定心，装夹迅速、方便。用于装夹零件的长径比小于4，截面

　　为圆形、正六边形的中、小型零件。

　　（2）四爪卡盘装夹

　　四爪卡盘的四个卡爪是各自独立移动的，通过调整零件夹持部位在车床主轴上的位置，使

　　零件加工表面的回转中心与车床主轴的回转中心重合。四爪卡盘的找正烦琐费时，一般用于单

　　件小批生产，四爪卡盘的卡爪有正爪和反爪两种形式。用于装夹零件的长径比小于4，偏心距

　　较小，截面为方形、椭圆形的较大、较重的零件。

　　（3）花盘装夹

　　盘面上有多个通孔和T形槽，用螺钉、压板装夹零件，不能自动定心，装夹零件需要找正。

　　用于形状不规则的零件、孔或外圆与定位基面垂直的零件。

　　（4）双顶尖拨盘装夹

　　这种装夹方法定心准确可靠，安装方便，装夹稳定。用于装夹长径比为4～15的实心轴类

　　零件和加工精度要求较高的零件。顶尖作用是进行零件的定心，并承受零件的重量和切削力。

　　使用两顶尖装夹工件时的注意事项：

　　①前后顶尖的连线应该与车床主轴中心线同轴，否则会产生锥度误差。

　　②尾座套筒在不与车刀干涉的前提下，应尽量伸出短些，以增加刚性和减小振动。

　　③中心孔的形状应正确，表面粗糙度应较好。

　　④两顶尖中心孔的配合应该松紧适当。

　　（5）双顶尖中心架装夹

　　这种装夹方法的支撑爪位置可调，增加了零件的刚性。用于装夹长径比大于15的细长轴类

　　零件的粗加工。

　　（6）一夹一顶跟刀架装夹

　　这种装夹方法的支撑爪随刀具一起运动，加工表面无接刀痕迹。用于装夹长径比大于15的

　　细长轴类零件的半精加工或精加工。在车削质量较大的工件时，一般工件的一端用卡盘夹持，

　　另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限

　　位支撑，或者利用工件的台阶面进行限位。此种装夹方法比较安全可靠，能够承受较大的轴向

　　切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以在数控车削加工中应用较多。

　　（7）心轴装夹

　　当工件用已加工过的孔作为定位基准时，可采用芯轴装夹。这种装夹方法可以保证工件内

　　外表面的同轴度，适用于批量生产。芯轴的种类很多，常见的芯轴有圆柱芯轴、小锥度芯轴、

　　弹簧芯轴（又称涨心芯轴）。

　　5．找正方法

　　与普通车床找正零件时的方法相同，一般用打表找正。通过调整卡爪，使得零件坐标系的

　　Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合。

　　10分钟

　　10分钟

　　5分钟

　　20分钟

　　15分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　序号

　　9

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.1.6  数控车刀的选择

　　2.1.7  数控车床切削用量的选择

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：数控车刀的选择及切削用量的选择

　　要求：掌握车刀的选择及切削用量的选择

　　教学难点

　　与重点

　　重点：数控车刀的选择及切削用量的选择

　　难点：切削用量的选择

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　切削用量如何选择？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、数控车刀的选择

　　2、数控车床切削用量的选择

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、数控车刀的选择

　　1．常用数控车刀的类型

　　数控车刀一般分为尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀三种类型

　　（1）尖形车刀

　　以直线形切削刃形成的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖（刀位点）由直线形的主、副切削刃构成，常见的有90o偏刀、切槽刀、端面车刀及刀尖倒棱很小的外圆和内孔车刀。用这种车刀加工零件时，零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移得到。

　　（2）圆弧形车刀

　　这种车刀的主切削刃形状，为圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧。该圆弧刃上每一点都是刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上，编程时要进行刀具半径补偿。圆弧形车刀可以用于车削内、外圆表面，特别适宜于车削精度要求较高的凹曲面或大外圆弧面，具有宽刃切削（修光）性能，能使精车余量相当均匀，可以一刀车出跨多个象限的圆弧面。

　　（3）成型车刀

　　成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。常见的有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。

　　2．常用车刀的几何参数

　　刀具切削部分的几何参数对零件的表面质量及切削性能影响很大，应根据零件的形状、刀具的安装位置及加工方法，正确选择刀具的几何形状及有关参数。

　　（1）尖形车刀的几何参数

　　尖形车刀的几何参数主要指车刀的几何角度。选择方法与使用普通车削时基本相同，但应结合数控加工的走刀路线和加工干涉等进行全面考虑。

　　（2）圆弧形车刀的几何参数

　　圆弧形车刀的几何参数除了前角及后角外，主要为车刀圆弧切削刃的形状及半径。车刀切削刃的圆弧半径，应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉。同时，圆弧半径也不宜选择太小，否则既难于制造，还会因其刀头强度太弱或刀体散热能力差，使车刀容易损坏。

　　3．机夹可转位车刀的选用

　　为了减少换刀时间和对刀方便，便于实现机械加工的标准化，数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。

　　（1）刀片材质的选择

　　常见刀片的材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质的主要依据是被加工零件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。

　　（2）刀片的紧固方式

　　在国家标准中，一般紧固方式有上压式（代码为C）、上压与销孔夹紧（代码为M）、销孔夹紧（代码为P）和螺钉夹紧（代码为S）四种。但这仍没有包括可转位车刀所有的夹紧方式，而且，各刀具商所提供的产品并不一定包括了所有的夹紧方式，因此选用时要查阅产品样本。

　　（3）刀片外形的选择

　　刀片外形与加工的对象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃数等有关。

　　（4）刀杆头部形式的选择

　　刀杆头部形式按主偏角和直头、弯头分有15～18种，各形式规定了相应的代码，国家标准

　　和刀具样本中都一一列出，可以根据实际情况选择。

　　（5）刀片后角的选择

　　常用的刀片后角有N（0o）、C（7o）、P（11o）和E（20o）等。一般粗加工、半精加工可

　　用N型；半精加工、精加工可用C、P型，也可用带断屑槽的N型刀片。

　　（6）左右手刀柄的选择

　　左右手刀柄有R（右手）、L（左手）、N（左右手）三种。选择时要考虑车床刀架是前置式还是后置式、前刀面是向上还是向下、主轴的旋转方向以及需要的进给方向等。

　　（7）刀尖圆弧半径的选择

　　刀尖圆弧半径不仅影响切削效率，而且关系到被加工表面的粗糙度及加工精度。

　　（8）断屑槽形的选择

　　断屑槽的参数直接影响着切屑的卷曲和折断，目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑槽刀

　　片使用情况不尽相同。

　　二、数控车床切削用量的选择

　　数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。在编制加工程序的过程中，正确选择切削用量，使背吃刀量、主轴转速和进给速度三者间能相互适应，以形成最佳的切削参数，这是工艺处理的重要内容之一。

　　1．背吃刀量的确定

　　在车床系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。当零件的精度要求较高时，应考虑留出精车余量，常取0.1～0.5mm。

　　2．主轴转速的确定

　　（1）光车时

　　主轴转速的确定应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在实际生产中，主轴转速可用下式计算。

　　（2）车螺纹时

　　车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电机的升降频特性

　　及螺纹插补运算速度等多种因素影响，对于不同的数控系统，推荐有不同的主轴转速选择范围。

　　3．进给速度的确定

　　进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动的距离（mm/min）。有些数控车床规定可以选用以进给量（mm/r）表示的进给速度。

　　10分钟

　　20分钟

　　10分钟

　　30分钟

　　序号

　　10

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.1.8  车削加工顺序的确定

　　2.1.9  进给路线的确定

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：车削加工顺序的确定及进给路线的确定

　　要求：掌握进给路线的确定

　　教学难点

　　与重点

　　重点：车削加工顺序的确定及进给路线的确定

　　难点：进给路线如何确定

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　进给路线如何确定？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、车削加工顺序的确定

　　2、进给路线的确定

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、车削加工顺序的确定

　　制定零件车削加工顺序一般遵循下列原则：

　　1.先粗后精

　　按照粗车→半精车→精车的顺序，逐步提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面

　　上的大部分加工余量（如图2-19中的双点划线内所示部分）切掉，一方面提高金属切除率，另

　　方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安

　　排半精加工，为精车作准备。精车要保证加工精度，按图样尺寸，一刀车出零件轮廓。

　　2．先近后远 

　　这量所说的远和近是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀

　　点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。而且对于车削而言，先近后远

　　还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。

　　3．内外交叉

　　对既有内表面（内型、腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工其它表面（内表面或外表面）。

　　二、进给路线的确定

　　1．轮廓粗车进给路线

　　在确定粗车进给路线时，根据最短切削进给路线的原则，同时兼顾工件的刚性和加工工艺性等要求，来选择确定最合理的进给路线。

　　2．车削圆锥的加工路线

　　在数控车床上车削外圆锥可以分为车削正圆锥和车削倒圆锥两种情况，而每一种情况又有

　　两种加工路线。图2-22所示为车削正圆锥的两种加工路线。

　　3．车削圆弧的加工路线

　　在粗加工圆弧时，因其切削余量大，且不均匀，经常需要进行多刀切削。在切削过程中，

　　可以采用多种不同的方法。

　　（1）车锥法粗车圆弧。

　　车锥法粗车圆弧的切削路线，即先车削一个圆锥，再车圆弧。

　　（2）车矩形法粗车圆弧。

　　车矩形法粗车圆弧，不超过l／4的圆弧，当圆弧半径较大时，其切削余量往往较大，此时

　　可采用车矩形法粗车圆弧。

　　（3）车圆法粗车圆弧。

　　前面两种方法粗车圆弧，所留的加工余量都不能达到一致，用G02(或G03)指令粗车圆弧，

　　若一刀就把圆弧加工出来，这样吃刀量太大，容易打刀。

　　4．车螺纹时的加工路线分析

　　螺纹加工的类型包括圆柱螺纹、圆锥螺纹、端面螺纹，单头螺纹和多头螺纹，恒螺距与变

　　螺距螺纹。不同的数控系统，螺纹加工指令也有差异，实际应用中按所使用机床的要求编程加

　　工。

　　（1）螺纹加工方法

　　在数控车床上加工螺纹的进刀方式通常有直进法和斜进法，如图2-27所示。直进法使用刀具双侧刃切削，切削力较大，一般用于螺距或导程小于3mm的螺纹加工。斜进法使用刀具单侧刃切削，切削力较小，一般用于螺距或导程大于3mm的螺纹加工。

　　（2）螺纹尺寸的计算

　　在用车削螺纹指令编程前，需对螺纹的相关尺寸进行计算，以确定车削螺纹程序段中  的

　　有关参数。

　　①螺纹牙型高度

　　②螺纹进刀与退刀距离

　　③螺纹顶径控制

　　5．车槽加工路线分析

　　（1）对于宽度、深度值相对不大，且精度要求不高的槽，可采用与槽等宽的刀具，直接切

　　入一次成型的方法加工。

　　7．空行程进给路线

　　但深度较大的深槽零件，为了避免切槽过程中由于排屑不畅，使刀具前部压力过大出现扎

　　刀和折断刀具的现象，应采用分次进刀的方式，刀具在切入工件一定深度后，停止进刀并退回

　　一段距离，达到排屑和断屑的目的。

　　8．轮廓精车进给路线

　　通常把大于一个切刀宽度的槽称为宽槽，宽槽的宽度、深度的精度及表面质量要求相对较

　　高。

　　20分钟

　　20分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　序号

　　11

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.2.1  数控车床编程特点2.2.2  数控车削加工坐标系2.2.3  数控车床基本指令

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：数控车床编程特点及坐标系建立

　　要求：掌握数控车床基本指令

　　教学难点

　　与重点

　　重点：数控车床编程特点及基本指令

　　难点：坐标系的建立

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　数控车床坐标系应如何建立？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、数控车床编程特点

　　2、数控车削加工坐标系

　　3、数控车床基本指令

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、数控车床编程特点

　　1．尺寸字选用灵活

　　在一个程序中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从方便编程的角度出发，可采用绝对尺寸编程、增量尺寸编程，也可以采用绝对、增量尺寸混合编程。

　　2．重复循环切削功能

　　由于车削加工常用圆棒料或锻料作毛坯，加工余量较大，要加工到图样标注尺寸，需要一层一层切削，如果每层加工都要编写程序，编程工作量将大大增加。为简化编程，数控系统有不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削。

　　3．直接按工件轮廓编程

　　对于刀具位置的变化、刀具几何形状的变化及刀尖圆弧半径的变化，都无需更改加工程序，编程人员可以按照工件的实际轮廓尺寸进行编程。数控系统具有的刀具补偿功能使编程人员只要将有关参数输入到存储器中，数控系统就能自动进行刀具补偿。这样安装在刀架上不同位置的刀具，虽然在装夹时其刀尖到机床参考点的坐标各不相同，但都可以通过参数的设置，实现自动补偿，编程人员只要使用实际轮廓尺寸进行编程并正确选择刀具即可。

　　4．采用直径编程

　　由于轴类零件的图样尺寸及测量都是直径值，所以通常采用直径尺寸编程。在用直径尺寸编程时，如采用绝对尺寸编程，X表示直径；如采用增量尺寸编程，X表示径向位移量。

　　二、数控车削加工坐标系

　　1．数控车床坐标系

　　数控车床坐标系如图2-33所示，在机床每次通电之后，必须进行回参考点操作（简称回零

　　操作），使刀架运动到机床参考点，其位置由机械挡块确定。

　　2．工件坐标系

　　数控车床加工时，工件通过卡盘夹持于机床坐标系下的任意位置。这样一来用机床坐标系

　　描述刀具轨迹就显得不大方便。

　　3．设置工件坐标系的方法

　　（1）通过指令G50或G92建立

　　指令：G50或G92

　　格式：G50（G92）  X α   Z β

　　G50指令后的参数（α，β）值是刀具起点在工件坐标系中的坐标值，如图2-35（a）。执行该指令后，系统内部即对（α ，β）进行记忆，相当于在系统内部建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系。所以G50或G92是一个非运动指令，只起预置寄存作用，一般作为第一条指令放在整个程序的前面。

　　（2）工件原点偏置方法（G54～G59）

　　指令：G54～G59

　　格式：G54～G59 

　　该方法是通过设置工件原点相对于机床坐标系的坐标值，来设定工件坐标系。即当工件装夹到机床后求出偏移量，把工件坐标系原点在机床坐标系中的位置（工件零点以机床零点为基准偏移），并通过操作面板输入到G54～G59的数值区。

　　三、数控车床基本指令

　　1．基本移动指令（G00、G01、G02、G03）

　　（1）G00快速点定位

　　格式：G00 X （U）     Z（W）   

　　说明：1）G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标点。

　　2）G00指令是模态代码，其中 X（U），Z（W）是目标点的坐标。

　　3）车削时快速定位目标点不能直接选在工件上，一般要离开工件表面1～2 mm。

　　（2）G01直线插补

　　格式：G01  X（U）    Z（W）    F  

　　说明：1）G01指令使刀具从当前点出发，在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度直线移动到目标点。G01指令是模态指令。

　　（3）G01倒角、倒圆功能

　　G01倒角控制功能，可以在两相邻轨迹的程序段之间插入直线倒角或圆弧倒角。

　　（4）圆弧插补指令G02∕G03  

　　格式：G02/G03  X（U）_  Z（W）_  I_  K_  F_

　　或G02/G03  X（U）_  Z（W）_  R _  F_

　　说明：

　　G02为顺时针圆弧插补；G03为逆时针圆弧插补。车床上圆弧插补顺逆方向可按图2-43所示的方向判断，从Z轴正方向往负方向运动为逆时针方向G03，由负方向往正方向运动为顺时针方向G02。

