金工实训教程实训专题10.ppt

【实训目的及要求实训目的及要求】了解数控加工与传统加工方法的主要区别，重点比了解数控加工与传统加工方法的主要区别，重点比较相同工件采用两种不同工艺方法加工时的效果和较相同工件采用两种不同工艺方法加工时的效果和优缺点。优缺点。了解数控机床的基本组成、工作原理、各部分的作了解数控机床的基本组成、工作原理、各部分的作用，学习并掌握数控编程的基本规定和基本方法。用，学习并掌握数控编程的基本规定和基本方法。了解典型数控机床（数控车、数控铣、数控加工中了解典型数控机床（数控车、数控铣、数控加工中心机床等）的零件加工过程，学习独立编制简单零心机床等）的零件加工过程，学习独立编制简单零件的数控加工程序，完成简单零件的数控加工实训件的数控加工程序，完成简单零件的数控加工实训操作。操作。【实训安全事项实训安全事项】数控加工实训的学生必须集中注意力操作数控机床；旁观的数控加工实训的学生必须集中注意力操作数控机床；旁观的同学禁止按动任何按钮开关以免发生意外事故；任何人严禁同学禁止按动任何按钮开关以免发生意外事故；任何人严禁随意修改或随意删除数控机床的参数设置。随意修改或随意删除数控机床的参数设置。装刀之前应检查刀柄、拉钉是否安装牢固；开车之前应检查装刀之前应检查刀柄、拉钉是否安装牢固；开车之前应检查工件、刀具的装夹是否安全可靠；随时检查机床拖板、工作工件、刀具的装夹是否安全可靠；随时检查机床拖板、工作台、导轨等部件上面是否有异物，如有必须移去。台、导轨等部件上面是否有异物，如有必须移去。单段试运行时，操作面板的进给修调旋钮应当旋到最低档，单段试运行时，操作面板的进给修调旋钮应当旋到最低档，然后再逐步调整。然后再逐步调整。出现紧急情况时，立即按下面板上的出现紧急情况时，立即按下面板上的“急停急停”按钮切断电源；按钮切断电源；然后查找原因排除故障；确认安全之后方可关闭防护门，继然后查找原因排除故障；确认安全之后方可关闭防护门，继续加工。续加工。数控实训操作完毕，应将刀具抬升到安全高度位置，清除工数控实训操作完毕，应将刀具抬升到安全高度位置，清除工作台上的切屑，将进给速度修调值作台上的切屑，将进给速度修调值“置零置零”；然后切断电源、；然后切断电源、清理机床、关闭机床防护门。清理机床、关闭机床防护门。10.0 10.0 实训典型案例实训典型案例 典型案例典型案例1 1：圆弧小轴零件的数控车削实训操作圆弧小轴零件的数控车削实训操作 按照产品图纸，对圆弧小轴零件进行数控车削工按照产品图纸，对圆弧小轴零件进行数控车削工艺分析，手工编写该零件的数控车削程序，完成数控艺分析，手工编写该零件的数控车削程序，完成数控车削加工操作，并完成本案例的车削加工操作，并完成本案例的金工实训报告金工实训报告。典型案例典型案例2 2：型腔模板零件的数控铣削实训操作型腔模板零件的数控铣削实训操作 按照产品图纸的要求，对型腔模板零件进行数控按照产品图纸的要求，对型腔模板零件进行数控铣削工艺分析，编写该零件的数控铣削加工程序（手铣削工艺分析，编写该零件的数控铣削加工程序（手工编程或自动编程均可），完成数控铣削加工操作，工编程或自动编程均可），完成数控铣削加工操作，并完成本案例的并完成本案例的金工实训报告金工实训报告。10.1 10.1 数控车床操作方法数控车床操作方法 10.1.1 10.1.1 数控车床的组成数控车床的组成 数控车床是目前使用较为广泛的数控机床，它由机床本体、数控车床是目前使用较为广泛的数控机床，它由机床本体、伺服系统和数控装置三大部分组成。图伺服系统和数控装置三大部分组成。图10-110-1所示为某经济型所示为某经济型数控车床的示意简图。数控车床的示意简图。图图10-1 10-1 经济型数控车床经济型数控车床 10.1.2 10.1.2 数控加工的特点数控加工的特点 数控加工是通过手工编程或自动编程的方法，将数控加工是通过手工编程或自动编程的方法，将机械加工过程及其所需信息预先输入计算机数控系统，机械加工过程及其所需信息预先输入计算机数控系统，由计算机数控系统控制机床自动加工出所需零件的由计算机数控系统控制机床自动加工出所需零件的一种自动化加工技术。与传统加工方法比较，数控加一种自动化加工技术。与传统加工方法比较，数控加工具有加工精度高、重复精度好、产品质量稳定、生工具有加工精度高、重复精度好、产品质量稳定、生产效率高、加工适应性强、设备的柔性和经济性较好产效率高、加工适应性强、设备的柔性和经济性较好等许多优点。