数控铣实训指导书

前 言本实训指导书是广东省农工商职业技术学校机电工程系机械类专业的校本教材。本书参照人力资源和社会保障部颁发的中级技术工人等级标准及职业技能鉴定规范，结合本校特点编写，可以作为数控、模具、机电一体化专业的数控铣床/加工中心一体化实训教材。本书着重强调数控铣床实训的安全文明生产要求以及数控铣床的操作与实际加工；着重培养学生在机械加工过程中的工艺分析与零件加工能力。本书在教学内容安排上尽量突出实用性。“嘤其鸣矣，求其友声” 。由于编者业务水平有限，探索经验不足，在本实训指导书编写过程中难免出现错误、不妥之处，敬请专家、师生指教，不胜感谢。目 录数控铣实训教学大纲一、实训性质二、实训任务及目的三、实训的条件四、实训要求及注意事项五、实训内容和时间安排模块一 安全文明生产教育模块二 数控铣床概述及基本操作课题一 了解与熟悉数控铣床课题二 数控铣床常用刀具介绍课题三 GSK983M 面版操作及对刀模块三 数控铣床手工编程与铣削加工课题一 外轮廓铣削的手工编程与加工课题二 钻孔铣削的手工编程与加工模块四 2D 零件铣削的自动编程与加工课题一 2D 零件铣削的自动编程与加工课题二 2D 零件铣削的自动编程与加工课题三 2D 零件铣削的自动编程与加工.课题四 2D 零件铣削的自动编程与加工模块五 3D 零件铣削的自动编程与加工课题一 鼠标模型的自动编程与加工课题二 五角星的自动编程与加工模块六 综合加工 模块七 技能拓展 附录一、数控铣床中级工技能试题附录二、国家职业标准数控铣工数控铣实训教学大纲一、实训性质数控铣床实训是一门实用性的现代加工技术课程，也是数控、模具、机电专业一门重要的专业实践课。是学生学习了数控加工基础等有关专业课程后，安排在数控实训车间中完成的一个实践性教学环节；是对学生的数控铣削加工工艺规程设计及实施能力、数控编程能力、数控铣床（加工中心）操作及加工调整能力、加工现场协调能力等的综合训练和评价。二、实训任务及目的1、实训任务本实训的任务主要是对在校学生进行常见数控铣床基本操作技能的强化训练，使学生了解数控铣床的结构和工作原理；掌握数控铣床日常维护和保养方法；具备常见数控铣床的基本操作能力及解决机床加工过程中的实际问题的能力。并且通过实训学习后，达到国家技能鉴定标准数控铣工中级工水平。2、实训目的1） 、熟悉数控铣床（加工中心）的结构组成及工作原理。2） 、掌握工、夹、量具的正确使用和保养方法3） 、熟练掌握数控铣床（加工中心）的基本操作和数控加工的一般流程。4)、掌握简单零件的手工编程与加工方法。5） 、能够利用 MasterCAM 软件对中等复杂的二维和三维零件进行自动编程与加工6） 、对于中等复杂的零件初步具有选择加工方法和进行工艺分析的能力,具备独立完成中等复杂零件的编程、加工制造和测量的实践能力。7） 、实训过程中，通过接受有关的生产劳动纪律及安全生产教育，培养学生良好的职业素质和团结协作，爱岗敬业的科学精神，使学生将来更好更快地适应职业岗位的需求。三、实训条件实训设备 型号/规格 数量 备注数控铣床 XK7132 型 2 台 华中系统数控铣床 XK714 型 8 台 广数系统 GSK983M加工中心 VB650 型 1 台 日本法那克系统FALUC加工中心 XH7145 型 1 台 日本三菱系统16、10、8、6 立铣刀 1 套/台刀具R5 R4 R3 R2 球刀 1 套/台标卡尺 0-125mm钢尺 0-125mm量具百分表与表座1 套/台平口虎钳 1 个/台弹簧夹头 1 套/台夹具拆装刀具的扳手 1 套/台加工材料 铝合金:80X80X30 10 块/台垫铁、铜皮 1 套/台四、实训要求及注意事项1、严格遵守实训车间的管理规定，服从老师的安排，认真学习机床的安全文明操作规程，提高警惕，做到安全第一。2、遵守实训车间纪律，做到不迟到、不早退、不旷课；工作服、工作冒要穿戴整齐，仪容仪表整洁大方。平时要正常开机/关机，打扫实训场所卫生及保养好数控机床。3、要求每个学生都要掌握数控铣床的基本操作及对刀和参数设置方法，能够独立熟练完成中级工课题的绘图、编程与加工。最后顺利通过中级铣工的考证。4、每个学生独立完成实训报告的撰写；五、实训内容及时间安排本教材实训教学周数为 5 周（92 课时） ，实训课题与学时分配见下表（供参考） 。实训教学内容 学时模块一 数控机床安全文明生产教育 4模块二 数控铣床概述及基本操作 12课题一了解与熟悉数控铣床 2课题二数控铣床常用刀具介绍 2课题三 GSK983M 面版操作及对刀 8模块三 数控铣床手工编程与铣削加工 12课题一外轮廓铣削的编程与加工 6课题二钻孔铣削的编程与加工 6模块四 2D 零件铣削的编程与加工 32课题一 2D 零件铣削的编程与加工 8课题二 2D 零件铣削的编程与加工 8课题三 2D 零件铣削的编程与加工 8课题四 2D 零件铣削的编程与加工 8模块五 3D 零件铣削的自动编程与加工 16课题一 鼠标模型的自动编程与加工 8课题二 五角星的自动编程与加工 8模块六 综合加工 8模块七 技能拓展 8合 计 92模块一数控机床安全文明生产教育实训目标： 熟悉数控铣床安全操作和文明生产的具体要求 熟悉数控铣床的安全操作规程 了解数控铣床的日常维护保养方法实训内容：1安全操作和文明生产的规定2数控铣床的安全操作规程3数控铣床的日常维护保养知识实训步骤：一.