数控铣床的操作技术概述

第四章数控铣床的操作技术第一节数控铣床概述一数控铣床的种类数控铣床是一种用途广泛的机床，除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削2～5坐标连动的各种平面轮廓和立体曲面轮廓。若以机床主轴布置和机床的布局分类。分三种类型；立式、卧式、龙门式。⒈数控立式铣床数控立式铣床的主轴与铣床的工作台面垂直，优点；工件安装方便，加工时便于观察，缺点；不便于排屑。一般采用固定式立柱结构，主轴箱作上下运动，并通过立柱内的重锤平衡主轴箱的重量。为保证机床的刚性，主轴中心线距立柱导轨面的距离不能太大、因此这种结构主要用于中小尺寸的数控铣床。⒉数控卧式铣床数控卧式铣床的主轴与工作台面平行。优点；排屑方便顺畅，缺点；加工时不便于观察。一般都配有数控迴转工作台，便于加工零件的不同侧面。数控卧式铣床另配备自动换刀装置（ATC）后即为卧式加工中心。⒊数控龙门式铣床大型的数控铣床，一般采用对称的双立柱式结构，以保证机床整体刚性和强度即数控龙门式铣床，有工作台移动和龙门架移动两种形式。主要用于加工飞机整体结构件零件，大型箱体零件和大型模具等二数控铣床的主要功能1.三坐标联动数控铣床一般都具备三坐标以上联动的功能。能进行直线插补和圆弧插补，自动控制铣刀相对工件进行铣削加工，坐标的联动轴数的越多，可加工的范围越大。2.孔及螺纹加工固定尺寸孔用孔加工刀具进行钻、扩、铰、锪、镗削等加工，也可用铣刀铣削不同尺寸的孔。螺纹孔用丝锥加工。若数控系统有加工螺纹功能，用螺纹铣刀铣削内螺纹和外螺纹，这种方法比传统的丝锥加工效率要高。3.刀具补偿功能4.公制、英制单位转换5.绝对坐标、相对坐标编程6.主轴转速、进给速度的调整7.循环功能8.工作坐标系设定设定工件坐标系是根据工件的特点确定其在工作台上的装夹位置。可以同时设定4～6个工件坐标系，还可以根据工件位置的变化对工件坐标系进行平4移和－或旋转。这样可方便编程和加工。9.数据的输入、输出及DNC功能10.子程序11.自诊断功能第二节数控铣床的性能特点一数控铣床的技术参数及组成如图4.4XK5032型数控铣床的主要技术参数：工作台工作面积1220mm×320mm工作台纵向行程（X轴）750mm工作台横向行程（Y轴）350mm工作台垂向行程（Z轴）450mm主轴孔锥度ISO－40，7∶24主轴中心线至床身垂直导轨的距离330mm定位精度±0.013主轴转速范围150-3500/200-6000rpm主轴电机功率5.5KW/3.7KW定位精度±0.013mm重复定位精度±0.0038mm工作台允许最大承重363kg机床重量2722kg（1）床身有良好的刚性布局合理，在机床内部设有冷却液储存油池，底座有四各调整螺栓用于调整机床水平。（2）铣头部分由变速箱和铣头两部分组成。铣头具有高速回转精度和良好底刚性。变速范围宽，传动平稳，操作方便。刹车机构能使主轴迅速制动，节约时间。铣头部分装有传动链可使主轴作垂向直线运动。（3）工作台工作台与床鞍支承在升降台较宽的导轨上。工作台的纵横向运动通过伺服电机、齿轮、同步带、精密滚珠丝杠符来实现。床鞍纵横导轨面采用贴塑面，这样提高了导轨的耐磨性、运动的平稳性和精度的保持性，消除了低速爬行现象。（4）升降台（5）冷却与润滑装置二数控铣床的控制面板和操作面板1. CRT/MDI控制面板1）主功能键2）数据输入键3）编辑键4）复位键5）输入输出键6）软键7）：其它辅助键2.