数控技术的推广使用，改善了工人的劳等许多优点。数控技术的推广使用，改善了工人的劳动条件，有利于推行现代化生产管理，它是机械加工动条件，有利于推行现代化生产管理，它是机械加工现代化的一项关键性技术现代化的一项关键性技术。10.1.3 FANUC10.1.3 FANUC系统数控车床的操作方法系统数控车床的操作方法 数控机床因数控系统的系列、型号、规格和机床生产厂家数控机床因数控系统的系列、型号、规格和机床生产厂家的不同，在操作方法、使用功能和面板设置上，往往有许多不的不同，在操作方法、使用功能和面板设置上，往往有许多不相同。下面以相同。下面以BEIJINGBEIJINGFANUC Series 0FANUC Series 0i i Mate Mate为例进行介绍。为例进行介绍。一、数控系统操作面板的按钮及功能一、数控系统操作面板的按钮及功能 FANUC 0FANUC 0i i Mate Mate数控系统操作面板（数控系统操作面板（CRTCRTMDIMDI面板）的按面板）的按钮布置如图钮布置如图10-210-2所示，其主要功能介绍如下：所示，其主要功能介绍如下：1.1.复位复位(RESET)(RESET)键。键。解除报警，置解除报警，置CNCCNC复位时按此键。复位时按此键。图图10-2 FANUC 010-2 FANUC 0i i MateMate数控系统的数控系统的CRTCRTMDIMDI面板面板 2.2.帮助帮助(HELP)(HELP)键。键。了解了解MDIMDI键的操作、显示键的操作、显示CNCCNC的操作方法的操作方法及及CNCCNC中发生报警时使用该键中发生报警时使用该键(帮助功能帮助功能)。3.3.软键。软键。根据不同场合，软键具有多种用途。按功能键后，根据不同场合，软键具有多种用途。按功能键后，再根据要求按软键，可以显示更加详细的画面。此外，软键再根据要求按软键，可以显示更加详细的画面。此外，软键还用于实际加工运行。还用于实际加工运行。4.4.地址数值键。地址数值键。用于输入字母、数字等字符用于输入字母、数字等字符。图图10-2 FANUC 010-2 FANUC 0i i MateMate数控系统的数控系统的CRTCRTMDIMDI面板面板 5.5.换档换档(SHIFT)(SHIFT)键。键。有的地址键上印刷了两个字符，按有的地址键上印刷了两个字符，按SHIFTSHIFT可以实现可以实现字符的切换。按下该键后画面上显示字符的切换。按下该键后画面上显示。6.6.输入输入(INPUT)(INPUT)键。键。按下地址或数值键时，数据将输入到缓冲器并显按下地址或数值键时，数据将输入到缓冲器并显示在示在CRTCRT上。欲将输入至缓冲器中的信息设定到偏移寄存器或其它内存中时，上。欲将输入至缓冲器中的信息设定到偏移寄存器或其它内存中时，须按须按INPUTINPUT键。该键与软键的键。该键与软键的 输入输入 键功能相同，使用任何一个都可以。键功能相同，使用任何一个都可以。7.7.清除清除(CAN)(CAN)键。键。清除输入至缓冲器中的字符时，按此键。清除输入至缓冲器中的字符时，按此键。8.8.编辑键。编辑键。编辑程序时使用，其功能为：编辑程序时使用，其功能为：ALTER ALTER 变更。变更。INSERT INSERT 插入。插入。DELETE DELETE 删除。删除。9.9.功能键。功能键。用于各显示画面的转换，其功能为：用于各显示画面的转换，其功能为：POS POS 位置显示画面时按此键。位置显示画面时按此键。PROG PROG 程序画面时按此键。程序画面时按此键。OFFSETOFFSETSETTING SETTING 偏移设定画面时按此键。偏移设定画面时按此键。SYSTEM SYSTEM 系统画面时按此键。系统画面时按此键。MESSAGE MESSAGE 信息显示画面时按此键。信息显示画面时按此键。CUSTOMCUSTOMGRAPH GRAPH 不使用。不使用。10.10.光标移动键。光标移动键。有有4 4种光标移动键，可以使光标实现上、下、左、右种光标移动键，可以使光标实现上、下、左、右方向的移动。方向的移动。11.11.翻页键。翻页键。有两种翻页键，使有两种翻页键，使CRTCRT画面顺向或逆向切换。画面顺向或逆向切换。二、数控机床操作面板的按钮及功能二、数控机床操作面板的按钮及功能 1.1.电源开关：电源开关：机床的总电源开关位于机床的背面。