安全文明生产规定数控机床是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，为了充分发挥机床的优越性，提高生产效率，管好、用好、修好数控机床，技术人员的素质及文明生产显得尤为重要。操作人员除了要熟悉掌握数控机床的性能，做到熟练操作以外，还必须养成文明生产的良好工作习惯和严谨工作作风，具有良好的的职业素质、责任心和合作精神。操作时应做到以下几点：1.严格遵守劳动纪律，不迟到、不早退、工作中不准打闹，坚守岗位。2. 进入岗位前必须按规定穿戴好工作服装 ，不得穿戴带有危险隐患的服饰品 。3. 认真执行岗位责任制，严格遵守操作规程，不作与本职无关的事。4.非本岗操作者及维护使用人员，未经批准不得进入或触动机床及辅助设备。5.严格执行交接班制度，做好交接记录工作。6.下班前必须清理现场，切断电源，关闭门窗等。7. 实行定期维护和保养制度，保证机床安全运行。8.一旦发生事故，应立即采取措施防止事故扩大，保护现场。二.机床安全操作规程 为了正确合理地使用数控机床，减少其故障的发生率，操作方法。经机床管理人员同意方可操作机床。1开机前的注意事项 1)操作人员必须熟悉该数控机床的性能，操作方法。经机床管理人员同意方可操作机床。2)机床通电前，先检查电压、气压、油压是否符合工作要求。3)检查机床可动部分是否处于可正常工作状态。4)检查工作台是否有越位，超极限状态。5)检查电气元件是否牢固，是否有接线脱落。6)检查机床接地线是否和车间地线可靠连接（初次开机特别重要）。7)已完成开机前的准备工作后方可合上电源总开关。2开机过程注意事项 1)严格按机床说明书中的开机顺序进行操作。2)一般情况下开机过程中必须先进行回机床参考点操作，建立机床做标系。3)开机后让机床空运转 15min 以上，使机床达到平衡状态。4)关机以后必须等待 1min 以上才可以进行再次开机，没有特殊情况不得随意频繁进行开机或关机操作。3调试过程注意事项 1)编辑、修改、调试好程序。若是首件试切必须进行空运行，确保程序正确无误。2)按工艺要求安装、调试好夹具，并清除各定位面的铁屑和杂物。3)按定位要求装夹好工件，确保定位正确可靠。不得在加工过程中发生工件有松动现象。4) 安装好所要用的刀具，若是加工中心，则必须使刀具在刀库上的刀位号与程序中的刀号严格一致。5)按工件上的编程原点进行对刀，建立工件坐标系。若用多把刀具，则其余各把刀具分别进行长度补偿或刀尖位置补偿。6)设置好刀具半径补偿。7)确认冷却液输出通畅，流量充足。8)再次检查所建立的工件坐标系是否正确。以上各点准备好后方可加工工件。4加工过程注意事项 1)加工过程中，不得调整刀具和测量工件尺寸。2)自动加工中，自始至终监视运转状态，严禁离开机床，遇到问题及时解决，防止发生不必要的事故。3)定时对工件进行检验。确定刀具是否磨损等情况。4)关机时，或交接班时对加工情况，重要数据等作好记录。5)机床各轴在关机时远离其参考点，或停在中间位置，使工作台重心稳定。6)清洁机床，必要时涂防锈漆。三.设备日常维护保养数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况，并参照机床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。 1.数控系统的维护 1）严格遵守操作规程和日常维护制度 2）应尽量少开数控柜和强电柜的门 在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏。 3）定时清扫数控柜的散热通风系统 应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。 4）数控系统的输入/输出装置的定期维护 80 年代以前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。 5）直流电动机电刷的定期检查和更换 直流电动机电刷的过渡磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。 6）定期更换存储用电池 一般数控系统内对 CMOSRAM 存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时 RAM内信息丢失。 7）备用电路板的维护 备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。 2. 机械部件的维护 1）主传动链的维护 定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。 2）滚珠丝杠螺纹副的维护 定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。 3）刀库及换刀机械手的维护 严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。 