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数控加工技术训练指导书 高等学校实践教学用书数控加工技术训练指导书主编马中全副主编张爱武孔英王良山东建筑大学工程训练中心前言金工实习是高等学校工科专业的一门重要的技术基础实践课程。 为了保证金工实习的教学质量，便于学生了解先进制造技术我们根据高等工科院校工程训练内容基本要求编写的。 数控加工技术训练以先进的制造工程为主线，为学生建立与现代工业生产相一致的工艺平台，通过数控加工、自动化控制、CADCAM等，对学生进行现代工程训练，拓宽学生的工程知识面。 了解新工艺、新技术、新方法及其发展趋势，适应用人单位对学生知识结构和知识面的要求。 本书分为三篇。 第一篇数控车床加工技术训练。 训练的目的是学生了解数控车床的概念，种类及用途。 了解数控车床的组成，加工原理以及与普通车床的区别。 数控车床的操作过程及安全操作规程。 熟悉数控车床操作面板上各种按钮的使用功能。 掌握数控车床的编程步骤和编程方法。 第二篇数控铣床加工技术训练。 训练的目的是学生了解数控铣床的基本结构，工作原理及常用数控系统掌握数控铣床工艺实验的基础知识，与普通铣床工艺进行比较，分析其异同点。 掌握数控铣床操作技能和机床使用方法。 第三篇数控线切割加工技术训练。 训练目的是学生了解电火花线切割的工作原理、特点、用途及分类。 了解电火花线切割机床的结构与传统切屑加工的区别。 电加工机床安全操作规程。 数控线切割B3B代码的编程和数据处理。 本书由山东建筑大学工程训练中心马中全副教授主编。 参加编写的有张爱武、孔英、王良三位老师。 编者xx年4目录数控车床加工技术训练3数控铣床加工技术训练18数控线切割技术训练67第一篇数控车床加工技术训练【实习目的要求】1数控车床的概念，种类及用途。 2了解数控车床的组成，加工原理以及与普通车床的区别。 3数控车床的操作过程及安全操作规程。 4熟悉数控车床操作面板上各种按钮的使用功能。 5.掌握数控车床的编程步骤和编程方法。 6.认识数控系统的坐标系，确定工件坐标系的方法。 【实习注意事项】1严格执行数控车床安全操作规程。 2认真听讲、听从老师的安排。 3不得擅自修改、删除系统内的程序和参数。 4数控车床属贵重设备，必须有指导老师在场方可操作5工作完毕后必须清擦机床，打扫环境卫生，清点工卡量具。 6注意节约材料。 【实习内容及步骤】1安全教育。 2数控车床车削加工基本知识。 3数控车床的操作面板、常用功能间的用途及操作方法。 4简单零件的设计及程序编制。 5现场观摩、量具及夹具的使用及各种加工方法的演示6工件的数控加工实习。 【实习设备】我们现有的实习设备CK6132（一台）CK6136i(两台)CK6153i（两台）一数控车床的概念、种类、特点及用途1概念数控车床是用数字信息来控制加工过程的车床，简称NC（Numerical Contnol）车床。 （1）数控技术发展的六个主要阶段1952年第一代电子管数控系统；1959年第二代晶体管数控系统；1965年第三代集成电路数控系统；1970年第四代小型计算机数控系统；1974年第五代微处理器数控系统；1990年第六代基于工业PC的通用C系统。 （2）数控机床发展趋势高速、高效、高精度、高可靠性、模块化、智能化、柔性化、集成化、开放性、出现新一代数控加工工艺与装备。 2种类按主轴轴线所处的位置（水平位置，垂直位置）可分为卧式数控车床和立式数控车床。 目前应用较多的还是中等规格的两座标连续控制的数控车床。 33.数控车床的特点与普通车床和专用车床相比，数控车床有以下特点 （1）加工精度高，产品质量稳定。 （2）适合加工回转表面复杂的零件。 （3）具有广泛的适应性。 （4）生产效率高。 （5）能够减轻操作者的劳动强度，改善劳动条件。 （6）机床价格昂贵。 （7）要求操作者理论知识，综合素质水平较高。 4用途数控车床可以对回转体类零件上具有车削，钻削工艺内容的工序进行高效，自动，精确的加工。 特别是用于多品种，大批量的机床加工。 二数控车床的组成、加工原理以及与普通车床的区别1数控车床的组成2数控机床的加工原理数控机床的加工原理是首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化，用规定的代码和程序格式编写加工程序；然后将所编程序指令输入到机床的数控装置中；再后数控装置将程序（代码）进行译码，运算后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的辅助运动，最后加工出合格零件。 