机床操作面板1）手动键2）自动加工键第三节数控铣床加工前工艺准备及刀具的选用一、数控铣床的加工工艺准备的主要内容1.数控铣床加工零件工艺分析2.数控铣床加工零件工艺路线的制定制定工艺路线是选择加工表面的加工方法，划分加工阶段、加工工序及安排工序先后次序。结合生产的实际情况通过对比分析，选择最合理的方案。（1）表面加工的加工方法选择在数控铣床加工方法有内孔表面加工方法的选择、平面加工方法的选择、平面轮廓加工方法的选择、固定斜角平面加工方法的选择、变斜角面加工方法的选择、曲面轮廓加工方法的选择。（2）加工阶段的划分加工阶段的划分是根据零件加工的质量要求，用几道工序逐步达到零件的质量要求。零件加工阶段一般分粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段及光整加工阶段四个。目的是保证加工质量、合理使用设备、便于及时发现毛坯缺陷、便于安排热处理工序。（3））工序序的划划分工序划划分的的原则则有两两种工工序集集中划划分和和工序序分散散划分分。工工序集集中是是指每每道工工序中中尽可可能多多的加加工内内容，，从而而使加加工工工序减减少。。优点点；有有利于于采用用高效效的专专用设设备和和数控控机床床，减减少工工序数数目，，缩短短工艺艺路线线，提提高生生产效效率。。缺点点；工工艺装装备和和设备备一次次性投投资较较大，，调整整维护护较麻麻烦，，生产产准备备周期期较长长。工工序分分散划划分是是每道道工序序加工工内容容少。。零件件的加加工工工序多多。优优点；；采用用的设设备结结构简简单，，调整整维修修方便便，操操作简简单，，转产产容易易。缺缺点；；工艺艺路线线长，，需较较多的的设备备和工工人，，占地地面积积大。。（4））加工工工序序地安安排在加工工方法法选择择、工工序划划分后后。工工艺路路线拟拟定就就是要要合理理地安安排加加工方方法和和加工工顺序序。零零件地地加工工顺序序有切切削加加工工工序安安排、、热处处理工工序和和辅助助工序序安排排。切切削加加工工工序安安排的的原则则是优优先基基面加加工，，先粗粗加工工后精精加工工，主主表面面先加加工次次表面面后加加工，，先面面后孔孔。热热处理理工序序安排排的原原则先先预备备热处处理消消除毛毛坯制制造的的残余余应力力，消消除机机械加加工中中产生生的残残余应应力热热处理理，最最终热热处理理提高高零件件的强强度，，表面面硬度度和耐耐磨性性。辅辅助工工序安安排的的原则则（包包括表表面处处理、、清洗洗和检检验保保证质质量等等），，在粗粗加工工结束束精加加工前前、重重要工工序之之后、、工件件在不不同车车间转转换前前后和和工件件加工工结束束后。。二刀具具的选用用1铣刀的的种类1）、按按铣刀的的装卡方方法分（1）套套装铣刀刀—铣刀刀上具有有与刀杆杆相配合合的圆孔孔。（2）有有尾铣刀刀—直径径尺寸比比较小的的立铣刀刀做成带带柄的。。2）、按按铣刀的的结构分分：（1）整整体铣刀刀—铣刀刀用一块块材料制制成。制制造整体体铣刀的的材料一一般为高高速钢。。（2）镶镶齿铣刀刀—铣刀刀刀体用用普通钢钢材制造造，刀体体上开槽槽，镶上上刀齿，，刀齿可可用高速速钢或硬硬质合金金制成。。这种铣铣刀不仅仅可以节节约贵重重材料，，而且刀刀齿损坏坏后可以以更换。。3）、按按铣刀形形状及用用途分：：（1）立立铣刀——刀齿分分布在圆圆柱的柱柱面及一一端面上上，它有有直柄和和锥柄两两种。