　　2．暂停指令（G04）

　　G04指令可使刀具作暂短的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。

　　（1）格式：G04  X （P）_；

　　（2）说明：

　　地址码X或P为暂停时间。其中：X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04 X5.表示前面的程序加工完后，要经过5s的暂停，下面的程序段才执行；地址P后面不允许用小数点，单位为ms，如G04  P1000表示暂停1s。

　　3．进给功能设定（G98、G99）

　　数控车床加工过程中有两种进给方式即：

　　（1）快速移动：即当程序中指定了G00命令时，刀具以系统中参数指定的速度运行。

　　（2）切削进给：即刀具以程序中给定的F值运动。此时切削进给速度可用两种指令方式设定。

　　4．主轴转速功能设定（G50.G96.G97）

　　主轴转速功能用地址S及其后面数字指定主轴转速。

　　编程格式 S_______；

　　5．刀具功能T指令

　　T功能指令用于选择加工所用刀具。

　　编程格式：T______

　　其中T后面用四位数或两位数表示。若是四位数时，前两位为刀位号，后两位是刀具补偿号；若是两位数时，第一位是刀位号，第二位为刀具补偿号。

　　6．自动回机床参考点（G28、G27）

　　（1）G28自动返回参考点

　　编程指令：G28X（U）__Z（W）__；

　　执行此指令时，刀具以快速移动的方式经X（U）__Z（W）__指定的位置，返回到指令轴的参考点，其中X(U)_Z(W)_为中间点坐标。

　　（2）G27回参考点检验

　　编程格式：G27X（U）__Z(W)__ ；

　　此指令用于检查各轴是否正确返回参考点，执行此指令的前提是机床必须已执行过回参考点命令（手动或自动）若刀具正确地按指定轴返回参考点，则该轴指令灯亮；否则机床显示报警信号。

　　7．公制/英制变换：G21/G20

　　G21表示为米制，G20表示为英制，G21/G20指令断电前后一致。

　　必须在程序的开头的一个独立程序中指定G代码，然后才能输入坐标。

　　程序中间G20和G21不能相互转换；G20和G21转换时，偏置量相应转换。

　　8．M功能

　　M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行；

　　M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；

　　M03：主轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；M05：主轴旋转停止；M08：冷却液开；

　　M09：冷却液关；M02：程序停止；

　　M30：程序停止，程序复位到起始位置。

　　9．刀具控制

　　T指令，用来选择刀具。T后面的数字为刀具和刀补号，例如：T0101，表示01号刀具，01号刀补。

　　10钟

　　10钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　10钟

　　5分钟

　　序号

　　12

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.2.4  切削循环指令 2.2.5  特殊循环指令2.2.6  刀具补偿及其编程指令

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令

　　要求：掌握切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令

　　教学难点

　　与重点

　　重点：切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令

　　难点：切削循环指令及刀具补偿及其编程指令

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　切削循环指令、特殊循环指令及刀具补偿及其编程指令及格式？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、切削循环指令

　　2、特殊循环指令

　　3、刀具补偿及其编程指令

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、切削循环指令

　　切削循环指令可分为单一固定形状循环指令和复合循环指令，单一固定形状循环指令可以加工圆柱及圆锥面。

　　1．G90——外径/内径切削循环

　　（1）圆柱面切削循环

　　格式：G90  X（U）   Z（W）_  F_

　　说明：

　　X、Z为圆柱面切削终点的绝对坐标；U、W为终点相对于起点的增量坐标，U、W数值符号由刀具路径方向来决定。

　　（2）圆锥面切削循环

　　格式：G90  X（U）_  Z（W）_  R _  F_

　　说明： 

　　如图2-50所示，R为锥体大小端的半径差。用增量值表示，其符号取决于刀具起于锥端面的位置，当刀具起于锥端大头时，R为正值；起于锥端小头时，R为负值。即起点坐标大于终点坐标时，R为正值，反之为负。 

　　2．G94——端面切削循环

　　（1）平端面切削循环

　　格式：G94  X（U）_  Z（W）_  F_  

　　说明： 

　　如图2-52所示，式中X（U）、Z（W）、F的含义与圆柱面切削循环G90基本相同。

　　（2）锥端面切削循环

　　格式：G94  X（U）_  Z（W）_  R_  F_  

　　说明：

　　如图2-54所示，式中X（U）、Z（W）、R、F的含义与圆锥面切削循环G90基本相同。

　　3．复合循环

　　固定循环使程序得到了一些简化，还有一类被称为复合循环的指令，能使程序进一步得到简化。复合循环应用于必须重复多次加工才能达到规定尺寸的场合，主要用于铸、锻件毛坯的粗车和棒料毛坯车削阶梯较大的轴及螺纹加工。利用复合循环功能，只要给出最终精加工路径，给出循环次数和每次加工余量，机床能自动决定粗加工时的刀具路径，自动地重复切削直到零件加工完成。

　　（1）G71——外圆/内圆粗车循环  

　　格式：G71  U（Δd）  R（e）      

　　G71  P（ns）  Q（nf）  U（Δu）  W（Δw）  F_  S_  T_  

　　N（ns） 

　　…… 

　　N（nf）     

　　说明：

　　1）如图2-56所示为用G71粗车外圆的加工路线，图中C点是粗车循环的起点，A点是毛坯外径与端面轮廓的交点，从顺序号ns到nf的程序段，指定A到B间的移动指令。R表示快速进给，F表示切削进给。 

　　2）程序段中各地址符的含义为：  

　　Δd：每次切削深度（沿垂直轴线方向即 AA′方向，半径给定，不指定正负符号，在另一个值指定前不会改变）； 

　　e：回刀时的径向退刀量（由参数设定，在另一个值指定前不会改变）；

　　ns：精加工形状程序第一个程序段的顺序号；

　　nf：精加工形状程序最后一个程序段的顺序号；

　　Δu：径向（X轴方向）的精车余量及方向； 

　　Δw：轴向（Z轴方向）的精车余量及方向。 

　　当上述程序指令的是工件内轮廓时，G71就自动成为内孔粗车循环，此时径向精车余量Δu应指定为负值。 

　　3）在使用G71进行粗车循环时，只有含在G71程序段中的或前面程序段中指定的F、S、T功能才有效，而包含在ns～nf程序段中的F、S、T功能，只对精车循环有效，对粗车  循环无效。

　　4）G71指令定义的ns～nf之间精加工轮廓程序段中，所有的X或Z坐标都应该是单调递增或单调递减。   

　　（2）G72——端面粗车循环  

　　格式：G72  W（Δd）  R（e） 

　　G72  P（ns）  Q（nf）  U（Δu）  W（Δw）F_  S_  T_

　　N（ns） 

　　…… 

　　N（nf） 

　　4．螺纹车削加工指令

　　不同的数控系统，螺纹加工指令格式和输入的参数不尽相同，编程前要仔细阅读编程说明书。   

　　（1）G32——单行程螺纹切削指令  

　　格式：G32  X（U）_   Z（W）_  F_

　　说明：

　　1）X、Z，螺纹终点坐标；U、W，螺纹终点相对于螺纹起点的增量坐标；F，螺纹导程。

　　2）在切削过程中，车刀进给运动严格按指令中规定的螺纹导程进行。 

　　3）在程序设计时，应将车刀的切入、切出、返回均编入程序中。

　　4）对如图2-60所示的锥螺纹，其斜角α在45°以下时，螺纹导程以Z轴方向指定，45°以上至90°时，以X轴方向指定。

　　二、特殊循环指令

　　1．G74——深孔钻削循环

　　格式：G74  R（e）

　　G74  X（U）   Z（W）   P（Δi） Q（Δk） R（Δd） F（f）

　　说明：

　　（1）如图2-65所示为G74指令钻孔循环轨迹，图中A点是钻孔循环的起点，B点是钻孔的终点。R表示快速进给，F表示切削进给，循环结束时，刀具返回到A点。 

　　（2）程序段中各地址符的含义：

　　e：每次切削Δk后的退刀量（也可由参数设定）；

　　X（U）、Z（W）：B点的绝对坐标或A到B的增量坐标；

　　Δi：X方向的每次循环移动量，一般为零，可省略；

　　Δk：Z方向每次切削移动量，无符号，单位为μm；

　　Δd：切削到终点时X方向的退刀量，通常不指定； 

　　f：进给速度。

　　例：用G74指令加工图2-66所示的深孔，其程序为：

　　2．G75——切槽循环

　　格式：G75  R（e）

　　G75 X（U）   Z（W）   P（Δi） Q（Δk）R（Δd）F（f）

　　说明： 

　　（1）如图2-67所示为G75切槽循环轨迹，A点为循环起点，C点为循环终点，A点至C点的纵向距离为X方向的总切削量，A点至C点的横向距离为Z方向的总切削量。R表示快速退刀，F表示切削进给，循环结束时，刀具返回到A点。

　　（2）程序段中各地址符的含义为：

　　e：每次切削Δi后的退刀量（也可由参数设定）；

　　X（U）、Z（W）：C点的绝对坐标或A到C的增量坐标；

　　Δi：X方向的每次循环切削移动量，无符号，单位为μm；

　　Δk：Z方向每次切削移动量，无符号，单位为μm；

　　Δd：切削到终点时Z方向的退刀量，通常不指定； 

　　f：进给速度。

　　三、刀具补偿及其编程指令

　　1．刀具位置补偿

　　2．刀尖圆弧半径补偿   

　　（1）刀尖圆弧半径补偿的概念

　　（2）刀尖圆弧半径补偿的基本原理

　　（3）刀尖圆弧半径补偿的方法      

　　1）刀尖圆弧半径补偿参数

　　2）G41/G42/G40——刀尖圆弧半径补偿指令

　　3）刀尖圆弧半径补偿的应用

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　10分钟

　　20分钟

　　序号

　　13

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.2.7  子程序及其编程指令

　　2.3  FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：子程序及其编程指令

　　要求：掌握FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用

　　教学难点

　　与重点

　　重点：FANUC 0i Mate-TB的应用系统

　　难点：在数控车削中的应用

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　子程序及其编程指令及格式？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、子程序及其编程指令

　　2、FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、子程序及其编程指令

　　1．子程序的结构

　　子程序与主程序相似，由子程序名、子程序内容和子程序结束指令组成。 

　　例如  O××××  子程序名 

　　…… 子程序内容  

　　M99 子程序结束 

　　将子程序储存于数控系统内，主程序在执行过程中，如果需要某一子程序，可以通过一定

　　指令调用。一个子程序也可以调用下一级的子程序。子程序必须在主程序结束指令后建立，其

　　作用相当于一个固定循环。     

　　2．子程序的调用    

　　在主程序中，调用子程序的指令是一个程序段，其格式为 

　　M98  P××××××××；

　　说明：

　　M98：子程序调用指令；

　　P后面的前4位数字为子程序调用次数，后4位数字为子程序号。当不指定调用次数时，

　　子程序只调用一次。

　　3．子程序的嵌套

　　子程序调用下一级子程序称为嵌套，上一级子程序与下一级子程序的关系，与主程序  与第一层子程序的关系相同。子程序可以嵌套多少层由具体的数控系统决定。

　　二、FANUC 0i Mate-TB系统在数控车削中的应用

　　轴类零件加工

　　1．工艺分析

　　先平右端面，然后使用G71、G70、G41、G40等指令按图加工零件。零件材料为45#钢，硬质合金刀具。

　　2．工件裝夹

　　已知毛坯尺寸为φ30mm，长为80mm，进行工件的安装找正。

　　3．基本工艺参数

　　O0800

　　N0010 G98 M03 S500；（指定进给速度为mm/min，主轴以500r/min正转）

　　N0020 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置）

　　N0030 T0101；（调01号刀）

　　N0040 G00 X30. Z2.；（刀具到循环起点位置）

　　N0050 G71 U1.0 R0.5；（粗加工循环设置，每次切削深度1mm，退刀量0.5mm）

　　N0060 G71 P70 Q140 U0.4 W0.2 F120；（粗加工循环，径向和轴向精车余量均为0.2mm，进给速度为120mm/min）

　　N0070 G00 X0；（快速到轴线）

　　N0080 G01 Z0 F60；（以60mm/min的进给速度到起点）

　　N0085    X8.；（加工φ12端面）

　　N0090 G03 X12. Z-2. R2. （加工R2逆圆弧）

　　N0100 G01 Z-27.；（加工φ12圆柱面）

　　N0110 G02 X18. Z-30. R3.；（加工R3顺圆弧）

　　N0120 G03 X24. Z-33. R3.；（加工R3逆圆弧）

　　N0130 G01 Z-60.；（加工φ24圆柱面）

　　N0140    X30.；（加工端面）

　　N0150 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置）

　　N0160 M05；（主轴停）

　　N0170 M00；（主程序暂停）

　　N0180 T0202 M03 S1000；(调02号刀，主轴以1000r/min正转)

　　N0190 G00 G41 X30. Z2.；（建立左刀补，刀具到循环起点位置，准备精车）

　　N0200 G70 P70 Q140；（精加工循环）

　　N0210 G00 G40 X150. Z100.；（取消刀补，刀具退到安全位置）

　　N0220 M05；（主轴停）

　　N0230 M30；（主程序结束并复位）

　　N0150 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置）

　　N0160 M05；（主轴停）

　　N0170 M00；（主程序暂停）

　　N0180 T0202 M03 S1000；（调02号刀，刀补号02，主轴以1000r/min正转）

　　N0190 G00 X30. Z2.；（刀具到循环起点位置）

　　N0200 G70 P70 Q140；（精加工循环）

　　N0210 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置）

　　N0220 M05；（主轴停）

　　N0230 M30；（主程序结束并复位）

　　4．参考程序

　　例1：手工编程，利用子程序指令加工

　　例2：手工编程，利用切槽和深孔钻削循环加工

　　套类零件加工

　　1．工艺分析

　　先平右端面，然后使用G73、G70指令加工零件。零件材料为45#钢，硬质合金刀具。

　　2．工件裝夹

　　已知毛坯尺寸为φ30mm，长为80mm，进行工件的安装找正。

　　3．基本工艺参数

　　4．参考程序

　　O0500

　　N0010 G98 M03 S500；（指定进给速度为mm/min，主轴以500r/min正转）

　　N0020 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置）

　　N0030 T0101；（调01号刀，刀补号01）

　　N0040 G00 X60. Z4.；（刀具到循环起点位置）

　　N0050 G73 U14. W14. R5.0；（固定形状循环设置，X、Z向退刀量14mm，循环5次）

　　N0060 G73 P70 Q140 U0.4 W0.2 F120；（加工循环，径向和轴向精车余量均为0.2mm，进给速度为120mm/min）

　　N0070 G00 X0；（快速到轴线）

　　N0080 G01 Z0 F60；（以60mm/min的进给速度到起点）

　　N0090    X10. ；（加工右端面）

　　N0100    Z-18.；（加工φ10圆柱面）

　　N0110    X16. Z-21. ；  （加工锥面）

　　N0120    Z-37. ；  （加工φ16圆柱面）

　　N0130 G02 X24. Z-41. R4. ； （加工R4圆弧）

　　N0140 G01 X30. Z-44.；（加工锥面）

　　N0150 G00 X150. Z100；（刀具退到安全位置）

　　N0160 M05；（主轴停）

　　N0170 M00；（主程序暂停）

　　N0180 T0202 M03 S1000；（调02号刀，刀补号02，主轴以1000r/min正转）

　　N0190 G70 P70  Q140；（精加工循环）

　　N0200 G00 X150. Z100.；（刀具退到安全位置）

　　N0210 T0101；（调01号刀，刀补号01）

　　N0220 M05；（主轴停）

　　N0230 M30；（主程序结束并复位）

　　综合加工

　　例1：完成如图2-81所示零件的编程与加工。

　　例2：完成如图2-82所示零件的编程与加工。

　　     （图见教材）

　　25分钟

　　5分钟

　　15分钟

　　15分钟

　　10分钟

　　序号

　　14

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　2.4  车削加工项目实训

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：完成车削加工项目实训

　　要求：掌握FANUC 0i Mate-TB系统的操作及零件编程

　　教学难点

　　与重点

　　重点：FANUC 0i Mate-TB系统车床的操作

　　难点：零件编程

　　授课方法

　　理实一体

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　应用FANUC 0i Mate-TB系统对零件进行编程