3数控车床的结构以及与普通车床的区别(见图1)从总体上看，数控车床没有脱离普通车床的结构形式，它没有传统车床的进给箱和交换齿轮架，其主运动，进给运动的形式没变，而是改变了驱动的方式。 Z、X两方向的运动是由伺服电机直接驱动滚珠丝杠运动同时带动刀架移动，形成纵横向切削运动，从而实现车床的进给运动。 而主轴带动工件旋转形成数控车床的主运动。 这就是数控车床的传动原理。 三.数控车床的操作过程及安全操作规程1数控车床安全操作规程 （1）工作时必须穿工作服，长发必须戴安全帽，不允许戴手套操作机床。 （2）开机前先检查机床运行状况是否正常，润滑是否良好。 （3）安装刀具，工件必须牢固，不要把工具等物品遗留在机床内。 （4）机床开动前必须关好安全防护门。 （5）机床加工时禁止用手触摸刀尖，工件及铁削。 （6）禁止用手触摸运动中的主轴，刀架，尾座等运动部件。 （7）定期维护机床。 2数控机床的操作过程3数控车床操作面板上各种按钮的使用功能数控机床操作面板由上半部分的C系统操作面板和下半部分的机床操作面板两部分组成。 AC系统操作面板主要按键功能概要（见图2）（图2）MDI键的位置（横形LCD/MDI单元） （1）地址/数字键按这些键可输入字母，数字以及其它字符。 （2）功能键按这些键用于切换各种功能显示画面。 POS显示位置画面。 PROG显示程序画面。 OFS/SET显示刀偏/设定（SETTING）画面。 SYSTEM显示系统画面。 MESSAGE显示信息画面。 CSTM/GR显示图形画面。 （3）切换键在有些键的顶部有两个字符。 按SHIFT键来选择字符。 当一个特殊字符?在屏幕上显示时，表示键面右下角的字符可以输入。 （4）取消键按此键可删除已输入到键的输入缓冲器的最后一个字符或符号。 当显示键入缓冲器数入为入N001100Z时，按CAN键，则字符Z被取消，被显示入N001100 （5）输入键当按了地址键或数字键后，数入被输入到缓冲器，被在CRT屏幕上显示出来。 为了把键入到输入缓冲器中的数入拷贝到寄存器，按INPUT键。 这个键相当于软键的INPUT键，按此二键的结果是一样的。 （6）键当程序时按这些键。 ALTER替换、INSERT插入、DELETE删除。 （7）帮助键按此键用来显示如何操作机床，如MDI键的操作。 可在C发生报警时提供报警的详细信息（帮助功能）。 （8）复位键按此键可使C复位,用以消除报警等。 （9）翻页键这二个翻页键是用于在屏幕上朝前或朝后翻一页时用的。 （10）光标键这四个光标移动键按其方向可将光标上、下、左、右移动。 以及前进方向和倒退方向移动。 （11）软键根入其使用场合，软键有各种功能。 软键功能显示在CRT屏幕的底部。 （见图3）（图3） （12）功能键和软键功能键用于选择显示的屏幕（功能）类型。 按了功能键之后，一按软键（节选择软键），与已选功能相对应的屏幕（节）就被选中（显示）。 画面的一般操作在MDI面板上按功能键。 属于选择功能的章选择软键出现。 按其中一个章选择软键。 与所选择的章相对应的画面出现。 如果目标章的软键未显示，则按继续菜单键（下一个菜单键）。 当目标章画面显示时，按操作选择键显示被处理的数入。 为了重新显示章选择软键，按返回菜单键。 B机床操作面板（见图4）机床操作面板主要按键功能概要略。 （图4）机床操作面板四数控车床的编程步骤编程开始分析工件图纸编制工艺卡片数值计算编写程序单试运行验证程序自动车削工件程序结束1分析工件图纸确定工件的加工部位和具体内容。 2编制工艺卡片工艺卡片是程序编制，刀具选择的依入。 工艺卡片的内容，主要有工步顺序，工步内容，刀具种类与牌号，切削参数。 3数值计算就是确定工件加工时进刀尺寸的内容。 4编写程序单根入工艺卡片，用数控机床系统代码编写工件加工程序。 5试运行验证程序 (1).试切对刀。 (2).锁住机床，验证程序。 (3).单段执行程序命令，运行程序。 6.自动车削工件。 五数控车床的编程要点和编程方法1数控车床编程要点数控车床的编程具有如下特点 （1）一个程序段中，根入图样上标注的尺寸可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。 （2）被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示，所以采用直径尺寸编程更为方便。 车削加工常用棒料作为毛胚，加工余量较大，为简化编程，常用采用不同形式的固定循环。 （4）编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。 为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序是，需要对刀具半径进行补偿。 