工机床的总电源开关位于机床的背面。工作时先将总电源开关置于作时先将总电源开关置于“ONON。2.2.急停按钮及报警指示：急停按钮及报警指示：1)1)急停按钮：急停按钮：2)2)机床报警指示灯。机床报警指示灯。3.3.模式选择按钮：模式选择按钮：1)1)编辑编辑(EDIT)(EDIT)。2)2)手动数据输入手动数据输入(MDI)(MDI)。3)3)自动执行自动执行(AUTO)(AUTO)。(1)(1)机床锁住机床锁住(MLK)(MLK)。(2)(2)空运行空运行(DRN)(DRN)。(3)(3)程序段跳跃程序段跳跃(BDT)(BDT)。(4)(4)单段运行单段运行(SBK)(SBK)。(5)(5)选择停止选择停止(M01)(M01)。4)4)手动连续进给手动连续进给(JOG)(JOG)：(1)(1)手动连续慢速进给。手动连续慢速进给。(2)(2)手动连续快速进给。手动连续快速进给。5)5)手轮进给操作手轮进给操作(HANDLE)(HANDLE)。6)6)手动返回参考点手动返回参考点(ZRN)(ZRN)。4.4.循环启动执行按钮：循环启动执行按钮：1)1)循环启动开始按钮循环启动开始按钮(CYCLE START)(CYCLE START)。2)2)循环启动停止按钮循环启动停止按钮(CYCLE STOP)(CYCLE STOP)。5.5.主轴功能：主轴功能：1)1)主轴反转按钮主轴反转按钮(CCW)(CCW)。2)2)主轴正转按钮主轴正转按钮(CW)(CW)。3)3)主轴停转按钮主轴停转按钮(STOP)(STOP)。4)4)主轴点动按钮主轴点动按钮(S(S点动点动)。6.6.其它功能：其它功能：三、数控车床的操作步骤三、数控车床的操作步骤 1.1.接通电源：接通电源：1)1)检查检查CNCCNC和机床外观是否正常。和机床外观是否正常。2)2)接通机床电器柜电源，按下接通机床电器柜电源，按下“电源开电源开”按钮。按钮。3)3)检查检查CRTCRT画面显示资料。如果画面显示资料。如果CRTCRT屏幕上出现屏幕上出现CNCCNC数控装置未准备好数控装置未准备好(NOT READY)(NOT READY)报警信号，说明报警信号，说明“急停急停”按钮被按下尚未复位，此时应顺时针旋转急按钮被按下尚未复位，此时应顺时针旋转急停按钮，使按钮放松弹起，则急停状态解除。停按钮，使按钮放松弹起，则急停状态解除。4)4)检查散热风扇等是否正常运转。检查散热风扇等是否正常运转。2.2.手动操作：手动操作：1)1)返回参考点手动操作。返回参考点手动操作。(1)(1)选择模式按钮选择模式按钮ZRNZRN及及JOGJOG。(2)(2)持续按下持续按下“+X+X”轴的方向选择按钮，直到轴的方向选择按钮，直到X X轴的返回轴的返回参考点指示灯亮之后才松开。参考点指示灯亮之后才松开。(3)(3)持续按下持续按下“+Z+Z”轴的方向选择按钮，直到轴的方向选择按钮，直到Z Z轴的返回轴的返回参考点指示灯亮之后才松开。参考点指示灯亮之后才松开。2)2)拖板的手动进给：拖板的手动进给：(1)(1)快速移动。快速移动。(2)(2)手轮进给操作。手轮进给操作。3)3)程序的编辑操作：程序的编辑操作：(1)(1)建立一个新程序：建立一个新程序：(2)(2)调用内存中存储的程序：调用内存中存储的程序：(3)(3)删除程序：删除程序：3.3.工件的装夹：工件的装夹：装夹工件棒料时，应使三爪自定心卡盘夹紧工件棒料，并装夹工件棒料时，应使三爪自定心卡盘夹紧工件棒料，并留有一定的夹持长度。棒料的伸出长度应考虑到零件的加工长留有一定的夹持长度。棒料的伸出长度应考虑到零件的加工长度及必要的安装距离等。如装夹外圆已经精车的工件，必须在度及必要的安装距离等。如装夹外圆已经精车的工件，必须在工件的外圆上包一层铜皮，以防止损伤工件的外圆表面。工件的外圆上包一层铜皮，以防止损伤工件的外圆表面。4.4.设置刀具偏移值设置刀具偏移值(设定工件坐标系设定工件坐标系)：1)1)设置设置X X向、向、Z Z向的刀具偏移值：向的刀具偏移值：2)2)设置刀尖圆弧半径的补偿参数：设置刀尖圆弧半径的补偿参数：3)3)假想刀尖方位号：假想刀尖方位号：数控车床通常按圆弧刀尖来对刀和数控车床通常按圆弧刀尖来对刀和执行刀具半径补偿，编程时应该假想使刀尖圆弧的圆心位置与执行刀具半径补偿，编程时应该假想使刀尖圆弧的圆心位置与数控加工程序的起刀点重合。数控加工程序的起刀点重合。