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、 FANUC 0i Mate-TB系统的使用与操作

　　2、典型数控车削零件的手工编程与加工实训

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、FANUC 0i Mate-TB系统的使用与操作

　　1．机床操作面板的各项功能

　　（1）操作面板布局

　　是FANUC 0i Mate-TB数控系统界面布局。在面板左边的显示屏上方标有厂家及型号标识。FANUC 0i Mate-TB使用7.2″单色LCD来作为人机交互的窗口，开机后显示系统名称与版本号。在它的下方有显示区域的扩展软键。界面右侧为MDI键盘、急停开关、系统电源开关按钮、加工程序的启动和停止按钮；下面左起为进给倍率开关、控制键盘、手轮。

　　（2）FANUC 0i-Mate数控系统操作面板

　　1）复位键（RESET）：按此键可使CNC复位，用以消除报警等。

　　2）帮助（HELP）：按此键用来显示如何操作机床，如MDI键的操作，可在CNC发生报警时提供报警的详细信息。

　　3）软键：根据使用场合，软键具有各种功能，软键功能显示在LCD的底部。

　　4）地址和数字键：按这些键可以输入字母、数字以及其它字符。

　　5）换档键（SHIFT）：在有些键的顶部，有两个字符。按“SHIFT”键来选择字符。当一个特殊字符＾在屏幕上显示时，表示键面右下角的字符可以输入。

　　6）输入键（INPUT）：当按了地址键或数字键后，数据被输入到缓冲器，并在屏幕上显示出来，为了把键入到输入缓冲器中的数据拷贝到寄存器，按（INPUT）键。

　　7）取消键（CAN）：按此键可删除已输入到缓冲器的最后一个字符或符号。

　　8）程序逻辑键：编辑程序时使用这些键。ALTER­——替换；INSERT——插入；DELETE——删除。

　　9）功能键：按这些键用于切换各种功能显示画面。

　　（3）机床控制面板

　　2．面板操作

　　（1）手动操作

　　（2）自动运行

　　（3）程序的输入与修改

　　（4）刀具偏置量的设定

　　二、典型数控车削零件的手工编程与加工实训

　　图2-88所示为传动轴，工件材料为45号钢，生产数量为小批量生产，试编制零件的加工程序。

　　1．零件分析

　　图样要求比较简单，主要加工四个柱面（其中两个柱面要求较高）、一个锥面、三个台阶面、两个C2倒角及两个端面。从图中可知，有尺寸要求的柱面及锥面比较适合用数车来加工。

　　工件毛坯用φ45×128的棒料。

　　2．工艺分析

　　先加工左端：平端面，车合外圆φ30处，调头，平端面并取合总长125，打中心孔。（可在普车上加工）

　　然后在数车上加工其余面：确定工艺方案及工艺路线

　　（1）装夹工件  以φ30外圆及右端中心孔为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ30外圆，用尾座顶尖顶右端中心孔。

　　（2）工步顺序  此轴由于加工余量比较大，宜采用2次加工：粗加工和精加工。

　　自右向左进行外轮廓面加工：先粗加工（粗加工循环指令G71），后精加工，精加工顺序：倒角C2→车削φ20→车削锥度部分→车削φ35→车削φ40。

　　3．选择刀具

　　根据加工要求需选用二把刀，1号刀为外圆粗车刀且刀尖圆弧半径为1.5mm，2号刀外圆精车刀且刀尖圆弧半径为0.5mm。

　　4．确定切削用量

　　5．编制加工程序

　　O0201

　　N05 G50 X200.0 Z150.0 T0101；        建立工件坐标系，取刀，建立刀补

　　N10 S500 M03；                     主轴起动

　　N15 G00 G42 Z27.0；                 Z轴快进至准备加工点

　　N20 X45.0 M08；                     X轴快进至准备加工点，切削液开

　　N25 G71 U2.0 R0.5；                  粗车循环

　　N30 G71P35 Q70 U0.6 W0.3 F0.3；

　　N35 G00 X12.0；                     快进至准备加工点

　　N40 G01 X20.0 Z25.0 F0.15；           倒角

　　N45 Z0；                            精车φ20外圆

　　N50 X24.0；                         精车端面

　　N55 X35.0 Z-35.0；                   精车圆锥面

　　N60 Z-60.0；                         精车φ35外圆

　　N65 X40.0；                         精车端面

　　N70 Z-77.0；                         精车φ40外圆

　　N75 G00 G40 X200.0 Z150.0 T0100 M09；返回起刀点，取削刀补，切削液关

　　N80 T0202；                         换刀，建立刀补

　　N85 S800 M03；                      主轴变速

　　N90 G00 G42 X45.0 Z27.0 M08；        快进至准备加工点，切削液开

　　N95 G70 P35 Q70；                   精车循环

　　N100 G40G00 X200.0 Z150.0 T0200 M09；返回起刀点，取削刀补，切削液关

　　N105 M02；                          程序结束

　　6．加工操作步骤

　　（1）确定加工坐标系原点位置的操作

　　在数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，并确定刀具起始点位置。    

　　（2）程序输入及校验

　　将编写的程序手动输入到数控系统中，并对调入加工缓冲区的程序文件进行校验，检查可能的错误。

　　（3）空运行      

　　在自动方式下，按一下机床控制面板上的“空运行”按键（指示灯亮），CNC 处于空运行状态。程序中编制的进给速率被忽略，坐标轴以最大快移速度移动。

　　（4）启动自动运行

　　系统调入零件加工程序，经校验无误后，可正式启动运行：

　　1）按一下机床控制面板上的“自动”按键（指示灯亮）进入程序运行方式；

　　2）按一下机床控制面板上的“循环启动”按键（指示灯亮），机床开始自动运行调入的零件加工程序。

　　（5）暂停运行 

　　在程序运行的过程中，需要暂停运行，可按下述步骤操作：

　　1）在程序运行的任何位置，按一下机床控制面板上的“进给保持”按键（指示灯亮），系统处于进给保持状态；

　　2）再按机床控制面板上的“循环启动”按键（指示灯亮），机床又开始自动运行调入的零件加工程序。  

　　（6）中止运行

　　1）在程序运行的任何位置，按一下机床控制面板上的“进给保持”按键（指示灯亮），系统处于进给保持状态；

　　2）按下机床控制面板上的“手动”键将机床的M、S功能关掉；

　　3）此时如要退出系统，可按下机床控制面板上的“急停”键，中止程序的运行；

　　4）此时如要中止当前程序的运行，又不退出系统，可按下“程序”功能下的F7 键（重新运行），重新装入程序。

　　（7）单段运行

　　1）按一下“循环启动”按键，运行一程序段，机床运动轴减速停止，、刀具主轴电机停止运行；

　　2）再按一下“循环启动”按键，又执行下一程序段，执行完了后又再次停止。

　　（8）调试程序

　　首件零件加工完成后，应按图样要求的精度项目逐项对零件进行检测，看其是否满足图样的要求，是否合格。如果合格就可以开始批量生产；如果不合格，就需要对程序的相关参数进行修改，然后再试车，再检测，直至合格。

　　10分钟

　　10分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　10分钟

　　20分钟

　　序号

　　15

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　    习题讲解

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　目标：数控车削加工工艺与编程

　　要求：掌握工艺和程序的编写

　　教学难点

　　与重点

　　重点：车削加工工艺与编程

　　难点：零件编程

　　授课方法

　　课堂讲解

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体教学

　　作 业

　　第二章的课后习题

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　课程的设计过程

　　一、复习上次课程所讲的内容。

　　二、课问题，了解学生对上次课程内容的掌握情况。

　　三、引出本次课成所讲的内容。

　　四、本次课程的内容概述。

　　1、 车削工艺的编排

　　2、编程指令及应用

　　3、数控机床的操作（FANUC 0i Mate-TB系统）

　　五、总结本此课程所讲的内容。

　　六、布置课后习题。

　　七、对下次课程做简要介绍，以便学生课后预习。

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　70分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　2-1  什么是加工工艺分析？数控车床加工零件的工艺分析包括哪几个方面？

　　2-2  数控加工对刀具有何要求？常用的数控车刀有哪些类型？如何选用？

　　2-3  数控车削加工中的切削用量如何确定？确定的顺序是什么？

　　2-4  制订数控车削加工工艺方案时应遵循哪些原则？

　　2-5  数控加工对夹具有哪些要求？数控车床常用的夹具有哪些？如何选择数控车床夹具？

　　2-6  数控车削加工工件安装时定位基准的选择原则有哪些？常用的装夹方式有哪些？

　　2-7  数控车削时，工序如何划分？工序设计的内容有哪些？

　　2-8  数控车削编程特点是什么？

　　2-9  FANUC 0i Mate-TB系统中为何不再需要G50（G54~G59）建立工件坐标系？

　　2-10  刀尖圆弧半径补偿的作用？

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　7分钟

　　序号

　　16

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.1数控镗铣削加工工艺分析（1）

　　数控镗铣加工中心工艺特点与刀具

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：数控镗铣加工中心工艺特点、刀具选择方法

　　教学要求：熟悉数控镗铣加工中心工艺能力，会选择合适刀具

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：刀具选择方法及工艺影响分析

　　教学难点：刀具角度及材料的选择方法及应用

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　简述镗铣加工中心用刀具选定考虑那些方面的影响？

　　应如何选择？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：数控镗铣床是机床设备中应用非常广泛的加工机床，它可以进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。加工中心、柔性制造单元等都是在数控铣床的基础上产生和发展起来的。

　　3.1.1数控铣床与加工中心工艺特点

　　数控铣削主要适合于下列几类零件的加工：

　　1．平面类零件

　　如图3-1所示的三个零件均为平面类零件。

　　2．直纹曲面类零件

　　直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件，如图3-2所示。

　　3．立体曲面类零件

　　加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件，常采用以下两种加工方法：

　　（1）行切加工法（2）三坐标联动加工

　　3.1.2  数控镗铣削加工刀具及其工艺特点

　　数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。

　　1．铣刀类型选择

　　（1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀，如图3-5所示。

　　5分钟

　　25分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　（2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图3-6所示。

　　（3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图3-7所示。

　　（4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图3-8所示。

　　（5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图3-9所示。

　　2．铣刀结构选择

　　铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。

　　（1）平装结构（刀片径向排列）（2）立装结构（刀片切向排列）

　　3．铣刀角度的选择

　　（1）主偏角Kr

　　主偏角为切削刃与切削平面的夹角，铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。

　　（2）前角γ

　　铣刀的前角可分解为径向前角γf和轴向前角γp，如图3-13所示，径向前角γf主要影响切削功率；轴向前角γp则影响切屑的形成和轴向力的方向，当γp为正值时切屑即飞离加工面。径向前角γf和轴向前角γp正负的判别如图3-13所示。

　　4．铣刀的齿数（齿距）选择

　　铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。

　　（1）粗齿铣刀  适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。

　　（2）中齿铣刀  系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。

　　（3）密齿铣刀  主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。

　　5．铣刀直径的选择

　　铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。

　　6．铣刀的最大切削深度

　　需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。

　　7．刀片牌号的选择

　　合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般选用铣刀时，可按刀具制造厂提供加工的材料及加工条件，来配备相应牌号的硬质合金刀片。

　　表3-1  P、M、K类合金切削用量的选择表

　　P01

　　P05

　　P10

　　P15

　　P20

　　P25

　　P30

　　P40

　　P50

　　M10

　　M20

　　M30

　　M40

　　K01

　　K10

　　K20

　　K30

　　K40

　　进给量

　　背吃刀量

　　切削速度

　　10分

　　10分

　　15分

　　5分

　　10分

　　5分

　　10分

　　5分

　　序号

　　17

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.1数控镗铣削加工工艺分析（2）

　　数控镗铣削加工工艺分析  案例

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：数控镗铣加工工艺应用、工艺路线分析、刀具选择及卡片确定

　　教学要求：熟悉数控镗铣加工中心工艺路线制定方法，掌握选择合适刀具方法

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：工艺路线的确定与加工精度要求的关系，刀具选择方法及工艺影响分析

　　教学难点：确定工艺规程卡片、确定刀具卡片的具体应用

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　典型镗铣削加工案例工艺路线的确定？刀具卡片的确定？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：典型镗铣削加工中心应用零件有多种。盖板加工表面主要是平面和孔，需经铣平面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔及攻螺纹等工步才能完成。下面如图3-14所示盖板为例介绍进行工艺分析。

　　5分钟

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　1．零件工艺分析

　　由图可知，该盖板的材料为铸铁，毛坯为铸件。盖板加工内容为平面、孔和螺纹且都集中在A、B面上，其四个侧面已加工，其中最高精度为IT7级。从定位和加工两个方面考虑，以A面为主要定位基准，并在前道工序中先加工好，选择B面及位于B面上的全部孔在加工中心上加工。

　　2．选择机床

　　由于B面及位于B面上的全部孔，只需单工位加工即可完成，只有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、精镗、钻、扩、锪、铰及攻螺纹等工步，所需刀具较多，加工表面不多。故选择立式加工中心。工件一次装夹后可自动完成铣、钻、镗、铰及攻螺纹等工步的加工。

　　3．工艺设计

　　（1）选择加工方案

　　面粗糙度为，采用粗铣---精铣方案即可；孔尺寸精度要求为IT7级，已铸出毛坯孔，粗糙度为，故采用粗镗一半精镗一精镗方案；孔尺寸精度要求为IT8级，粗糙度为，为防止钻偏，按钻中心孔一钻孔一扩孔一铰孔方案进行；mm沉头孔在孔基础上锪至尺寸即可；M16螺纹孔在M6和M20之间，故采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法，即按钻中心孔一钻底孔一倒角一攻螺纹方案加工。

　　（2）确定加工顺序

　　按照先粗后精、先面后孔的原则及为了减少换刀次数不划分加工阶段来确定加工顺序。具体加工路线为：粗、精铣面-----粗、半精、精镗孔-----钻各光孔和螺纹孔的中心孔-----钻、扩、锪、铰-----钻M16螺纹底孔、倒角和攻螺纹，具体顺序见表3-2。

　　（3）确定装夹方案和选择夹具

　　该盖板零件形状较简单、尺寸较小，四个侧面较光整，加工面与非加工面之间的位置精度要求不高，故可选通用台钳，以盖板底面和两个侧面定位，用台钳钳口从侧面夹紧。

　　（4）选择刀具

　　根据加工内容，所需刀具有面铣刀、镗刀、中心钻、麻花钻、铰刀、立铣刀（锪孔）及丝锥等，其规格根据加工尺寸选择。一般来说，粗铣铣刀直径应选小一些，以减小切削力矩，但也不能太小，以免影响加工效率；精铣铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹。考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类，经综合分析确定粗、精铣铣刀直径都选为。其他刀具根据孔径尺寸确定。具体所选刀具见表3-3所示。

　　（5）确定进给路线

　　面的粗、精铣削加工进给路线根据铣刀直径确定，因所选铣刀直径为，故安排沿x方向两次进给，如图3-15所示。因为孔的位置精度要求不高，机床的定位精度完全能保证，所以所有孔加工进给路线均按最短路线确定，图3-16～20所示的即为各孔加工的进给路线。

