数控铣床安全教育教案

授课日期2009.2.16 课堂类型实训授课班级数控3071、3072课时6h 新课内容：
安全教育
熟悉面板及对刀练习
教学目标：
熟悉安全文明操作与劳动保护
按照操作规程启动和停止机床
正确使用操作面板
通过面板输入加工程序
编辑加工程序
进行对刀并输入刀具半径
教学重点、难点及处理措施：
教学重点、难点：
安全文明操作与劳动保护
进行对刀并输入刀具半径
正确使用操作面板
处理措施：
1、通过事例的讲解使学生了解安全文明操作的重要性，使学生能够将安全文明操作落实的实际实训过程中
2、通过不断的练习使学生熟练掌握数控铣床面板的操作使用和对刀教学过程：
1、讲授安全文明操作、及实训纪律（60min）
2、讲授数控铣床面板的操作和使用（20min）
3、学生练习数控铣床面板的操作和使用（100min）
4、讲授数控铣床对刀的方法（20min）
5、学生练习数控铣床的对刀（120min）
6、总结当天的实训情况，指出实训过程中出现的问题、布置第二天的实训任务（20min）
7、打扫机床（20min）
教学手段：
1、讲解与操作演示为主
2、学生自行练习
3、个别问题单独解决、普遍问题集中讲解
作业：
写安全小节
复习G00、G01、G41、G42、G40指令的应用
实训过程
1、点名、检查工作服以及工作帽的穿戴情况
2、讲授安全文明操作和实训纪律
（1）实训纪律
进入实训场地，好比是进入工厂、车间，实训实质是提前进岗，必须认真对待。

所有实训人员要时刻谨记以下要求，遵照执行：
1）严格执行上下班制度。

早上上班时间为07：00——12：00，下午上班时间为13：00——18：00，中途理论上不休息。

所有参加实训学生，需准时上班，不得迟到。

迟到三次，计旷课一次，旷课两次者，即可离开场地。

禁止上班期间，随意离开实训场地，做到不在实训场地打闹。

打闹学生，不听劝阻的，实训教师视情况可以请出场地，不得参加实训，一切后果自负。

2）严格履行请假制度。

整个实训期间，如有特殊情况，急需请假的，必须经班主任核实同意，凭假条实训教师方才认同，但每人不能超过两次。

如有紧急任务，实训教师有权不予批假。

对于擅自不参加实训——逃课的，发现一次，即可请出场地，不得继续参加实训，实训教师拥有其不得参加考证的权利。

3）自觉穿戴好着装。

参加实训人员需统一穿好工作服（军训服装），不随意穿其它着装，进入场地前，自觉检查有无穿戴整齐，不得敞开衣裳。

女生还需戴好帽子，将头发盘在帽子里，杜绝安全隐患。

如果没穿工作服，请自觉离开实训场地，且计旷课一次。

4）注意人身安全。

参加实训的学生，不得随意窜岗，不得随意操作不熟悉的设备。

同学之间不闲聊，不追逐打闹。

5）注意场地卫生。

所有学生不得将食品、饮料、糖果等可食之物带进场地，屡教不改者不得参加考证，实训成绩记为零分。

在场人员时刻保持场地卫生，不乱扔纸屑等杂物，保持室内整洁有序。

6）实训场地桌椅、设备等摆放要求。

实训场地内的桌椅、设备、量具等不得随意摆放，需做到整齐有序。

7）实训学生带好记录本和笔等工具。

实训期间，随时记录数据、要求、题目、程序等资料，以便能掌握牢固。

8）上课时，认真听讲，眼观六路，注意实训教师的操作指导，不懂就问，懂了要巩固。

若出现因操作失误导致的事故，视情况取消考证机会。

（2）安全文明操作
安全文明生产知识
数控操作者应该养成文明生产的良好工作习惯和严谨的工作作风，具有良好的职业素质、责任心，严格遵守以下数控机床安全操作规程：1）数控系统的编程、操作和维修人员必须经过专门的技术培训，熟悉
所用数控机床的使用环境、条件和工作参数，严格按机床和系统的使用说明书要求正确、合理地操作机床。