使用刀具半径补偿后，编程时可直接按工件轮廓尺寸编程。 （5）为了提高加工效率，车削加工的进刀与退刀都采用快速运动。 进刀时，尽量接近工件切削开始点，切削开始点的确定一不碰撞工件为原则。 2数控车床的编程方法 （1）编程前的工艺准备如前所述，分析工件图纸；编制工艺文件；数值计算。 （2）数控车削加工程序编制数控车床程序格式程序段格式分为ISO国际代码和EIA代码，我们以日本FANUC O-TD系统为例介绍ISO国际代码。 所谓程序格式，就是指程序段书写的规则，它包括程序名、程序段号等，每个程序都由以下几部分组成O#程序名以O开头，#代表程序号，通常为四位数，范围为00009999。 N#程序顺序号以N开头，#代表顺序号。 准备功能G代码准备功能指令，有字母（称为地址符）G和其后的两位数字所组成，从G00G99共有100种。 该代码的作用主要是指定数控车床的一般位于坐标指令的前面。 常用G代码表代码组别功能G00快速定位功能G01直线插补功能G02圆弧插补功能(顺圆)G0301圆弧插补功能(逆圆)G0400暂停G20英制输入G2106公制输入G2800参考点返回G3201螺纹切削G5000工件坐标系设定G70精加工循环G71粗加工循环G72端面粗加工循环G7300仿形切削循环G90外圆、内孔固定切削循环G92螺纹切削固定循环G9401端面固定切削循环G98每分进给G9905每转进给辅助功能M代码辅助功能指令，有字母（称为地址符）M和其后的两位数字组成，从M00M99共有100种。 这种指令主要用于机床加工操作时的工艺指令。 常用M代码表代码功能备注M00程序停止在包含M00的程序段之行后，自动运行停止。 程序停止时，所有的模态信息保持不变。 用循环启动按钮恢复自动运行。 M01条件程序停止与M00相似，在包含M01的程序段执行以后自动运行停止。 只有当机床操作面板上的选择停开关压下时M01代码才能有效。 M02程序结束程序停止但光标不返回到程序开头。 M03主轴正转CW M04轴反转主CCW M05主轴停止M08冷却液开ON M09冷却液关OFF M30程序结束程序停止，光标返回到程序开头。 M41主轴变挡在有机械挡位的机床中，该指令为M42主轴变挡M43主轴变挡M44主轴变挡自动变速功能M98子程序调用M99子程序结束N、F、T、S功能aN功能程序段号是有字母（称为地址符）N和后面的四位数字来表示的。 通常是按顺序在每个程序段前加上编号（顺序号）。 bF功能是表示进给速度的功能，是有字母（称为地址符）F和其后面的若干位数字来表示的。 每分钟进给量G98，系统在执行了有G98的程序段后，在遇到F指令时，F所指定的进给速度单位为mm/min。 例如F25.54，即为25.54mm/min。 每转进给量G99，若系统处于G99状态，则认为F所指定的进给速度单位未mm/r。 例如F0.15，既为0.15mm/r。 cT功能是表示道具功能。 根据加工需要，在某些程序段指令进行选刀和换刀。 刀具功能是用字母T和其后的四位数字表示。 其中前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。 每一刀具加工结束后必须取消其刀具补偿。 dS功能是表示主轴功能。 主要表示主轴转速或线速度。 主轴功能是由字母S和其后面的数字来表示的。 （3）坐标系统如图5（图5）机床的坐标轴数控车床是以机床主轴轴线方向为Z轴方向，刀具远离工件的方向位Z轴的正方向。 X轴垂直于工件旋转轴线的方向，且刀具远离主轴轴线的方向为X轴的正方向。 机床原点，参考点及机床坐标系（如图O点）机床原点，参考点是机床上的一个固定点。 其位置由Z向与X向的机械挡块来确定。 所建立的Z轴与X轴的直角坐标系，即为机床坐标系。 工件原点和工件坐标系（如图O点）工件原点是人为设定的，通常选择在工件的右断面中心点上。 在这一点上所建立的Z轴与X轴的直角坐标系，即为工件坐标系。 加工坐标系的设置（改变坐标系）即工件坐标系如何取代机床坐标系。 利用刀具补偿改变坐标系。 即用对刀方式将机床坐标系原点Z轴移至加工工件的右断面，形成工件坐标系的Z轴,（Z+AZ）；同样将机床坐标系原点X轴移至加工工件右断面的中心点上，形成公件坐标系的X轴，（X+AX）。 (4）如何根据图纸编程编程实例（见图6）（图6）程序如下o0001N10T0101;N20M03S600;N30G00X65Z5;N40G73U21W0.5R21;N50G73P60Q160U0.8W0.4F0.3;N60G00X0;N70G01Z0;N80G03X20Z-10R10;N90G01Z-26.4043;N100G03X36Z-58.649R22N110G01Z-75;N120G02X50Z-82R7;N130G01X60;N140G01Z-92;N150G01X65;N160G00Z2;N170G70P60Q160F0.1;N180G00X100Z100;N190T0100;N200M02;六观摩教学参照机床讲解七综合编程练习题（见图7）编制如图所示工件的车削加工程序。 