　　（6）选择切削用量

　　查表确定切削速度和进给量，然后计算出机床主轴转速和机床进给速度，详见前表3-2。

　　小结：本次课学习了铣镗加工中心的工艺能力及刀具选定方法，是工艺的基础知识部分。

　　15分

　　10分

　　20分

　　5分

　　10分

　　15分

　　15分

　　5分

　　序号

　　18

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.2数控镗铣削编程常识（1）

　　数控镗铣削加工编程内容、方法、格式

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：数控镗铣加工编程的方法、格式要求

　　教学要求：熟悉数控镗铣加工中心编程内容及格式组成，掌握编程基本步骤

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：编程格式具体要求，编程步骤及方法技巧

　　教学难点：编程格式的具体要求应用

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　分析总结镗铣削加工编程格式特点及具体要求有哪些？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：在数控镗铣削加工设备上加工零件时，数控机床严格按照外部输入的程序来控制机床的运行，包括工件加工、辅助运动等。本节主要介绍数控镗铣削加工设备编程的基础知识。对配有不同数控系统的机床，加工指令及编程格式可能会有所不同，但基本方法和步骤是相同的。

　　3.2.1  数控编程的内容

　　根据零件图样，按规定的代码及程序格式将零件加工的全部工艺过程、工艺参数、位移数据和方向以及操作步骤等以数字信息的形式，输入给数控装置，从而指挥数控机床加工。

　　1．分析零件图样

　　2．加工工艺分析

　　5分钟

　　10分

　　5分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　3．数值计算

　　图形的数值计算就是根据零件图样的要求，按照已经确定的加工路线和允许的误差进行刀位点的计算，所谓刀位点即为刀具运动过程中的相关标点，包括基点和节点。数值计算可以根据图样给定条件用解析几何法、三角函数法或用AutoCAD画图等方法求得。

　　（1）基点坐标的计算（2）节点坐标的计算

　　4．编写程序单   本书重点介绍FANUC 0i-MD系统数控铣床的编程系统。

　　5．制作控制介质  常用的控制介质有磁带、磁盘、U盘、CF卡、文本文件等

　　6．程序校验  对程序进行修改和调整，这往往要经过多次反复，直到满足加工要求。

　　3.2.2  数控编程方法

　　1．手工编程

　　手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。

　　2．自动编程

　　自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。

　　3.2.3  程序组成及程序段格式

　　1．加工程序的组成

　　2．程序名   英文字母“O”和1-4位正整数组成，SIEMENS系统的程序号可以由英文字母、数字、中文混合组成。

　　3．程序段格式  程序段的格式是指一个程序段中字的排列书写方式和顺序。

　　表3-4  程序段格式

　　N

　　G

　　X

　　Y

　　Z

　　I  J  K

　　F

　　S

　　T

　　M

　　LF(或；)

　　程序

　　段序号

　　准备

　　功能字

　　坐标功能字（或称尺寸字）

　　进给

　　功能字

　　主轴转速功能字

　　刀具

　　功能字

　　辅助

　　功能字

　　段结

　　束符

　　30分

　　5分

　　10分

　　30分

　　5分

　　序号

　　19

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.2数控镗铣削编程常识（2）

　　数控镗铣设备坐标系

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：数控镗铣加工机床坐标系的定义、工件坐标系的概念

　　教学要求：熟悉数控镗铣加工中心机床坐标系的组成及方向的定义

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：坐标系方向定义与机床结构关系，工件坐标系定义要求

　　教学难点：坐标系判断正方向、右手定责的应用

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　镗铣削加工机床坐标系如何定义的？右手定则的内容?

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：数控机床加工时显示屏坐标系页面上一般都有下列坐标系显示：相对坐标系、剩余坐标系、绝对坐标系（工件坐标系）、机床坐标系。在应用中，比较关键的是机床坐标系和工件坐标系。

　　1．机床坐标系

　　加工方向的确定是以增大刀具与工件距离的方向确定为各坐标轴的正方向，如图3-24、3-25所示。

　　Z轴的确定：平行于主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件的方向为正Z方向。

　　X轴的确定：立式数控铣床：面对立柱，右手方向为+X向；

　　卧式数控铣床: 从主轴后端往前看，取右手方向为+X方向。

　　Y轴的确定：+Y的运动方向，根据X、Z坐标的运动方向，按照右手笛卡尔坐标系来确定。

　　2．机床原点与机床参考点

　　（1）数控铣床原点

　　（2）机床参考点

　　3．工件坐标系

　　（1）工件坐标系  原点可使用人员根据具体情况确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致并且与之有确定的尺寸关系。

　　（2）工件坐标系原点

　　5分钟

　　10分

　　10分

　　5分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　选择工件坐标系时应注意：

　　1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；

　　2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；

　　3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上，如图3-26所示；

　　4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上，如图3-27所示；

　　5）z轴方向上零点一般设在工件表面；

　　6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上转中心匀Z轴连线适当位置上；即设置在工作台回；

　　7）编程时，应将刀具起点和程序原点设在同一处，这样可以简化程序，便于计算。

　　3.2.5  绝对坐标与相对坐标

　　1．绝对坐标表示法

　　将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法，在数控铣床中G90代表绝对坐标编程指令。

　　2．相对坐标表示法

　　将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，即为目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值，这种坐标的表示法称之为相对坐标表示法。

　　大多数的数控系统都以G91指令表示使用相对坐标编程，有的数控系统用X、Y、Z表示绝对坐标代码，在数控铣床中一般不用U、V、W表示相对坐标代码，它们表示U轴、V轴、W轴等坐标轴。

　　如图3-28所示，刀具中心轨迹为“A-B-C”，分别使用绝对坐标指令G90和相对坐标指令G91编程。结果见表3-5。

　　表3-5 绝对坐标和相对坐标编程

　　G90编程

　　G91编程

　　N001 G90G01X10.Y10.F100;

　　N002 G01X30.Y50.;

　　N002 G01X90.Y50.;

　　N001 G90G01X10.Y10.F100;

　　N002 G91 G01X25.Y40.;

　　N002 G01X55.Y0.;

　　30分

　　5分

　　30分

　　5分

　　序号

　　20

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.3 FANUC 0i-MD系统的常用编程指令（1）3.3.1常用准备功能指令1

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：常用准备功能指令应用 ，包括G00、G01、G02、G03、G27、G28

　　教学要求：指令的格式及应用注意事项

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用指令的应用功能及场合的选择

　　教学难点：常用功能指令应用的场合选择及容易出现问题的案例分析

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　镗铣削加工机床坐标系如何定义的？右手定则的内容?

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：FANUC数控系统以其高质量、低成本、高性能和较全面的功能适用于各种机床，是市场上应用比较广泛的系统之一。本章以配置FANUC 0i-MD系统的数控铣床为例，介绍其编程与操作的一些知识。

　　准备功能G指令一般由G指令和两位数值表示，如G00 -G99， FANUC系统的G 指令功能表如表3-6所示，各G指令按功能分成若干组，在使用时有模态代码和非模态代码（一次性代码）之分，表中00组G指令为非模态，其他组均为模态指令。

　　1．快速点定位指令G00

　　格式：G00 X___Y___Z___

　　注意事项：

　　（1）G00在绝对指令G90下将刀具快速移动到工件坐标系指定的位置；在增量指令G91下，将刀具快速移动到仅偏离当前位置指定值的位置。

　　（2）在G00 指令中的快速移动速度，由机床制造商独立设定，地址F下的编程进给量无效。

　　（3）进给路径可以根据参数LRP(No.1401#1)来选择，有非直线插补定位和直线插补定位两种，如图3-29所示。

　　2．直线插补指令G01

　　格式：G01 X___Y___Z___F___

　　注意事项：

　　5分钟

　　10分

　　15分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　（1）G01指令以F指定速度，刀具沿直线移动到所指定的位置。

　　（2）G01和F都是模态指令，前一段已指定，后面的程序段 都可不再重写，只需写出移动坐标值。

　　（3）G01在绝对指令G90下将刀具快速移动到工件坐标系指定的位置；在增量指令G91下，将刀具快速移动到仅偏离当前位置指定值的位置，如图3-30所示，直线插补从A点到B点。

　　绝对指令G90编程：G90 G01 X75.Y45.F100.；

　　增量指令G91编程：G91 G01 X60.Y35.F100.；

　　3．圆弧插补指令G02/G03

　　格式：在XY平面内：G17 G02（G03）X__Y__I__J__F__；

　　或：G17 G02（G03）X__Y__R__F__；

　　在XZ平面内：G18 G02（G03）X__Z__I__K__F__；

　　或：G18 G02（G03）X__Z__R__F__；

　　在XZ平面内：G19 G02（G03）Y__Z__J__K__F__；

　　或：G19 G02（G03）Y__Z__R__F__；

　　注意事项：

　　（1）顺时针方向(G02)、逆时针方向(G03)是指：相对于XY平面、ZX平面、YZ平面，在笛卡尔坐标系中分别沿 Z轴、Y轴、X轴的正方向看向负方向的顺逆之分。如图3-31所示：

　　图3-31  顺时针方向(G02)、逆时针方向(G03)

　　（2）圆弧的终点由地址X、Y或Z指定，根据G90或者G91，以绝对值或增量值来表示。

　　（3）如图3-32所示I、J、K分别为圆心相对于圆弧起点的增量（等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标），在G90、G91时都以增量方式来指定。

　　图3-32  I、J、K的定义

　　（4）当X、Y、Z均被省略时，终点与起点位置相同，使用 I、J、K 来指定中心时，指定的是一个360度的圆（整圆）。

　　（5）如果 I、J、K 和 R 被同时指定，则由 R 指定的圆弧优先，I、J、K 则被忽略。

　　（6）R为圆弧半径，当R为正值时所插补圆弧圆心角小于或等于180（劣弧），当R为负值时所插补圆弧圆心角大于180（优弧），如图3-33所示：

　　①的圆弧（小于等于 180°）

　　G91 G02 X60.0 Y55.0 R50.0 F300.0；

　　②的圆弧（大于等于 180°）

　　G91 G02 X60.0 Y55.0 R-50.0 F300.0；

　　图3-33  优弧与劣弧

　　4．返回参考点校验指令G27

　　格式：G27 X__Y__Z__

　　注意事项：

　　（1）返回参考点检查（G27）是使被指令轴以快速定位进给速度运动到坐标指令的位置，然后检查该点是否为参考点，如果是，则发出该轴参考点返回的完成信号（点亮该轴的参考点到达指示灯）；如果不是，则发出一个报警，并中断程序运行。

　　（2）在刀具偏置的模态下，刀具偏置对G27指令同样有效，所以一般来说执行G27指令以前应该取消刀具偏置（半径偏置和长度偏置）。

　　（3）在机床闭锁开关置上位时，NC不执行G27指令。

　　5．自动返回参考点指令G28

　　格式：G28 X__Y__Z__

　　注意事项：

　　（1）自动返回参考点(G28)是使指定的轴经过坐标指定中间点后自动地返回到参考点，当完成返回参考点时，表示完成返回参考点的指示灯点亮。

　　（2）指令执行时是以各轴的快速移动速度进行中间点或参考点的定位。

　　（3）在执行该指令时，应取消刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具位置偏置等补偿功能。

　　（4）G28的程序段中指定的移动指令的坐标值作为中间点的坐标值而被存储在 CNC 中。也即，没有在G28的程序段中指定的轴，默认为前一次所指定的 G28 的中间点的坐标值成为该轴的中间点坐标值。

　　小结：本次课学习了加工中心编程的最基本的指令及用法，是编程应用的基本知识。

　　40分

　　5分

　　10分

　　10分

　　5分

　　序号

　　21

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.3 FANUC 0i-MD系统的常用编程指令（2）3.3.1常用准备功能指令2

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：常用准备功能指令应用 ，包括G29、G53、G92、G03、G54~59、G52

　　G17~G21、G04、G94、G95

　　教学要求：指令的格式及应用注意事项

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用指令的应用功能及场合的选择

　　教学难点：常用功能指令应用的场合选择及容易出现问题的案例分析

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　镗铣削加工机床坐标系如何定义的？右手定则的内容?

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：继续学习FANUC 0i-MD系统的数控编程基本指令及应用注意事项，介绍其编程与操作的一些知识。

　　6．自动返回参考点指令G29

　　格式：G29 X__Y__Z__

　　注意事项：

　　（1）该命令使被指令轴以快速定位进给速度从参考点经由中间点运动到坐标指令位置，中间点的位置由以前的G28或G30指令确定。一般地，该指令用在G28或G30之后，被指令轴位于参考点或第二参考点的时候，如图3-34所示。

　　G28 G90 X1000. Y500.；    （由A经过中间点B移动到参考点R）

　　M06 T02                   （在参考点换刀）

　　G29 X1300. Y200.；        （由参考点R经过中间点B移动到由G29指定的C）

　　图3-34  参考点指令

　　5分钟

　　15分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　（2）在增量值方式模态下，指令值为中间点到终点（指令位置）的距离。

　　7．选择机床坐标系指令G53

　　格式：G53 X__Y__Z__

　　注意事项：

　　（1）在指定G53之前，必须先设定机械坐标系，因此接通电源后，必须进行至少一次手动返回参考点，或由G28指令进行返回参考点操作。但是，若是带有绝对位置检测器的机床，则不必进行上述操作。

　　（2）G53在绝对坐标指令G90模式下有效，在增量坐标指令G91模式下无效。

　　（3）X、Y、Z为刀具在机床坐标系中的坐标值。

　　8．设定工件坐标系指令G92

　　格式：G92 X__Y__Z__

　　注意事项：

　　（1）G92指令是通过对刀点与工件原点的相对位置建立工件坐标系。

　　（2）X、Y、Z为设定的工件原点到对刀点的有向距离,如图3-35所示。

　　G92 X40. Y30. Z25.；

　　图3-35  G92设定工件坐标系

　　（3）执行G92指令时，机床X、Y、Z轴均不移动。但坐标值X、X、Z均不得省略.

　　（4）执行G92指令时，刀具当前点必须恰好在对刀点上，即执行前必须准确对刀。

　　9．选择工件坐标系指令G54~G59

　　格式：G54（G55~G59）；

　　注意事项：

　　（1）G54～G59为数控系统通过设定零点偏置功能建立工件坐标系，即给出工件原点在机床坐标系中的值，此值输入机床的偏置寄存器中，在调用G54～G59指令时将其激活。

　　（2）在加工中利用该指令可以同时建立G54～G59共计6个工件坐标系，方便完成六个不同零件或零件上6个不同特征的加工。

　　（3）G92与G54～G59指令区别：

　　G92指令所设定的工件原点与当前刀具所在的位置有关，这一工件原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。而G54～G59指令是在手动数据输入方式下设定工件坐标系的，一旦设定，工件原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关。

　　G92建立的工件坐标系在机床重开机时消失，而G54～G59指令设定的工件坐标系在机床重开机时不会消失。

　　G54～G59建立工件坐标系时，可以与其他指令同段使用如：G54 X200. Y300. Z50.是表示建立工件坐标系同时将主轴移动到这一点，而G92 X200. Y300. Z50. 表示建立工件坐标系，但不执行移动动作。

　　10．局部坐标系G52

　　格式：G52 X__Y__Z__；

　　注意事项：

　　（1）在工件坐标系上编程时，为了方便起见，可以使用G52指令在工件坐标系中再创建一个子工件坐标系。这样的子坐标系称为局部坐标系。

　　（2）指令G52中的X、Y、Z坐标值为局部坐标系原点在工件坐标系的坐标值。

　　（3）一个局部坐标系一旦被设定，在之后指定的轴移动指令就成为局部坐标系中的坐标值。要取消局部坐标系，或在工件坐标系中指定坐标值时，应使局部坐标系的原点与工件坐标系的原点相重合，用G52 X0Y0Z0来实现。

　　（4）以 G92的指令设定工件坐标系时，局部坐标系被取消。

　　10．坐标平面选择指令 G17 G18 G19

　　格式：G17（G18、G19）；

　　注意事项：

　　（1）在进行圆弧插补或刀具半径补偿时，使用该指令进行平面选择，其中G17（XY平面）、G18（XZ平面）、G19（YZ平面）。

　　（2）G17、G18、G19为模态指令，可相互注销，而且移动指令与平面选择无关。

　　11．尺寸单位选择指令 G20/G21

　　格式：G20（G21）；

　　注意事项：

　　（1）可以通过该指令来选择输入数据的单位(最小设定单位)是英制输入（G20）还是公制输入（G21）。

　　（2）当接通电源时，英制/公制转换的G代码保持接通电源之前的状态，而且G20和G21不能在程序中途转换。

　　12．暂停指令 G04

　　格式：G04 X__或G04 P__；

　　注意事项：

　　地址X或P后跟暂停时间，地址X后可使用带小数点的数，单位为s（G04 X5.0表示暂停5秒），地址P后不可使用带小数点的数，单位为ms（G04 P4000表示暂停4000ms，即4秒）。

　　13．切削进给设定指令 G94/G95

　　格式：G94（G95）F__；

　　注意事项：

　　（1）每分钟进给(G94)在紧跟 F 后，指定每分钟进给刀具的量，单位mm/min。

　　（2）每转进给(G95)在紧跟 F 后，指定每绕主轴一圈进给刀具的量,单位mm/r。

　　小结：本次课又学习了加工中心编程的最基本的指令及用法，是编程应用的基本知识。

　　10分

　　15分

　　15分

　　10分

　　10分

　　10分

　　5分

　　5分

　　序号

　　22

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.3 FANUC 0i-MD系统常用编程指令（3）3.3.2刀具补偿指令3.3.3缩放等

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：常用刀具补偿指令应用 ，包括G40、G41、G42；G43、G44、G49；缩放、镜像、旋转、极坐标指令应用

　　教学要求：指令的格式及应用注意事项

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用指令的应用功能及场合的选择、刀具补偿指令的方式选择

　　教学难点：常用功能指令应用的场合选择及容易出现问题的案例分析

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　刀具补偿的意义？如何判断刀补类型?

