任务二外形轮廓件加工正方形外形加工工作Word格式.docx

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1.6刀具功能字T

刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。

对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。

1.7辅助功能字M

辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为1～3位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作。

2．程序段

一个数控加工程序是由若干个程序段组成的。

程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的排列形式。

程序段格式举例：

N30G01X88.1Y30.2F500S3000T02M08

N40X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）

在程序段中，必须明确组成程序段的各要素：

移动目标：

终点坐标值X、Y、Z；

沿怎样的轨迹移动：

准备功能字G；

进给速度：

进给功能字F；

切削速度：

主轴转速功能字S；

使用刀具：

刀具功能字T；

机床辅助动作：

辅助功能字M。

3．程序结构（如图2－2所示）

图2-2程序结构图

请分析上述内容，完成下面填空。

一个完整的加工程序包括开始符、、和。

程序中的字符N的意思是。

数控机床自动加工正方形外形轮廓件时，刀具需要完成快速定位及直线走刀等运行轨迹，那么数控机床的快速定位及直线进给的控制指令如何编写呢？

二、相关指令含义、格式及应用

G00：

快速定位指令格式：

G00XYZ

G01：

直线插补指令格式：

G01XYZF

G17：

XOY平面G54：

设定工件坐标系G90：

绝对坐标G91：

相对坐标

G80：

固定循环取消

M03：

主轴正转M04：

主轴反转M05：

主轴停转M30：

程序结束

S1200：

主轴转速1200转/分钟

1．G00快速定位

G00快速定位指令为刀具相对于工件分别以各轴快速移动速度由始点（当前点）快速移动到终点定位。

当是绝对值G90指令时，刀具分别以各轴快速移动速度移至工件坐标系中坐标为（X，Y，Z）的点上；

当是增量值G91指令时，刀具则移至距始点（当前点）坐标为（X，Y，Z）的点上。

各轴快速移动速度可分别用参数设定。

在加工执行时，还可以在操作面板上用快速进给速率修调旋钮来调整控制。

例如，刀具由点A移动至点B，X轴和Y轴的快速移动速度均为4000mm/min，程序为：

G90G00X40.0Y30.0F4000或G91G00X20.0Y20.0F4000

则刀具的进给路线为一折线，即刀具从起始点A先沿X轴、y轴同时移动至点B，然后再沿X轴移动至终点C，如图2-3所示。

图2-3G00快速定位路线

2．G01直线插补

G01直线插补指令为刀具相对于工件以F指令的进给速度从当前点（始点）向终点进行直线插补。

F代码是进给速度指令代码，在没有新的F指令以前一直有效，不必在每个程序段中都写入F指令。

例如，刀具由点A加工至点B，程序为：

G90G01X60.0Y30.0F200或G91G01X40.0Y20.0F200

F200是指从始点A向终点B进行直线插补的进给速度200mm／min，刀具的进给路线如图2-4所示。

图2-4G01直线切削加工路线

如图2-5所示的图形，要求刀具由原点按顺序移动到点1、2、3，使用G90和G91编程。

G90编程

G91编程

00001

N1G90GO1X20Y15

N2G90GO1X40Y45

N3G90GO1X60Y25

N4M30

00002

N1G91GO1X20Y15

N2G91GO1X20Y30

N3G91GO1X20Y-20

图2-5绝对值编程与相对值编程

使用G90编程时，点1、2、3的坐标都是以坐标系中的O为原点，所以编程时点1坐标（20，15）；

点2坐标（40，45）；

点3坐标（60，25）。

使用G91编程时，点1坐标是以O点为原点的，所以点1坐标（20，15）；

当刀走到点1开始向点2移动时，是将点1的位置作为坐标原点的，所以点2以点1为原点的坐标位置应该为（40-20，45-15），即点2相对点1的坐标为（20，30）；

点3以点2为原点的坐标位置为（60-40，25-45），即点3相对点2的坐标为（20，-20）.