要求在给定工件坐标系内采用绝对尺寸编程。 （图7）第二篇数控铣床加工技术训练【实习目的要求】1了解数控铣床的基本结构，工作原理及常用数控系统。 2掌握数控铣床工艺实验的基础知识，与普通铣床工艺进行比较，分析其异同点。 3掌握数控铣床操作技能和机床使用方法。 【实验方法】在数控铣床上加工零件前，将被加工的零件的状态、尺寸及工艺要求等，采用手工或计算机进行零件的程序编制，被将这些程序储存在控制介质上（磁盘、光盘、磁带等），然后，经过输入装置，读出信息被送入数控装置。 在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的指令，通过伺服系统经传动机构驱动机床有关执行部件，使铣床的刀具与工件及其它辅助装置按预定的轨迹运动，从而加工出符合要求的零件。 【实习内容及步骤】1内容熟悉数控铣床的结构、操作原理，完成指定及自选工件的表面加工的编程和上机操作。 2步骤a讲解数控铣床基础知识。 b熟悉数控铣床的操作。 c编制数控铣床的程序。 d完成规定的实验内容。 e完成创新设计工件的加工。 【实习设备及材料】1设备总计四台设备、分组训练，每组一台机床。 西门子802D数控铣床（一台）；发那科数控铣床（两台）；计算机（若干）2材料4mm厚铝塑板、铝合金方块、石蜡等【注意事项】1认真遵守实验安全管理制度。 2严格遵守设备操作规程。 3应按照拟订的工艺要求进行加工工件。 3文明生产。 4听从指导教师的指导。 【实习报告要求和实验报告内容】要求1认真书写完成。 2编制工艺合理。 3程序编制正确。 内容1.实验特点及基本原理。 2.零件加工设备名称、型号及所用刀具3.绘制零件加工零件草图、标出刀具运行轨迹、编制加工程序。 4.简述实验步骤。 【考核】1.安全生产、文明生产的遵循情况。 2.设备操作的熟练程度。 3.应知、应会考核。 4.创新能力的评比。 【实习设备】文明生产是现代企业的一项十分重要的内容，而数控加工是一种先进的加工方法，与通用机床加工比较，数控机床自动化程度高，采用了高性能的主轴部件及传动系统；机械结构具有较高刚度和耐磨性；热变形小；采用高效传动部件（滚珠XK714立式数控铣床（西门子802D系统）(发那科0i系统)丝杠、静压导轨）；具有较高的加工精度，和高效率。 目前，生产及教学用的数控铣床的种类繁多，性能差异很大。 结合自身的特点，我们以下的实训主要是以西门子802D系统为例进行的，其它数控系统则作为辅助教学使用。 SINUMERIK802D数控系统是德国西门子公司生产的新一代高性能、低价位的全数字化数控系统。 从编程部分来看802D似为810D/840D系统的简化版，但其系统价位大大低于810D/840D数控系统，一般只使用于中、小型的数控机床。 操作者除了掌握好数控机床的性能、精心操作外，一方面要管好、用好和维护好数控机床；另一方面还必须养成文明生产的良好工作习惯和严谨的工作作风，应具有较好的职业素质、责任心和良好的合作精神。 KV800数控铣床（西门子802D数控系统）数控机床使用寿命的长短和故障的高低，不仅取决于机床的精度和性能，很大程度上也取决于它的正确使用和维护。 精心的维护可使设备保持良好的技术状态，及时发现和消除隐患于未然，从而保障安全运行。 因此，文明生产也是安全生产的前提和保障。 DMC64V加工中心（西门子840D系统）SKDX5060数控雕铣机（SY2000数控系统） 一、数控机床基本知识数控是一种利用计算机通过数字信息来实现加工自动控制的技术。 数控机床则是指以数字形式进行信息控制的机床。 由于数控与机床控制技术的发展紧密相连，因此，现在人们通常讲的“数控”就是指“数控机床”。 （一）数控机床的组成及工作原理1数控机床的组成数控机床的基本构成主要包括控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体。 数控机床的构成框图如图11所示。 图1-1数控机床的组成2数控机床的工作原理数控机床的工作原理如图1，首先要将被加工的零件的状态、尺寸及工艺要求等，采用手工或自动程序编制，被将这些程序储存在控制介质上（磁盘、光盘、磁带等），然后，经过输入装置，读出信息被送入数控装置。 