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：刀具半径指令的应用可以简化编程计算，提高加工精度和准确性。

　　1．刀具半径补偿指令包括 （G40、G41、G42）

　　格式：在XY平面内：G17 G41（G42、G40）G01（G00）X__Y__D__F__；在XZ平面内：G18 G41（G42、G40）G01（G00）X__Z__D__F__；在XZ平面内：G19 G41（G42、G40）G01（G00）Y__Z__D__F__； 注意事项：

　　（1）指令中用G17、G18或Gl9来指定刀径补偿所在平面，而且平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行。

　　（2）用G41表示加左刀补，G42表示加右刀补，左右刀补判别方法：沿着刀具运动方向看去，刀具中心轨迹位于零件轮廓左侧为左刀补，位于右侧为右刀补，如图3-36所示：

　　a）左刀补                     b) 右刀补

　　图3-36  刀补方向

　　5分钟

　　10分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　（3）刀具补偿建立时，刀具要在执行快速定位指令G00和直线插补指令G01的运动中完成，并且运动距离要大于刀具的半径值。

　　（4）刀具补偿取消用G40指令实现，刀具也要在执行快速定位指令G00和直线插补指令G01的运动中完成撤销，不能用圆弧指令(G02、G03)。

　　（5）D为刀具半径补偿代号，刀具半径值预先寄存在D指令的存储器中。F为进给速度，用G00编程时F可省略。

　　2．刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）

　　格式：G43 Z__H__；

　　G44 Z__H__；

　　G49；（或H00；）

　　刀具补偿应用案例讲解

　　3.3.3  缩放、镜像、坐标系旋转和极坐标指令

　　1．各轴相同倍率的比例缩放指令（G51、G50）

　　格式：G51 X__Y__Z__P__；

　　G50；

　　2．各轴不同倍率的比例缩放指令（G51、G50）

　　格式：G51 X__Y__Z__I__J__K__；

　　G50；    举例

　　3．可编程镜像指令（G50.1、G51.1）

　　格式：G51.1 X__Y__；

　　G50.1 X__Y__；

　　4．坐标系旋转指令（G68、G69）

　　格式：在XY平面内：G17 G68 X__Y__R__；

　　在XZ平面内：G18 G68 X__Z__R__；

　　在XZ平面内：G19 G68 Y__Z__R__；

　　G69；

　　5．极坐标指令（G15、G16）

　　格式：G16 G90（G91）；

　　      G□□ X__Y__；

　　G15；

　　小结：本次课又学习了刀具补偿指令、缩放、旋转极坐标变换及用法，对提高编程效率很有用。

　　20分

　　10分

　　10分

　　10分

　　20分

　　10分

　　5分

　　序号

　　23

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.3 FANUC 0i-MD系统的常用编程指令（4）3.3.4  简化编程指令

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：简化编程指令的应用 ，包括G73~G89等循环指令的应用

　　教学要求：指令的格式及应用注意事项

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用简化指令的应用功能及场合的选择、简化及结构参数的意义

　　教学难点：常用功能指令应用的场合选择及注意事项的案例分析

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　简化编程命令使用的意义？举例说明？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：钻孔用固定循环可以用包含 G 代码的一个程序段，这样便可省掉通常要用多个程序段来指定使用频率较高的几个加工动作。因此，可以简化编程。同时可以减小程序，从而有效使用存储器。

　　常用固定循环指令见表3-7。

　　G 代码

　　钻孔动作

　　（-Z 方向）

　　在孔底位置的动作

　　退刀动作

　　(+Z 方向)

　　用途

　　G73

　　间歇进给

　　无

　　快速移动

　　高速深孔钻削循环

　　G74

　　切削进给

　　暂停→主轴正转

　　切削进给

　　反向攻丝循环

　　G76

　　切削进给

　　主轴定向

　　快速移动

　　精镗

　　G80

　　无

　　无

　　无

　　取消

　　G81

　　切削进给

　　无

　　快速移动

　　钻孔、定点镗孔

　　G82

　　切削进给

　　暂停

　　快速移动

　　钻孔、镗阶梯孔

　　G83

　　间歇进给

　　无

　　快速移动

　　深孔钻削循环

　　G84

　　切削进给

　　暂停→主轴反转

　　切削进给

　　攻丝循环

　　G85

　　切削进给

　　无

　　切削进给

　　镗孔

　　G86

　　切削进给

　　主轴停止

　　快速移动

　　镗孔

　　G87

　　切削进给

　　主轴正转

　　快速移动

　　反镗

　　G88

　　切削进给

　　暂停→主轴停止

　　手动

　　镗孔

　　G89

　　切削进给

　　暂停

　　切削进给

　　镗孔

　　5分钟

　　5分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　1．钻孔用固定循环由下列 6 个动作顺序组成，如图3-41所示（实线为切削进给，虚线为快速进给）：

　　动作 1：X、Y 轴的定位（有可能成为其它轴）

　　动作 2：快速移动到 R 点平面

　　动作 3：钻孔

　　动作 4：在孔底位置的动作

　　动作 5：退刀至 R 点平面

　　动作 6：快速移动到初始平面

　　图3-41  固定循环指令的动作组成

　　2．固定循环指令的代码组成：

　　G90(G91) G98(G99) G73～G89  X__Y__Z__R__Q__P__F__K__；

　　3．高速深孔钻削循环（G73）

　　格式：G73 X__Y__Z__R__Q__F__K__；

　　4．反向攻丝循环（G74）

　　格式：G74 X__Y__Z__R__P__F__K__；

　　5．精镗循环（G76）

　　格式：G76 X__Y__Z__R__P__Q__F__K__；

　　6．钻孔循环，定点镗孔（G81）

　　格式：G81 X__Y__Z__R__F__K__；

　　7．钻孔循环，镗阶梯孔（G82）

　　8．深孔钻削循环（G83）

　　格式：G83 X__Y__Z__R__Q__F__K__；

　　9．攻丝循环（G84）

　　格式：G84 X__Y__Z__R__P__F__K__；

　　10．镗孔循环（G85）

　　11．镗孔循环（G86）

　　12．反镗循环（G87）

　　格式：G87 X__Y__Z__R__Q__F__K__；

　　13．镗孔循环（G88）

　　格式：G88 X__Y__Z__R__P__F__K__；

　　14．镗孔循环（G89）

　　格式：G89 X__Y__Z__R__P__F__K__；

　　15．孔用固定循环取消（G80）

　　16．编程实例

　　利用固定循环指令功能加工图3-55所示各孔，编写零件加工程序。

　　图3-55  孔加工实例

　　加工程序：

　　O0001；

　　N010 T01 M06；                               换1号刀

　　N020 G54 X0 Y0 Z100；                        建立工件坐标系，并移动到（0,0,100）

　　N030 S800 M03；                           

　　N040 G00 X10 Y51.963；                    

　　N050 G43 Z20 H01；

　　N060 G91 G81 G99 X20.0 Z-20.0 R-5.0 K4 F60； 从左到右依次加工第一行4个孔

　　N070 X10.0 Y-17.321；                        加工第二行右边第一个孔

　　N080 X-20.0 K4；                             从右向左依次加工第二行剩余4个孔

　　N090 X-10.0 Y-17.321；                       加工第三行左边第一个孔

　　N100 X20.0 K5；                              从左到右依次加工第三行剩余5个孔

　　N110 X10.0 Y-17.321；                        加工第四行右边第一个孔

　　N120 X-20.0 K6；                             从右向左依次加工第四行剩余6个孔

　　N130 X10.0 Y-17.321；                        加工第五行左边第一个孔

　　N140 X20.0 K5；                              从左到右依次加工第五行剩余5个孔

　　N150 X-10.0 Y-17.321；                       加工第六行右边第一个孔

　　N160 X-20.0 K4；                             从右向左依次加工第六行剩余4个孔

　　N170 X10.0 Y-17.321；                        加工第七行左边第一个孔

　　N180 X20.0 K3；                              从左到右依次加工第七行剩余3个孔

　　N190 G80；                                   取消固定循环

　　N200 G49 G90 G00 Z300.0；

　　N210 M30；

　　小结：本次课又学习了简化指令及用法，对提高编程效率并保证程序符合标准要求的主要知识学习。

　　10分

　　45分

　　10分

　　20分

　　5分

　　序号

　　24

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.3 FANUC 0i-MD系统常用编程指令（5）3.3.5辅助功能指令3.3.6子程序

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：辅助编程指令的应用 ，包括M的指令的应用；子程序调用格式

　　教学要求：指令的格式及应用注意事项

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用辅助指令的应用功能及场合的选择，如何调用子程序

　　教学难点：常用功能指令应用的场合选择及注意事项分析

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　M命令使用的意义？举例说明？

　　如何调用子程序命令？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：辅助功能又称为M指令，由地址M和两位数字组成，发出一个代码信号和一个选通脉冲信号，这些信号用于控制机床电源的ON/OFF。在一个程序段中应只应规定一个M指令，当在一个程序段中出现了两个或两个以上的M指令时，则只有最后一个M指令有效。

　　常用M指令功能如表3-9所示。

　　表3-9  M指令及其功能表

　　M指令

　　功能

　　M指令

　　功能

　　M00

　　程序停止

　　M06

　　刀具交换

　　M01

　　程序选择性停止

　　M08

　　切削液开

　　M02

　　程序结束

　　M09

　　切削液关

　　M03

　　主轴正转

　　M30

　　程序结束，返回起始

　　M04

　　主轴反转

　　M98

　　调用子程序

　　M05

　　主轴停止

　　M99

　　子程序结束

　　5分钟

　　30分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　4．程序停止指令M00

　　在执行了一个指定M00的程序段后停止自动运行,当该程序停止时，所有存在的模态信息被保存起来，通过启动自动运行，可以重新执行后续程序，方便操作者进行刀具更换、工件测量的辅助动作。

　　5．程序选择性停止指令M01

　　类似于M00，在执行了一个指定M01的程序段后停止自动运行。但是，该代码仅在机床操作面板上的“任选停机开关”处在ON时才有效。

　　6．子程序调用及返回指令M98、M99

　　M98用于执行子程序调用，M99表示子程序结束返回主程序。

　　3.3.6  子程序的调用

　　某些被加工的零件中，常常会出现几何形状完全相同的加工轨迹，在程序编制中，将有固定顺序和重复模式的程序段，作为子程序存放，可使程序简单化。主程序执行过程中如果需要某一个子程序，可以通过一定格式的子程序调用指令来调用该子程序，执行完后返回到主程序，继续执行后面的程序段。

　　1．子程序的结构

　　子程序都是由子程序号、子程序内容和子程序结束三部分组成。

　　OXXXX； 子程序号

　　……；  子程序内容

　　M99；   子程序结束

　　2．子程序的调用

　　常用的子程序调用格式有以下几种：

　　M98 PXXX XXXX；

　　（1）P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。

　　（2）通过重复指定进行调用时，子程序号不到4位数的情况下，需将子程序号补足4位数后再指令。

　　例：M98 P100100；   10次调用子程序号O0100

　　M98 P50001；    5次调用子程序号O0001

　　M98 PXXXX LXXXX

　　P后面的4位为子程序号；L后面的4位为重复调用次数省略时为调用一次。

　　3．子程序的嵌套

　　4．子程序应用实例参见“缩放、镜像、坐标系旋转和极坐标指令”中的编程实例。

　　小结：本次课又学习了M功能指令及子程序调用的用法，对提高编程效率并保证程序符合标准要求的主要知识学习。

　　15分

　　45分

　　5分

　　序号

　　25

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.4 FANUC 0i-MD系统铣削中的应用（1）3.4.1平面图形加工3.4.2孔加工

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：平面图形及孔加工的命令及程序编辑特色，加工精度的控制的学习

　　教学要求：熟悉典型平面图形及孔系高效率、高质量编程的基本方法

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用工艺及编程方法，编程注意事项及分析步骤

　　教学难点：常用工艺方法的编程实现分析与应用

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　平面图形加工编程特色有哪些？孔加工编程有和特点？举例说明？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：典型面加工编程实例分析，这次包括平面和孔系加工讲解。

　　3.4.1  平面图形加工

　　如图3-57所示，零件进行上下表面加工，若零件的周边四面已加工完毕，原料厚度为35mm，现用Φ63mm的面铣刀进行平面加工，每面的粗加工、精加工去除厚度分别为2mm、0.5mm，粗加工时双向切削、精加工时单向切削，试编写粗、精加工程序。

　　图3-57  平面零件

　　5分钟

　　10分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　加工程序：

　　平面粗加工O0001

　　平面精加工0002

　　N010 G90 G40 G80 G17；

　　N020 T1 M06；

　　N030 G54 G00 X0 Y0 Z100．

　　N040 M03 S500；

　　N050 G00 X19 Y-38；

　　N060 G43 Z-2 H01 M08；

　　N070 G01 Y200 F100；

　　N080 X70；

　　N090 X121；

　　N100 Y200；

　　N110 X172；

　　N120 Y0；

　　N130 X223；

　　N140 Y200；

　　N150 X274；

　　N160 Y-38；

　　N170 G49 G00 Z100；

　　N180 M05 M09；

　　N190 M30；

　　N010 T2 M06；

　　N020 G54 G00 X0 Y0 Z100；

　　N030 M03 S800；

　　N04O G00 X19 Y-38；

　　N050 G43 G01 Z-2.5 F600 H02 M08；

　　N060 Y238 F80；

　　N070 GOO Z0；

　　N080 X70 Y-38；

　　N090 G01 Z-2.5 F600；

　　N100 Y238 F80；

　　N110 GOO Z0；

　　N120 X121 Y-38；

　　N130 G01 Z-2.5 F600；

　　N140 Y238 F80；

　　N150 GOO Z0；

　　N160 X172 Y-38；

　　N170 G01 Z-2.5 F600；

　　N180 Y238 F80；

　　N190 GOO Z0；

　　N200 X223 Y-38；

　　N210 G01 Z-2.5 F600；

　　N220 Y238 F80；

　　N230 GOO Z0；

　　N240 X274 Y-38；

　　N250 G01 Z-2.5 F600；

　　N260 Y238 F80；

　　N270 G49 G00 Z100；

　　N280 M05 M09；

　　N290 M30；

　　钻孔加工O0001

　　攻螺纹0002

　　N010 G90 G17；

　　N020 T1 M06；

　　N030 G54 G00 X0 Y0 Z100．

　　N040 M03 S500；

　　N050 G00 Z20 M08；

　　N060 G91 G99 G81 X30 Y30 R-25 Z-15 F100；

　　N070 X30 K3；

　　N080 Y40；

　　N090 X-30 K3；

　　N100 G90 G80；

　　N110 G00 X0 Y0 Z100；

　　N120 M05 M09；

　　N130 M30；

　　N010 T2 M06；

　　N020 G54 G00 X0 Y0 Z100；

　　N030 M03 S500；

　　N04O G00 Z20 M08；

　　N050 G91 G99 G84 X30 Y30 R-25 Z-15 F100；

　　N060 X30 K3；

　　N070 Y40；

　　N080 X-30 K3；

　　N090 G90 G80；

　　N100 G00 X0 Y0 Z100；

　　N110 M05 M09；

　　35分

　　10分

　　35分

　　5分

　　序号

　　26

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.4 FANUC 0i-MD系统铣削中的应用（1）3.4.3轮廓加工3.4.4槽加工