3.液压、气压系统维护 定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油；定期对气压系统分*滤气器放水； 4. 机床精度的维护 定期进行机床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等；硬方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。注意事项：1非本岗操作者及维护使用人员，未经批准不得进入或触动机床及辅助设备。2一旦发生事故，应立即采取措施防止事故扩大，保护现场。3机床各轴在关机时远离其参考点，或停在中间位置，使工作台重心稳定。实训思考：1结合自身实际，谈谈安全文明生产教育在数控实训中的重要性？2为什么要进行机床的日常维护与保养？数控铣床的保养的项目有哪些？填写实训报告： 模块二 数控铣床概述及基本操作课题一、了解与熟悉数控铣床实训目标： 了解数控铣床的分类 熟悉数控铣床组成、工作原理及主要功能 掌握数控铣床的加工特点实训内容：1数控铣床的定义2数控铣床的组成及工作原理3数控铣床的的主要功能4数控铣床的加工的特点实训步骤：一、数控铣床定义及应用数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工的机床。世界上第一台数控机床就是来自于数控铣床。数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床，能完成平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，如各种凸轮、模具等。还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。若再添加回转工作台等附件（此时变为四坐标），则应用范围将更广，可用于加工螺旋桨、叶片等空间曲面零件。此外，随着高速铣削技术的发展，数控铣床可以加工形状更为复杂的零件，精度也更高。二、数控铣床的组成数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成，如下图所示:1主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。2进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。3控制系统 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。4辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。5机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架三、数控铣床的工作原理根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用 CAM 软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号,主轴电机使刀具旋转，X、Y 和 Z 向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。四、数控铣床的分类：1、按通用铣床的分类方法分类 数控立式铣床 数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前 3 坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行 3 坐标联动加工，但也有部分机床只能进行 3 个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5 坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕 X、Y、Z 坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的 4 坐标和 5 坐标数控立铣。 立式数控铣床卧式数控铣床 与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现 4、5 坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工” 。 卧式数控铣床立卧两用数控铣床 目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。四、数控铣床的主要功能各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。 1.点位控制功能 此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。 2.连续轮廓控制功能 此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。 3.刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。 4.刀具长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。 5.比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。 6.旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。 7.子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。 8.宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。五、数控铣床的加工的特点1.用数控铣床加工零件，精度很稳定。如果忽略刀具的磨损，用同一程序加工出的零件具有相同的精度。2.数控铣床尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等。3.数控铣床自动化程度很高，生产率高，适合加工批量较大的零件。注意事项：1认真老师听课，未经老师允许不准私自操作数控铣床。2未经老师允许,不准私自打开机床数控电气柜。实训思考：1什么是数控机床?简述数控铣床的工作原理？2数控铣床一般由哪几部分构成？3简述数控机床坐标系 X、Y、Z 轴命名及运动方向的规定？填写实训报告：课题二、数控铣床常用刀具介绍实训目标： 熟悉数控铣床常用数控刀具的种类及材料 掌握不同铣刀的性能以及特点。实训内容：1数控铣床常用的刀具的种类及材料2数控铣床常用的刀具的选择及应用实训步骤：美、德、日等世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。刀具与机床一直是互相制约又相互促进的。今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备，它与同步发展起来的先进刀具一起共同推动了加工技术的进步，使制造技术进入了数控加工的新时代。通过本课题的学习使学生掌握正确选用数控刀具所必备的基础知识一数控铣刀的分类1按制造铣刀所用的材料可分为1）高速钢刀具高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭借其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。2）硬质合金刀具硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC 等）和金属粘结剂（C。 、Ni等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达8993HRA，760时其硬度为 7785HRA，在 8001000时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。但硬质合金的强度和韧性比高速钢差，常温下的冲击韧性仅为高速钢的 1/81/30，因此，硬质合金承受切削振动和冲击的能力较差。硬质合金是最常用的刀具材料之一，常用于制造车刀和面铣刀，也可用硬质合金制造深孔钻、铰刀、拉刀和滚刀。尺寸较小和形状复杂的刀具，可采用整体硬质合金制造，但整体硬质合金刀具成本高，其价格是高速钢刀具的 810 倍。 ISO（国际标准化组织）把切削用硬质合金分为三类：P 类、K 类和 M 类。 P 类（相当于我国 YT 类）硬质合金由 WC、TiC 和 Co 组成，也称钨钛钴类硬质合金。这类合金主要用于加工钢料。常用牌号有 YT5（TiC 的质量分数为 5） 、YTl5（TiC 的质量分数为 15）等，随着 TiC 质量分数的提高，钴质量分数相应减少，硬度及耐磨性增高，抗弯强度下降。此类硬质合金不宜加工不锈钢和钛合金。 K 类（相当于我国 YG 类）硬质合金由 WC 和 Co 组成，也称钨钴类硬质合金。这类合金主要用来加工铸铁、有色金属及其合金。常用牌号有 YG6（钴的质量分数为 6） 、YG8（钴的质量分数为 8）等，随着钴质量分数增多，硬度和耐磨性下降，抗弯强度和韧性增高。 M 类（相当于我国 YW 类）硬质合金是在 WC、TiC、Co的基础上再加入 TaC（或 NbC）而成。加入 TaC（或 NbC）后，改善了硬质合金的综合性能。这类硬质合金既可以加工铸铁和有色金属，又可以加工钢料，还可以加工高温合金和不锈钢等难加工材料，有通用硬质合金之称。常用牌号有 YWl 和 YW2 等。3）陶瓷刀具与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的 1020 倍，其红硬性比硬质合金高26 倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：氧化铝基陶瓷。通常是在 Al2O3 基体材料中加入 TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2 等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达9395HRC，为提高韧性，常添加少量 Co、Ni 等金属。氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷为 Si3N4+TiC+Co 复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。氮化硅氧化铝复合陶瓷。又称为赛阿龙(Sialon)陶瓷，其化学成分为77%Si3N4+13%Al2O3，硬度可达 1800HV，抗弯强度可达 1.20GPa，最适合切削高温合金和铸铁。4）超硬刀具人造金刚石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料统称为超硬材料。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。 金刚石是世界上已知的最硬物质，并具有高导热性、高绝缘性、高化学稳定性、高温半导体特性等多种优良性能，可用于铝、铜等有色金属及其合金的精密加工，特别适合加工非金属硬脆材料。1955 年，美国 GE 公司采用高温高压法成功合成了人造金刚石，1966 年又研制出人造聚晶金刚石复合片(PCD)，自此人造金刚石作为一类新型刀具材料得到迅速发展。但由于金刚石中的碳在高温下易与铁元素作用而迅速溶解，因此金刚石刀具不适合加工铁基合金，从而大大限制了金刚石在金属切削加工中的应用。 立方氮化硼(CBN)是硬度仅次于金刚石的超硬材料。虽然 CBN 的硬度低于金刚石，但其氧化温度高达 1360，且与铁磁类材料具有较低的亲和性。因此，虽然目前CBN 还是以烧结体形式进行制备，但仍是适合钢类材料切削、具有高耐磨性的优良刀具材料。由于 CBN 具有高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等优异性能，因此特别适合加工高硬度、高韧性的难加工金属材料。如采用 CBN 可转位刀片干式精车淬硬齿轮，每个齿轮的加工成本可降低 60%；采用配装球形 CBN 刀片的立铣刀精铣大型硬质磨具，磨削时间可比传统工艺减少 80%。CBN 材料的不足之处是韧性较差的问题尚待解决。 2按铣刀结构形式不同可分为1）整体式：将刀具和刀柄制成一体。如：钻头、立铣刀等。2）镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。3）减振式：当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。4）内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；5）特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。二数控铣刀的选择及应用被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据：1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀,如图所示。球头铣刀2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示： 盘形铣刀3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图所示：立铣刀4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图所示：键槽铣刀5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图所示：钻头注意事项：1现场参观数控刀具时要注意安全。2刀具要小心轻放，避免损坏。实训思考：1常用的数控刀具的材料有那些？2在实际加工中，如何选择数控铣刀？3什么叫“刀位点”?试用简图表示立铣刀、球头铣刀、车刀和钻头的刀位点? 填写实训报告： 课题三、GSK983M 面版操作及对刀实训目标： 了解数控铣床面板的组成 熟练掌握数控铣床操作面板上各个按键的功能及操作方法 掌握数控铣床的对刀操作方法及相关基本操作实训内容：1GSK983M 数控系统面版的功能及应用2数控铣床控制面版的功能及应用3对刀方法4、数控铣床的基本操作实训步骤：一、数控铣床面板组成HK7132 数控铣床（数控系统为 GSK983M）的机床总面板由 LED 显示区、机床控制面板、系统操作面板三部分组成，如图所示。LED 显示区二、机床操作面板1、电源接通与断开1）电源接通（1）确认机床各部位连接正确，安装稳固。（2）按照机床说明书接通机床电源。（3）按下 电源开 按钮按钮，数控系统电源接通数秒后，LCD 上应有图像显示。2）电源断开系统操作面板机床操作面板（1）机床操作面版上的 循环启动 按键指示灯熄灭。（2）机床可动部件停止运动。（3）以上确认后，按下 电源关 按钮 1 秒2 秒钟即断开数控系统电源。（4）按照机床说明书切断机床电源。注：按通和断开电源时，勿按 MDI 键盘上的键。