在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的指令，通过伺服系统经传动机构驱动机床有关部件，使机床的刀具与工件及其它辅助装置按预定的加工程序进行运动，从而加工出符合要求的零2所示。 在数控机床上加工零件时图1-2数控机床的工作原理件。 （二）数控系统的分类机床数控系统，通常按控制运动方式和有无测量装置进行分类。 1.按控制运动方式分类 （1）.点位控制数控系统数控装置只控制移动部件从一个位置（点）精确地移到另一个位置（点），而对它们的运动轨迹没有严格要求，因为在定位移动中不进行切削加工，常见的有数控钻床、数控冲床及数控坐标镗等。 （2）.直线控制数控系统数控装置不仅控制两点间的准确位置，还要控制移动速度和轨迹。 在刀具相对于工件移动时进行切削加工，其轨迹是平行机床各坐标轴的直线。 常见的有简易数控车床、数控镗铣床等。 （3）.轮廓控制数控系统采用这类数控系统的机床又称连续控制或多坐标轴联动数控机床，其数控系统控制几个坐标轴同时协调运动，即能够实现两个或两个以上的坐标轴联动加工，可用于加工平面曲线或曲面的零件。 常见的有数控铣床、加工中心、数控车床等。 （三）按有无测量装置分类1.开环数控系统如13所示，开环数控系统的结构简单，没有检测反馈装置，通常使用功率步进电动机作为执行元件。 因为无位置反馈，所以精度不高，但是由于系统结构简单，系统平稳，故多用于经济性数控机床上。 图1-3开环系统工作原理框图2.半闭环数控系统工作原理如框图14所示，半闭环数控系统是由检测伺服电动机的转角度位移，而不是检测工作台的实际位置。 因此，丝杠的螺距误差、齿轮或同步带轮等引起的误差难以消除，但是，如果在半闭环控制系统中采用精度较高的滚珠丝杠和消除间隙的齿轮副，再配以螺距误差补偿装置换是能够达到较高的加工精度。 图1-4半闭环系统工作原理框图3.闭环数控系统图15所示，是闭环控制系统框图，安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制直到差值消除为止。 实现移动部件的精密移动。 由于闭环数控系统具有位置反馈装置，可以补偿机械传动机构中的各种误差，因而可达到很高的控制精度，一般应用在高精度的数控机床中。 图1-5闭环系统工作原理框（四）.数控机床常用的数控系统数控系统是机床实现自动加工的核心，数控机床根入功能和性能要求，配置不同的数控系统。 系统不同，其指令代码也有差别。 编程时应按所使用数控系统代码的编程规则进行编程，功能越强大，操作越复杂。 数控系统种类繁多，国内外很多公司都生产数控系统，目前最常用的系统有FANUC系列、SIEMENS系列。 另外，日本三菱公司、德国海得汉公司、法国纽目公司生产的系统，以及国内的华中数控、航天数控、SKY数控也较为常见。 二、数控铣床概述数控铣床是一种用途广泛的机床，常分为立式铣床与卧式铣床两种。 通常数控铣床多采用两轴半联动和三轴联动若增加一个回转坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作台，这种机床称为四轴驱动数控铣床，它可以加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。 对于某些高档的数控铣床还可实现五轴（或五轴以上的联动）。 1.数控铣削加工特点数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。 数控铣床的加工特点主要体现在其“数控”的各种功能上，加上完善的机械机构，数控铣床具有以下加工特点。 （1）.加工精度高，质量稳定。 (2).加工灵活，通用性强。 (3).工序集中。 (4).加工生产率高。 (5).减轻了操作者的劳动强度。 改善操作者的劳动条件。 2.常见的数控铣床图2-1经济型数控铣床 (1).经济型数控铣床经济型数控铣床一般是在普通立式或卧式铣床的基础上改造而来，其外型结构与普通升降台式铣床相似，如图21所示。 由于受升降台承重的限制，该类机床多用于加工小型零件，加工精度比其它数控铣床要低。 下面介绍该类XK5040A立式数控铣床的型号中各项所表示的意义。 (2).全功能立式、卧式数控铣床数控铣床按照布局形式可分为立式数控铣床、卧式数控铣床和龙门式数控铣床。 中小型数控铣床一般采用立式或卧式布局，数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛，区分它与卧式数控铣床的方法与普通铣床相同，即主要看其主轴是否垂直于工作台全功能数控铣床一般采用半闭环或闭环控制，控制系统功能较强，可实现三轴联动控制，这类数控铣床的应用最为广泛。 