2）数控机床的使用环境要避免光的直接照射和其他热辐射，避免太潮湿或粉尘过多的场所，特别要避免有腐蚀气体的场所。

3）数控机床的开机、关机顺序，一定要按照机床说明书的规定操作。

4）主轴启动开始切削之前一定关好防护罩门，程序正常运行中严禁开启防护罩门。

5）机床在正常运行时不允许打开电气柜的门。

6）加工程序必须经过严格检验方可进行操作运行。

7）手动对刀时，应注意选择合适的进给速度；手动换刀时，主轴距工件要有足够的换刀距离不至于发生碰撞。

8）加工过程中，如出现异常现象，可按下“急停”按钮，以确保人身和设备的安全。

9）机床发生事故，操作者注意保留现场，并向指导老师如实说明情况。

10）未经许可操作者不得随意动用其他设备。

不得任意更改数控系统内部制造厂设定的参数。

11）经常润滑机床导轨，做好机床的清洁和保养工作。

12）数控机床操作者着装应符合安全要求。

数控车床维护、保养方法
数控车床是机、电、液集于一身，是一种自动化程度较高的机床，为充分发挥机床的效益，必须做好安全检查和日常保养：
1)严格遵守操作规程和日常维护保养制度，尽量避免因操作不当引起的故障。

2)操作者操作机床之前，必须确认主轴润滑油与导轨润滑油是否符合要求，油量不足时应按说明书加入合适的润滑油。

3)定期检查清扫数控柜空气过滤器和电气柜内电路板和电气元件，避免积累灰尘。

4)每天检查数控装置上各冷却风扇是否正常。

5)对于数控车床伺服电动机，定期进行维护保养。

6)每天操作加工后对机床及时做好清洁保养工作。

3、讲授数控铣床面板的操作及使用
机床的操作面板分成三个区域，一是屏幕区，位于操作面板的左上角位置，显示屏下面有七个可操作软键；二是MDI键盘区，位于右上角位置。

三是机床操作区，在操作面板的下半部分。

屏幕区由显示屏和软键两部分组成。

显示屏显示加工程序、刀具当前坐标值、机床参数及软键功能说明等。

屏幕下放的软键，根据机床操作状态的不同其功能也不同，操作时根据操作状态及屏幕的提示进行操作。

MDI键盘操作面板，用于屏幕操作、零件加工程序输入和编辑、与机床操作面板配合使用进行机床参数设置等。

图1 机床的操作面板
操作面板：
软键菜单
加工显示键，操作此键可以直接进入加工操作区
返回键
菜单扩展键
区域转换键，使用此键可从任何操作区域返回主菜单。

连续按两次后又回到以前的操作区，系统开机后首先进入“加工”操作区。

光标向上键，上档：向上翻页
光标向左键
删除键（退格键）
数字键，上档键转换对应字符
垂直菜单键
报警应答键
选择/转换键
回车/输入键
换档键。

在字符和数字键上，有两个字符，按该键交换输入键面上两个字符。

光标向下键，上档：向下翻页
光标向右键
空格键（插入键）
字母键，上档键转换对应字
紧急停止旋钮
控制面板：
复位键。

按下此键，CNC系统复位。

出现报警信息时，消除报警原因后，按下此键可消除报警。

数控停止，用“数控停止”键停止加工的零件程序可以通过按恢复程序运行。

数控启动
用户定义键
增量选择
点动键
回参考点键
自动运行键
单段运行键
MDA方式键
主轴正传
主轴反转
主轴停止
快速运行叠加
X轴点动
Y轴点动
Z轴点动
轴进给正
轴进给100%
轴进给负
主轴进给正
主轴进给100%
主轴进给负
1）数控铣床的基本操作
开机
打开机床后面的总电源开关，等待系统启动，机床进入CNC系统控制状态。

打开急停按钮后首先按“复位键”再按下“上电键”。

出现“回参考点”窗口。

回参考点
按下机床控制面板上面键，启动“回参考点”。

按“坐标轴方向键”+X、+Y、+Z回参考点，如果选择了错误的回参考点方向则不会产生运动。

通过选择另一种运行方式可以结束该功能。

图2 已回参考点状态图
手动控制运行
手动控制运行是指JOG和MDA方式，在JOG方式中可以点动坐标轴运行，坐标轴行驶速度可以通过修调开关调节；在MDA方式中可以分别输入零件程序段加一执行。