2、急停（红色）在紧急情况下，按下 急停 按钮，机床所有轴运动停止。同时按钮一直被自锁在停止位置。按键释放方式通常是顺时针或逆时针旋转按钮来释放。3、方式选择方式 功能（MEMORY）（1） 可执行存贮器内存的程序（2） 可执行存贮器内程序的顺序号检索（EDIT）使用于下面的操作（1） 程序记录入存贮器（2） 程序的修改、插入和删除（3） 存贮器内程序轮船编辑其他程序（MDI）通过 MDI 和机床操作面板可以实现手动数据输入（JOG）可执行点动进给和快速进给（HANDLE）可执行手摇进给（HOME）回机床零点（DNC 方式）运行由计算机现场传输过来的零件的加工程序4、与手动运行有关的操作1）点动进给（1）选择 手动 方式（2）在快速功能无效的前提下，选择运动轴，机床沿选择方向移动2）快速移动（1）选择 手动 方式（2）按下 快速移动 按钮，快速功能有效。（3）选择运动轴，可使机床在选定方向上作快速移动。3）手轮进给用手摇脉冲发生器，对机床的进给进行精度调整。（1） 选择 手轮 方式（2） 选择移动轴（3） 旋转手摇脉冲发生器的手摇盘顺时针旋转为：+方向逆时针旋转为：-方向（4）操作面板上有选择开关。X1 表示手轮第转一格的移动量为0.001mm/0.0001inch;X10 表示手轮第转一格的移动量为 0.01mm/0.001inch; X100 表示手轮第转一格的移动量为 0.1mm/0.01inch;4）回零操作步骤：按 回零 “Z+” “X+” “Y+” 机床自动运行直到 “X 零点” “ Y 零点” “ Z 零点” 指示灯都亮后回零完毕。由于机床采用增量式测量系统，故一旦机床断电后，其上的数控系统就失去了对参考点坐标的记忆。当再次接通数控系统的电源后，操作者必须进行回零操作。其回零的目的在于让各坐标轴回到机床一固定点上,即机床的零点,也叫机床的参考点。另外，机床在操作过程中遇到急停信号或超程报警信号，待故障排除后，恢复机床工作时，也必须回参。数控机床回零的主要作用：机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机 床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点 便被确定下来，它是固定的点。 数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。 机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数 指定机床参考点到机床零点的距离。 机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置， 找到所有坐标轴的参考点，CNC 就建立起了机床坐标系。5、与自动运行有关的部分操作1）单程序段当单段有效时，按下循环起动按钮，则控制装置每次只执行一个程序段后即停止。2）跳过任选程序段当跳段或设定中菜单开关“任先程序段跳过 19 开磁为 ON 时，某程序段包含有“/n”(n=19)时允许控制装置跳过此程序段。对应于 n=19 每个数字，分别有各个开关与之对应。3）空运行如果在存储器或 MDI 指令的循环运转中，空运行或高定中菜单开关“空运行”被设定在 ON 时，则 F 功能不起作用，机床以下面的速度移动。快速移动按键 ON/OFF 快速移动时 切削进给时快速移动按键 ON 快速移动 最大点动进给速度快速移动按键 OFF 点动进给速度 点动进给速度4）机床锁住机床锁住或设定中菜单开关“机床锁住”开关 ON 时，运动指令脉冲被抑制，因此进给循环起动或手动操作时的位置显示将按输入指令而不断更新，但机床本身并不运动和机床坐标不变。此功能用于检查程序。5）辅助锁住辅助锁住或设定中菜单开关“辅助功能锁”开关 ON 时，M.S.T.和 B 功能被锁住，G功能照样执行，G 功能照样执行，此功能也用于检查程序。二、系统操作面板各个按键的功能如下：软功能键：软功能键的功能是根据显示屏下方显示的内容来确定上，下翻页键：用于显示屏幕向前翻一页或后翻一页光标向上或向下移动键按复位键可以 CNC 复位，用以消除报警当按下地址键或数字后，键入的数据还在缓冲器，只在屏幕上显示。按输入键，这些数据才读入寄存器按取消键从最后一个字符往前删除键入缓存器的数据（编辑键）此三键可以在输入的时候执行替换、插入、删除的编辑操作有些地址键包含有 2 种字符，按上档键来选择。屏幕上出现一个“”符号时,可以输入键右下角的字符可以输入数字及标点符号。按 EOB 可以输入“；”号按地址键可以输入字母功能按键：功能按键用来选择显示不同种类的屏幕；下面列出了各功能按键表示的内容。三、对刀：使用 G54 设定工件坐标系在“手轮”方式下主轴正转按“位置”显示为相对坐标1.对 X 轴：摇动手轮使刀具侧边刃轻碰工件面后，保持此时 X 轴不动，摇动手轮上升 Z 轴（使刀具上升高出工件上表面）在机床面板上按“X” 键再按上档键使 X 相对坐标为 0摇动手轮使刀具轻碰工件面，记下此时 X 的相对坐标值 a，保持 X 轴不动，摇动手轮上升 Z 轴继续摇动手轮使刀具移动到 X 相对坐标值为 a/2处按“总和”记下此处机床坐标的 X 值按“偏置” “工件” 光标移到“01”处按“X”和“（此前记下的机床坐标的 X 值） ”按“输入” X 轴对刀完毕。