如图2-2数控龙门铣床简图数控立式铣床的主轴与工作台垂直，如图22所示。 卧式数控铣床的主轴与工作台面平行，如图23所示。 (3).龙门式数控铣床龙门式数控铣床可分为动梁式和定梁式两种。 由于定梁式数控龙门铣床的工作台在其床身上移动，因此，床身的长度应为工作台长度的两倍。 动梁式数控龙门铣床则是工作台不动而龙门架移动。 图2-3卧式数控铣床龙门式数控铣床适合加工大型零件，主要在汽车、船舶、航空航天、机床等行业使用。 (4).加工中心加工中心最重要的特点是机床中设置有刀库和换刀机构，刀库中存放有不同数量的各种刀具。 加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的，同类型的加工中心与数控铣床的布局相似，主要在刀库的结构和位置上有区别。 如图24所示，在数控立式铣床的基础上增加放置刀具的刀库和换刀机构即构成立式加工中心。 图2-4立式加工中心加工中心多采用半闭环和闭环控制，加工精度比一般的数控铣床要高。 加工中心具有的三个数控轴，工件一次装夹后可自动完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多种工序的加工，多的可实现五轴联动、六轴联动等，如图25所示，从而进行复杂曲面的零件加工。 图2-5多轴联动加工加工中心的型号编制也与数控铣床基本相似，不同之处是加工中心的特性代号一般为H组，“H”表示自动换刀，如XH7150中的“H”，而数控铣床则用“k”表示，如XK7150。 3.特殊的结构部件滚珠丝杠副滚珠丝杠副是数控机床的核转换为拖板或工作台的直线运动。 滚珠丝杠副与普通丝杠心部件之一，它将伺服电机的旋转运动副不同的是在数控铣削加工通常可采用顺前者通过循环钢球将滑动摩擦改变为滚动摩擦，由此减少了摩擦损失被提高了传动效率。 由于滚珠丝杠副之间的运动是滚动摩擦，在螺母、钢球、和丝杠之间允许施加预应力，及采用双螺母结构，可以消除正反向传动的间隙被提高传动刚度，如图26所示。 由于滚珠丝杠副预紧后，可图2-6滚珠丝杠结构1丝杠2滚珠3回珠管4螺母消除轴向间隙，因此，铣加工，这一点与小型普通铣床有所区别，如图27所示。 图2-7逆铣和顺铣时丝杠螺母间隙a)逆铣b)顺铣 三、数控铣床的操作与编程3.1机床面板说明及各功能键的作用由于数控铣床生产厂家的不同，数控系统选配上的差异，操作和控制面板的布局也各不相同。 现以DX600型数控铣床（数控系统为西门子802D）配置为例，介绍铣床的操作面板、控制面板及其功能。 1CRT/MDI操作面板西门子802D的系统操作面板如图31所示，用操作键盘结合显示屏可以进行数控系统操作。 主要按键功能概要返回键菜单扩展键报警应答键回车/输入键空格键上档键删除键插入键回车/输入键删除键(退格键)加工操作区域键程序操作区域键图3-1CRT/MDI操作面板参数操作区域键程序管理操作区域键报警/系统操作区域键选择/转换键光标键翻页键2机床操作面板西门子802D的操作面板如图32所示。 主要功能键说明MDA用于直接通过操作面板输入数控程序和程序SINGL自动加工模式中，单步运行AUTO进入自动加工模式JOG手动模式,手动移动各轴REF回参考点模式主轴正转主轴反转主轴停止RESET复位键CYCLESTAR循环启动CYCLESTOP循环停止3.数控铣床的手动操作（西门子802D系统） （1）.手动返参考点操作参考点为机床的测量基准，机床在每次开电后必须进行一次返回参考点。 返回参考点也称回零操作，机床在回完参考点后，坐标的软限位生效，丝杠螺距误差补偿生效，同时由于数控系统通过参考点建立了坐标测量基准，因而零件加工程序中的零点偏移指图3-3回参考点状态令生效。 另外任意一轴没有返参考点，自动方式下不能启动加工程序。 回参考点状态如图33界面所示。 返回参考点的过程1）坐标轴开关指向要返回参考点的轴（如Z轴）2）“方式开关”指向“返参考点”位置。 3）按一下“正向点动键”返回参考点开始，最终在参考点处停止。 注意“回参考点”只有在“JOG”模式下可以进行，应尽量首先选择Z轴返回参考点。 坐标已到达参考点后有图标显示。 （2）.手动控制JOG方式1)将“方式开关”置于“手动”的位置。 2)选择手动进给速度，调整“进给倍率开关”按钮调整进给速度（ 1、 10、100）。 3)选择坐标轴，将坐标选择开关指向要移动坐标轴。 4)按“正向点动键”或“负向点动键”，使机床沿相应轴的方向移动。 （3）.手动手轮进给操作步骤转动手摇脉冲发生器，可使机床定量进给，其操作步骤如下1）“方式开关”置于“手轮倍率”（ 1、 10、 100、1000）的位置。 2）选择坐标轴，将坐标选择开关指向要移动坐标轴。 