通过上述例子的学习，请完成程序编写，若刀具由图2-4中的点B加工至点A，直线插补的进给速度为300mm／min时，程序为：

G90G01XYF或G91G01XYF。

在数控铣床上进行零件加工前，需要确定工件在机床工作台上的位置，设定工件上的某一点在机床坐标系中坐标值的过程称为对刀操作，对刀操作可用来建立工件坐标系。

那么我们如何进行对刀操作，建立工件坐标系呢？

三、工件坐标系的建立和对刀方法简介

对刀操作就是设定刀具上某一点在工件坐标系中坐标值的过程，对于圆柱形铣刀，一般是指刀刃底平面的中心，对于球头铣刀，也可以指球头的球心。

实际上，对刀的过程就是建立机床坐标系与工件坐标系对应位置关系的过程。

对刀之前，应先将工件毛坯准确定位装夹在工作台上。

对于较小的零件，一般安装在平口钳或专用夹具上，对于较大的零件，一般直接安装在工作台上。

安装时要使零件的基准方向和X、Y、Z轴的方向相一致，并且切削时刀具不会碰到夹具或工作台，然后将零件夹紧。

常用的对刀方法是手工对刀法，一般使用刀具、标准芯棒或百分表（千分表）等工具，更方便的方法是使用光电对刀仪。

1.G92建立工件坐标系的对刀方法

G92指令的功能是设定工件坐标系，执行G92指令时，系统将指令后的X、Y、Z的值设定为刀具当前位置在工件坐标系中的坐标，即通过设定刀具相对于工件坐标系原点的值来确定工件坐标系的原点。

1.1方形工件的对刀步骤

如图2－6所示，通过对刀将图中所示方形工件的X、Y、Z的零点设定成工件坐标系的原点。

操作步骤如下：

1.1.1安装工件，将工件毛坯装夹在工作台上，用手动方式分别回X轴、y轴和Z轴到机床参考点。

采用点动进给方式、手轮进给方式或快速进给方式，分别移动X轴、y轴和Z轴，将主轴刀具先移到靠近工件的X方向的对刀基准面——工件毛坯的右侧面。

如图2-7所示。

图2-6方形工件图2-7X方向对刀时的刀具位置

1.1.2主轴正转，在手轮进给方式转动手摇脉冲发生器慢慢移动机床X轴，使刀具侧面接触工件X方向的基准面，使工件上出现一极微小的切痕，即刀具正好碰到工件侧面，如图2-8所示。

图2-8刀具侧面接触工件

设工件长宽的实际尺寸为80mm×

100nm，使用的刀具直径为8mm，这时刀具中心坐标相对于工件X轴零点的位置可以计算得到：

80／2+8／2=44mm。

1.1.3将机床工作方式转换成手动数据输人方式，按“程序”键，进人手动数据输入方式下的程序输入状态，输入G92，按“输入”键，再输入此时刀具中心的X坐标值X44，按“输入”键。

此时已将刀具中心相对于工件坐标系原点的X坐标值输入。

按“循环启动”按钮执行G92X44这一程序，使刀具侧面和工件的前侧面（即靠近操作者的工件侧面）正好相接触，这时X坐标已设定好，如果按“位置”键，屏幕上显示的X坐标值为输人的坐标值，即当前刀具中心在工件坐标系内的坐标值。

1.1.4按照上述步骤同样再对y轴进行操作，这时刀具中心相对于工件Y轴零点的坐标为：

-100／2+（-8／2）=-54。

在手动数据输入方式下输入G92和Y-54，并按“输入”键，这时刀具的Y坐标已设定好。

1.1.5然后对Z轴进行同样的操作，此时刀具中心相对于工件坐标系原点的Z坐标值为Z=0，输入G92和Z0，按“输入”键，这时Z坐标也已设定好。

实际上工件坐标系的零点已设定到图2-9所示的位置上。

图2-9Z方向对刀时的刀具位置

1.2注意事项

1.2.1由于刀具的实际直径可能要比其标称直径小，对刀时要按刀具的实际直径来计算。

工件上的对刀基准面要选择工件上的重要基准面。

如果欲选择的基准面不允许产生切痕、可在刀具和基准面之间加上一块厚度准确的薄垫片。

1.2.2用G92的方式建立工件坐标系后，如果关机，建立的工件坐标系将丢失，重新开机后必须再对刀建立工件坐标系。

2.用G54--G59建立工件坐标系的对刀方法

根据上述对刀的方法可知，对刀时如果用G92指令建立工件坐标系，关机后建立的工件坐标系将丢失，因此对于批量加工的工件，即使工件依靠夹具能在工作台上准确定位，用G92指令来对刀和建立工件坐标系就不太方便，这时经常使用和机床参考点位置相对固定的工件坐标系，分别通过G54～G59这6个指令来选择对应的工件坐标系，并依次称它们为第1工件坐标系、第2工件坐标系、……、第6工件坐标系。