2.Y 轴对法与 X 轴相同（把 X 轴对法中的 X 改为 Y,把改为，改为即可） 。3.对 Z 轴：摇动手轮使刀具端面轻碰工件上表面按“总和”记下此时机床坐标的Z 值按“偏置” “工件” 光标移到“01”处按“Z”和“（此前记下的机床坐标的 Z 值） ”按“输入” Z 轴对刀完毕。注意：对刀完毕后，按“偏置” “工件” 机床应显示为只有“01”中的 X、Y、Z 后面有数据， “00”中的的 X、Y、Z 后面不能有数据，应全为 0，要不然有可能会撞刀。假设“00”中的 Z 后面的数据为10.000，当机床系统运行程序段“G01 Z0（未建立刀补） ”时，刀具的端面中心就不是走到所设定的坐标系的 Z 的 0 点，而实际是走到了所设定的坐标系的 Z 的 0 点再往负方向走 10mm。当机床系统运行程序段“G01 X0 Y0 Z0（未建立刀补） ”时，刀具的运行情况为刀具的端面中心与所设定的对刀坐标系原点重合，但假如“00”中的 X、Y、Z 后面的数据都为 10.000 时，那么当系统运行程序段“G01 X0 Y0 Z0（未建立刀补） ”时，刀具的运行情况就为刀具的端面中心处在“X10. Y10. Z10.”这个位置。 （注：“00” 对应“EXT”它是所设定的工件坐标系的偏移量， “01” 对应“G54” ；如果程序中使用 G55 设定工件坐标系，就把“02”下 X、Y、Z 后面的数据输入和“01”处的X、Y、Z 后面有数据一样；G56、G57、G58、G59 同理） 。四、注意事项：1.操作数控铣床时应确保安全。包括人身和设备的安全2.禁止多人同时操作机床3.禁止让机床在同一方向连续“超程”4回零相关注意事项：1）开机后对刀前要回零。2）加工操作过程中遇到超程报警或急停，待故障排除后要重新回零，不用重新对刀。3）对好刀后（加工操作过程中） ，机床断电，再次接通机床电源后要回零，不用重新对刀。4）回零时要先回 Z 轴，然后再回 X、Y 轴，必须等三坐标回零指示灯都亮后再进行其他操作。5）回零前要让机床三坐标轴位置距离零点位置远一些再回零，要不然会回零不到位，会出现超程报警。6）回零也可称为回参考点。五、实训思考：1机床为什么开机要先进行回零呢？2写出数控铣床对刀操作的详细步骤。六、填写实训报告： 模块三、手工编程与铣削加工课题一、外轮廓铣削的编程与加工实训目标： 掌握编程原点的选择原则 熟悉数控铣床上工件的装夹、找正 掌握程序校验的方法和步骤 能够运用编程指令对简单零件进行外形铣削加工实训内容：加工如图所示零件凸台外轮廓，毛坯为 70mm50mm20mm 长方块（其余面已经加工） ，材料为铝（LY12） ，单件生产。要求：1、使用 70X50X20 的铝合金材料，按图完成零件的加工。2、运用编程指令进行手工编程。3、使用数控铣床（加工中心）进行对刀和实物加工。实训步骤：1.分析零件图样零件轮廓由直线和圆弧组成，尺寸精度约为+0.1，表面粗糙度全部为Ra3.2m，没有形位公差项目的要求，整体加工要求不高。2.工艺分析1）加工方案的确定根据图样加工要求，采用立铣刀粗铣精铣完成。2）确定装夹方案该零件为单件生产，且零件外型为长方体，可选用平口虎钳装夹。工件上表面高出钳口8mm左右。3）确定加工工艺4）进给路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。为了保证表面质量，进给路线采用顺铣和圆弧进退刀方式，采用子程序对零件进行粗、精加工，该零件进给路线如图 3-2 加工路线图所示：数控加工工艺卡加工材料 LY12 铝 工件尺寸 70X50X20使用设备 数控铣床 XK7132 夹具名称 虎钳加工内容 刀具号主轴转速(r/min)进给速度(m/min)吃刀深度(mm)侧吃刀量(mm)备注粗铣外轮廓 T01 500 120 4.8精铣外轮廓 T02 600 90 5 0.3A(0,-4)B2,CD(-2,)E(-30,1)F(-,)G20H(20,)I31J(0,-)KLXY3-2 加工路线图5）刀具及切削参数的确定数控加工刀具卡工序号 程序编号 产品名称 零件名称 材 料 零件图号数控加工刀具卡片 45刀具规格/mm 补偿值/mm 刀补号序号刀具号 刀具名称 直径 长度 半径 长度 半径 长度 备注1 T01 立铣刀（3 齿） 16 实测 8.38 D01D02 高速钢3加工程序编制1）工件坐标系的建立为使编程方便，工件坐标系建立在左右和前后对称中心线的交点上，Z 轴 0 点在工件上表面。