機電職業技術
實訓教學教案
課程名稱： 加工中心技能培訓
編寫教師： ________________________
審 核： ________________________
授課班級：
數控專業
授課學期：
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授課班級
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授課章節
第壹課 加工中心 FANUC 系統操作面板功能鍵及 開關的使用方法
目的和要求
掌握操作面板功能鍵的使用。
重點和難點
第壹課 加工中心 FANUC 系統操作面板功能鍵及 開關的使用方法
壹、 FANUC 系統操作面板功能鍵的含義
三、開關的使用方法
：設定自動運行方式 .
：設定程序編輯方式 .
：設定 MDI方式
: 設定 DNC 運行方式 .
: 單程序段運行方式 .
: 可選程序段跳過運行方式 , 跳過程序段開頭帶有 / 的程序 .
: 程序停止 .
: 手動示教 ( 手輪示教 ) 方式 .
: 程序重啟 .
: 機床機械鎖住 .
: 空運行方式 .
: 循環停止 .( 自動操作停止 ).
: 循環啟動 .( 自動操作開始 ).
: 程序停 .( 進給保持 ).
: 返回參考點方式 .
:手動進給方式 .
: 手輪進給方式 .
: 手輪進給倍率
: 手動進給軸選擇 .
: 快速進給 .
: 移動方向選擇 .
: 主軸 , 正轉 , 停止 , 反轉 .
: 進給倍率 .
:主軸轉速倍率
: 緊急停止
: 程序保護開關
六、小結： 加工中心 慨況及面板操作
七、作業：操作面板，熟練面板各個功能鍵
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授課章節
第二課 1. 加工中心加工工件的安裝、對刀與換刀， 2、 手工輸入程序的方法及修正刀補的方法
目的和要求
1、能正確進行對刀，2、 能正確修正刀補參數
重點和難點
對刀的方法
第二課 加工中心加工工件的安裝、對刀與換刀
加工中心加工定位基準的選擇：
1．選擇基準的三個基本要求：（1）所選基準應能保證工件定位準確裝卸方便方便可靠。（2）所選基準與各加工部位的的尺寸計算簡單。（3）保證加工精度。
2．選擇定位基準6原則：（1）盡量選擇設計基準作為定位基準；（2）定位基準與設計基準不能統壹時，應嚴格控制定位誤差保證加工精度；（3）工件需兩次以上裝夾加工時，所選基準在壹次裝夾定位能完成全部關鍵精度部位的加工；（4）所選基準要保證完成盡可能多的加工內容；（5）批量加工時，零件定位基準應盡可能與建立工件坐標系的對刀基準重合；（6）需要多次裝夾時，基準應該前後統壹。
加工中心夾具的確定：
1．對夾具的基本要求：（1）夾緊機構不得影響進給，加工部位要敞開；（2）夾具在機床上能實現定向安裝；（3）夾具的剛性與穩定性要好。
2．常用夾具種類：（1）通用夾具：如虎鉗、分度頭、卡盤等；（2）組合夾具：組合夾具由壹套結構已經標準化、尺寸已經規格化的通用元件組合元件所構成；（3）專用夾具：專為某壹項或類似的幾項加工設計制造的夾具；（4）可調整夾具：組合夾具與專用夾具的結合，既能保證加工的精度，裝夾更具靈活性；（5）多工位夾具：可同時裝夾多個工件的夾具；（6）成組夾具：專門用於形狀相似、尺寸相近且定位、夾緊、加工方法相同或相似的工件的裝夾。
3．加工中心夾具的選用原則：
（1）在保證加工精度和生產效率的前提下，優先選用通用夾具；
（2）批量加工可考慮采用簡單專用夾具；
（3）大批量加工可考慮采用多工位夾具和高效的氣壓、液壓等專用夾具；
（4）采用成組工藝時應使用成組夾具；
4．工件在機床工作臺上的最佳裝夾位置：工件裝夾位置應保證工件在機床各軸的加工行程範圍內，並且使得刀具的長度盡可能縮短，提高刀具的加工剛性。
加工中心加工的對刀與換刀
對刀：
對刀也就是工件在機床上找正加緊後，確定工件坐標（編程坐標）原點的機床坐標（確定G54的X、Y、Z的值）。
換刀：根據工藝需要，要用不同參數的刀具加工工件。在加工中按需要更換刀具的過程叫換刀。
對刀點與換刀點的確定：
對刀點：對刀點是工件在機床上找正夾緊後，用於確定工件坐標系在機床坐標系中位置的基準點。
對刀點可選在工件上或裝夾定位元件上，但對刀點與工件坐標點必須有準確、合理、簡單的位置對應關系，方便計算工件坐標點在機床上的位置（工件坐標點的機床坐標）。對刀點最好能與工件坐標點重合。
換刀點：加工中心有刀庫和自動換刀裝置，根據程序的需要可以自動換刀。換刀點應在換刀時工件、夾具、刀具、機床相互之間沒有任何的碰撞和幹涉的位置上，加工中心的換刀點往往是固定的。
對刀方法：
水平方向對刀（x、y坐標）：
(1) 杠桿百分表對刀：對刀點為圓柱孔中心；