按下机床控制面板上的键选择JOG运行方式。

操作相应的+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z方向键可以使坐标轴运行。

只要相应的键一直按着，坐标轴就一直连续不断地以设定数据中规定的速度运行，如果设定数据中此值为“0”则按照机床数据中存储的值运行。

设定运行数据可以设定运行状态，并在需要时进行修改。

按下“参数”键，再按下“设定数据键”选择设定数据，在此菜单中可以对系统的各个选件进行调整、更改。

图3 设定数据状态图
将光标移到所要求的范围，在光标处输入新值，按“输入键”确认就可以了。

如果同时按相应的坐标轴和，则坐标轴以快进速度运行。

（若在开机后没有回参考点，那么快进键将不起作用）。

选择以步进增量方式运行时，坐标轴以所选择的步进增量行驶，步进量的大小在屏幕上显示，分别为1mm、0.1mm、0.01mm、0.001mm。

再按一次该键就可以去除步进式(采用试切法对刀的时候用点动方式方便)。

MDA运行方式（手动输入）
在MDA运行方式下可以编制一个零件程序段加以执行。

不能加工由多个程序段描述的轮廓（如倒圆、倒角）。

按机床上的键选择MDA方式。

图4 MDA状态图
通过操作面板输入程序段。

按键执行输入的程序段。

在程序执行时不可以再对程序段进行编辑，执行完毕后，输入区的内容仍保留，该程序段可以通过按“数控启动键”再次重新运行，输入一个字符可以删除程序段。

自动方式
在自动方式下零件程序可以完全自动加工执行，这也是零件加工中正常使用的方式。

按选择自动运行方式。

显示“自动方式”状态图，显示位置、进给值、主轴值、刀具值以及当前的程序段。

进行零件加工的前提条件是：
已经是回参考点；
待加工的零件程序已经装入；
已经输入了必要的补偿值，如零点偏移或刀具补偿；
必要的安全锁定装置已经启动。

图5 “自动方式”状态图
4、学生练习数控铣床面板的操作及使用
5、讲授数控铣床的对刀
数控程序一般按工件坐标系编程，对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。

一般数控铣床、数控加工中心在对刀时，常使用刚性靠棒、寻边器对刀。

当工件加工余量大，且对刀面仍需加工时，也可以采用试切法对刀。

下面分别具体说明数控铣床对刀的常用方法。

大多工件坐标系的原点都设在工件表面的中心点，所以这边着重介绍将工件表面中心点设为工件坐标系原点的对刀方法（将工件上其它点设为工件坐标系原点的对刀方法类似）。

A、用刚性棒对刀（也可采用中心钻代替）
X、Y轴方向对刀：按下机床控制面板上的键切换到JOG，进入“手动”方式并使CRT界面上显示坐标值，操作操作面板上相应的+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z方向键使坐标轴运行，将机床移动到如图4-6所示的大致位置后，采用点动方式移动机床接近工件，以免撞刀，快接触工件时，使用1mm塞尺检查刚性棒与工件间的距离，将点动的步进量调至0.01mm移动靠棒，使得塞尺检查时刚好通过刚性棒与工件间的间隙又略有阻力,如图4-7所示。

记下塞尺检查合适时CRT界面中的X坐标值，此位置为基准刀具中心的X坐标，记为X1；数据记录后，抬起Z轴，将机床反向移开，移动到工件另一侧，用同样的方法得到X2；则工件上表面中心X的坐标为
（X1+X2）/2的值。

图6 接近工件图
图7 用塞尺对刀
通过操作“参数”和“零点偏移”选择零点偏置。

图8 零点偏置窗口
将X1的值输入G54的X零点偏移中，按“测量”键，出现图4-9所示选择刀具屏幕格式，选择相应的刀具T以及刀补号D，“确认键”，出现如图4-10所示测量零点偏置窗口，在“轴+”键中选择相应的坐标轴即X 轴，将“（X1+X2）/2+刀具半径+塞尺厚度”的值输入零点偏置，按软件“计算键”计算出偏移量并把该值登记到相应的区域中，直接按下“确认键”即可。