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：轮廓及槽加工的命令及程序编辑特色，加工精度的控制的学习

　　教学要求：熟悉典型轮廓及槽高效率、高质量编程的基本方法

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用工艺及编程方法，编程注意事项及分析步骤

　　教学难点：常用工艺方法的编程实现分析与应用

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　轮廓加工与平面加工编程的区别有哪些？举例说明？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：典型面加工编程实例分析，这次包括轮廓加工和槽结构加工举例讲解其加工特色及应用注意事项。

　　3.4.3  轮廓加工

　　如图3-59所示，已知A、B、C、D、E、F点坐标在XY平面上分别为A（27.5，21.65）、B（5，34.64）、C（-32.5，12.99）、D（-32.5，-12.99）、E（5，-34.64）、F（27.5，-21.65），工件毛坯为Φ100mmX20mm的圆柱体，材料为45钢。试编制零件的加工程序。

　　图3-59  轮廓零件

　　5分钟

　　10分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　加工程序：

　　主程序O0001

　　子程序0002

　　N010 G54 G90 G17；

　　N020 M03 Sl000 F200；

　　N030 G00 X80 Y80 Z100；

　　N040 Z-5；

　　N050 D01 

　　（D01里存放着第一次调用子程序时刀具偏离编程轨迹的距离）

　　N060 M98 PO002；

　　N070 D02；

　　（D02里存放着第二次调用子程序时刀具偏离编程轨迹的距离）

　　N080 M98 PO002；

　　N090 G00 Z100；

　　N100 M30；

　　N010 G01 G41 X40 Y60；

　　N020 X40 Y0 F100；

　　N030 G02 X27.5 Y-21.65 R25；

　　N040 G01 X5 Y-34.64；

　　N050 G02 X-32.5 Y-12.99 R25；

　　N060 G01 Y12.99；

　　N070 G02 X5 Y34.64 R25；

　　N080 G01 X27.5 Y21.65；

　　N090 G02 X40 YO R25；

　　N100 G0l X40 Y-60；

　　N110 G40 G00 X80 Y80；

　　N120 M99；

　　主程序O0001

　　子程序0002

　　N010 G54 G90 G17；

　　N020 M03 Sl000 F200；

　　N030 G00 XO Y0 Z100；

　　N040 G43 G00 Z50 H01；

　　N050 G00 X30 Y15 Z5；

　　N060 M98 P0002；

　　N070 G00 X100 Y15；

　　N080 M98 P0002；

　　N090 G00 X30 Y65；

　　N100 M98 P0002；

　　N110 GOO X100 Y65；

　　N120 M98 P0002；

　　N130 GOO X0 Y0；

　　N140 G49 G00 Z100；

　　N150 M30；

　　N010 G91 G01 Z7 F100；

　　N020 Y30；

　　N030 X50；

　　N040 Y-30；

　　N050 X-50；

　　N060 Z7；

　　N070 G90；

　　N180 M99；

　　35分

　　10分

　　35分

　　5分

　　序号

　　27

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.5典型零件的镗铣加工分析及编程

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：典型零件镗铣加工中心编程，加工精度及工艺的分析

　　教学要求：熟悉典型零件镗铣加工编程及工艺安排的基本方法

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用工艺及编程方法，编程注意事项及分析步骤

　　教学难点：工艺参数及刀具卡片等工艺文件的确定

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　编写典型零件镗铣加工程序一份？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　引入：滑板工件如图3-61所示，小批量生产。加工内容为4-φ30H7、2-40H7孔、4-M10螺纹。拟在加工中心上加工。

　　1．图样分析 

　　根据图样4-φ30H7为导柱孔，孔距为300±0.015×200±0.015，轴线对A面垂直度为φ0.015；2-φ40H7为沉孔，孔距为50±0.015，表面粗糙度均为Ra1.6；4-M10螺纹孔，深25，零件上下表面已加工至尺寸。

　　2．工艺分析 

　　根据图样分析所选机床能够满足精度要求，该零件4-φ30H7及2-φ40H7孔位置精度及尺寸精度要求较高，4-φ30H7孔对A面还有较高的垂直度要求，故采用钻-镗-精铰工艺路线加工加以保证。2-φ40H7孔为沉孔所以采用了钻-粗铣-精铣工艺路线。为了防止钻孔时，刀具引偏，应首先安排钻中心孔工步。具体零件加工工艺见表3-10。

　　3．装夹定位 

　　根据生产批量要求及零件的设计基准情况，采用平口钳装夹工件，工件中心及上表面作为工件坐标系原点.用寻边仪找正其中心点。以工件上表面进行对刀来确定每把刀的刀具补偿数值。

　　4．编写加工程序 

　　为了方便程序的调整方便，工件坐标系设置在工件右下角工件上平面上。程序如下：

　　5分钟

　　20分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　O0001

　　N100 G21；   公制单位

　　N102 G17G40G49G80G90；安全保护指令

　　N104 Tl M6；          换刀指令

　　N106 GO0G90G54X-50Y50S500M3；

　　建立工件坐标系，快速定位到点

　　N108 G43HlZl0； 长度补偿

　　N110 G99G81Z-6R15F80；中心钻孔循环

　　Nl12 Y250；

　　N114 X-350；

　　Nl16 Y50；

　　Nl18 X-140；

　　N120 Y250；

　　N122 X-260；

　　N124 Y50；

　　N126 Y150；

　　N128 X-140；

　　N130 G80；

　　N132 M5；

　　N134 G9lG28Z0；    回换刀点

　　N136 G28X0Y0；

　　N138 M01；

　　N140 T2M6；        换2号刀

　　N142 GOG90G54X-50Y50S300M3；

　　N144 G43H2Z10；

　　N146 G99G83Z-72R15Q5F80； 钻φ30底孔

　　N148 Y250；

　　N150 X-350；

　　N152 Y50；

　　N154 G80；

　　N156 G00X-140Y150；

　　N158 G99G83Z-29.8R10Q5F80；钻φ30底孔

　　N160 X-260；

　　N162 G80；

　　N164 M5；

　　N166 G91G28ZO；

　　N168 G28X0Y0；

　　N170 M01；

　　N172 T3M6；        换2号刀

　　N174 GOG90G54X-140Y50S500M3；

　　N176 G43H3Z10；

　　N178 G99G83Z-28R10Q5F45；钻M10螺纹底孔

　　N180 Y250；

　　Nl82 X-260；

　　N184 Y50；

　　N186 G80；

　　N188 M5；

　　N190 G91G28Z0；

　　N192 G28XOYO；

　　N194 M0l；

　　N196 T4M6；            换4号刀

　　N198 GOG90G54X-140Y150S800M3；

　　定位在第一个φ40孔上

　　N200 G43H4Z50；     铣刀长度补偿

　　N202 Z5；

　　N204 GlZ-15F100；

　　N205 G9lG4lD4X5Y-15； 铣刀半径补偿

　　N206 M98P0002；       调用铣削子程序

　　N207 G01G9lG4lD4X5Y-15；

　　N208 G90Z-29.8F200；

　　N209 M98P0002；

　　N210 G00X-260Yl50；                 

　　定位在第二个φ40孔上

　　N211 G01G91G41D4X5Y-15；

　　N212 G90Z-15；

　　N213 M98P0002；

　　N214 G0lG91G4lD4X5Y-15；

　　N215 G90Z-29.8；

　　N216 M98P0002；

　　N288 M5；

　　N290 G9lG28Z0；

　　N292 G28X0Y0；

　　N294 M0l；

　　转右侧

　　N296 T5M6；       换5号刀

　　N298 GOG90G54X-50Y50S800M3；

　　N300 G43H5Z10；

　　N302 G99G86Z-72R10Q0.8F160；粗镗φ30孔

　　N304 Y250；

　　N306 X-350；

　　N308 Y50；

　　N3lO G80；

　　N312 M5；

　　N314 G91G00G28Z0；

　　N316 G28XOYO；

　　N318 M01；

　　N320 T6M6；         换6号刀

　　N322 GOG90G54X-50Y50S80M3；

　　N324 G43H6Z10；

　　N326 G99G81Z-72RlOF30；铰削φ30孔

　　N328 Y250；

　　N330 X-350；

　　N332 Y50；

　　N334 G80；

　　N336 M5；

　　N338 G91G00G28Z0；

　　N340 G28X0YO；

　　N342 M01；

　　N344 T4M6；          换4号刀

　　N346 G0G90G54X-140Y150S1200M3；

　　N348 G43H4Z50；

　　N350 Z10；

　　N351 GlZ-30F100；

　　N352 G9lG4lD07X5Y-15； 半径补偿D07

　　N353 M98P0002； 调用铣削子程序，精铣孔

　　N354 GOOX-260Y150；

　　N355 G90Z-30；

　　N356 G0lG91G41D07X5Y-15；

　　N357 M98P0002；

　　N436 M5；

　　N438 G91G28Z0；

　　N440 G28X0Y0；

　　N442 M0l；

　　N444 T7M6；      换7号刀

　　N446 GOG90G54X-140Y50S60M3；

　　N448 G43H7Z10；

　　N450 G99G84Z-25R10F100； 攻螺纹

　　N452 Y250；

　　N454 X-260；

　　N456 Y50；

　　N458 G80；

　　N460 M5；

　　N462 G9lG28ZO；

　　N464 G28X0Y0；

　　N466 M30；

　　铣削子程序：

　　00002

　　N500 G9lG03X15Y15R15F100；

　　N502 I-20J0；

　　N504 X-15Y15R15；

　　N506 G40X-5Y-15；

　　N508 G90GOZl0；

　　N510 M99；

　　70分

　　5分

　　序号

　　28

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　3.6镗铣加工项目实训（1）

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：典型零件镗铣加工中心编程，加工精度及工艺的分析

　　教学要求：熟悉典型零件镗铣加工编程及工艺安排的基本方法

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：常用工艺及编程方法，编程注意事项及分析步骤

　　教学难点：工艺参数及刀具卡片等工艺文件的确定

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　编写典型零件镗铣加工程序一份？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　1．任务题目：综合零件加工。

　　如图3-62所示板类零件，已知材料为45#钢，毛坯为75mm×85mm×40mm，编写零件的加工程序，在仿真系统仿真加工，最后在实训教学区进行实际加工。

　　图3-62  综合实例

　　2．任务要求：

　　5分

　　35分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　（1）工艺分析；

　　（2）确定夹具、选用刀具；

　　（3）确定编程原点、编程坐标系、对刀位置及对刀方法；

　　（4）确定运动方向、轨迹；

　　（5）确定加工所用各种工艺参数；

　　（6）数值计算；

　　（7）编制加工程序；

　　（8）模拟加工、调试；

　　（9）机床仿真操作加工；

　　1）启动机床，回参考点；

　　2）刀具准备，包括刀具的选择，刀具刃磨，刀具安装；

　　3）刀具长度补偿、半径补偿输入；

　　4）加工程序输入；

　　5）工件的装夹定位；

　　6）试运行，空走刀或者单段运行；

　　7）试切，调整刀补，检验工件；

　　8）自动加工，检验工件；

　　（10）实际加工；

　　1）启动机床，回参考点；

　　2）刀具准备，包括刀具的选择，刀具刃磨，刀具安装；

　　3）刀具长度补偿、半径补偿输入；

　　4）加工程序输入；

　　5）工件的装夹定位；

　　6）试运行，空走刀或者单段运行；

　　7）试切，调整刀补，检验工件；

　　8）自动加工，检验工件；

　　（11）检验。

　　3．任务学时安排见表3-11：

　　表3-11  任务学时安排

　　序号

　　内容

　　学时

　　1

　　任务说明，分组，明确设计任务和技术条件、查阅资料，制定方案。

　　2

　　2

　　编制程序

　　1

　　3

　　仿真加工

　　1

　　4

　　实际加工

　　1

　　5

　　验收，答辩，提交任务报告，评定成绩。

　　1

　　合计

　　6

　　10分

　　20分

　　25分

　　5分

　　序号

　　29

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　实验课3.6镗铣加工项目实训（2）

　　3.6.2  FANUC 0i MC面板功能

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：典型零件镗铣加工中心面板操作，程序输入，对刀操作等

　　教学要求：熟悉典型零件镗铣加工中心加工操作

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：加工操作方法，编程输入及加工要求

　　教学难点：对刀、程序编辑及输入

　　授课方法

　　多媒体授课、现场教学

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示、机床操作训练等

　　作 业

　　操作加工中心进行综合零件的加工。

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　1．系统操作面板

　　FANUC-Oi-MD数控系统的操作面板如图3-63所示。

　　2．机床控制面板

　　KVC650型加工中心的控制面板如图3-64所示

　　3．软件功能

　　横排软键，8.4 英寸LCD 单元有7（5+2）个键，10.4 英寸LCD 单元有12（10+2）个键。下图3-65为10.4 英寸LCD 单元的外形图：

　　3.6.3  数控加工中心的手动操作

　　1．机床开、关机及回参考点操作

　　2．手动输入参数

　　将模式置于手动资料输入状态[MDI]；按下[PROG]键,屏幕将显示图3-69的画面

　　3．手动 / 手轮脉冲操作

　　（1）手轮进给

　　     将模式置于手轮状态[HANDLE]，在手轮上选择进给坐标方向及倍率（×1状态为0.001/格；×10状态为0. 01/格；×100状态为0. 1/格。）

　　（2）手动进给

　　将模式置于手动进给状态[JOG]，然后选定相应的坐标轴，点动相应的方向按钮即可手动移动

　　5分

　　35分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　坐标轴，放开按钮随即停止。进给速度由进给倍率调整旋钮调整，如图3-71所示。

　　（3）快速进给

　　将模式置于手动进给状态[JOG]，然后选定相应的坐标轴，按下快速进给开关[RAPID]按钮，点动相应的方向按钮即可快速移动坐标轴，放开按钮随即停止，进给速度由进给倍率调整旋钮调整。如图3-72所示。

　　4．数控机床对刀。

　　镗铣加工对刀时一般以机床主轴轴线与刀具端面的交点(主轴中心)为刀位点，因此，无论采用哪种工具对刀，结果都是使机床主轴轴线与刀具端面的交点与对刀点重合。

　　如果对刀精度要求不高，为方便操作，可以采用加工时所使用的刀具直接进行碰刀（或试切)对刀。这种方法比较简单，但会在工件表面留下痕迹，且对刀精度不够高。为避免损伤工件表面，可以在刀具和工件之间加入塞尺进行对刀，这时应将塞尺的厚度减去。以此类推，还可以采用标准心轴和块规来对刀。