图图10-4 10-4 假想刀尖方位号的规定假想刀尖方位号的规定 5.5.自动加工。自动加工的操作步骤为：自动加工。自动加工的操作步骤为：1)1)调出需要执行的程序，确认程序正确无误。调出需要执行的程序，确认程序正确无误。2)2)按下模式选择按钮按下模式选择按钮AUTOAUTO。3)3)按下按钮按下按钮PROGPROG，按下软键，按下软键 检视检视 ，使屏幕显示正准，使屏幕显示正准备执行的程序及坐标。备执行的程序及坐标。4)4)按下按下“循环启动按钮循环启动按钮(CYCLE START)(CYCLE START)”，自动循环执行，自动循环执行加工程序。加工程序。6.6.关闭机床。关闭数控机床的操作步骤为：关闭机床。关闭数控机床的操作步骤为：1)1)检查操作面板上的循环启动灯是否关闭。检查操作面板上的循环启动灯是否关闭。2)2)检查检查CNCCNC机床的移动部件是否都已经停止移动。机床的移动部件是否都已经停止移动。3)3)如果外部输出输入设备接在机床上，应当先关闭外如果外部输出输入设备接在机床上，应当先关闭外部设备的电源。部设备的电源。4)4)按下按下“急停急停”键后，按下键后，按下“电源关电源关”按钮，关闭机床按钮，关闭机床的总电源。的总电源。7.7.机床保养。机床保养。数控加工完成之后，要按规定对数控机床数控加工完成之后，要按规定对数控机床和工作环境进行清理、维护和保养。和工作环境进行清理、维护和保养。10.1.4 10.1.4 数控车床加工实例数控车床加工实例 加工如图加工如图10-510-5所示的小轴零件，材料所示的小轴零件，材料4545#圆钢，毛圆钢，毛坯尺寸坯尺寸35mm35mm130mm130mm，试编制其数控车削的加工，试编制其数控车削的加工程序。程序。1 1分析零件图纸分析零件图纸 经形体分析，该零件的轮廓由圆锥面、圆弧面、经形体分析，该零件的轮廓由圆锥面、圆弧面、圆柱面、倒角、螺纹、切槽等几何要素组成，可采用圆柱面、倒角、螺纹、切槽等几何要素组成，可采用G71G71多重复合循环车削指令来编制其外圆粗加工程序多重复合循环车削指令来编制其外圆粗加工程序,退刀槽则可采用退刀槽则可采用 3mm3mm的切刀直接加工。的切刀直接加工。M16M16为普通粗为普通粗牙螺纹，螺距牙螺纹，螺距2mm2mm，螺纹小径的数值可以按，螺纹小径的数值可以按d(d(螺纹螺纹大径大径)-1.1t()-1.1t(螺距螺距)来估算，计算可得螺纹的小径来估算，计算可得螺纹的小径16-1.116-1.12 213.8mm13.8mm，加工程序可采用，加工程序可采用G92G92螺纹车削单螺纹车削单一固定循环指令来编制。该零件可采用一次装夹的方一固定循环指令来编制。该零件可采用一次装夹的方法完成全部加工。法完成全部加工。图图10-5 10-5 小轴零件加工小轴零件加工 2 2制定数控车削加工工艺制定数控车削加工工艺 (1)(1)确定装夹方法和加工顺序：确定装夹方法和加工顺序：以以3535外圆为基准，采用外圆为基准，采用三爪自定心卡盘装夹工件。编程原点选择在零件右端面回转中三爪自定心卡盘装夹工件。编程原点选择在零件右端面回转中心处。加工顺序如下：心处。加工顺序如下：车端面；车端面；用用G71G71多重复合车削循多重复合车削循环指令粗车各外圆，留精车余量环指令粗车各外圆，留精车余量0.3mm0.3mm；用用G70G70多重复合精多重复合精车循环指令精车各外圆轮廓至图纸尺寸；车循环指令精车各外圆轮廓至图纸尺寸；车车3 32mm2mm螺纹退螺纹退刀槽；刀槽；用用G92G92螺纹单一车削循环指令，分螺纹单一车削循环指令，分5 5刀车削刀车削M16M16螺纹；螺纹；切断。切断。(2)(2)选择刀具：选择刀具：因工件材料为因工件材料为45#45#圆钢，选择机夹可转位圆钢，选择机夹可转位不重磨式车刀，不重磨式车刀，YTl5YTl5硬质合金刀片。硬质合金刀片。1#1#刀为刀为9090外圆粗车车外圆粗车车刀，刀尖圆弧半径为刀，刀尖圆弧半径为0.8mm0.8mm；2#2#刀为刀为9090外圆精车车刀，刀尖外圆精车车刀，刀尖圆弧半径为圆弧半径为0.3mm0.3mm；3#3#刀为高速钢切槽车刀，刀刃宽度为刀为高速钢切槽车刀，刀刃宽度为3mm3mm4#4#刀为刀为YT5YT5硬质合金外螺纹车刀，螺纹牙型角为硬质合金外螺纹车刀，螺纹牙型角为6060。