新数控铣床实训

数控铣床实训指导安徽工程大学工程研发与训练中心数控铣床安全操作规程1.必须按要求穿好工作服，长发盘起，带上工作帽，不许带手套2.机床实际操作期间，不能玩手机等做与实训无关的事情。3.未经同意，不能随意打开机床，并且机床按钮不能随意操作。4.只允许单人单机操作，其他人员不能随意插手。5.认真听实训指导老师的讲解与示范，不得大声喧哗。6.严禁用手或其它任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其他运动部位，铁屑必须用铁钩子或毛刷来清理。7.在操作过程中遇到任何问题，及时找老师解决。8.加工结束，按要求关闭机床，并清理机床和周围环境。学习要点一、数控机床概论二、数控铣床介绍三、数控铣床操作面板的使用及基本操作四、数控铣床常用刀具与夹具的介绍五、数控铣床的工件类型六、数控铣床加工工艺与编程七、数控铣床对刀操作八、数控铣床的加工与程序的运行第一章数控机床概论本章主要内容：1数控机床的概念2数控机床的组成及特点3数控机床的分类4数控机床的发展趋势1.1数控机床概论一数控机床概念数控机床是指装备了数控系统的机床。数控机床适于加工形状复杂、精度要求高或者在普通机床上难以加工的零件。目前，数控机床已经广泛应用于宇航、汽车、船舶、机床、轻工、纺织、电子、通用机械、工程机械等几乎所有的制造企业。1.2数控机床的组成及特点一数控机床的组成输入输出设备计算机控制装置伺服系统机床本体位置检测反馈装置

数控机床各组成部分的功能与工作原理输入输出设备

输入设备的主要功能是将零件加工程序、机床参数及刀具补偿等数据输入到计算机数控装置（如键盘、光电阅读器、通讯接口等）输出设备主要是将零件的加工过程和机床的运行状态等打印或显示输出，以便于工作人员操作（如CRT显示器、LED显示器、LCD显示器以及各信号指示灯、报警蜂鸣器等）计算机数控装置计算机数控装置简称数控装置或CNC，是数控机床最重要的控制核心。他相当于一个人的大脑，主要负责接收输入的加工信息、存储于计算机有关数据、逻辑判断以及控制输入输出等。同时计算机数控装置还要向机床各个驱动机构发出运动指令，协调机床各部件并准确执行零件的加工程序。机床本体机床本体就是用来完成各种切削加工的机械部件，是数控机床的主体部分。位置检测反馈装置位置检测装置在数控机床中有着相当重要的作用，他通过传感器对机床的转速进给实际位置进行检测，并将角位移或直线位移转换成点信号，反馈到计算机数控装置，与给定位置进行比较。进而对伺服系统发出运动指令，对产生的误差进行补偿，以确保机床的移动部件能够精确的移动到所要求的位置。二数控机床的特点数控机床作为一种高自动化、高柔性、高精度、高效率的机械加工设备，具有以下优点:◆适应范围广◆生产准备周期短◆工序高度集中◆生产效率和加工精度高◆能完成复杂型面的加工◆有利于生产管理的现代化1.3数控机床的分类一按工艺用途分类◆切削类切削类数控机床是指具有切削加工性能的数控机床。最常用的普通型数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床和数控齿轮加工机床等金属切削类机床。◆成型类成型类数控机床是指具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床。它是采用挤、冲、压、拉等成型工艺方法对零件进行加工的。◆电加工类电加工类数控机床是指采用电加工技术加工零件的数控机床，常见的有数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控火焰切割机、数控激光加工机等。◆快速成型机快速成型技术是一项制造新技术。其加工过程是：设计加工零件的三维模型→沿Z向将模型离散为一系列有序单元→根据每个单元的轮廓信息设定加工参数，自动生成数控代码→以平面加工方式加工每个单元，并且自动粘接成物理实体。二按运动方式分类◆点位控制数控机床其特点是数控系统只控制运动部件目标点的精确位置，而不控制运动部件的运动路径。点位控制数控机床在运动过程中刀具不进行切削，当刀具或工件到达目标点位置再开始加工。数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控电焊机等均是采用点位控制方式。◆直线控制数控机床其特点是除了控制机床的运动部件目标点的精确位置外，还能实现在起点和目标点之间沿直线或斜线的切削进给运动。早期的数控车床、数控铣床和数控镗床均是采用直线控制方式。◆轮廓控制数控机床其特点是同时对两个或两个以上坐标轴的位移和速度进行连续相关的控制，以实现任意轮廓轨迹加工，从而取代各种类型的仿形加工。三按伺服驱动的控制方式分类◆开环控制数控机床开环控制数控机床的系统没有检测反馈装置，因此机床结构简单、调试和维修方便、成本低、加工精度低。全闭环控制数控机床◆全闭环控制数控机床装有检测反馈装置，在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置。加工精度高、结构复杂、调试和维修难度大、成本高。◆半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床的系统也装有检测反馈装置，它和全闭环控制数控机床的区别是其检测装置采用角位移检测原件，安装在伺服电动机轴或滚珠丝杠的端部。其加工精度、调试和维修等性能介于开环和全闭环之间。应用较广泛。1.4数控机床的发展趋势§高速度与高精度化高柔性化复合化多功能化智能化造型宜人化绿色生态化§§§§§§第二章数控铣床介绍本章主要内容：1数控铣床的组成2数控铣床结构的主要特点3数控铣床的分类4数控铣床的运动系统2.1数控铣床的组成防护装置特殊功能装置-刀具破损监控辅助系统-液压气动冷却润滑工件定位装置和附件进给传动系统主传动系统基础部件数控铣床组成2.2数控铣床结构的主要特点高刚度和高抗振性减少热变形的影响简化传动系统机械结构高传动效率和无间隙传动装置低摩擦系数的导轨特点如下：2.3数控铣床的分类一立式铣床图片一图片二二卧式铣床图片一图片二2.4数控铣床的运动系统一主传动系统其作用是将主轴电动机的原动力通过传动系统变成可用于切削加工的切削力矩和切削速度。二进给传动系统工作台的X轴移动滑枕的Y轴移动升降台的Z轴移动第三章数控铣床操作面板的使用及基本操作本章主要内容：1操作面板及功能键的介绍2数控铣床基本操作介绍3.1操作面板及功能键的介绍