　　3.6.4  数控加工中心程序的编辑与运行

　　1．数控加工中心程序的输入与编辑

　　（1）创建新程序

　　（2）程序输入

　　（3）程序编辑

　　2．自动加工方式试运行

　　如图3-75所示，机床操作面板上和自动运行（存储器、MEMORY）方式相关的按键如下（黑色方框里按键、旋钮）。

　　小结：本次课又学习加工中心操作面板使用，编程输入及对刀的方法。

　　30分

　　25分

　　5分

　　序号

　　30

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　第3章   数控镗铣削加工工艺与编程

　　习题课

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　教学目标：典型零件镗铣加工中心基本概念及操作应用习题做答

　　教学要求：独立做答相关习题，做到基本概念及操作要求应用熟练

　　教学难点

　　与重点

　　教学重点：加工操作方法，编程输入及加工要求，工艺等问题的解答

　　教学难点：编程及操作的相关技巧问题，加工中出现实际问题的总结

　　授课方法

　　多媒体授课

　　（现代化）

　　教学手段

　　录像、PPT展示

　　作 业

　　部分习题留作作业   例如：编程2

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　三．编程题

　　1．零件如题图1所示，要求制定加工工艺（选择刀具、夹具、切削量、工艺路线），编制加工程序。

　　题图1

　　5分

　　45分

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　一、判断题

　　（   ）1．在机床接通电源后，通常都要做回零操作，使刀具或工作台退离到机床参考点。

　　（   ）2．退火的目的是：改善钢的组织；提高强度；改善切削加工性能。

　　（   ）3．适宜镗削的孔有通孔、盲孔、阶梯孔和带内回转槽的孔。

　　（   ）4．“G02”与“G03”主要差别在于前者为切削凹圆弧，后者为切削凸圆弧。

　　（   ）5．当用G02/G03指令，对被加工零件进行圆弧编程时，圆心坐标I、J、K为圆弧终点到圆弧中心所作矢量分别在X、Y、Z坐标轴方向上的分矢量（矢量方向指向圆心）。

　　（   ）6．在轮廓铣削加工中，若采用刀具半径补偿指令编程，刀补的建立与取消应在轮廓上进行，这样的程序才能保证零件的加工精度。

　　（   ）7．数控机床适用于单件生产。

　　（   ）8．在G41或 G42的起始程序中刀具可以拐小于90o的角，在刀具半径补偿状态下不含有刀补矢量程序段可以有两段。

　　（   ）9．采用顺铣，必须要求铣床工作台丝杠螺母副有消除侧向间隙机构，或采取其他有效措施。

　　（   ）10．采用立铣刀加工内轮廓时，铣刀直径应小于或等于工件内轮廓最小曲率半径的2倍。

　　二、选择题

　　1至20题  选一些分析并讲解分析。

　　小结：本次课做习题，强化编程、程序输入及操作技能等基本知识的记忆，提高分析解决镗铣加工中心实际加工问题训练。

　　10分

　　35分

　　5分

　　序号

　　31

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.1.1电火花成型加工原理

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　了解电火花加工原理，掌握电火花成型加工原理，应用及特点。

　　教学难点

　　与重点

　　重点：电火花成型加工原理，应用及特点

　　难点：电火花成型加工原理

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　电火花成型加工原理是什么?

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、概述电火花加工原理、分类及应用

　　1.原理

　　电火花加工是利用电腐蚀原理，对工件进行加工的一种工艺方法。

　　2.分类：

　　电火花成形加工和电火花线切割加是主要电火花加工两种形式。

　　3.应用：

　　电火花成形加工主要用于形状复杂的型腔、凸模、凹模的加工，电火花切割加工主要用于冲模、挤压模的加工。电火花线切割机床是采用电极丝（钼丝、钨钼丝等）作为工具电极，在脉冲电源作用下，在工具电极和加工工件之间形成火花放电，火花通道瞬间产生大量的热，使得工件表面熔化甚至汽化。线切割机床通过X-Y拖板和U-V拖板的运动，使得电极丝沿着预定的轨迹运动，从而达到加工工件的目的。

　　二、研究电火花成型加工意义

　　1.加工的特殊材料和复杂形状的工件。

　　2. 加工材料受热影响范围小。

　　3. 工具电极与工件材料之间宏观作用力极小。

　　4．加工工艺简单，工件耐用，劳动强度低。

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　三、电火花成型加工原理

　　1．电火花成型加工原理

　　工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，并产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达1万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝,形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。

　　2．电火花加工的主要用途

　　电火花穿孔加工主要用于型孔（圆孔、方孔、多边形孔、异形孔）、曲线孔（弯孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年来，为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题，在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工，取得良好的社会经济效益。

　　3．电火花成型加工的特点

　　（1）电火花加工时，由于不是靠刀具的机械方法去除金属，加工时无任何机械力的作用，因此可以用来加工小孔、窄槽及各种复杂形状的型孔和型腔。

　　（2）由于电脉冲参数可以任意调节，故在同一台机床上可对零件进行粗、中、 精加工及连续加工，节省了设备，提高了效率。

　　（3）电火花加工是直接用电能加工，故便于实现生产中的自动控制及加工自 动化。

　　（4）电火花加工时是利用局部高温蚀除金属，任何硬、脆的金属材料都无法抵抗这种高温，只要能导电，就能进行加工，因此，它能加工淬硬模具，并不会产生过多变形。

　　（5）经过电火花加工后的零件精度高，表面粗糙度可达Ra1.25μm,因此， 利用电火花加工后的零件，稍加修正后即可装配使用。

　　（6）型腔的加工余量一般较大，尤其是在不预加工的情况下，蚀除的金属量更多，因此，对电源的要求是：降低损耗和提高生产率。

　　（7）型腔属于盲孔加工，其电蚀产物的排出较为困难，尤其是深型腔加工时更甚，因此，在工艺上必须采用冲油或抽油式来实现排屑。

　　（8）由于型腔的形状多较复杂，电极损耗引起其尺寸的变化会直接影响型腔的精度，因此要求电极的损耗越小越好。

　　序号

　　32

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.1.2  电火花成形加工机床结构及电极工件的装夹校正

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　掌握电火花成形加工机床结构和电极工件的装夹校正。

　　教学难点

　　与重点

　　重点：电火花成形加工机床结构和电极工件的装夹校正

　　难点：电极工件的装夹校

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　怎样实现电极和工件的装夹定位？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、电火花成型设备

　　电火花成型机床，是指用来做放电加工成型用的数控机床，先用雕铣机或车床把设计好的模型用紫铜等电极材料加工出来后，放到电火花成型机床上做放电成型放电加工的机床，又叫数控电火花成型机床。

　　（1）机床主体

　　机床主体部分主要包括主轴头、床身、立柱、工作台及工作液槽几部分。

　　（2）脉冲电源

　　脉冲电源的作用是把工频交流电转换成供给火花放电间隙所需的能量来蚀除金属。

　　（3）自动进给调节系统

　　自动进给调节系统由自动调节器和自适应控制装置组成。

　　（4）工作液净化及循环系统

　　工作液循环过滤系统主要由储油箱、过滤泵、控制阀及各种管道等组成。

　　（5）机床附件

　　机床附件的品种很多，常用的附件有可调节的工具电极夹头、平动头、油杯、永磁吸盘及光栅磁尺等。其主要作用是为

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　二、电极的加工

　　（1）电极材料

　　对电极材料的要求是应选择损耗小、加工过程稳定、生产率高、机械加工性能良好、来源丰富、价格低廉的材料作电极材料。

　　（2）电极材料的选用

　　1）型腔加工常用电极材料主要是石墨和紫铜。

　　2）电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。

　　3）紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电极容易成形，密度小，宜作大、中型电极

　　（3）电极的结构

　　常用的电极结构形式有四种：即整体式、组合式、分解式和镶拼式。针对不同的加工对象，具体选择哪一种形式，要根据型孔或者型腔的大小和复杂程度以及机械加工的工艺性来确定。由于型孔与型腔的加工工艺不尽相同，因此，电极的结构还分为加工型孔的电极和加工型腔的电极。

　　（4）电极的加工

　　电极的生产往往都是单件生产，按要求准确地制造出电极是一个十分重要的问题。电极的制造不仅与材料有关，还与复杂程度和尺寸大小有关。

　　有些电极形状较为复杂，可采用数控加工方法制造，也可按镶拼式电极进行制造。当机械加工难于胜任时，还可以采用电火花线切割的方法加工。

　　1）石墨电极及其加工

　　石墨电极是电火花加工中最常用的电极材料之一。石墨电极的制造基本上都采用切削加工和成形磨削。由于石墨性脆，机械加工时容易产生粉尘，因此，在加工前要先在煤油中浸泡若干天。

　　2）铜电极及其加工

　　铜属软金属材料，加工时易变形，加工的电极表面粗糙度较差。切削加工时要用肥皂水作工作液，同时，进刀量要尽可能小。铜电极的磨削特别困难，非常容易堵塞砂轮，磨削时砂轮粒度不能太细，还要加磨削液，同时采用低转速磨削，砂轮进给量要小。紫铜电极也可以锻造或放电压力成形法制造。

　　三．电极和工件的装夹定位

　　（1）电极装夹  整体式电极大多数用通用夹具直接将电极装夹在机床主轴下端，多电极则用通用夹具加定位块装夹，或用专用夹具装夹，镶拼式电极一般采用一块连接板，将儿块电极连接成所需的整休，装夹后再安装在机床上校正。  

　　（2）工件装夹  在一般情况下，工件被安装在工作台上的油杯或垫块上，与电极相互定位之后，再用压板和螺钉压紧。

　　（3）校正  电极装夹后必须进行校正，使其轴心线垂直于机床的工作台，校正方法主要是采用精密角尺校正或百分表校正。

　　（4）定位  确定电极与工件之间的相互位置，以达到一定的精度要求，通常采用划线法和块规角尺法两种。

　　序号

　　33

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.1.3  电火花成型加工方法及工艺

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　了解电火花型孔加工方法，掌握电火花成型加工工艺过程和电火花型腔加工工艺方法

　　教学难点

　　与重点

　　重点：电火花成型加工工艺过程和电火花型腔加工工艺方法

　　难点：电火花型腔加工工艺方法

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　电火花型腔加工工艺方法有哪些？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、电火花成型加工工艺过程

　　（1）分析制件图，确定加工方案，特别注意数控铣与电加工的结合工艺的制定。

　　（2）工件的准备，一般情况下，除了研抛加工内容外，火花成型加工应该是最后一道加工工序，因此在电加工之前，除型腔外的表面及孔系应加工完毕。对于采用数控铣和电加工联合作业的型腔，数控铣的任务应明确且已完成。

　　（3）电极的准备，根据加工方案和电加工部分的任务，设计和制造相应的电极。

　　（4）工艺参数的选择和确定，其中最主要的是电规准的选择，它关系到加工的效率和质量。

　　（5）工件和电极的安装和找正，找正是加工环节的关键一环，是保证加工质量操作环节的重中之重。操作工务必重视和熟练。

　　二、极性效应 

　　从理论上讲，电加工时，工具电极和工件材料都将被蚀除，但我们希望的是电极不损耗或极少损耗，即要求二者蚀除速度不同。为此，要通过电极材料的选择和极性效应来解决。

　　（1）概念：火花放电时电极和工件都会被蚀除掉，但蚀除的速度是不同的，这种现象称为极性效应。极性效应愈显著愈好。

　　（2）长脉冲加工时，正离子对负极的轰击能量大，工件接正极（称正极性加工）。短脉冲加工时正好相反。

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　三、电火花型孔加工方法

　　用电火花成型加工型孔关键是要保证凸、凹模的配合间隙。选择工具电极与被加工工件关系时主要有以下几种方案。

　　（1）直接法  用加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除。

　　（2）混合法  将凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。

　　（3）修配凸模法  凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模的配合间隙。

　　（4）二次电极法  利用一次电极制造出二次电极，再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模，并保证凸、凹模配合间隙。

　　四、电火花型腔加工工艺方法

　　（1）单电极平动法  采用一个电极完成型腔的粗、中、精加工的。首先采用低损耗、高效率的粗规准进行加工，然后用平动头作平面小圆运动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准。与此同时，依次加大电极的平动量，以补偿前后两个加工规准之间型腔侧面放电间隙差和表面微观不平度差，实现型腔侧面仿型修光，完成整个型腔模的加工。

　　（2）多电极更换法  采用多个电极依次更换加工同一个型腔，每个电极加工必须把上一规准的放电痕迹去掉。一般用两个电极进行粗、精加工就可满足要求;当型腔模的精度和表面质量要求很高时，才采用三个或更多电极进行加工。

　　（3）分解电极法  是单极平动法和多电极更换加工法的综合应用。根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔和副型腔电极分别制造。先加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。可根据主、副型腔不同的加工条件，选择不同的加工规准，有利于提高加工速度和改善加工表面质量、同时可以简化电极制造，便于修整电极。

　　序号

　　34

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.2.1线切割加工原理及机床结构

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　掌握线切割加工原理及机床结构

　　教学难点

　　与重点

　　重点：线切割加工原理及机床结构

　　难点：线切割加工原理

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　线切割加工原理是什么？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、线切割加工原理

　　电火花线切割加工的基本原理与电火花成形加工相同，但加工方式不同，它是用细金属丝作电极。线切割加工时，线电极一方面相对于工件不断地移动（慢速走丝是单向移动，快速走丝是往返移动），另一方面，装夹工件的十字工作台，由数控伺服电动机驱动，在x、y轴方向实现切割进给，使线电极沿加工图形的轨迹运动对工件进行切割加工。

　　二、线切割加工特点

　　优点：

　　（1）适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。

　　（2）以金属线为工具电极，节约了电极设计、制造费用和时间，能方便地加工形状复杂的外形和通孔，能进行套料加工。

　　（3）冲模加工的凸凹模间隙可以任意调节。

　　（4）不需考虑电极损耗  电火花加工中电极损耗是不可避免的，并且因电极损耗还会影响加工精度；而在线切割加工中，电极丝始终按一定速度移动，不但和循环流动的工作液一道带走电蚀产物，而且，自身的损耗很小，其损耗量在实际工作中可以忽略不计。因此，也不会因电极损耗造成对工件精度的影响。

　　缺点：

　　（1）被加工材料必须导电

　　（2）不能加工盲孔

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　三、线切割加工对象

　　线切割广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件、样板、各种形状复杂的细小零件、窄缝等。如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构在淬火后加工，既能保证模具精度，也可简化模具设计和制造。此外，电火花线切割还可加工除盲孔以外的其它难加工的金属零件。

　　四、线切割加工设备

　　电火花线切割加工机床根据电极丝运行速度不同分为快走丝和慢走丝两种机床，其组成主要包括：线切割机床必须包括机床主体、控制器、脉冲电源、工作液循环系统四大部分，如图4-6所示。

　　（1）机床本体

　　机床本体由床身、运丝机构、工作台和丝架组成。

　　床身：用于支撑连接工作台、运丝机构等部件，内部安放机床电器和工作液循环系统；

　　运丝机构：电动机带动储丝筒交替作正、反向转动，通过线架导轮将旋转运动转变为往复直线运动；

　　工作台：工作台分为上下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。步进电机每接受到一个电脉冲信号，就旋转一步距角，使工作台在相应的方向上移动0.001mm；

　　丝架：用来支撑电极丝，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度。

　　（2）脉冲电源

　　脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50HZ交流电转换成高频率的单向脉冲电压 。加工时，电极丝接脉冲电源负极，工件接正极。

　　（3）系统控制装置
控制系统主要是控制工作台拖板的运动（轨迹控制）和脉冲电源的放电（加工控制）。

　　（4）工作液循环系统

　　工作液循环系统包括：工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管及过滤网罩等。工作液起冷却电极丝和工件、排除电蚀产物、提供一定绝缘性能的工作介质的作用。

　　序号

　　35

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.2.2线切割加工操作

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　掌握穿丝孔加工、电极丝的选择和调整和工件的装夹与调整

　　教学难点

　　与重点

　　重点：穿丝孔加工、电极丝的选择和调整和工件的装夹与调整

　　难点：电极丝的选择和调整和工件的装夹与调整

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　穿丝孔怎样加工？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、模坯准备