图9选择刀具屏幕格式
图10 测量零点偏置窗口
Y方向对刀采用与X对刀同样的方法。

Z方向对刀：完成X，Y方向对刀后，将Z轴提起,采用同样的方法接近工件表面,贴近工件时将塞尺放至设定表面,当塞尺在刀具与工件之间
的松紧程度适当时,在图4-9零点偏置窗口中G54的Z区域中会自动显示此时Z轴的坐标值，按“测量”键，出现图4-9所示选择刀具屏幕格式，选择相应的刀具T，“确认键”，出现如图4-10所示测量零点偏置窗，在“轴+”键中选择相应的坐标轴即Z轴，将“塞尺厚度”的值输入长度偏置，按软件“计算键”计算出偏移量并把该值登记到相应的区域中，直接按下“确认键”即可。

（a）接近工件(b) 贴近塞尺
图11 在Z方向对刀
注：通常使用的塞尺有0.05mm，0.1mm，0.2mm，1mm，2mm，3mm，100mm（量块）等等。

可以根据需要调用。

B、试切法对刀
选择所需刀具，进入“手动”方式，将机床移动到的大致接近工件的位置，主轴转动，将点动打到0.001mm步距，靠近工件，切削零件的声音刚响起时停止Z方向进给，记下此时Z的坐标值，此为工件表面一点处Z 的坐标值。

X、Y的对刀方法与刚性棒对刀相似。

3.在对刀操作过程中需注意以下问题：
（ 1 ）根据加工要求使用正确的对刀工具，控制对刀误差；
（ 2 ）在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度；
（ 3 ）对刀时需小心谨慎操作，尤其要注意移动方向，避免发生碰撞危险；
（ 4 ）对刀数据一定要存入与程序对应的存储地址，防止因调用错误而产生严重后果。

刀具参数及刀具补偿参数
刀具参数包括刀具几何参数、磨损量参数、刀具号参数和刀具型号参数，不同类型的刀具均有一个确定的参数数量。

按“新刀具键”，建立一个新刀具，出现输入窗口，显示所有给定的刀具。

如图4-12所示。

输入新的刀具号T，并定义刀具类型，按“确认键”确认输入，刀具补偿参数窗口打开，在半径补偿中输半径值，在长度补偿
中输入长度补偿值。

图12 新刀具窗口
加工程序的执行
加工程序的输入与编辑
选择“程序”操作区，显示NC中已经存在的程序目录，按动“新建程序”键，出现一对话窗口图4-13，在此输入新的主程序名和子程序名。

主程序扩展名，MPF可以自动输入，子程序名必须以L开头，将自动保存为SPF格式。

图13新程序输入屏幕格式
按下“确认键”出现如图4-14所示新程序输入及编辑窗口，在此窗口中可以进行新程序的输入和编辑，新程序的输入以及所有的修改都会自动保存起来。

程序输入以及编辑完成以后，按下“关闭键”，新程序的输入完成。

图14 程序编辑窗口
程序的调用与删除
（1）程序的调用选择“程序键”，打开“程序目录”窗口，如图4-15所示，将光标移动到所要选择的程序名上，按下“选择键”，再按下“打开键”所选择的程序就现实在程序窗口中，所选择的程序可以进行任意的编辑。

图15 程序目录
（2）程序的删除选择“程序键”，打开“程序目录”窗口，将光标移动到所要选择的程序名上，选择“删除键”，按下“确认键”。

自动方式加工
A、自动/连续加工
（1）.检查机床是否机床回零。

若未回零，先将机床回零，并使系统
处于复位状态。

（2）导入数控程序或自行编写一段程序。

（3）按控制面板置于自动加工模式。

(4) 按按钮，数控程序开始运行。

注：在自动工作状态中可以并行按下按钮，在程序执行的时候
将处于单段运行模式，即每按下按钮，就执行一段程序。

B、零件程序停止、中断
零件程序运行过程中可以停止和中断，用“数控停止键”停止
加工的零件程序可以通过按“数控启动键”恢复程序运行。

用“复位键”中断加工的零件程序，当按“数控启动键”时将重新启动，程序从头开始运行。

C、诊断
在程序运行的过程中由于编程失误或其他愿意产生报警，在“诊断”操作区可以调用服务功能和诊断功能，按键“诊断”后显示“诊断”状态图，如图4-16所示：
图16 诊断状态图
在窗口中现实所有的报警，从最高级别开始逐行显示，显示内容包括：“报警号”“报警内容”以及“删除条件”。