这6个工件坐标系是通过输入每个工件坐标系的原点到机床参考点的偏移值而建立的，并且可以为6个工件坐标系指定一个外部工件零点偏移值作为共同偏移值。

我们最常使用G54来设定工件坐标系，后面会针对不同的机床操作系统，给出相应的对刀步骤。

阅读上述操作过程，判断下列做法是否安全（安全的打“√”，不安全的打“X”）

1．在对刀时，主轴转速应小于300r/min。

（）

2．在对刀时，选择×

100倍率，顺时针旋转手轮，使刀具靠近毛坯。

3．在完成工件一侧的对刀操作后，在不抬起Z轴的情况下直接进行另一侧边的对刀操作。

第二部分计划与实施

本任务是在数控铣床上完成正方形凸台加工，那么在加工前，我们要做哪些准备工作？

四、生产前的准备

1．认真阅读零件图，完成下表

项目

分析内容

标题栏信息

零件名称：

零件材料：

毛坯规格：

零件形体

描述零件主要结构：

2．工量具准备

夹具：

刀具：

量具：

其他工具或辅件：

3．填写下表所示工序卡

单位

名称

数控加工工序卡

零件名称

零件图号

材料

硬度

工序号

工序名称

加工车间

设备名称

设备型号

夹具

数控铣床

工步

号

工步内容

刀具类型

刀具规格

程序名

切削速度

m/min

主轴转速

r/min

进给量

mm/r

进给速度

mm/min

背吃刀量

进给次数

备注

编制

审核

批准

共页

第页

注：

1、切削速度与主轴转速任选一个进行填写；

2、进给量与进给速度任选一个进行填写。

要在数控铣床上自动完成正方形轮廓件的加工，应如何编写加工程序？

五、手工编程

根据填写的工序卡，手工编写正方形外形数控加工程序，在下划线处填写合适数值，完成程序编写。

数控程序单

1、80×

80正方形外形加工程序

序号

程序内容

O0001；

G90G80G40G54;

系统复位

G00X-65Y-65M3S;

刀具X、Y方向定位，主轴下转启动

Z100;

刀具Z方向到安全高度

Z5;

刀具Z方向到进给下刀位

G01Z-2F;

刀具Z方向进给下刀

G01XYF;

切削加工到第一节点

G01XY;

切削加工到第二节点

切削加工到第三节点

切削加工到第四节点

G00Z100;

刀具Z方向抬刀至安全高度

M05;

主轴停止

M30;