　　工件材料选型是由图纸设计时确定的，如模具加工，在加工前需要锻打和热处理。锻打后的材料在锻打方向与其垂直方向会有不同剩余应力；淬火后也同样会出现剩余应力。对于这种加工，在加工中剩余应力的释放，会使工件变形，而达不到加工尺寸精度，淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此，工件应在回火后才能使用，而且回火要两次以上或者采用高温回火，另外，加工前要进行消磁处理及去除表面氧化皮和锈斑等。

　　二、穿丝孔的加工

　　（1）穿丝孔的作用

　　凹形类封闭形工件在切割前必须具有穿丝孔，以保证工件的完整性，这是显而易见的。凸形类工件虽然可以不需要穿丝孔，直接从工件外缘切入，但这样的话，坯件材料在切断时，会破坏材料内部应力的平衡状态而造成材料的变形，影响加工精度，严重时甚至造成夹丝、断丝。

　　（2）穿丝孔的位置和直径

　　在切割凹形类工件时，穿丝孔最好设在凹形的中心位置。

　　穿丝孔的直径不宜太大或太小，以钻或镗孔工艺方便为宜，一般选在3-8mm范围内，孔径选取整数比较好，以简化用其作为加工基准的计算。

　　（3）穿丝孔的加工

　　由于许多穿丝孔工要作为加工基准，因此，穿丝孔的位置精度和尺寸精度，一般要高于或等于工件要求的精度。在加工时必须确保穿丝孔位置精度和尺寸精度，这就要求穿丝孔应在具有较精密坐标工作台的机床上进行钻、镗等精密加工。

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　三、电极丝的选择和调整

　　（1）电极丝的选择

　　目前常用的电极丝有钨丝、黄铜丝、钼丝等。

　　钨丝抗拉强度高，直径在Φ 0.03-Φ 0.1mm范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵；黄铜丝适于高速加工，直径在Φ 0.1-Φ 0.3mm范围内，加工表面粗糙度和平面度比较好，切割速度高，但电极丝损耗大；钼丝抗拉强度高，适于快速走丝加工，所以我国快速走丝机床大都选用钼丝作为电极丝，直径在Φ 0.08-Φ 0.2mm范围内。

　　对电极丝直径的选择应根据切缝宽窄、工件厚度和拐角尺寸大小来选择。

　　（2）电极丝位置的调整

　　在线切割加工之前,应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法有以下几种：

　　1）目测法：

　　对于加工要求较低的工件，在确定电极丝与工作上有关系基准间的相对位置时，可以直接利用目测或借助2-4倍的放大镜来进行观测。

　　2）火花法：

　　移动工作台使工件的基准而逐渐靠近电极丝时，在出现火花的瞬间，记下工作台的相应坐标值，再根据放电间隙推算电极丝中心的坐标。

　　3）自动找中心：

　　所谓自动找中心，就是让电极丝在工件孔的中心自动定位。。

　　四、工件的装夹与调整

　　要想在线切割机床上加工出合格工件，首先要将工件正确装夹。

　　（1）工件的装夹

　　装夹工件时，必须保证工件的切割部位位于机床工作台纵横进退的允许范围之内，避免进退极限，同时应考虑切割时电极丝的运动空间。

　　1）悬臂支撑式装夹：

　　2）两端支撑方式装夹：

　　3）桥式支撑方式装夹：

　　4）板式支撑方式装夹：

　　（2）工件调整

　　采用以上方式装夹工件，还必须配合找正法进行调整，方能使工件的定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给X、Y保持平行，以确保切割的表面与基准面之间的相互位置精度。常用的找正方法有：

　　1）用百分表找正：

　　2）划线法找正：

　　五、工艺参数的选择

　　线切割加工参数包括脉冲宽度、脉冲间隙于脉冲宽度比、分组脉冲宽度、分组脉冲间隙与脉冲宽度比峰值电流、进给速度和运丝速度等。

　　序号

　　36

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.2.3线切割程序编制及工艺

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　掌握3B和ISO格式的编程

　　教学难点

　　与重点

　　重点：3B和ISO格式的编程

　　难点：3B和ISO格式的编程

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　汇总3B和ISO指令？

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、3B格式编制程序

　　1）坐标系与坐标值X、Y的确定

　　面对机床操作台，工作台平面为坐标系平面，左右方向为X轴，且右方向为正，前后方向为Y轴，前方为正。

　　（2）计数方向G的确定

　　不管是加工直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。加工直线时，终点靠近何轴，则计数方向取该轴，加工与坐标轴成45°角的线段时，计数方向取X轴、Y轴均可，记作：GX或GY。

　　（3）计数长度J的确定

　　计数长度是在计数方向的基础上确定的。计数长度是被加工的直线或圆弧在计数方向坐标轴上投影的绝对值总和，其单位为μm。

　　（4）加工指令Z的确定

　　加工直线时有四种加工指令：L1，L2，L3，L4。

　　加工顺时针圆弧时有四种加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。

　　加工逆时针圆弧时有四种加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　二、ISO代码数控程序编制

　　（1）程序段格式

　　程序段是由若干个程序字组成的，其格式如下：

　　N    G    X    Y   ；

　　1）顺序号：位于程序段之首，表示程序的序号，后续数字2-4位。如N03、N0010。

　　2）准备功能G：准备功能G(以下简称G功能)是建立机床或控制系统工作方式的一种指令，其后续有两位正整数，即G00～099。

　　3）尺寸字：尺寸字在程序段中主要是用来指定电极丝运动到达的坐标位置。 电火花线切割加工常用的尺寸字有X、Y、U、V、A、I、J等。尺寸字的后续数字在要求代数符号时应加正负号，单位为μm。

　　4）辅助功能M：由M功能指令即后续的两位数字组成，即M00～M99，用来指令机床辅助装置的接通或断开。

　　（2）程序格式

　　一个完整的加工程序是由程序名、程序的主体(若干程序段)、程序结束指令组成.

　　1）程序名  由文件名和扩展名组成。程序的文件名可以用字母和数字表示，最多可用8个字符，如P10，但文件名不能重复。扩展名最多用3个字母表示，如P10.CUT。

　　2）程序的主体  程序的主体由若干程序段组成。在程序的主体中又分为主程序和子程序。一段重复出现的、单独组成的程序，成为子程序。子程序取出命名后单独储存，即可重复调用。子程序常应用在某个工件上有几个相同型面的加工中。调用子程序所用的程序，称为主程序。

　　3）程序结束指令M02  M02指令安排在程序的最后，单列一段。当数控系统执行到M02程序段时，就会自动停止进给并使数控系统复位。

　　（3）ISO代码及其编程

　　1）快速定位指令G00

　　2）直线插补指令G01

　　3）圆弧插补指令G02/G03绝对编程方式

　　4）指令G90、G91、G92

　　5）间隙补偿指令G40、G41、G42

　　6）锥度加工指令G50、G51、G52

　　序号

　　37

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　4.2.4线切割自动编程与加工

　　4.3 数控电火花加工项目实训

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　掌握线切割自动编程及其应用。

　　教学难点

　　与重点

　　重点：自动编程方法和步骤

　　难点：自动编程应用

　　授课方法

　　讲授

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体

　　作 业

　　自动编程方法的步骤是什么?

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　一、CAXA线切割系统用户界面

　　（1）绘图功能区

　　绘图功能区为用户进行绘图设计的工作区域，它占据了屏幕的大部分面积。

　　（2）菜单系统

　　CAXA切割系统的菜单系统包括主菜单、图标菜单、捕捉菜单、工具菜单和工具栏等五个部分.

　　（3）状态显示与提示

　　屏幕的下方为状态显示与提示框，显示当前坐标、当前命令以及对用户操作的提示等。它包括当前点坐标显示、操作信息提示、工具菜单状态提示、点捕捉状态提示和命令与数据输入等五项。

　　二、编制加工过程

　　从基本编程过程分析，整个CAXA线切割系统编程过程分为作图、加工轨迹生成、代码生成和传输代码。

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　三、凸凹模零件的加工

　　图4-33  凸凹模零件图

　　1．绘制工件图形

　　1).画圆

　　2).画直线

　　3).作对称图形

　　4).作长圆孔形

　　5).最后编辑

　　2.轨迹生成及加工仿真

　　轨迹生成是在已经构造好轮廓的基础上，结合线切割加工工艺，给出确定的加工方法和加工条件，由计算机自动计算出加工轨迹的过程。拾取“加工仿真”，选择“连续”与合适的步长值，系统将完整地模拟从起步到加工结束之间的全过程。

　　3．生成线切割加工程序

　　选择“生成3B代码”项，然后选取生成的加工轨迹，即可生成该轨迹的加工代码。

　　4．代码传输

　　（1）选择“应答传输”项，系统弹出一个对话框要求指定被传输的文件（在刚生成过代码的情况下，屏幕左下角会出现一个选择当前代码或代码文件的立即菜单）。

　　（2）选择目标文件后，按“确定”，系统提示“按键盘任意键开始传输（ESC退出）”，按任意键即开始传输加工代码文件。

　　序号

　　38

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　5.1自动编程概述

　　5.2自动编程加工工艺

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1．自动编程技术的原理和特点

　　2．自动编程软件的介绍

　　3．基于CAXA软件的自动编程流程

　　教学难点

　　与重点

　　1．自动编程技术的原理

　　2．基于CAXA软件的自动编程流程

　　授课方法

　　现场演示

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体机房

　　作 业

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　自动编程（Automatic Programming）也称为计算机编程。将输入计算机的零件设计和加工信息自动转换成为数控装置能够读取和执行的指令（或信息）的过程就是自动编程。

　　5.1  自动编程概述

　　是一个使用计算机辅助编制数控加工程序的过程。编程人员根据零件的设计要求和现有工艺，利用自动编程软件生成刀位数据文件，再进行后置处理，生成加工程序，通过通讯接口或程序纸带，键盘，软盘等介质，将加工程序输出至数控机床执行加工。

　　1．自动化编程系统大体可以分为两类：

　　（1）程序语言系统

　　（2）图形交互式系统

　　2．如图5-1所示，自动编程加工一般包括以下几个内容：

　　（1）对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分。

　　（2）利用图形软件对需要数控加工的部分造型。

　　（3）根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）。

　　（4）轨迹的仿真检验。

　　（5）生成 G 代码。

　　（6）传给机床加工。

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　图5-1  自动编程流程图

　　5.2  自动编程软件及加工工艺

　　5.2.1  自动编程软件介绍

　　一个典型的CAM系统由两个部分组成：一是计算机辅助编程系统，二是数控加工设备。

　　计算机辅助编程系统的任务是根据工件的几何信息计算出数控加工的轨迹，并编制出数控程序。它由计算机硬件设备和计算机辅助数控编程软件组成。

　　数控铣床、数控车床、数控线切割机是模具行业中最常用的数控加工设备，其中以数控铣床应用最为广泛。

　　可见CAM软件CAM系统核心部分。目前常用的CAM软件种类较多，常用自动编程软件有UG、Catia、Pro/E、C（imatronCAD/CAM系统、Mastercam、FeatureCAM、CAXA制造工程师和VERICUTVERICUT。其基本功能大同小异，并在此基础上发展出各自的特色。

　　5.2.2  自动编程加工工艺

　　CAXA 制造工程师是在 Windows 环境下运行 CAD/CAM 一体化的数控加工编程软件。软件集成了数据接口，几何造型，加工轨迹生成，加工过程仿真检验，数控加工代码生成，加工工艺单生成等一整套面向复杂零件和模具的数控编程功能。

　　1．界面介绍                          6．加工边界设置

　　2．毛坯设置                          7．切削用量设置

　　3．起始点定义                        8．后置处理

　　4．刀具定义                          9．轨迹仿真

　　5．加工参数设置

　　序号

　　39

　　授课日期

　　班级

　　项目（章节）

　　5.3数控编程的误差控制

　　5.4自动编程实例

　　授课时数

　　2

　　教学目标

　　与要求

　　1．数控加工可能造成加工误差的因素及其影响

　　2．基于CAXA软件的自动编程应用

　　教学难点

　　与重点

　　1．造成加工误差的因素及减少措施

　　2．基于CAXA软件的自动编程应用

　　授课方法

　　现场演示

　　（现代化）

　　教学手段

　　多媒体机房

　　作 业

　　5-1、5-2

　　教 学 内 容 及 过 程

　　时间

　　分配

　　5.3  数控编程的误差控制

　　加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及相互位置）与理想几何参数符合的程度（分别为尺寸精度、形状精度及相互位置精度）。其符合程度越高，精度愈高。反之，两者之间的差异即为加工误差。如图5-3所示，加工后的实际型面与理论型面之间存在着一定的误差。所谓“理想几何参数”是一个相对的概念，对尺寸而言其配合性能是以两个配合件的平均尺寸造成的间隙或过盈考虑的，故一般即以给定几何参数的中间值代替。

　　由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统（简称工艺系统）会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式（或扩大、或缩小）反映为工件的加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。

　　在交互图形自动编程中，我们一般仅考虑两个主要误差：一是刀轨计算误差，二是残余高度。

　　下面介绍斜面或曲面数控加工编程中残余高度与刀轨行距之间的换算关系，以及控制残余高度的几种常用编程方法。

　　1．平底刀进行斜面加工的残余高度

　　（1）刀尖不倒角平头立铣刀加工

　　（2）刀尖倒斜角平头立铣刀加工

　　（3）刀尖倒圆角平头立铣刀加工

　　通过以上分析可知：在使用平底刀加工斜面时，不倒角刀具加工是最理想的状况，抛光去掉刀痕即可得标准斜面，但刀具极易磨损和崩刃。实际加工中，刀具不可不倒角。而倒圆角刀具与

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　倒斜角刀具相比，加工状况并没有多大改进，且刀具刃磨困难，实际加工时一般很少用。在实际应用中，倒斜角立铣刀加工是比较现实的。现在对该情况就如何改善加工状况，保证加工质量作进一步探讨。

　　1）刀具下降

　　2）采用刀具半径补偿

　　3）偏移加工面

　　2．用球头刀进行平面或斜面加工时的残余高度控制

　　对于曲面的精加工而言，在实际编程中控制残余高度是通过改变刀轨形式和调整行距来完成的。一种是斜切法，即截平面与坐标平面呈一定夹角（通常为45°），该方法优点是实现简单快速，但有适应性不广的缺点，对某些角度复杂的产品就不适用。一种是分区法，即将被加工表面分割成不同的区域进行加工。该方法不同区域采用了不同的刀轨形式或者不同的切削方向，也可以采用不同的行距，修正方法可按上式进行。这种方式效率高且适应性好，但编程过程相对复杂一些。

　　5.4  自动编程实例

　　该零件为型腔类零件，形状简单，出料较多，所以适合自动编程加工，先根据零件尺寸画出零件三维造型，如图5-20所示。

　　图5-20  加工零件

　　1．毛坯设置

　　2．零件轮廓粗加工

　　选用等高线加工方式对零件进行粗加工，选用Φ10键槽铣刀。

　　3．零件轮廓精加工

　　选用等高线加工方式对零件进行精加工，选用Φ8键槽铣刀。

　　4．轨迹仿真

　　5．后置处理

　　确认仿真无误后，选择特征树中的刀具轨迹，此时粗精加工全部变红。单击右键出现快捷菜单，在后置处理选项子菜单中选择“生成G代码”选项，弹出对话框（用于程序生成后的保存地址），如图5-35所示。选择一个地址后保存，出现提示（“是否还有轨迹要拾取？”），如果无

　　  教 学 内 容 及 过 程

　　时间分配

　　后续轨迹需要选择，直接单击右键，系统将自动弹出生成的加工程序。

　　图5-35  后置设置

　　图5-36  生成G代码