6、学生练习数控铣床的对刀
7、总结当天的实训情况，指出实训过程中出现的问题、布置第二天的实训任务
第二天的实训任务：
巩固数控铣床面板的操作和使用及数控铣床的对刀
复习G00、G01指令的使用
作业：
每人完成一篇实训安全小节
8、打扫机床
授课日期2009.2.17—18课堂类型实训授课班级数控3071、3072课时12h 新课内容：
复习平面铣削的基本知识
了解刀具端刃的切削特点
教学目标：
能编制数控加工程序对平面进行铣削加工
达到零件尺寸精度和表面粗糙度要求
熟悉子程序及应用
教学重点、难点及处理措施：
教学重点、难点：
子程序及应用
平面铣削加工
处理措施：
1、通过事例的讲解使学生了解安全文明操作的重要性，使学生能够将安全文明操作落实的实际实训过程中
2、通过不断的练习使学生熟练掌握数控铣床面板的操作使用和对刀教学过程：
1讲解G00、G01、M03、M04、M98、M99等指令
2示范铣削加工出整个平面，工件材料为45钢。

3指导操作：检查学生编程、对刀和机床操作。

教学手段：
4、讲解与操作演示为主
5、学生自行练习
6、个别问题单独解决、普遍问题集中讲解
作业：
实训过程
一、讲解内容
1、复习
上节课所讲的程序调试、模拟运行及参数的修改
2、工艺分析
1）零件几何特点
该零件毛坯的外轮廓为方形，零件为简单的水平面加工，表面粗糙度为3.2μm，注意平面度的要求。

2）加工工序
毛坯为100×100×22板材，工件材料为45钢，四面已加工，根据零件图样要求，其加工工序为：
（1）以底面为定位基准，两侧用机用平口钳夹紧，固定于铣床工作台上（2）采用立铣刀，安装到机床主轴上
（3）采用子程序，按直线循环铣削轮廓。

（4）确定工件坐标系和对刀点
在XOY平面内确定以0点为工件原点，Z方向以工件上表面为工件原点，建立工件坐标系。

采用手动对刀方法把0点作为对刀点。

3）编程指导
子程序
（1）程序段中，当某一程序反复出现时，可以把这类的程序段单独抽出，并按一定格式单独加以命名，作为子程序，事先编好存储起来，编程时调用。

（2）子程序调用原理，子程序调用最多可嵌套四级。

（3）在主程序中，调用子程序的指令是一个程序段其格式如下：格式: M98 P L ;
P后面为子程序号, L后面为调用重复次数。

M98：子程序调用字。

M99：子程序返回到主程序。

4）加工过程
3、参考程序
φ16铣刀（面铣）
% O1000
N50G01G91X-120; N60Y10; N70X120; N80Y10 N80M99; % % O2000
N10G90G40S600M03; N20 G00Z10;
N30G01X120Y0F200; N40G01Z-1F100; N50M98P1000L5; N60G00Z50G90; N70M05; N80M30; % 二、操作演示 1、 程序的输入
2、 示范精度检验方法
三、操作实训
1、指导学生建立工件坐标系和程序的编制及工艺的制定
2、在加工一定尺寸后测量其精度，校正尺寸精度。

3、程序调试与零件的试切
4、巡回指导
5、注意事项
1）从工件轮廓外下刀
2）子程序采用增量编程
3）根据工件外轮廓尺寸确定子程序的调用次数
四、实训小结
本次课重点掌握平面铣削加工常用的编程指令及程序编制方法；熟练掌握操作加工及精度检验
五、课后作业
1、总结归纳平面铣削加工中所出现的问题和解决办法。