(2) 采用尋邊器對刀：圓孔或基準邊
(3) 采用碰刀或試切方式對刀。
Z向對刀（z坐標）：
（1）機上對刀：采用z向坐標對刀。
（2）機外刀具預調+機上對刀。
機外對刀儀對刀：測量刀具的直徑、長度、刀刃形狀和刀角。
(4) 臥式加工中心多工位加工中的對刀問題
第三課加工中心加工工藝二：選擇走刀路線與確定工藝參數
加工工序的劃分（5分鐘）
在數控機床上特別是在加工中心上加工零件，工序十分集中，許多零件只需在壹次裝卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯零件的基準平面、定位面等的加工應在普通機床上完成之後，再裝卡到數控機床上進行加工。這樣可以發揮數控機床的特點，保持數控機床的精度，延長數控機床的使用壽命，降低數控機床的使用成本。在數控機床上加工零件其工序劃分的方法有：
1、刀具集中分序法
即按所用刀具劃分工序，用同壹把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第二把刀、第三把刀完成它們可以完成的其它部位。這種分序法可以減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。
2、粗、精加工分序法
這種分序法是根據零件的形狀、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分開的原則進行分序。對單個零件或壹批零件先進行粗加工、半精加工，而後精加工。粗精加工之間，最好隔壹段時間，以使粗加工後零件的變形得到充分恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度。
3、按加工部位分序法
即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度要求較高的部位。
總之，在數控機床上加工零件，其加工工序的劃分要視加工零件的具體情況具體分析。許多工序的安排是綜合了上述各分序方法的。
選擇走刀路線（5分鐘）
走刀路線是數控加工過程中刀具相對於被加工件的的運動軌跡和方向。走刀路線的確定非常重要，因為它與零件的加工精度和表面質量密切相關。確定走刀路線的壹般原則是：
（1）保證零件的加工精度和表面粗糙度；
（2）方便數值計算，減少編程工作量；
（3）縮短走刀路線，減少進退刀時間和其他輔助時間；
（4）盡量減少程序段數。
另外，在選擇走刀路線時還要充分註意以下所講解的幾個方面的內容。
避免引入反向間隙誤差（5分鐘）
數控機床在反向運動時會出現反向間隙，如果在走刀路線中將反向間隙帶入，就會影響刀具的定位精度，增加工件的定位誤差。例如精鏜圖16-1中所示的四個孔，由於孔的位置精度要求較高，因此安排鏜孔路線的問題就顯得比較重要，安排不當就有可能把坐標軸的反向間隙帶入，直接影響孔的位置精度。這裏給出兩個方案，方案a如圖16-1a）所示，方案b如圖16-1b）所示。
從圖中不難看出，方案a中由於Ⅳ孔與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔的定位方向相反，X向的反向間隙會使定位誤差增加，而影響Ⅳ孔的位置精度。在方案b中，當加工完Ⅲ孔後並沒有直接在Ⅳ孔處定位，而是多運動了壹段距離，然後折回來在Ⅳ孔處定位。這樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔與Ⅳ孔的定位方向是壹致的，就可以避免引入反向間隙的誤差，從而提高了Ⅳ孔與各孔之間的孔距精度。
圖16-1 鏜銑加工路線圖
切入切出路徑（5分鐘）
在銑削輪廓表面時壹般采用立銑刀側面刃口進行切削，由於主軸系統和刀具的剛度變化，當沿法向切入工件時，會在切入處產生刀痕，所以應盡量避免沿法向切入工件。當銑切外表面輪廓形狀時，應安排刀具沿零件輪廓曲線的切向切入工件，並且在其延長線上加入壹段外延距離，以保證零件輪廓的光滑過渡。同樣，在切出零件輪廓時也應從工件曲線的切向延長線上切出。如圖16-2a）所示。
當銑切內表面輪廓形狀時，也應該盡量遵循從切向切入的方法，但此時切入無法外延，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線。切出時也應多安排壹段過渡圓弧再退刀，如圖16-2b）所示。當實在無法沿零件曲線的切向切入、切出時，銑刀只有沿法線方向切入和切出，在這種情況下，切入切出點應選在零件輪廓兩幾何要素的交點上，而且進給過程中要避免停頓。
圖16-2銑削圓的加工路線
為了消除由於系統剛度變化引起進退刀時的痕跡，可采用多次走刀的方法，減小最後精銑時的余量，以減小切削力。
在切入工件前應該已經完成刀具半徑補償，而不能在切入工件時同時進行刀具補償，如圖16-2a）所示，這樣會產生過切現象。為此，應在切入工件前的切向延長線上另找壹點，作為完成刀具半徑補償點，如圖16-2b）所示。