3）转动手摇脉冲发生器，实现手轮手动进给。 （4）.主轴手动操作在手动进给模式操作下，通过操作面板上“主轴增速键”或“主轴减速键”，可控制主轴的转速，主轴采用变频器控制，可以实现无机调速。 使用“主轴正转”、“主轴反转”、和“主轴停”按键可对机床进行主轴“启”、“停”的操作。 （5）.手动控制MDA方式功能在“MDA”模式下可以编制一个零件程序段加以执行，操作界面如图34所示。 操作步骤a)选择机床操作面板上的MDA键图3-5零点偏置窗。 b)通过操作面板输入程序段。 c)按启动键执行输入的程序段。 图3-4“MDA”方式操作界面 （6）.输入/修改零点偏置值所谓“零点偏置”系指加工零件的编程原点（零件被安装在机床工作台上），相对机床零点在X、Y、Z三轴上的偏置值。 机床在回完参考点后，在MCS（机床坐标系）状态下显示的实际值是以机床零点为基准，而工件的加工程序则以工件零点为基准，这之间的差值就作为可设的零点偏移量输入。 802D系统有6个零点偏置即G54G59。 操作步骤按机床控制面板上的“参数操作区域”键和“零点偏移”键，出现如图35所示界面。 将光标移动到G54G59中的一个偏置代码上，输入对刀后记录后正确的X、Y、Z三个坐标值，按“改变有效”键确认。 1）将工件坐标系的原点坐标（-315.154，-201.256，-185.532）输入到G54寄存器中。 4数控程序的自动加工 （1）.自动加工操作步骤1)“方式开关”指向“选择自动模式位置。 2)按“程序管理操作区域”键打开“程序目录窗口”。 3)在第一次选择“程序”操作区时会自动显示“零件程序和子程序目录”。 用光标键把光标定位到所选的程序上如图36所示。 4)按键选择待加工的程序，被选择的程序名称显示在屏幕区如图37示。 5)调整“倍率开关”的位置，选择合适的进给速度。 6)按CYCLESTAR“循环启动”键进行自动加工。 外部程序 （2）.机床图形模拟加工机床图形模拟加工分两种方式第一种是在机床加工与图形模拟同步运行，这种方法用于程序验证后的模拟加工。 另一种只进行程序的图形模拟，机床此时不动，即机床“锁轴”，这种方法主要用于新程序的演示，便于发现程序中的错误。 机床图形模拟加工必须在自动方式下完成，操作也完全包括自动加工方式下的各项操作步骤。 同步模拟加工的操作比较简单，只需将图36“自动模式”状态图中的“模拟”软键按下即可。 图3-8程序控制状态图5.数控铣床编程基础 （1）数控机床坐标系和参考点1）.机床坐标轴数控机床的坐标系采用笛卡儿坐标系。 为编程方便，对坐标轴的名称和正负方向都有统一规定，符合右手法则。 无论那一种数控机床都规定Z轴作为平行于主轴中心线的坐标轴。 2）.机床原点、参考点及机床坐标系机床原点又称机械原点，它是机床坐标系（MCS）的原点。 该点是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。 机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。 机床坐标系（MCS），是最基本的坐标系，它是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是由机床原点为坐标系原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系。 图3-9机床原点与参考点的关系机床参考点是设置机床坐标系的一个基准点，通常设置在机床各轴靠近正向的极限位置。 机床参考点与机床原点的相对位置由机床参数设定，因此，机床开机时必须先进行回机床参考点操作，这样才能确定机床原点的位置，从而建立起机床坐标系。 机床参考点已由机床制造厂家测定后通过参数设定，输入数控系统，一般不需要更改，特殊情况下更改时，必须注意该点与机床极限位置的安全距离。 一般数控铣床的机床原点、机床参考点位置如图39所示。 当机床返回参考点时若坐标值显示为零或负数，则机床坐标系中的绝对坐标值均显示为负数，这是因为参考点的位置通常在机床坐标各轴的正向最远方。 （2）.工件坐标系和工件原点工件坐标系（WCS）实际上是机床坐标系中的局部坐标系（或称子坐标系），在编制零件加工程序时，用于描述刀具运动的位置。 与机床坐标系不同，工件坐标系是由编程人员根入情况自行选择的。 工件坐标系的原点成为工件原点，也叫做是刀具在运动，用于确定工件坐标系作人换刀阻碍即可。 图工件零点，通常工件的原点设定在工件上某一特定的点上。 工件零点一般也是编程零点（或称程序原点），但特殊情况下两点也可不重合。 总之，合理地选择编程零点有时可简化编程，同时也便于编程计算。 