立立铣刀用用于铣削削平面、、沟槽和和台阶面面。（2）端端铣刀－－刀齿分分布在圆圆柱的柱柱面及一一端面上上。这种种铣刀主主要用于于铣平面面和台台阶。（3）盘盘铣刀－－这种铣铣刀除在在圆柱面面上有齿齿外，有有的一个个端面上上或两个个端面上上也有齿齿，分别别称为单单面刃盘盘铣刀、、双面刃刃盘铣刀刀、三面面刃盘铣铣刀。圆圆柱面上上刀齿交交错倾斜斜的又称称为错齿齿盘铣刀刀。盘铣铣刀用于于铣凹槽槽和台阶阶。（5）圆圆柱铣刀刀－刀齿齿分布在在圆柱的的柱面上上，这种种铣刀用用于铣削削平面。。（6）锯锯片铣刀刀－铣刀刀厚度在在1~5毫米之之间，刀刀齿分布布在圆周周面上。。这种铣铣刀用于于铣窄槽槽和切断断。（7）成成形铣刀刀－用于于加工成成形面，，如凸半半圆铣刀刀、凹半半圆铣刀刀、齿轮轮铣刀等等。其加加工精度度稳定，，生产率率高。（8）T形槽铣铣刀－用用于加工工T形槽槽。（9）燕燕尾槽铣铣刀－用用于加工工燕尾槽槽。2铣刀刀的选择择数控铣床床加工方方法与传传统加工工方法相相比，由由于数控控铣床具具有高精精度，高高性能。。所以数数控铣床床加工对对刀具要要求更高高，数控控加工用用的刀具具要有精精度高、、刚度好好、耐用用度高，，尺寸稳稳定，安安装调整整方便等等方面的的功能。。合理地地选择刀刀具结构构及几何何参数。。是选使使数控铣铣刀时要要特别注注意的；；1）.面面铣刀的的选择标准可转转位面铣铣刀直径径为φ16～φφ630mm，，应根据据侧吃刀刀量选择择适当的的铣刀直直径，尽尽量包容容工件整整个加工工宽度，，以提高高加工精精度和效效率，减减少相邻邻两次进进给之间间的接刀刀痕迹和和保证铣铣刀的耐耐用度。。可转位面面铣刀有有粗齿、、细齿和和密齿三三种。粗粗齿铣刀刀容屑空空间较大大，常用用于粗铣铣钢件；；粗铣带带断续表表面的铸铸件和在在平稳条条件下铣铣削钢件件时，可可选用细细齿铣刀刀。密齿齿铣刀的的每齿进进给量较较小，主主要用于于加工薄薄壁铸件件。2）.立立铣刀的的选择立铣刀的的选择一一般按经经验数据据选取刀具半径径R应小小于零件件内轮廓廓面的最最小曲率率半径ρρ，一般般取R＝＝（0.8～0.9））ρ。零件的加加工高度度H≤（（1/4～1/6）R，以保保证刀具具具有足足够的刚刚度。对于不通通孔（深深槽），，选取＝＝H＋（（5～10）mm。（（为刀具具切削部部分长度度，H为为零件高高度）。。加工外形形及通槽槽时，选选取＝H＋r＋＋（5～～10））mm(r为为刀尖半半径)粗加工内内轮廓面面时，铣铣刀的最最大直径径可按式式计算式中－－轮廓廓的最小小凹圆角角直径；；－圆角邻邻边夹角角等分线线上的精精加工余余量；－精加工工余量－圆角两两邻边的的夹角加工筋时时，刀具具直径为为＝（5～10）（为为筋的厚厚度）3）.使使用数控控铣刀时时注意的的几个问问题；⑴在数控控铣床上上铣削平平面时，，应采用用可转位位式硬质质合金刀刀片铣刀刀，采用用两次走走刀方式式；一次次粗铣，，一次精精铣。当当连续切切削时，，粗铣刀刀直径要要小些以以减少切切削扭矩矩，精铣铣刀直径径要大一一些，最最好能包包容待加加工面的的整个宽宽度。加加工余量量大且加加工表面面又不均均匀时，，刀具直直径要选选的小一一些，否否则，当当粗加工工时会因因接刀刀刀痕过多多而影响响加工质质量。⑵高速钢钢立铣刀刀多用于于加工凸凸台和凹凹槽，不不要用于于加工毛毛坯面，，因为毛毛坯面有有硬化层层和夹砂砂现象，，会加速速刀具的的磨损。。