圖16-3 切入切出路徑
例如，16-3所示零件的切入切出路線應當考慮註意切入點及延長線方向。
順、逆銑及切削方向和方式的確定（5分鐘）
在銑削加工中，若銑刀的走刀方向與在切削點的切削分力方向相反，稱為順銑；反之則稱為逆銑。由於采用順銑方式時，零件的表面精度和加工精度較高，並且可以減少機床的“顫振”，所以在銑削加工零件輪廓時應盡量采用順銑加工方式。
若要銑削內溝槽的兩側面，就應來回走刀兩次，保證兩側面都是順銑加工方式，以使兩側面具有相同的表面加工精度。
加工中心銑削加工工藝參數的確定（5分鐘）
確定工藝參數是工藝制定中重要的內容，采用自動編程時更是程序成功與否的關鍵。
（壹）用球銑刀加工曲面時與切削精度有關的工藝參數的確定
1、步長l（步距）的確定
步長l（步距）——每兩個刀位點之間距離的長度，決定刀位點數據的多少。
曲線軌跡步長l的確定方法：
直接定義步長法：在編程時直接給出步長值，根據零件加工精度確定
間接定義步長法：通過定義逼近誤差來間接定義步長
2、行距S（切削間距）的確定
行距S（切削間距）——加工軌跡中相鄰兩行刀具軌跡之間的距離。
影響：行距小：加工精度高，但加工時間長，費用高
行距大：加工精度低，零件型面失真性較大，但加工時間短。
兩種方法定義行距：
（1）直接定義行距
算法簡單、計算速度快，適於粗加工、半精加工和形狀比較平坦零件的精加工的刀具運動軌跡的生成。
（2）用殘留高度h來定義行距
殘留高度h——被加工表面的法矢量方向上兩相鄰切削行之間殘留溝紋的高度。
h大：表面粗糙度值大
h小：可以提高加工精度，但程序長，占機時間成倍增加，效率降低
選取考慮：
粗加工時，行距可選大些，精加工時選小壹些。有時為減小刀峰高度，可在原兩行之間加密行切壹次，即進行曲刀峰處理，這相當於將S減小壹半，實際效果更好些。
（二）與切削用量有關的工藝參數確定
1、背吃刀量ap與側吃刀量ae
背吃刀量ap——平行於銑刀軸線測量的切削層尺寸。
側吃刀量ae——垂直於銑刀軸線測量的切削層尺寸。
從刀具耐用度的角度出發，切削用量的選擇方法是：
先選取背吃刀量ap或側吃刀量ae，其次確定進給速度，最後確定切削速度。
如果零件精度要求不高，在工藝系統剛度允許的情況下，最好壹次切凈加工余量，以提高加工效率；如果零件精度要求高，為保證精度和表面粗糙度，只好采用多次走刀。
2、與進給有關參數的確定
在加工復雜表面的自動編程中，有五種進給速度須設定，它們是：
（1）快速走刀速度（空刀進給速度）
為節省非切削加工時間，壹般選為機床允許的最大進給速度，即G00速度。
（2）下刀速度（接近工件表面進給速度）
為使刀具安全可靠的接近工件，而不損壞機床、刀具和工件，下刀速度不能太高，要小於或等於切削進給速度。對軟材料壹般為200mm/min；對鋼類或鑄鐵類壹般為50mm/min。
（3）切削進給速度F
切削進給速度應根據所采用機床的性能、刀具材料和尺寸、被加工材料的切削加工性能和加工余量的大小來綜合的確定。
壹般原則是：工件表面的加工余量大，切削進給速度低；反之相反。
切削進給速度可由機床操作者根據被加工工件表面的具體情況進行手工調整，以獲得最佳切削狀態。切削進給速度不能超過按逼近誤差和插補周期計算所允許的進給速度。
建議值：
加工塑料類制件：1500 mm/min
加工大余量鋼類零件：250 mm/min
小余量鋼類零件精加工：500 mm/min
鑄件精加工：600 mm/min
（4）行間連接速度（跨越進給速度）
行間連接速度——刀具從壹切削行運動到下壹切削行的運動速度。
該速度壹般小於或等於切削進給速度。
（5）退刀進給速度（退刀速度）
為節省非切削加工時間，壹般選為機床允許的最大進給速度，即G00速度。
3、與切削速度有關的參數確定
（1）切削速度υc
切削速度υc的高低主要取決於被加工零件的精度和材料、刀具的材料和耐用度等因素。
（2）主軸轉速n
主軸轉速n根據允許的切削速度υc來確定：n=1000υc/πd
理論上，υc越大越好，這樣可以提高生產率，而且可以避開生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由於機床、刀具等的限制，使用國內機床、刀具時允許的切削速度常常只能在100～200m/min範圍內選取。
二、小結：
1、在數控機床上特別是在加工中心上加工零件，工序十分集中，許多零件只需在壹次裝卡中就能完成全部工序。
2、走刀路線的確定非常重要，因為它與零件的加工精度和表面質量密切相關。確定走刀路線首先要保證零件的加工精度和表面粗糙度，其次要方便數值計算，減少編程工作量。
3、選擇走刀路線時還要特別註意不要引入反向間隙誤差、切入切出路徑不要發生過切、盡量采用順銑加工方