一操作面板二功能键介绍3.2数控铣床基本操作介绍开机顺序：1.检查机床外表是否正常，电控柜门是否关上，急停按钮是否按下2.将机床总电源打开3.将数控系统上电4.待机床面板显示正常后，将急停按钮旋开并将机床复位5.(回参考点)（确定机床坐标系）关机顺序：1.将Z轴上升到一定高度，x、y回到大致中间位置2.按下“急停”按钮3.关闭数控系统电源4.关闭电源总开关一开机关机顺序在运行程序前必须先进行机床回零操作，即将主轴回机床原点(参考点)，以建立正确的机床坐标系。手动回零操作步骤:1)将操作方式选择旋扭置于ZRM位置；2)通过手动轴选择旋钮分别选择回零轴；3)按正方向按钮所选轴即可回机床原点。当坐标轴回机床原点时,CRT上的X、Y、Z坐标值产生变化，当变为“0.000”时，如图所示，且回零指示灯会亮

这说明X、Y、Z轴已经达到了机械原点的位置,它们的机械坐标值都为“0”。若机床有第Ⅳ轴时，其回零的操作方法与其它轴相同。二回零操作机床回零显示

手动连续进给每次只能移动一个轴运动。操作步骤：1)将操作方式选择旋钮置于JOG位置；2)通过手动轴选择旋钮和方向按钮，选择需要移动的轴和方向，即在控制面板上选择坐标轴和方向按钮(有的机床可直接分别按住机床操作面板上的+X或-X、+Y或-Y、+Z或-Z移动按钮)；3)按住手动按钮,可实现该轴的连续进给，松开按钮，则该轴停止移动。若要改变进给速度的快慢可通过调整进给倍率旋钮来实现的。三手动进给操作快速进给速度的快慢、时间常数及加减速方式与程序指令中的快速进给（GOO指令）相同，它都是由系统参数决定的。操作步骤：1)将操作方式旋钮置于RAPID位置；2)~3)步同手动进给操作。