⑶加工余余量较小小，并且且要求表表面粗糙糙度较低低时，应应采用立立方氮化化硼（CBN））刀片端端铣刀或或陶瓷刀刀片端铣铣刀。⑷镶硬质质合金的的立铣刀刀可用于于加工凹凹槽、窗窗口面、、凸台面面和毛坯坯表面。。⑸镶硬质质合金的的玉米铣铣刀可以以加工进进行强力力切削，，切削毛毛坯表面面和用于于孔的粗粗加工。。⑹加工精精度要求求较高的的凹槽时时，可采采用直径径比槽宽宽度小一一些的立立铣刀，，先铣槽槽的中间间部分，，然后利利用刀具具的半径径补偿功功能铣削削槽的两两边，直直到达到到精度要要求位止止。⑺在数控控铣床上上钻孔，，钻孔深深度为直直径的5倍尺寸寸时的深深孔加工工容易折折断钻头头，应采采用固定定循环程程序，多多次自动动进退，，以利于于冷却和和排屑。。钻孔前前最好先先用中心心钻钻一一个中心心孔或采采用一个个刚性好好的短转转头锪窝窝引正，，锪窝除除了可以以解决毛毛坯表面面钻孔引引正问题题外，还还可以替替代孔口口倒角。。3切削削用量的的确定铣削切削削用量包包括主轴轴转速、、进给速速度、背背吃刀量量和侧吃吃刀量几几个方面面。切削削用量选选择正确确与否对对切削力力、切削削功率、、刀具磨磨损、加加工质量量及加工工成本都都有影响响。数控控加工时时选取切切削用量量的原则则；就是是在保证证加工质质量和刀刀具耐用用度的前前提下，，充分发发挥机床床性能和和刀具切切削性能能，使加加工效率率最高，，加工成成本最低低。1）粗、、精加工工时切削削用量的的选择原原则⑴粗加工工时切削削用量的的选取；；首先选取取尽量大大的背吃吃刀量，，其次要要根据机机床动力力和刚性性的限制制条件等等，选取取仅可能能大的进进给量；；最后根根据刀具具耐用度度确定最最佳的切切削速度度。⑵精加工工时切削削用量的的选取；；首先根据据粗加工工后的余余量确定定背吃刀刀量；其其次根据据已加工工表面的的粗糙度度要求，，选取较较小的进进给量；；最后在在保证刀刀具耐用用度的前前提下，，尽可能能选取较较高的切切削速度度。⒉）切削削用量的的选择方方法为保证刀刀具的耐耐用度，，铣削用用量的选选择方法法是；先先选取背背吃刀或或侧吃刀刀量，其其次确定定进给速速度，最最后确定定切削速速度。背吃刀量量（端铣铣）或侧侧吃刀量量（圆周周铣）的的选择背背吃刀量量为平行行于铣刀刀轴线测测量的切切削层尺尺寸，单单位为mm。端端铣时，，为切削削层深度度；而圆圆周铣削削时，为为被加工工表面的的宽度。。⑴背吃刀刀量（mm）的的选择由由加工余余量确定定，粗加加工（10~80）时时，一次次进给应应尽可能能切除全全部余量量。在中中等功率率机床上上，背吃吃刀量可可达8～～10mm，半半精加工工（1.25~10））时，背背吃刀量量可取0.5～～2mm精加工（（0.32~1.25）时，，背吃刀刀量取0.2～～0.4mm。。粗加工分分多次进进刀时应应在第一一、第二二次的进进给时的的背次刀刀量尽量量取大一一些。⑵进给量量（mm/r））、进给给速度或或（mm/min）的的选择进给量、、进给速速度是数数控铣床床的重要要参数，，根据零零件的表表面粗糙糙度，加加工精度度的要求求、刀具具及工件件材料等等因素，，参考切切削用量量手册选选取。对对于多齿齿刀具，，其进给给速度、、刀具转转速、刀具具齿数及及每齿进进给量的的关系为为粗加工时时；主要要考虑机机床进给给机构的的强度和和刚性及及刀杆的的刚度和和刚性等等因素，，根据加加工材料料、刀杆杆尺寸、、工件直直径及已已确定的的背吃刀刀量来选选择进给给量。