程序结束，返回程序开始

按照怎样的步骤才能加工出合格零件？

六、在数控铣床上完成零件加工

按下列操作步骤，分步完成零件加工，并记录操作过程

1．开机

1.1打开电源

操作步骤

操作内容

过程记录

打开外部电源开关

打开机床电柜总开关：

机床上电

打开稳压器电源

按下操作面板上的绿色电源按钮POWERON：

系统上电

等待系统进入待机画面后，打开紧急停止按钮

1.2手动回参考点

按下

返回参考点按钮

在

按下Z轴按钮，选择Z轴回参考点

按下+方向按钮，Z轴往正方向回参考点

调节进给倍率开关，控制返回参考点速度

按下X轴

按下+方向按钮，X轴往正方向回参考点

按下Y轴

按下+方向按钮，Y轴往正方向回参考点

2.装夹毛坯

将毛坯装夹在平口钳上，夹好后要保证钳口上表面与毛坯夹位底面贴紧。

3.选刀、装刀

根据加工要求，选择刀具

选择相关夹套，将刀具装到刀柄上并锁紧

在手动

或手轮

模式，按下锁刀按钮，将刀具放入主轴锥孔（注意保持主轴锥孔及刀柄的清洁），注意主轴矩形突起要正好卡入刀柄矩形缺口处，松开锁刀按钮，刀具即被主轴拉紧。

4.MDI状态启动主轴

在MDI

模式，多次按程序

按钮直到显示MDI页面

输入M3S500，按

按循启动

按钮，主轴正转启动

5.使用刀具进行分中对刀

模式，在

按X轴按钮，长按

上“+”或“－”，使刀具靠近毛坯左侧，刀具底低于毛坯上表面5mm

通过调节进给倍率调整进给速度，注意刀具位置防止撞刀

换手轮

模式，选择X轴，选择×

100倍率，顺时针旋转手轮，使刀具进一步靠近毛坯，然后选择×

10倍率，顺时针分步一格一格的旋转手轮，当刀具切削到工件时停止

页面，选择相对坐标，输入X0，按第一个软键

预定，将X轴相对坐标清零。

选择Z轴，选择×

100倍率，顺时针旋转手轮，抬刀至高于毛坯上表面5mm的位置

选择X轴，选择×

100倍率，顺时针旋转手轮，移动刀具至毛坯右侧

100倍率，逆时针旋转手轮，下刀至低于毛坯上表面5mm的位置

10倍率，逆时针旋转手轮，移动刀具靠近毛坯，当刀具切削到毛坯时停止，记录X轴相对坐标数值△

100倍率，逆时针旋转手轮，移动刀具至X相对坐标值△/2的位置

页面，选择相对坐标，输入X0，按第一个软键

选择Y轴，选择×

100倍率，顺时针旋转手轮，使刀具移动到毛坯后面

10倍率，逆时针旋转手轮，移动刀具靠近毛坯，当刀具切削到毛坯时停止

页面，选择相对坐标，按Y0，按第一个软键

预定，将Y轴相对坐标清零。

100倍率，顺时针旋转手轮，移动刀具至毛坯前面

10倍率，顺时针旋转手轮，移动刀具靠近毛坯，当刀具切削到毛坯时停止，记录Y轴相对坐标数值△

100倍率，顺时针旋转手轮，移动刀具至Y相对坐标值△/2的位置

页面，选择相对坐标，输入Y0，按第一个软键

10倍率，逆时针旋转手轮，移动刀具，当刀具切削到毛坯时停止

页面，选择相对坐标，按Z0，按第一个软键

预定，将Z轴相对坐标清零。

页面，使用

将光标移到G54坐标参数X位置，输入“X0”，按软键“测量”，将当前X轴机械坐标值输入到G54X轴参数，输入“Y0”，按软键“测量”，将当前Y轴机械坐标值输入到G54Y轴参数，输入“Z0”，按软键“测量”，将当前Y轴机械坐标值输入到G54Z轴参数

抬主轴至安全高度，停主轴，完成对刀操作

6.录入并校验程序

编辑模式，选择

页面

录入加工程序

选择

页面，偏移工件坐标系，向Z轴正方向偏移50mm。

页面，选择需要校验的加工程序

自动加工模式下，选择

单段，按循启动

按钮，机床开始空运行

按

模拟加工路径界面，检查刀具走刀轨迹是否正确

根据实际加工情况修改程序，直到程序能正确空运行为止

页面，回正偏移工件坐标系

7.自动运行，完成加工

自动模式，选择

单段，按

循环启动，开始运行程序

将

进给倍率开关旋到1%的位置

重复按

循环启动，一段段执行程序

程序运行到“Z5；

”这一段前，通过进给倍率开关控制刀具移动速度，随时观察刀具位置是否正确

运行到“Z5”时检查刀具位置正确，则关闭

单段模式

循环启动，将倍率开关调整为

100%，进行切削加工

完成加工

9.清理机床，整理工量辅具等

从机床上将刀柄卸下来（与装刀顺序相反），注意保护刀具不要让其从主轴上掉下来，对于较重刀具或力量不够的同学要请求同学进行帮助保护

将刀具从刀柄上卸下来

机床Z轴手动回参考点，移动X、Y轴使工作台处于床身中间位置

清理机床平口钳和工作台上的切屑

用抹布擦拭机床外表面、操作面板、工作台、工具柜等

整理工量辅具及刀具等，需要归还的及时归还

按要求清理工作场地，填写交接班表等表格

第三部分评价与反馈

七、自我评价

任务名称：

评价项目

是

否

1.能否分析出零件的正确形体。

2.前置作业是否全部完成。

3.是否完成了小组分配的任务

4.是否认为自己在小组中不可或缺

5.这次课是否严格遵守了课堂纪律

6.在本次任务的学习过程中，是否主动帮助同学。

7.对自己的表现是否满意

八、小组评价

评价（1-10）

团队合作意识，注重沟通

能自主学习及相互协作，尊重他人

学习态度积极主动，能参加安排的活动

服从教师的教学安排，遵守学习场所管理规定，遵守纪律

能正确地领会他人提出的学习问题

遵守学习场所的规章制度

工作岗位的责任心

学习主动

能正确对待肯定和否定的意见

团队学习中主动与合作的情况如何

评价人：

年月日

九、教师评价

教师评价

优

良

中

差

按时上、下课

着装符合要求

遵守课堂纪律

学习的主动性和独立性

工具、仪器使用规范

主动参与工作现场的6S工作

工作页填写完整

与小组成员积极沟通并协助其他成员共同完成任务

会快速查阅各种手册等资料

教师综合评价

第四部分学习拓展

如图所示

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