四手动快速进给操作在实际生产中，使用手摇脉冲发生器可以让操作者容易控制和观察机床移动情况。操作步骤：1)将操作方式旋钮置于HANDLE位置；2)选择所需要移动的坐标轴；选择手摇脉冲倍率；3)转动手摇脉冲发生器，右转为正方向移动，左转为负方向移动。五手摇脉冲进给操作将操作方式旋钮置于JOG位置；按下机床控制面板的主轴的CW(正转)、CCW(反转)或STOP(停止)按钮，即可启/停主轴。六主轴手动启停操作七修调进给速度倍率与主轴转速倍率操作八急停操作第四章数控铣床常用刀具的介绍本章主要内容：1数控刀具材料2数控铣削对刀具的要求3数控铣削常用刀具4数控铣削常用夹具4.1数控刀具材料数控刀具的材料高速钢

钨钴类钨钛钴类Mo系高速钢W系高速钢硬质合金钨钛钽（铌）钴类陶瓷

纯氧化铝类（白色陶瓷）

TiC添加类（黑色陶瓷）

立方碳化硼

聚晶金刚石

4.2数控铣削对刀具的要求a、铣刀的刚性要好，已适用于大切削用量的要求，也可适应切削加工中难以调整切削用量的特点。

b、铣刀的耐用度要高，使磨损减少，提高零件的表面质量与加工精度。刀具选择总的原则：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，提高刀具加工的刚性。

4.3数控铣削常用刀具a、立铣刀

b、面铣刀c、磨具铣刀d、键槽铣刀e、鼓形铣刀f、成型铣刀数控铣床常用刀具数控刀具数控车床刀具4.4数控铣削常用夹具一夹具的概念按机床工艺规程的要求，保证工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并通过夹紧工件保证在加工过程中始终保持工件位置正确的工艺装备，称为机床夹具。二数控铣床常用夹具分类回转工作台分度头平口虎钳平口虎钳回转工作台分度头五数控铣床的工件类型

1、平面类零件：加工面为平行、垂直于水平面或其加工面于水平面的夹角为定角的零件。

平面类零件的特点：各加工单元是平面，或可以展开成为平面。

平面类零件的加工：一般只需要三坐标铣床两轴联动即可。

2、变斜角零件：加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。加工面不能展开为平面。加工方法：四轴或五轴联动。

3、曲面类零件：加工面为空间曲面的零件。例如：球面。加工方法：四轴或五轴联动，必要时配备球头铣刀。第六章数控铣床加工工艺与编程本章主要学习内容：1数控加工总过程2数控铣床的坐标系统3数控铣床编程知识4数控铣床编程实例6.1数控加工总过程1、分析图样2、确定加工工艺规程3、确定坐标系,进行数值计算4、编写加工程序5、 校验程序与首件试切6.2数控铣床的坐标系统一、数控铣床坐标系1)机床坐标系：由机床厂家设定，用户不能任意改。机床坐标系原点又称为机床参考点。数控铣床有两个坐标系：2)工件坐标系：是人为设定的，用于确定工件几何图形上

各几何要素的位置，为编程提供数据基础，所以又叫做

编程坐标系，该坐标系的原点叫做工件原点。该坐标系

与机床坐标系是不重合的。X’Y’Z’XYZ二、标准（机床）坐标系的确定1）遵循右手笛卡尔直角坐标系原则数控机床采用的是右手笛卡尔的直角三坐标系统，X、Y、Z三轴之间的关系遵循右手定则。如右图所示，右手三指尽量互成直角，拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向。2）运动方向的确定原则：刀具远离工件的方向便是机床某一运动的正方向。

在铣床上，认为工作台不动，刀具移动。

Z坐标的确定：与主轴轴线平行的坐标成为Z坐标，刀具远离工件的

方向为正方向。2.X坐标的确定：在X、Y平面上，工作台不动，刀具远离工件的方向

为正方向。3.Y坐标的确定：在X、Y平面上，工作台不动，刀具远离工件的方向

为正方向。三、绝对坐标与增量坐标6.3数控铣床编程一、编程的含义二、数控编程的原则及程序的结构1）数控编程的原则：编写程序时，均假设工件不动，刀具相对移动的原则。2）程序结构：

