华中数控机床教案.docx
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华中数控机床教案
授课日期
班次
课题
课题一：
HCNC—1M操作系统介绍
§1-1数控铣床的结构与性能
§1-2模拟编程系统
§1-3操作示范
教学目的
通过对华中数控铣床的介绍，了解数控机床的基本结构，掌握模拟软件的操作方法。
重点、难点
模拟加工的操作方法
教具
586电脑，模拟加工软件
教
学
过
程
课
题
引
入
普通机床的圆弧或球面如何加工？
普通机床有哪些部件组成？
授
课
内
容
§1-1数控铣床的结构与性能
§1-2模拟编程系统
§1-3操作示范
课
堂
小
结
比较普通机床与数控机床的本质区别
课
后
小
结
授课日期
班次
课题
课题二：
HCNC—1M系统程序编辑
§2-1程序的结构
§2-2指令字的含义
§2-3准备机能
教学目的
通过对加工程序的编辑，了解数控编程的原理，掌握编程指令、程序格式，了解数控程序编制的标准。
重点、难点
指令的熟练使用
教具
586电脑，模拟加工软件
教
学
过
程
课
题
引
入
如何让机床按你自已的想象运动？
授
课
内
容
§2-1程序的结构
§2-2指令字的含义
§2-3准备机能
课
堂
小
结
熟悉各指令字的使用
分析加工工艺，合理编辑程序
课
后
小
结
湖南铁道职业技术学院
教师课时授课计划
教师姓名课程名称数控操作与编程授课课时累计课时
授课日期
班次
课题
课题三：
HCNC—1M机床操作与加工
§3-1机床操作面板说明
§3-2机床对刀操作
§3-3实际加工
§3-4操作示范
教学目的
通过对本系统的操作，了解数控机床的操作方法，掌握机械零件加工工艺方法。
重点、难点
机械零件加工工艺方法的确认
教具
586电脑，数控铣床
教
学
过
程
课
题
引
入
如何将你的想象变成现成的产品？
学习数控的目的？
授
课
内
容
§3-1机床操作面板说明
§3-2机床对刀操作
§3-3实际加工
§3-4操作示范
课
堂
小
结
面板上各键的含义
数控加工的意义
课
后
小
结
湖南铁道职业技术学院
教师课时授课计划
教师姓名课程名称数控操作与编程授课课时累计课时
授课日期
班次
课题
课题四：
华中数控编程软件的使用
§4-1软件界面的介绍
§4-2软件各项功能
§4-3软件部份指令的的使用
教学目的
掌握模拟软件的操作方法，增加对操作系统的了解。
重点、难点
模拟软件的操作方法
教具
586电脑，模拟加工软件
教
学
过
程
课
题
引
入
授
课
内
容
§4-1软件界面介绍
§4-2软件各项功能
§4-3软件部份指令的的使用
课
堂
小
结
通过对该软件的使用，能尽快的掌握9702数控系统的编程方法。
课
后
小
结
湖南铁道职业技术学院
教师课时授课计划
教师姓名课程名称数控操作与编程授课课时累计课时
授课日期
班次
课题
课题五：
NIM--9702系统程序编辑
§5-1程序结构
§5-2常用编程指令
教学目的
通过对编程格式及指令的熟悉，基本掌握该系统的程序编制方法，了解其特点，掌握其规律。
重点、难点
对G59指令在程序编中的具体使用
教具
586电脑，模拟加工软件
教
学
过
程
课
题
引
入
授
课
内
容
§5-1程序结构
§5-2常用编程指令
课
堂
小
结
通过比较以前所学编程指令的使用，能牢固掌握该套系统的编程方法。
课
后
小
结
湖南铁道职业技术学院
教师课时授课计划
教师姓名课程名称数控操作与编程授课课时累计课时
授课日期
班次
课题
课题五：
NIM--9702系统程序编辑
§6-1机床操作面板说明
§6-2程序输入及模拟
§6-3对刀操作
§6-4实际加工
教学目的
通过对该系统的学习，能了解数控车床的操作方法，掌握数控车床的加工工艺过程。
重点、难点
对刀操作
教具
586电脑，数控车床
教
学
过
程
课
题
引
入
授
课
内
容
§6-1机床操作面板说明
§6-2程序输入及模拟
§6-3对刀操作
§6-4实际加工
课
堂
小
结
通过对系统的操作，能基本掌握一般数控车床的加工工艺流程。
课
后
小
结
课题一：
操作系统介绍
§1—1数控铣床的结构与性能
结构：
由工作台、主轴箱、立柱、电器控制柜、CNC系统及床身组成。
重点部件为CNC系统。