(3)(3)切削用量：切削用量：粗车时，背吃刀量粗车时，背吃刀量a ap p1.0mm1.0mm、进给量、进给量F F0.2mm0.2mmr r、主轴转速、主轴转速S S600r600rminmin；精车时，；精车时，a ap p0.15mm0.15mm、进给量进给量F F0.1mm0.1mmr r、主轴转速、主轴转速S S1000r1000rminmin。(4)(4)刀具布置：刀具布置：如图如图10-510-5所示，将刀具安装到相应的刀所示，将刀具安装到相应的刀位上。位上。3 3小轴零件的数控加工程序：小轴零件的数控加工程序：%O6600 O6600 N010 G50 X100 Z160 N010 G50 X100 Z160；工件坐标系设定工件坐标系设定 N020 M03 S600 T0101N020 M03 S600 T0101；主轴正转主轴正转600r600rminmin，调用，调用1 1#刀具、刀具、1 1#刀补刀补 N025 M08N025 M08；开切削液开切削液 N030 G00 X38.0 Z0.0N030 G00 X38.0 Z0.0；快速接近工件快速接近工件 N035 G01 X0.0 F0.25N035 G01 X0.0 F0.25；粗车加工右端面粗车加工右端面 N040 G00 X42.0 Z5.0N040 G00 X42.0 Z5.0；快速退刀快速退刀 N050 X36.0 Z2.0 F2.0N050 X36.0 Z2.0 F2.0；快进，到达快进，到达G71G71循环起点循环起点 N060 G71 U1.5 R0.2N060 G71 U1.5 R0.2；G71G71多重复合车削循环（粗车）多重复合车削循环（粗车）N070 G71 P80 Q160 U0.3 W0.1 F0.2 N070 G71 P80 Q160 U0.3 W0.1 F0.2；N080 G00 X12.0 Z1.0 N080 G00 X12.0 Z1.0；N085 G01 Z0.0 N085 G01 Z0.0；N090 X16.0 Z-2.0 F0.1 N090 X16.0 Z-2.0 F0.1；N100 Z-28.0 N100 Z-28.0；Nll0 X24.0 W-10.0 Nll0 X24.0 W-10.0；N120 Z-48.0 N120 Z-48.0；N130 G03 X32.0 Z-52.0 R4.0 N130 G03 X32.0 Z-52.0 R4.0；N140 G01 Z-68.0 N140 G01 Z-68.0；N150 X34.0 N150 X34.0；N160 Z-85.0 N160 Z-85.0；N170 G00 X100.0 Z160.0 T0100 N170 G00 X100.0 Z160.0 T0100；快速返回换刀点，取消快速返回换刀点，取消1 1#刀补刀补 N180 S1000 T0202 N180 S1000 T0202；变换转速变换转速1000r1000rminmin，调用，调用2 2#刀具、刀具、2 2#刀补刀补 N190 G00 X36.0 Z2.0 N190 G00 X36.0 Z2.0；快速进刀，至精车循环起点快速进刀，至精车循环起点 N200 G70 P80 Q160N200 G70 P80 Q160；多重复合车削循环（精车）多重复合车削循环（精车）N210 G00 X100.0 Z160.0 T0200N210 G00 X100.0 Z160.0 T0200；快速返回换刀点，取消快速返回换刀点，取消2 2#刀具半径补刀具半径补 偿偿 N220 S200T0303N220 S200T0303；变换转速变换转速200r200rminmin，调用，调用3 3#刀具、刀具、3 3#刀补刀补 N240 G00 X17.0 Z-25.0N240 G00 X17.0 Z-25.0；快速进刀快速进刀 N250 G01 X12.0 F0.08N250 G01 X12.0 F0.08；切螺纹退刀槽切螺纹退刀槽 N260 G04 U0.4N260 G04 U0.4；槽底动作，暂停槽底动作，暂停5 5转转 N270 G00 X20.0N270 G00 X20.0；快速退刀快速退刀 N280 X100.0 Z160.0 T0300N280 X100.0 Z160.0 T0300；快速返回换刀点，取消快速返回换刀点，取消3 3#刀具半径补偿刀具半径补偿 N290 T0404N290 T0404；调用调用4 4#刀、刀、4 4#刀补刀补 N300 G00 X20.0 Z16.0 N300 G00 