半精加工工；精加加工时按按表面粗粗糙度的的要求，，根据工工件材料料、刀尖尖圆弧半半径、切切削速度度来选择择进给量量，如精精铣时取取20～～25mm/min。第四节数数控控铣床的的基本操操作一、、加工前前底准备备及方式式选择二、机机床的的手动操操作⒈手动返返回参考考点2.手动动连续进进给操作作步骤3.步进进方式进进给操作作4.手动动手轮进进给操作作三、、机床的的自动运运行操作作1.存储储器方式式下的运运行2.“MDI””方式的的运行3.自动动运转的的执行4.自动动运行结结束5.复位位四、机机床的试试运行五、刀刀具偏偏置设定定六、程程序的输输入和编编辑刀具具偏置设设定程序号检检索删除程序序字的插入入、变更更、删除除七、数数控铣铣床的一一般操作作步骤1.数控控铣床操操作步骤骤⑴工件程程序的编编辑与输输入⑵开机⑶回参考考点⑷加工程程序的输输入调用用⑸程序的的编辑⑹程序的的检查与与调试⑺工件的的安装与与找正⑻启动坐坐标轴进进行连续续加工⑼关机第五节数数控控铣床的的应用举举例例盖盖板零件件如图4.10所示，，分析工工艺要求求，制定定加工工工序。（1）工工艺要求求按零件图图编制用用数控铣铣床加工工零件的的加工程程序，铣铣削上表表面，最最大外形形轮廓，，挖深度度为2.5mm的凹槽槽，钻8个φ5.5和和5个φφ6.5的孔。。公差按按IT10级自自由公差差确定，，加工表表面粗糙糙度≤6.3。。（2）工工艺分析析该零件是是一个比比较典型型的；为为轴对称称图形，，并便于于安装和和定位，，在数控控铣削加加工中具具有一定定的代表表性。①图样分分析该零件以以φ22mm孔孔的中心心线为基基准，尺尺寸标注注齐全；；且无封封闭尺寸寸及其他他标注错错误；尺尺寸精度度要求不不高。②加工工艺该零件为铸造造件（铸铁）），结构不复复杂。但对要要求加工部分分需要一次定定位二次装夹夹。根据数控控铣床工序划划分原则，先先安排平面铣铣削，后安排排孔和槽的加加工。对于该该零件加工顺顺序为；先铣铣削上平面，，铣削轮廓；；用中心钻点点窝；钻φ5.5mm的的孔；钻φ6.5mm的的孔；然后，，先用压板压压紧工件，再再松开定位销销螺母、进行行挖φ2.5mm深的中中心槽。③选择装夹和和定位该零件在生产产时，可采用用“一面、两两销”的定位位方式，以工工件的底面为为第一定位基基准，定位元元件采用支承承面，限制工工件在X、Y方向底旋转转运动和Z方方向底直线运运动，两个φφ22mm底底孔作为第二二定位基准，，定位元件采采用带有螺纹纹底两个圆柱柱定位销，进进行定位和压压紧。限制工工件在X、Y方向底直线线运动和Z方方向底旋转运运动。挖φ2.5mm深深的中心槽时时，先用压板板压工件，再再松开定位销销螺母。在比比量生产加工工过程中，应应保证定位销销与工作台相相对位置底稳稳定。④选择铣刀和和切削用量铣削上表面选选取φ25mm立铣刀（（由于采用两两个中心孔定定位，不能使使用端面铣刀刀），先进行行粗铣，留0.2～0.5mm余量量，再进行精精铣；最大外外形轮廓铣削削可选用直径径较大的刀，，根据余量决决定铣削次数数，最后余量量加工应≤φφ0.5mm；挖深度为为2.5mm，选用直径径≤φ8mm的立铣刀；；钻φ5.5mm和≤φφ6.5mm的孔，先用用φ3的中心心钻点窝，再再分别用φ5.5mm和和φ6.5mm的麻花钻钻钻削。