性能：
工作台的X、Y向进给及主轴箱的移动由步进电机通过丝杆直接传动，结构简单，操作、调试、维修方便。
但其只能用加工有色金属。
基本技术参数：
最大夹持立铣刀直径：
Φ28㎜
X轴最大行程：
400㎜
Y轴最大行程：
480㎜
Z轴最大行程：
220㎜
纵、横向进给采用110BC380A三相六拍感应式步进电机进行X、Y方向的拖动，其步距角为0.75度/每脉冲，丝杆螺距为2.5，也即其脉冲当量为0.75×2.5/360=0.0052㎜。
垂直方向进给采用110BC380B三相六拍感应式步进电机来控制Z方向的运动，其步距角为0.75度/每脉冲，丝杆螺距为4㎜，也即其脉冲当量为0.75×2.5/360=0.0083㎜。
X轴采用：
4NM的步进电机。
Y轴采用：
8NM的步进电机。
Z轴采用：
1NM的步进电机。
普通铣床的结构：
只与数控铣床相对应的部份作简单扼要的结构分析。
§1—2模拟编程系统
系统开始：
首先检查电脑主机的打印机接口是否有加密狗，没有则不能使用。
如有则接以下步骤操作：
打开电脑主机电源----在所显示的对话框中点击确定----即可进入WIN98的桌面----在桌面上双击CNC----即可进入模拟编程系统。
系统操作：
操作：
因系统的特殊性，要求在每一次启动系统后，都须按以下步骤进行：
启动系统主画面----按下F2“程序编辑”----再按下F1“文件管理”----移动光标至“程序选择”项后回车----选择“新程序”----输入“%××××”----确定后即可进入后面的操作。
对上述操作的几点说明：
1）这里的%××××只是一个假设的文件名，只作为系统的启动命令使用。
2）如果系统在提示栏中显示“是否覆盖”的字样，只须回答YES即可，如果系统没有提示，按下F10可返回系统主画面，进行下一步的操作。
模拟指令：
此套操作系统在设计时将一些功能选择键设计在了机床的面板上，而在进行程序模拟时为了能达到实际加工的效果和校验所编程序的正确与否，其设计了以下几条指令：
SHIFE+SHIFE-----相当于面板上的----循环启动。
CTRL+ALT---------相当于面板上的----进给保持。
COPSLOCK-------相当于面板上的----单段/运行选择。
SCROLLLOCK----相当于面板上的----急停。
SHIFT+CTRL+ALT-相当于面板上的----急停解除。
对不能解除前面的急停时，可再按一次SCORLLLOCK。
ALT+X-----------------------------------------退出主画面。
程序编辑：
程序管理包括对加工程序的编辑、拷贝、删除、改名等操作。
F1：
用于将程序调入编辑区，以及程序拷贝，程序删除，程序改名，通讯等操作。
按下F1即可弹出下一级子菜单。
HOME：
将光标移到本行的行首。
END：
将光标移到本行的行尾。
PGUP：
将光标上移一页。
PGDN：
将光标下移一页。
DEL：
将光标所在位置的字符删除。
BACKSPACE：
将光标所在位置的前一字符删除。
数字、字母：
在光标所在位置插入一个数字、字母。
F2：
将当前正在编辑的程序保存，按画面上的提示即可完成程序的保存。
程序运行：
在系统的主画面下按下F1即进入了自动加工状态----再按下F1即可选择所需运行的程序----用回车确定即是将程序调入了加工区----用SHIFT+SHIFT命令即可进行加工或先按下F9----选择显示方式----选取某一个平面来观察加工状态----回车确认----再用SHIFT+SHIFT命令进行模拟加工。
其它子菜单的使用将针对系统的主画面进行讲解。
MDI运行
在系统的主画面下按F4可进入MDI运行画面-----按下F6进入运行方式----在提示栏中输入命令和数据例如：
G91G01X50Y30Z10F100，----回车确入----用SHIFT+SHIFT命令----则可使系统按要求到达指定位置。
在输入时按F1可将当前输入的数据全部清除。
在运行时按F1则系统停止运行。
§1—3操作示范
对照机床和系统画面进行分析、讲解各个步骤。
针对难点、重点分层讲术并示范。
强调注意事项。
要求学生熟练掌握所讲术的每一个步骤。
课题二HCNC-1M系统程序编辑
§2—1程序的结构