X20.0 Z16.0；快速进刀，至快速进刀，至G92G92螺纹车削单一循环螺纹车削单一循环 的起点的起点 N310 G92 X15.0 Z-26.0 F2.0N310 G92 X15.0 Z-26.0 F2.0；G92G92螺纹车削单一循环，第螺纹车削单一循环，第1 1刀刀 N320 X14.5N320 X14.5；螺纹车削单一循环，第螺纹车削单一循环，第2 2刀刀 N330 X14.2N330 X14.2；螺纹车削单一循环，第螺纹车削单一循环，第3 3刀刀 N340 X13.9N340 X13.9；螺纹车削单一循环，第螺纹车削单一循环，第4 4刀刀 N350 X13.8N350 X13.8；螺纹车削单一循环，第螺纹车削单一循环，第5 5刀，螺纹车刀，螺纹车 成成 N360 G00 X100.0 Z160.0 T0400N360 G00 X100.0 Z160.0 T0400；快速返回换刀点，取消快速返回换刀点，取消4#4#刀具半径刀具半径 补偿补偿 N370 T0303N370 T0303；调用调用3#3#刀、刀、3#3#刀补刀补 N380 G00 X38.0 Z-85.0N380 G00 X38.0 Z-85.0；快速进刀快速进刀 N390 G01 X0.0 F0.1N390 G01 X0.0 F0.1；切断切断 N400 G00 X100.0 Z160.0 T0300N400 G00 X100.0 Z160.0 T0300；快速返回换刀点，取消快速返回换刀点，取消3#3#刀具半径刀具半径 补偿补偿 N410 M09N410 M09；关切削液关切削液 N420 M02N420 M02；程序结束程序结束10.2 10.2 数控铣床操作方法数控铣床操作方法 10.2.1 10.2.1 数控铣床的结构数控铣床的结构 数控铣床按用途不同，可分为数控铣床按用途不同，可分为数控立式铣床、数控卧式铣床、数数控立式铣床、数控卧式铣床、数控龙门铣床等多种。数控铣床由床控龙门铣床等多种。数控铣床由床身、铣头、纵向工作台、横向床鞍、身、铣头、纵向工作台、横向床鞍、升降台、电气控制系统等部分组成。升降台、电气控制系统等部分组成。它能够完成铣削、镗削、钻削、攻它能够完成铣削、镗削、钻削、攻螺纹及自动工作循环等基本的工作，螺纹及自动工作循环等基本的工作，还可加工各种形状复杂的凸轮、样还可加工各种形状复杂的凸轮、样板及模具零件。图板及模具零件。图10-610-6所示为立式所示为立式数控铣床。数控铣床。图图10-6 10-6 立式数控铣床立式数控铣床 10.2.2 10.2.2 数控铣床的加工对象数控铣床的加工对象 数控铣床主要用于加工各种黑色金属、有色金属及非金属数控铣床主要用于加工各种黑色金属、有色金属及非金属的平面轮廓零件、空间曲面零件和孔加工，包括：的平面轮廓零件、空间曲面零件和孔加工，包括：1)1)平面轮廓零件。各种盖板、凸轮以及飞机整体结构件中平面轮廓零件。各种盖板、凸轮以及飞机整体结构件中的桁架、翼肋等。的桁架、翼肋等。2)2)空间曲面零件。各类模具中常见的各种曲面，一般需要空间曲面零件。各类模具中常见的各种曲面，一般需要采用三坐标联动，甚至四、五轴坐标联动进行加工。采用三坐标联动，甚至四、五轴坐标联动进行加工。3)3)螺纹。内外螺纹、圆柱螺纹、圆锥螺纹等。螺纹。内外螺纹、圆柱螺纹、圆锥螺纹等。10.2.3 10.2.3 数控铣床的操作数控铣床的操作 数控铣床配置的数控系统不同，其操作面板的形式也不相数控铣床配置的数控系统不同，其操作面板的形式也不相同，但各种开关、按键的功能及操作方法大同小异。图同，但各种开关、按键的功能及操作方法大同小异。图10-710-7所所示为示为FANUC 0-MDFANUC 0-MD数控系统的控制面板，其功能键的功能说明如数控系统的控制面板，其功能键的功能说明如表表10-110-1所示。数控铣床的操作如下：所示。数控铣床的操作如下：1.1.开机开机 各种型号数控机床的结构及数控系统有所差异，具体的开各种型号数控机床的结构及数控系统有所差异，具体的开机过程请参看机床操作说明书。通常可按下列步骤进行：机过程请参看机床操作说明书。通常可按下列步骤进行：(1)(1)检查机床状态是否正常；检查机床状态是否正常；(2)(2)检查电源电压是否符合要求，接线是否正确；检查电源电压是否符合要求，接线是否正确；(3)(3)按下按下“急停急停”按钮；按钮；(4)(4)机床上电；机床上电；(5)(5)数控上电；数控上电；(6)(6)检查风扇电机运转是否正常；检查风扇电机运转是否正常；(7)(7)检查面板上的指示灯是否正常。