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1、2013. 2.8,机电系制造教学中心,B2097模具零件数控加工,Mould parts for CNC,教学课件,Teaching courseware,目 录,CONTENTS,情境一 模具零件数控车削加工,情境二 模具零件数控铣削加工,数控铣削加工操作技能集中实训,课程性质与要求,一,二,三,四,情境三 模具零件自动编程加工,五,1、教学内容 模具零件数控车削加工、模具零件数控铣削加工、模具零件自动编程加工。 2、课程目标（专业能力） 熟悉数控加工工艺编制流程，能根据典型模具零件图样要求合理选用数控机床、选用及使用零件数控切削加工所需的刀具、夹具并进行数控加工工艺编制及实施； 根据零件
2、的数控加工工艺，按照数控切削的编程方法、步骤使用相关编程指令编写零件的加工程序； 利用软件仿真加工进行程序的调试，对仿真加工过程及结果进行必要分析以进一步优化程序； 能操作数控机床加工出合格零件； 能进行客观准确的评价、完成技术总结及技术资料的保存。,3、课程考核与评价方式 本课程为考试课目，以过程考核为主、期末总结考试为辅，其总成绩=过程考核（70%）+期末总结考试（30%）。 其中过程考核为：零件图样识图正确性、数控加工工艺制定合理性（20%）+程序制定正确性（20%）+数控技术文件的完备性（10%）+零件加工精度（30%）+职业素养评价（20%），期末总结考试为理论笔试。 4、教学场所
3、本课程在理实一体化教室（S113、S108）进行教学，采用边讲边练的教学方法。 5、课程总课时 176学时，分两学期实施。其中模具零件数控车削加工36学时、模具零件数控铣削加工60+48学时、模具零件自动编程加工32学时。 6、其它教学要求,本学习情景以典型模具零件数控车削加工为载体，遵循认知规律，设计由简单到综合的不同工作任务，要求完成不同工作任务的数控工艺设计、数控程序编制及实施加工以获得合格零件。 具体分三个项目任务：1)轴类零件车削加工；2)套类零件车削加工；3)综合件车削加工，要求对工作过程做好必要的记录完成总结报告。,完成本学习任务后，你应当能够： 1、了解程序编制的工作步骤及每一
4、步骤的主要工作内容和应遵循的工作原则； 2、了解数控车床的基本构成、分类、加工工艺范围及特点； 3、熟练选择使用轴类加工所需数控车床夹具、量具及刀具； 4、熟练进行数控车床工件加工坐标系的建立，掌握FANUC数控车系统编程格式要求； 5、掌握数控车床G指令（重点是G00、G01、G02、G03等指令）、M指令及F、S、T指令的书写格式及参数设定，并在编程时能正确运用； 6、熟练运用数控车床的固定循环指令（重点是G71、G70、G76等指令）以简化编程； 7、掌握轴类零件加工编程方法；,任务能力要求,8、掌握仿真软件应用； 9、正确进行数控加工技术文件的制定； 10、完成零件加工质量的过程监控及
5、评估。,任务能力要求,2.1.1 课程引入及资讯,2.1.1 课程引入及资讯,2.1.1 课程引入及资讯,1、数控机床、数控程序的概念 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。 我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的应用软件。编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。 数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同。 在编制数
6、控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。,2.1.1 课程引入及资讯,2、程序编制的工作步骤及每一步骤的主要工作内容和应遵循的工作原则,2.1.1 课程引入及资讯,2）数学处理,1）分析零件图样和制定工艺方案,3）编写零件加工程序,4）程序检验,3、程序的编制方法及不同编制方法的区别 手工编制程序和自动编制程序。 手工编制程序：手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作，一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。 自动编制程序：除了分析零件图样和制定工艺
7、方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成，用于复杂零件的编程。根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。,2.1.1 课程引入及资讯,2.1.1 课程引入及资讯,4、程序格式要求,2.1.1 课程引入及资讯,% O1000 N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000 N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08 N30 X90 N300 M30 %,2.1.1 课程引入及资讯,5、功能字的种类及各功能字的功能,2.1.1 课程引入及资讯,1）顺序号字NXXXX,2）准备功能字GXXX,3）尺寸字,4）进给
8、功能字FXXX,5）主轴转速功能字SXXXX,6）刀具功能字TXX或TXXXX,7）辅助功能字MXXX,辅助功能字及其功能,2.1.1 课程引入及资讯,6、数控车床机床坐标系的建立原则 坐标系的必要性：在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性。 刀具运动、工件静止的原则、右手笛卡尔直角坐标系、右手螺旋定则、增大工件与刀具距离的方向为正方向。 1）Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。 2）X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内，刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 3）在数控车