零件程序是由一个个程序段组成的，而一个程序段则是由若干个指令字组成，每一个指令字是控制系统的一个具体指令，它由指令字符、地址符和数值组成。
例：
%1234
N0001G92X0Y0Z0
N0002G91G01X100Y-100Z10F150S300
N0003T12M03
、
、
、
N0010G00X-10Y20M30
这是一个加工程序，由10个程序段组成，程序段中不的的指令、字符及其后续数值确定了每个指令字的含义。
§2—2指令字的含义：
机能
地址
意义
零件程序号
%
程序编号1—9999
程序段号
N
程序段编号1—9999
准备机能
G
指令动作方式G00—G99
尺寸字
UVW
坐标轴的移动命令±9999.99
XYZ
R
圆弧半径
IJK
圆弧中心相距坐标
进给速度
F
进给速度的指定F0---F2400
主轴机能
S
主轴转速
刀具机能
T
刀具编号的指定T0—T99
辅助机能
M
M00---M99
暂停机能
P
暂停时间指定0.1-99999.99秒
程序号的指定
P
子程序号的指定P1—P9999
重复次数
L
子程序重复次数L2—L9999
参数
PQR
固定循环参数
§2—3准备机能:
准备机能G指令,由G后跟二位数值组成，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床的坐标系、坐标系平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。
圆弧进给指令（重点）
G02G03
1）格式：
G02
顺时针圆弧插补
X、Y、Z
U、V、W
R
I、J、K、
G03
逆时针圆弧插补
2）说明：
XYZ、UVW---圆弧终点坐标
IJK---------------圆心相对起点坐标
R------------------圆弧半径
在G90状态下，XYZ、UVW为工件坐标系中的终点坐标值。
在G91状态下，XYZ、UVW为从起始点到终点的增量值。
不论G90或G91状态，IJK的值都是以增量方式指定。
其值为圆弧起始点到圆弧中心的增量值。
R值当圆弧心角小于180度时，R为正值。
当圆弧心角大于180度时，R为负值。
3）举例：
40
30
20
10
1020304050
在G91时：
G91G03X-20Y20I30J-10F100
在G90时：
G90G03X20Y40I-30J-10F100
在用R值时：
G91G03X-20Y20R30F100
G90G03X30Y40R30F100
4）注意事项：
整圆编程时，不可以使用R，只能用IJK，并可以省略XYZ、UVW。
如果把地址IJK和R规定在同一个程序段中，则R所规定的地址有效，其它被忽略。
IJK即是：
圆弧中心坐标减去起点坐标。
UVW在G91时为：
圆弧终点坐标减去起点坐标。
螺旋线进给：
格式
G02
顺时针螺旋插补
X、Y、Z
U、V、W
R
I、J、K
ω
G03
逆时针螺旋插补
说明：
除ω外其他用法同圆弧指令，ω是与X，Y平面相垂直的轴的终点坐标，该指令基本上是仅仅对另一个不在圆弧平面上的另一轴施加运动指令，适用《360度的圆弧。
例：
G91G17G03X-30Y30Z10R30F100
G90G17G03X0Y30Z10R30F100
刀具半径补偿指令：
G40G41G42
格式
G17-XY平面
G18-XZ平面
G19-YZ平面
G41
G00
G01
G02G03
U、V、W、X、Y、Z
D
G42
说明：
D后为刀补号，它代表系统内存中刀补的参数，与T代码相对应。
G40G41G42都是模态指令，即出现后一直有效。
G41为左刀补，即刀具前进方向在工件的左侧。
G41为右刀补，即刀具前进方向在工件的右侧。
G40为取消刀具半径补偿。
加工平面的切换，必须在刀具补偿功能取消后，方可进行。
实例：
注：
N为程序段号
N4
N3N5
N7N6
N2
N1
针对上页实例编程如下：
按增量方式编程
N1G91G17G00M03
N2G41X20Y10D01
N3G01Y40F100
N4X40
N5Y-30
N6X-50
N7G00G40X-10Y-10M05
N8M30
按绝对值方式编程
N1G90G17G00M03
N2G41X20Y10D01
N3G01Y50F100
N4X60
N5Y10
N6X20