检查面板上的指示灯是否正常。图图10-7 FANUC 010-7 FANUC 0MDMD系统操作面板系统操作面板表表10-1 10-1 FANUC 0-MDFANUC 0-MD系统控制面系统控制面板上各键的板上各键的功能功能 2.2.安装工件安装工件(毛坯毛坯)3.3.输入程序输入程序 4.4.对刀对刀 5.5.加工加工 6.6.关机关机 工件加工完毕后，卸下工件，清理机床，然后关工件加工完毕后，卸下工件，清理机床，然后关机。关机的步骤如下：机。关机的步骤如下：(1)(1)按下控制面板上的按下控制面板上的“急停急停”按钮；按钮；(2)(2)断开数控电源；断开数控电源；(3)(3)断开机床电源。断开机床电源。10.2.4 10.2.4 数控铣床加工实例数控铣床加工实例 如图如图10-810-8所示的平面凸轮零件，毛坯材质为所示的平面凸轮零件，毛坯材质为45#45#调质钢，其两端面和调质钢，其两端面和4 413H713H7孔均已加工完毕，现拟孔均已加工完毕，现拟在数控铣床上铣削凸轮周边的轮廓曲线表面，数控加在数控铣床上铣削凸轮周边的轮廓曲线表面，数控加工过程如下：工过程如下：1.1.加工工艺分析加工工艺分析 经图纸分析可知，该凸轮曲线由若干段圆弧连接经图纸分析可知，该凸轮曲线由若干段圆弧连接而成。而成。30H730H7孔为设计基准，故取孔为设计基准，故取30H730H7孔和一个端孔和一个端面作为主要定位面，消除面作为主要定位面，消除5 5个自由度，另取一个个自由度，另取一个13H713H7孔用于定位，在该孔内放置削边销消除孔用于定位，在该孔内放置削边销消除1 1个自由度个自由度,使使工件完全定位。在端面上用螺母垫圈将工件压紧。因工件完全定位。在端面上用螺母垫圈将工件压紧。因为为30H730H7孔既是设计基准又是定位基准，所以对刀点孔既是设计基准又是定位基准，所以对刀点选在选在30H730H7孔中心线与上端面的交点处，这样做很容孔中心线与上端面的交点处，这样做很容易确定刀具中心与零件的相对位置。易确定刀具中心与零件的相对位置。图图10-8 10-8 平面凸轮零件简图平面凸轮零件简图 2.2.加工参数调整加工参数调整 工件坐标系原点在工件坐标系原点在X X 和和Y Y 方向上设置在工作台中间，可在方向上设置在工作台中间，可在G53G53坐标系中取坐标系中取X=-400X=-400，Y=-100Y=-100。Z Z坐标的设置按刀具长度和夹坐标的设置按刀具长度和夹具、工件的高度决定，如选用具、工件的高度决定，如选用2020的立铣刀，取工件上端面为、的立铣刀，取工件上端面为、Z Z向坐标零点，该点在向坐标零点，该点在G53G53坐标系中的位置为坐标系中的位置为Z=-80Z=-80处。将上述处。将上述3 3个数值设置到个数值设置到G54G54工件坐标系中。工件坐标系中。3.3.确定走刀路线确定走刀路线 该凸轮的轮廓曲线由若该凸轮的轮廓曲线由若干段圆弧组成，只需计算出干段圆弧组成，只需计算出各基点坐标，使用刀具半径各基点坐标，使用刀具半径补偿功能，即可编制该零件补偿功能，即可编制该零件的数控加工程序。平面凸轮的数控加工程序。平面凸轮的加工走刀路线如图的加工走刀路线如图10-910-9所所示。示。图图10-9 10-9 平面凸轮加工走刀路线平面凸轮加工走刀路线4.4.数控加工程序数控加工程序该平面凸轮周边的轮廓曲线表面数控加工程序及其说明如下：该平面凸轮周边的轮廓曲线表面数控加工程序及其说明如下：%O5588 O5588 N10 G54 X0 Y0 Z40 N10 G54 X0 Y0 Z40；进入进入G54G54工件坐标系工件坐标系 N20 G90 G00 Gl7 X-73.8 Y20N20 G90 G00 Gl7 X-73.8 Y20；由起刀点到加工开始点由起刀点到加工开始点 N30 G00 Z0N30 G00 Z0；下刀至零件上表面下刀至零件上表面 N40 G01 Z-16 F200N40 G01 Z-16 F200；下刀至零件下表面以下下刀至零件下表面以下1mm1mm N59 G42 G01 X-63.8 Y10 F80 H01 N59 G42 G01 X-63.8 Y10 F80 H01；开始刀具半径补偿；开始刀具半径补偿 N60 G01 X-63.8 Y0N60 G01 