2、分析保证零件加工精度和表面粗糙度要求应采取的措施。

3、布置下次课需预习内容和相关知识。

授课日期2009.2.19课堂类型实训授课班级数控3071、3072课时6h
新课内容：
G00、G01指令的应用
G41、G42、G40指令的应用
教学目标：
学生熟练掌握G00、G01、G41、G42、G40指令的应用
教学重点、难点及处理措施：
教学重点、难点：
G00、G01指令的应用
G41、G42、G40指令的应用
处理措施：
1、通过具体图形的联系使学生熟练掌握G00、G01、G41、G4
2、G40指令的应用
教学过程：
1、复习上节课的内容，通过新课内容巩固上节课的知识（20min）
2、讲授G00、G01、G41、G42、G40指令的应用（40min）
3、练习新课内容（260min）
4、总结当天的实训情况，指出实训过程中出现的问题、布置第二天的实训任务（20min）
5、打扫机床（20min）
教学手段：
1、讲解与操作演示为主
2、学生自行练习
3、个别问题单独解决、普遍问题集中讲解
作业：
复习子程序、G02、G03指令的应用
实训过程
1、点名、复习上节课内容
2、讲授G00、G01、G41、G42、G40指令的应用
1）绝对和增量指令：G90，G91
功能：
G90——绝对尺寸，在指定的坐标系中，机床运动位置的坐标是相对于坐标原点给出的。

输入的尺寸取决于当前坐标系。

G91——增量坐标尺寸，指机床运动位置的坐标值是相对于前一位置给出的。

输入的尺寸表示待运行的轴位移。

程序格式：G90/G91
编程举例：
注：选择合适的编程方式可使编程简化。

当图纸尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对方式编程较为方便；而当图纸尺寸是以轮廓顶点之间的间距给出时，采用相对方式编程较为方便。

2）可设定零点偏置：G54，G55，G56，G57
功能：可设定零点偏置给出工件零点在机床坐标系中的位置（工件零点一机床零点为基准偏移）。

当工件装夹到机床上后求出偏移量，并通过操作面板输入到规定的数据区。

程序可以通过选择相应的G功能激活此值。

图5-5 可设定零点偏置
程序格式：G54 第一可设定零点偏置
G55 第二可设定零点偏置
G56 第三可设定零点偏置
G57 第四可设定零点偏置
编程举例：G00 G54 X30 Y30
3）快速线性移动：G0
功能：该指令命令刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到下一个目标位置。

不对工件进行加工。

可以在几个轴上同时执行快速移动，由此产生一线性轨迹。

在该指令解析时，如发现有Z轴方向的运动，为了确保移动的安全，运动分解为Z向运动和平面运动。

如Z轴向上，则先走Z 向，后走平面；反之，则先走平面，后走Z向。

程序格式:G00 X Y Z；式中X、Y、Z—刀具目标位置的坐标值。

编程举例：N10 G90 G00 X30 Y30 Z40
注意：
①使用G00时，刀具的实际运动路线一般不是直线，而是两条或三条直线段的组合。

忽略这一点，就易发生撞刀，在快速状态下碰撞是危险的。

②使用G00指令时，机床的进给率是由机床参数设定的，G00是模态指令。

4）线性插补G01
功能：该指令命令刀具按给定的进给速度作直线运动。

所有的坐标轴
可以同时运行。

G01一直有效，直到被G功能组中其它的指令取代为止。

程序格式：G01 X Y Z F；
格式中X、Y、Z—刀具运动终点坐标值。

F—给定的进给速度。

编程举例：
N05 G00 G90 X40 Y48 Z2；刀具快速移动到P1点
N10 S500 M03；主轴转速为500r/min，顺时针旋转
N15 G01 Z-12 F100；下刀Z到-12，进给率为100mm/min N20 X20 Y18 Z-10；刀具以直线运行到P2
N25 G00 Z100 ；快速移动
N30 M05；主轴停
N35 M02 ；程序结束
5）倒圆，倒角
功能：倒角，直线轮廓之间、圆弧轮廓之间以及直线轮廓和圆弧轮廓之间切入一直线并倒去棱角。

倒圆，直线轮廓之间、圆弧轮廓之间以及直线轮廓和圆弧轮廓之间切入一圆弧，圆弧与轮廓进行切线过渡。

程序格式：G1 X Y RND=…；X Y 两轮廓交点，插入倒圆半径
G1 X Y CHF=…；X Y 两轮廓交点，插入倒角长度。