N7G00G40X0Y0M05
N8M30
程序简单化指令
M98M99
格式：
M98P××----------子程序调用指令，P后为所调的程序号。
M98P××L××---重复调用子程序指令，P同上，L后为调用次数。
M99--------------------子程序结束指令，返回主程序。
G24G25
格式：
G24X、Y、Z、A、B、C、U、V、W
G25X、Y、Z、A、B、C、U、V、W
说明：
G24为建立镜像指令，当工件具有相对于某一轴对称的形状时可以利用镜像功能和子程序调用的方法，只对工件的一部份进行编程，就可以加工出工件的整体。
当某一轴的镜像功能有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。
G25为指定坐标轴来取消该轴的镜像功能。
实例：
%1000
N1G91G17G00M03
N2M98P200
N3G24X0
N4M98P200
N5G24X0Y0
N6M98P200
N7G25
N8M98P200
N9G25
N10M05
N11M30
%200
N100G41X10Y4D01
N110Y1
N120Z-98
N130G01Z-7F100
N140Y25
N150X10
N160G03X10Y-10I10
N170G01Y-10
N180X-25
N190G40X-5Y-10
N200M99
操作示范
针对学生提出的问题，帮助其解决，并分析其原因。
重点讲解圆弧加工指令的使用及注意事项。
要求学生熟练掌握编程方法和技巧。
课题三：
HCNC—1M数控系统操作与加工
§3—1机床操作面板说明（铣床）
电源：
用钥匙打开此开关—数控系统驱动电源及主电机电源才能接通。
超程解除：
当某个轴出现超程，要退出超程状态时，必须一直压着此开关，然后，在手动方式下，按下该轴的点动按钮，向相反的方向退出超程状态。
循环启动：
在自动加工方式下，调入准备加工的程序后，按下此按钮，自动加工开始。
进给保持：
在自动加工过程中，此键按下，机床运动轴停止，暂停执行程序，刀具主轴电机停止运行，如按下“循环启动”，系统将继续运行。
单段执行：
即自动运行将一段一段执行。
空运行：
其作用为程序中的进给速度无效，刀具是快速运动。
主轴正转：
在手动方式下，按此按钮，主轴电机正转。
主轴反转：
在手动方式下，按此按钮，主轴电机反转。
主轴停：
在手动方式下，按此按钮，主轴电机停止。
10）机床锁住：
在自动方式下，按下此按钮，再循环启动时，其坐标值发生变化，但刀具不运动，这个功能用二校验程序。
11）MST锁住：
即按下此按钮，所有M、S、T指令无效。
12）各点动按钮控制各轴的移动，有：
+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z等。
13）快移按钮：
在手动方式下，若同时按下快移和某个轴的点动按钮，机床将产生该轴的快速移动。
14）增量倍率：
控制增量进给的倍率，有：
10%------140%等各级。
学生通过对各按钮的了解、熟悉、和操作来进一步了解数控机床的结构、性能、动作状况，以求更好的掌握数控机床操作步骤。
§3—2机床对刀操作
在每一次进行实际加工前，都必须让刀具准确地回到程序中所确定的机床参考点或程序原点，只有这样才能保证加工出的工件，能够达到图纸的要求。
机床对刀操作步骤：
按要求装夹好工件和刀具，检验工件与工作台的垂直度。
调整好刀具的伸出长度。
将机床操作面板置为手动状态，按下主轴正转。
通过点动按钮+X–X（或+Y–Y），使刀具移动到工件的外轮廓，再通过点动按钮+Z–Z，使刀具下移到空间与工件相交的位置上，然后，通过点动按钮+X–X让刀具微量切削工件，通过点动按钮+X–X，让刀具上移至工件的上方。
将控制软件的主画面切换到MDI运行方式，在提示栏中输入X的编程原点值，确认后，按下循环启动键，机床将自动回到X的编程原点值上。
Y方向同上。
锁定X、Y轴，只通过点动按钮+Z–Z，让刀具移至工件的上方，通过增量倍率的调整，使刀具刚好接触工件的表面。
然后在MDI运行方式下的提示栏中输入Z的编程原点值，确认后，按下循环启动键，机床将自动回到Z的编程原点值上。
对刀过程结束，将机床所有坐标值清零，调出所需加工的程序，即可进行加工了。
§3—3实际加工