2）基点坐标计算（如图 3-2 所示）3）编制加工程序加工程序主程序程序 说明O3001 主程序名N10 G90 G54 G00 X0 Y-40 建立工件坐标系，快速进给至下刀位置 A 点（图 3-2）N20 M03 S500 启动主轴N30 Z50 M08 主轴到达安全高度，同时打开冷却液N40 Z10 接近工件N50 G01 Z-4.8 F120 Z 向下刀N60 M98 P5011 D01 调用子程序粗加工零件轮廓，D01=8.3N70 G00 Z50 M09 Z 向抬刀并关闭冷却液N80 M05 主轴停N90 G91 G00 Y200 Y 轴工作台前移，便于测量N100 M00 程序暂停，进行测量N110 G54 G90 G00 Y0 Y 轴返回N120 M03 S600 启动主轴N130 Z50 M08 刀具到达安全高度并开启冷却液N140 Z10 接近工件N150 G01 Z-5 F90 Z 向下刀N160 M98 P5011 D02 调用子程序零件轮廓精加工D02=8N170 G00 Z50 M09 刀具到达安全高度，并关闭冷却液N180 M05 主轴停N190 M30 主程序结束备注：如四个角落有残留，可手动切除。子程序程序 说明O3002 子程序名N10 G41 G01 X20 D01(D02) 建立刀具半径补偿，AB（图 3-2）N20 G03 X0 Y-20 R20 圆弧切向切入 BCN30 G01 X-20 Y-20 走直线 CDN40 X-30 Y-10 走直线 DEN50 Y10 走直线 EFN60 G03 X-20 Y20 R10 逆圆插补 FGN70 G01 X20 走直线 GHN80 G03 X30 Y10 R10 逆圆插补 HIN90 G01 Y-10 走直线 IJN100 X20 Y-20 走直线 JKN110 X0 走直线 KCN120 G03 X-20 Y-40 R20 圆弧切向切出 CLN130 G40 G00 X0 取消刀具半径补偿，LAN140 M99 子程序结束4程序校验5工件装夹及对刀操作6在 MDI 方式下检验已测定的加工坐标系在 MDI 方式下输入：G01 X0 Y0 Z10 F300 M03 S800；然后按“循环启动”键进行检验对刀是否正确。7自动加工注意事项:1.编程时，注意 Z 方向的数值正负号。2.认真计算圆弧连接点和各基点的坐标值，确保走刀正确。3.安全第一，必须在老师的指导下，严格按照数控铣床安全操作规程，有步骤的进行。4.首次模拟可按控制面板上的“机床锁住”按钮，将机床锁住，看其图形模拟走刀轨迹是否正确，再关闭“机床锁住”进行刀具实际轨迹模拟。实训思考:1何谓机床坐标系和工件坐标系？其主要区别是什么？2什么是刀具的半径补偿和刀具长度补偿？在铣削编程时，为什么要进行刀具半径补偿？填写实训报告:实训三 孔的编程与加工实训目标： 掌握 FANUC 系统孔加工循环的基本动作及相关规定。 掌握钻孔循环指令 G81、G82 的指令格式及加工对象。 理解 G81、G82 指令的动作过程。实训内容加工如图所示零件的 3 个孔，毛坯为 80mm35mm30mm 长方块（其余面已经加工） ，材料为铝（LY12） ，单件生产。编制孔的数控加工程序。要求：1、使用 80mm35mm30mm 的铝材，孔的尺寸精度为+0.1mm。2、运用编程指令进行手工编程。3、使用数控铣床（加工中心）进行对刀和实物加工。实训步骤：1.分析零件图样零件形状比较简单，属于浅孔加工，孔的尺寸精度约为+0.1，工件表面已经加工，没有形位公差项目的要求，加工要求较低。2.工艺分析1）加工方案的确定根据图样加工要求，孔的精度要求较低，所以采用直接一次性钻孔完成孔的加工。2）确定装夹方案该零件为单件生产，且零件外型为长方体，可选用平口虎钳装夹。工件上表面高出钳口8mm左右。3）确定加工工艺数控加工工艺卡加工材料 LY12 铝 工件尺寸 70X50X20使用设备 数控铣床 XK7132 夹具名称 虎钳加工内容 刀具号 主轴转速(r/min) 进给速度(mm/min) 吃刀深度(mm) 侧吃刀量(mm) 备注钻孔 500 50 234）刀具及切削参数的确定数控加工刀具卡工序号 程序编号 产品名称 零件名称 材 料 零件图号数控加工刀具卡片 45刀具规格/mm 补偿值/mm 刀补号序号刀具号 刀具名称 直径 长度 半径 长度 半径 长度 备注1 T01 钻头 10 实测 高速钢3加工程序编制1）手工编程的基本知识：（1）FANUC 孔加工固定循环功能一览表G 代码 加工动作 孔底动作 返回方式 用途G73 间歇进给 快速进给 高速深孔加工G74 切削进给 暂停、主轴正转 切削进给 攻左旋螺纹孔G76 切削进给 主轴准停、刀具位移 快速进给 精镗孔G80 取消固定循环G81 切削进给 快速进给 钻孔、钻中心孔G82 切削进给 暂停 快速进给 钻、鍃、镗阶梯孔、G83 间歇进给 快速进给 排屑深孔加工G84 切削进给 暂停、主轴反转 切削进给 攻右旋螺纹孔G85 切削进给 切削进给 精镗孔、铰孔G86 切削进给 主轴停 快速进给 镗孔G87 切削进给 刀具位移、主轴正转 快速进给 反镗孔G88 切削进给 暂停、主轴停 手动进给 镗孔G89 切削进给 暂停 切削进给 精镗阶梯孔（2）孔加工的六个动作。 （如图所示）动作 1 G17 平面快速定位；动作 2 Z 向快速进给到 R 点；动作 3 Z 向切削进给至孔底；动作 4 孔底部的动作；动作 5 Z 向退刀；动作 6 Z 轴快速返回起始位置；（3）固定循环指令的一般格式G73-G89 X Y Z R Q P F K ;其中：X、Y：指定孔在 X、Y 平面中的位置。Z：指定孔底平面的位置。R：指