⑶确定走刀路路线盖板挖槽走刀刀线路如图4.11所示示，采用由内内向外“平行行环切并清角角”或采用由由外向内“平平行“环切并清角角”的切削方方式。盖板钻钻孔走刀路线线如图所示。。编程与坐标标系大端φ22mm孔的的中心点为坐坐标系原点，，对刀点根据据实际情况而而定，定位销销与工作台固固定以后，可可以套装一标标准块，然后后再进行定位位。⑷加工工序卡卡和刀具使用用卡片盖板数控铣加加工工序卡片片表4－4和和刀具使用卡卡片见表4－－51、盖板零件件数控加工工工序卡2、盖板零件数控控加工刀具使使用卡例平面凸凸轮铣削工艺艺分析及程序序编制平面凸轮如图图4.13所所示。1工艺分析析从图上要求看看出，凸轮曲曲线分别由几几段圆弧组成成，φ30孔孔为设计基准准，其余表面面包括4-φφ13H7孔孔均已加工。。故取φ30孔和一个端端面作为主要要定位面，在在联接孔φ13的一个孔孔内增加削边边销，在端面面上用螺母垫垫圈压紧。因因为孔是设计计和定位的基基准，所以对对刀点选在孔孔中心线与端端面的交点上上，这样很容容易确定刀具具中心与零件件的相对位置置。

2加加工调整加工坐标系在在X和Y方向向上的位置设设在工作台中中间，在G53坐标系中中取X＝-400，Y＝＝-100。。Z坐标可以以按刀具长度度和夹具、零零件高度决定定，如选用φφ20的立铣铣刀，零件上上端面为Z向向坐标零点，，该点在G53坐标系中中的位置为Z＝-80处处，将上述三三个数值设置置到G54加加工坐标系中中。加工工序序卡如表4－－6所示。3数据处理理该凸轮加工的的轮廓均为圆圆弧组成，因因而只要计算算出基点坐标标，就可编制制程序。在加加工坐标系中中，各点的坐坐标计算如下下：

BC弧弧的中心O1点：X＝-(175＋＋63．8)sin8°°59′＝-37．28Y＝-(175＋63．．8)cos8°59′′＝-235．86EF弧的中心心O2点：X2＋Y2＝＝692}联立(X-64)2＋Y2＝＝212解之得X＝65．．75，Y＝＝20．93HI弧的中心心O4点：X＝-(175＋61)cos24°15′＝＝-215.18Y＝(175＋61)sin24°15′＝＝96．93DE弧的中心心O5点：X2＋Y2＝＝63．72}联立立(X-65．．75)2＋＋(Y-20．93)2＝21．302解之得X＝＝63．70，Y＝-0．27B点：X＝-63．．8sin8°59′＝＝-9．96Y＝-63．．8cos8°59′＝＝-63．02C点：X2＋Y2＝＝642}联立(X＋37．．28)2＋＋(Y＋235．86)2＝1752解之得X＝-5．57，Y＝-63．76D点：(X-63．．70)2＋＋(Y＋0．．27)2＝＝0．32}联立X2＋Y2＝＝642解之得X＝＝63．99，Y＝-0．28E点：(X-63．．7)2＋(Y＋0．27)2＝0．32}联立(X-65．．75)2＋＋(Y-20．93)2＝212解之得X＝63．72，，Y＝0．03F点：(X＋1．07)2＋(Y-16)2＝462}联立(X-65．．75)2＋＋(Y-20．93)2＝212解之得X＝44．79，Y＝19．60G点：(X＋1．07)2＋(Y-16)2＝462}联立X2＋Y2＝＝612解之得X＝14．79，Y＝59．18H点：X＝＝-61cos24°15′＝-55．62Y＝61sin24°°15′＝25．05I点：X2＋Y2＝＝63．802}联联立(X＋215．18)2＋(Y-96．93)2＝1752解之得X＝-63．．02，Y＝