见附图
按照先易后难的原则，组织学生分期分批进行实际操作和加工，以使学生能完全掌握数控加工的全过程。
§3—4操作示范
每一个步骤和动作都进进行实际示范。
针对加工产品讲解加工工艺和加工过程。
强调安全注意事项，在加工过程中手不能离开“急停”键。
要求学生熟练掌握每一个操作步骤，并都能加工出成型产品。
课题四：
托普数控编程软件的使用
§4-1软件界面的介绍
针对托普数控编程软件的界面，介绍其使用方法和用途，本节在数控编程室针对界面进行现场教学。
§4-2软件各项功能
程序管理
程序管理界面主要由程序编辑区、编程帮助区、程序管理子菜单、程序信息区这几部分组成。
程序编辑区是用于输入数控程序，进行程序查看和修改的区域。
编程帮助区提供了数控编程指令的在线帮助信息。
程序管理菜单则提供了实现程序管理各种功能的功能按钮。
程序信息区主要显示一些相关的程序信息，如正在编辑的程序名称和文件长度，光标当前所在的行和列等信息。
程序管理子菜单提供读入程序、查错编译、新建程序、程序存盘、程序另存、设置断点、撤消断点等功能。
下面是子菜单各个功能的详细说明：
★读入程序
在程序管理子菜单中按下“读入程序”按钮，将弹出一个打开文件对话框，要求用户选择要打开的加工程序文件，文件默认为CNC文件。
如果此前在编辑区的程序没有存盘，系统将会弹出一个对话框提示用户是否存盘。
★查错编译
查错编译用于检验当前的数控程序是否正确。
在程序管理子菜单中按下“查错编译”按钮，系统就将对当前编辑区中的程序进行编译，如果编译正确，将显示编译成功信息；如果编译存在错误，系统将显示编译出错，并指出错误位于程序的哪一行，是什么样的错误，以便修改。
★新建程序
在程序管理子菜单中按下“新建程序”按钮，程序编辑区将被清空，开始编辑一个新的数控加工程序，程序文件名默认为“NONAME.CNC”。
如果此前在编辑区的程序还没有存盘，系统会弹出一个对话框提示用户是否存盘。
选择“是”，则将当前文件存盘后再新建文件；选择“否”，则不对当前文件存盘就新建文件；选择“取消”，则将取消新建文件的操作。
★程序存盘
程序存盘用于保存当前编辑的数控加工程序。
按下程序管理子菜单中的“程序存盘”按钮即可。
若当前编辑的文件是默认文件“NONAME.CNC”时，系统将弹出文件保存对话框，要求用户输入文件名并进行保存。
若当前文件已命名，则系统将直接进行保存。
★程序另存
程序另存可将程序改名后存为另一个文件，也相当于对程序进行复制。
按下程序管理子菜单中的“程序存盘”按钮后将弹出文件保存对话框，在对话框中输入要保存的程序名，按下“确定”按钮后就实现了程序的另存。
★设置断点
设置断点是为了方便操作者调试加工程序。
当程序执行到断点所在位置时自动停下来，这时操作者可以检查程序及系统运行是否正确。
按下“设置断点”按钮，系统将在光标所在行设置一个断点。
设有断点的程序行其背景颜色为红色。
★取消断点
将光标移到想要取消断点的程序行，按下“取消断点”按钮，系统将去掉该行的断点。
自动加工
自动加工是本系统最重要的一个功能，它能够实现根据数控加工程序对工件进行自动切削加工。
系统的自动加工界面是由自动加工显示区、加工信息区、自动加工子菜单、程序显示区这几部分构成的。
◆自动加工显示区－－是自动加工的主要显示区域，在该区域可用图形方式或坐标方式显示当前的加工情况，其中图形方式可用三维视角（X、Y、Z坐标系）、XY平面视角（X、Y坐标系）、XZ平面视角（X、Z坐标系）和YZ平面视角（Y、Z坐标系）这几种方式显示，方便用户看清当前加工的实际情况。
系统默认的显示方式为X、Y、Z坐标系，要改变显示坐标系，需在“参数设置”功能中设置显示坐标系。
◆加工信息区－－显示的是当前加工的一些具体信息，从上到下依次是X、Y、Z轴的机床坐标，当前进给速度（包括指令速度和实际速度）及速度倍率，刀具信息（包括刀具号、刀具半径和刀具长度），主轴转速及转速倍率，冷却液的开关状态。
◆程序显示区－－显示的是当前的加工程序，其中背景色为蓝色的语句行为当前加工行。
◆自动加工子菜单－－提供了读入程序、查错编译、图形/坐标方式切换、单步启动、循环启动、进给保持、停止加工这几部分。
自动加工各功
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