X-63.8 Y0；切入零件至切入零件至A A点点 N70 G03 X-9.96 Y-63.02 R63.8 N70 G03 X-9.96 Y-63.02 R63.8；切削切削ABAB N80 G02 X-5.57 Y-63.76 R175 N80 G02 X-5.57 Y-63.76 R175；切削切削BCBC N90 G03 X63.99 Y-0.28 R64 N90 G03 X63.99 Y-0.28 R64；切削切削CDCD N100 G03 X63.72 Y0.03 R0.3 N100 G03 X63.72 Y0.03 R0.3；切削切削DEDE N110 G02X44.79Y19.6R21 N110 G02X44.79Y19.6R21；切削切削EFEF N100 G03 X14.79 Y59.18 R46 N100 G03 X14.79 Y59.18 R46；切削切削FCFC N130 G03 X-55.26 Y25.05 R61 N130 G03 X-55.26 Y25.05 R61；切削切削GHGH N140 G02 X-63.02 Y9.97 R175 N140 G02 X-63.02 Y9.97 R175；切削切削HIHI N150 G03 X-63.80 Y0 R63.8 N150 G03 X-63.80 Y0 R63.8；切削切削IAIA N160 G01 X-63.80 Y-10 N160 G01 X-63.80 Y-10；切削零件切削零件 N170 G01 G40 X-73.8 Y-20 N170 G01 G40 X-73.8 Y-20；取消刀具补偿取消刀具补偿 N180 G00 Z40 N180 G00 Z40；Z Z向抬刀向抬刀 N190 G00 X0 Y0 M02 N190 G00 X0 Y0 M02；返回加工坐标系原点，返回加工坐标系原点，程序结束程序结束 参数设置：参数设置：H01=10H01=10；G54G54：X=-400X=-400，Y=-100Y=-100，Z=-80Z=-80。10.2.5 10.2.5 自动编程简介自动编程简介 在数控铣削加工中，如果被加工零件十分复杂，可以采用在数控铣削加工中，如果被加工零件十分复杂，可以采用自动编程代替手工编程，快速准确高效地编制数控加工程序。自动编程代替手工编程，快速准确高效地编制数控加工程序。自动编程是借助计算机大型应用工程软件辅助，由计算机根据自动编程是借助计算机大型应用工程软件辅助，由计算机根据人的指示，自动计算数控加工中刀位点的坐标，自动生成复杂人的指示，自动计算数控加工中刀位点的坐标，自动生成复杂零件数控加工程序的方法。因为计算机不可能自动完成数控加零件数控加工程序的方法。因为计算机不可能自动完成数控加工工艺分析的工作，所以自动编程要以熟练掌握手工编程方法工工艺分析的工作，所以自动编程要以熟练掌握手工编程方法作为基础，必须由具有丰富专业技术知识的人才能完成。自动作为基础，必须由具有丰富专业技术知识的人才能完成。自动编程及其操作步骤为：编程及其操作步骤为：1)1)熟悉数控自动编程软件的功能与使用方法。熟悉数控自动编程软件的功能与使用方法。2)2)分析零件加工工艺。分析零件加工工艺。3)3)几何造型。几何造型。4)4)选择合适刀具。选择合适刀具。5)5)生成刀具轨迹。生成刀具轨迹。6)6)刀具轨迹验证。刀具轨迹验证。7)7)后置处理。后置处理。10.3 10.3 数控加工中心操作方法数控加工中心操作方法 10.3.1 10.3.1 加工中心概述加工中心概述 数控加工中心机床是具有刀库和自动换刀机械手装置的多数控加工中心机床是具有刀库和自动换刀机械手装置的多功能数控机床。加工中心机床在工件一次装夹后可自动转位、功能数控机床。加工中心机床在工件一次装夹后可自动转位、自动换刀、自动调整主轴转速和进给量、自动完成多工序的加自动换刀、自动调整主轴转速和进给量、自动完成多工序的加工。加工中心的种类很多，最常见的有加工箱体类零件的镗铣工。加工中心的种类很多，最常见的有加工箱体类零件的镗铣加工中心和加工回转体零件的车削加工中心。加工中心和加工回转体零件的车削加工中心。如图如图10-1010-10所示为卧式镗铣加工中心机床，它有一个链式所示为卧式镗铣加工中心机床，它有一个链式回转刀库，可以容纳回转刀库，可以容纳40408080把刀具，可对工件连续自动地进行把刀具，可对工件连续自动地进行镗、铣、钻、扩、铰和攻螺