9、床上，机床原点一般取在卡盘右端面回转中心处或X、Z坐标的正方向极限位置上。,2.1.1 课程引入及资讯,注：数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点必须首先执行回参考点的操作，只有确认了参考点，并通过系统中存储的参考点与机床原点的偏置值计算后才能确定机床原点。而只有机床原点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。,2.1.1 课程引入及资讯,7、编程坐标系原点设置及坐标系的建立 是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。供编程使用，在确定编程原点时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置，是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的。只需注意各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴
10、方向一致。 数控车床上，编程原点一般取在工件右端面回转中心处。,2.1.1 课程引入及资讯,8、建立加工坐标系 建立加工坐标系的目的：通过加工坐标系的建立将机床坐标系原点进行偏移至与编程坐标系原点重合起来。 建立方法： 1）通过刀具起始点（车刀尖）与工件的编程原点的相对位置来设定加工坐标系； 2）在机床坐标系中通过对刀来设定加工原点，根据刀具在机床坐标系中的坐标数值及与工件编程原点的偏差数值进行运算，并将运算后的数值存入系统相应位置，在程序中用G54G59调用偏移量数值实现机床坐标系原点的偏移。,2.1.1 课程引入及资讯,9、数控车削加工坐标系常用G指令 1）G53 -选择机床坐标系 编程格
11、式：G53 X Z ； G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值（机床原点为X、Z正向极限处时）。 例：G53 X-100 Z-20,2.1.1 课程引入及资讯,2）通过刀尖设置加工坐标系 编程格式： G50（G92） X Z 式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值。 例：按图设置加工坐标的程序段如下： G50 X128.7 Z375.1,2.1.1 课程引入及资讯,3）使用G54G59指令选择16号加工坐标系 编程格式：G54 G00/G01 X（U） Z（W） (F) ；
12、该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。,2.1.1 课程引入及资讯,在操作面板上通过点动或手轮方式驱动刀架（刀具）沿Z向对工件外圆进行加工，在加工出足够测量的圆柱段后沿Z向退刀，由系统显示的X向坐标数值和所加工的圆柱直径进行计算所得数值输入数控系统即可完成此刀具的X向对刀。,在操作面板上通过点动或手轮方式驱动刀架（刀具）沿X向对工件最右端面进行加工，加工完毕后沿X向退刀，将系统显示的Z向坐标数值和所留余量进行计算后输入数控系统即可完成此刀具的Z向对刀。,10、数控加工工艺设计需考虑的主要方面 一般应从精度保证
13、和加工效率两个方面来进行考虑。 1）精度方面：如加工时应遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精等加工工艺原则；在设计走刀路线时应考虑反向间隙对加工精度的影响。 2）加工效率方面：如设计最短的走刀路线；刀具集中，但需注意是否在同一工位上。,2.1.1 课程引入及资讯,11、数控加工工艺方案制定的主要内容 1）数控加工工艺内容的选择 加工内容选择原则：普机无法加工；普机难加工且质量难以保证；普机加工效率低、工作强度大，数控机床有富裕的前提下；形状较复杂、工序较多、要求较高的零件。 2）数控加工工艺性分析 分析的内容及步骤：检查零件图样：表达准确、标注齐全、图样上精度及技术要求的合理性； 审查零件的结
14、构工艺性：分析零件的结构刚度是否足够，结构是否合理； 机床选择：所选择机床类型、规格及加工精度能否满足加工要求。 3）数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计需注意： 工序的划分：一次装夹加工、刀具、加工部位、除此以外会根据精度要求粗精分开； 走刀路线的安排：最短路线、最终轮廓一次走刀完成、切入切出方向、刚度； 定位夹紧方案的确定：数控车零件加工时一般定位方案为三爪卡盘夹持住外圆毛坯，四点定位； 切削用量设计。,2.1.1 课程引入及资讯,12、车削加工时切削用量设计的方法 背吃刀量ap的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进
15、给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。 切削速度VC与刀具耐用度关系比较密切，随着VC的加大，刀具耐用度将急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。 进给速度f主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料来确定。,2.1.1 课程引入及资讯,13、数控车床的基本构成、加工工艺范围及分类 1）构成：数控车床机床本体组成与普通车床相似，也是由床身、主轴箱、床鞍、刀架及辅助运动装置、液压气动系统、冷却润滑机构构成，此外数控机床需要加工程序来对数控机床的加工进行控制，故装备了数控系统，这是数控机床的大脑、中枢。数控车
16、床加工时工件回转、刀具在数控系统控制下沿程序要求轨迹作移动。 2）加工工艺范围：数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧表面、螺纹和端面等切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等工作。,2.1.1 课程引入及资讯,3）数控车床分类方法 按主轴位置分类：可分为卧式数控车床和立式数控车床。 按加工工艺范围是否单一分类：可分为普通数控车床和车削中心。,2.1.1 课程引入及资讯,数控车床,车削中心,14、数控车数控系统的功能特点 数控车床一般需实现两轴的联动控制，才能保证完成回转体表面的加工，除具有直线和圆弧插补功能之外，还具有用于与主轴回转轴线不平行不垂直的轮廓面加工所需的刀尖圆弧半径补偿，用于多刀具加工时的刀具长度补偿，用于简化编程优化程序的