在数控铣床上加工工件时，编程零点一般设在进刀方向一侧工件外轮廓表面的某个角上或中心线上，如图39所示。 图310为工件坐标系与机床坐标系的关系。 （3）.刀具运动原则3-10工件零点在机床坐标系的位置由于机床类型不同，有的有的是工作台进行运动而刀具不执行运动。 通常在命名或编程时，不论机床在加工中是刀具移动，还是被加工而刀具在移动，被同时规定刀具远离工件的方向作为坐标的正方向。 （4）.对刀点换刀点的选择 （4）.对刀点换刀点的选择工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动，对刀点是工件在机床上定位装夹后，设置在工件坐标系中，与机床坐标系空间位置关系的参考点。 对刀点可以设置在工件上，也可以设置在夹具上，但应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，如图311所示。 由于数控铣床采用手动换刀，换刀时操员的主动性较高，换刀点只要设在零件外面，不发生图3-11机床零点、工件零点、对刀点和换刀点的关系图4-10工件坐标系与机床坐标系的关6数控程序结构及程序段格式 （1）.程序的序结构6数控程序结构及程序段格式 （1）.程序的序结构一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。 例如SD001（程序号）（程序内容）作为程序的开始标记，调用。 在西门子8字组成。 在程序中能做指令的最小单元是字。 程序段中的顺序号可不按顺序编写（例如N 01、N 10、表示。 N01G90G54G0X0Y0Z50N10M3S400N20G1F200Z-1N30F50X20N40X50Y20N50G0Z50N60M30(M02)（程序结束）1）程序号程序号也称程序名，它由文件名产生。 它是程序的开始部分，供在数控装置存储器中的程序目录中查找、02D系统中，程序名严禁使用汉字，它最多可由16个字符组成，但是，前两个字符一般多为字母。 例如SD001ZZM008ABCDEFG。 2）程序内容程序内容是整个程序的主要部分，它由许多程序段组成，每个程序段由若干个字组成。 每个字又是由地址码和若干个数N30等），也可省略不编。 3）程序结束程序结束一般用辅助功能代码M2（程序结束）和M30（程序结束，返回程序起点）等来 （2）.程序段格式程序段格式是指一个程序段中的字、字符和数入的书写规则。 目前常使用的程序段格式多为字地址程序段。 它由语句号字、数入字和程序段结束组成。 每个字的字首是一个英文字母，插补配置西门子802D系统的数控铣床常用的准备功称为地址码，各字的排列顺序要求不严格，数入的位数可多可少，不需要的字以及与上一程序段相同的续效字可以不写。 该格式的优点是程序简短、直观以及容易检测、修改，故该格式在目前广泛使用。 程序段中有很多指令时建议按如下顺序:NGXYZFSTDM字地址程序段格式如下例如，N20G1X-20Y50Z10F200S500T3M37.准备功能（G指令）准备功能又称G功能或G指令、G代码。 它是用来指令机床进行加工运动和方式的功能。 表31为一台能G代码表。 表31西门子802D系统常用的G代码表表31西门子802D系统常用的G代码表地址含义赋值说明编程G0快速移动1快速移动(速度与FG0XYZ值无关)G1直线插补G1XYZFG2顺时针圆弧插补K；圆心和终点G2XYCR=F；半径和终点(插补方式)模态有效G2XYZIG3逆时针圆弧插补G3.；其它同G2CIP中间点圆弧插补I1=CIP XYZJ1=K1=FG4暂停时间2程序段方式有效，非模态指令程序G4F或G4S.；自身段G40*刀具半径补偿方式的取消7刀具半径补偿模态有效G41调用刀具左半径补偿，刀具在程序左侧移动G42调用刀具右半径补偿，刀具在程序右侧移动G54第一工件坐标系偏置G55第二工件坐标系偏置G56第三工件坐标系偏置G57第四工件坐标系偏置G58第五工件坐标系偏置G59第六工件坐标系偏置G64连续路径方式G90*绝对坐标14绝对坐标/相对坐标模态有效G91相对坐标注带*的功能在程序启动时生效（系统自动默认）。 除G4外，以上代码全为模态有效指令。 在西门子系统中，有些代码的写法与其它系统略有不同，如直线插补指令，在系统中表示，而发那科系统则用表示，但这不影响系统的使用，也就是说在西门子系统中同样可以用G01表示。 其它代码诸如G 00、G 03、M 02、M03等同样如此。 当执行有MO指令的程序段后，不执行下段。 相当于执行单程序段操作。 当按下操作面板上的循环启动按钮后，程序继续执行。 当执行有MOl指令的程序段后，才会停止执行程序。 如果不按下“选择停无效，程序继续执行。 ，