N10G90G54G00M03N20X20.0Y10.0N30G01Y50.0F200N40X50.0N50Y20.0N60X10.0N70G00X-10.0Y-20.0N80M05N90M30O0001程序号程序段程序结束三、程序段中的指令代码1）准备功能指令（G代码）用来实现刀具轨迹控制各进给轴的运动，如直线圆弧插补、进给控制、坐标系原点偏置及变换、尺寸单位设定、刀具偏置及补偿等。这一类称之为G代码。分为模态指令和非模态指令。模态指令表示在程序中一经被应用，直到出现同组其它任一G指令时才失效。否则该指令继续有效，直到被同组指令取代为止。非模态指令只在本程序段中有效。组成：G后带二位数字，从G00到G99共100种模态:G00X30Y60(G00模态)Z50

Z-3G01X-30F300(G01取代G00)Y-30

X30......非模态:G28Z50(G28非模态)G28X0Y0(每个程序段必须写)2）辅助功能指令（M代码）另一类功能被称之为辅助功能，用来完成程序的执行、主轴控制、刀具控制、辅助设备控制等。T….用于选刀S…..用于控制主轴转速，由M代码来实现一些开关功能。每个程序段内只允许指令一个M代码。组成：M后带两位数字，从M00—M99共100种。四、基本编程指令坐标设定指令G90、G91、G17－G19G54－G59基本加工指令G00，G01，G02/G03刀具补偿指令G40、G41、G42、G43、G44S.T.F功能准备功能代码辅助功能代码1.坐标设定指令坐标平面选择指令坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的，默认为G17G17表示选择XY平面G18表示选择ZX平面G19表示选择YZ平面1.坐标设定指令G54、G55、G56、G57、G58、G59选择1～6号加工坐标系，这些指令可以分别用来选择相应的加工坐标系,一般选择G54编程格式

G54G90G00(G01)X～Y～Z～(F～)

该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。1～6号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的，其设置过程见加工坐标系设置。1.坐标设定指令增量坐标编程：G91绝对坐标编程：G90注意：同一程序段中只能用一个指令，不能混用。2.基本加工指令1)快速定位指令（G00)该指令命令刀具以点定位控制方式从当前点快速运动到指令给出的目标位置。G00是模态代码。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。指令格式：G00X_Y_Z_其中X、Y、Z为目标点坐标，即一段行程的终点坐标。2)直线插补指令（G01)直线插补程序段控制各轴以指定的进给速率沿直线方向从现在位置移动到指令位置。G01是模态代码。有运动轨迹要求。参与实际切削过程。指令格式：G01X_Y_Z_F_其中X、Y、Z为目标点坐标，即一段行程的终点坐标。3)圆弧插补指令（G02/G03)该指令命令刀具在X、Y平面内，按指定的F进给速度进行圆弧插补运动，铣削出圆弧轮廓。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。指令格式：G02X_Y_Z_I_J_K_F_或G02X_Y_Z_R_F_G03X_Y_Z_I_J_K_F_或G03X_Y_Z_R_F_其中X、Y、Z为圆弧终点坐标，I、J、K为圆弧中心坐标，R为圆弧半径。a.顺时针圆弧与逆时针圆弧的判别方法在铣床上，沿着刀具运动的方向，若是顺时针走刀，就为顺时针圆弧，反之为逆时针圆弧。XZYOBAR铣刀XZYO铣刀ABRb.圆弧中心坐标I、J、K的确定I、J、K为圆弧中心在XYZ轴方向上相对于圆弧起点的坐标增量，有正负号，当I、J、K为零时可以省略。I=X0

–X1J=Y0

–Y1K=Z0

–Z1C.用圆弧半径R编程用圆弧半径R表示圆心的位置。对于同一半径R在圆弧起点和终点之间有可能形成圆心角小于180°的圆弧和圆心角大于180°的圆弧，为此规定：当圆心角﹤180°，R取正值；当圆心角﹥180°，R取负值；当圆心角=180°，R取正负值均可；3.刀具补偿指令G40：取消刀补G41：左刀补 G42：右刀补

在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能。刀具半径补偿的使用见图

a.左偏刀具半径补偿(G41）

G41为左偏刀具半径补偿，简称为左补偿。定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在工件的左侧。见下图。

b.右偏刀具半径补偿(G42）

G42为右偏刀具半径补偿，简称为右补偿。定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在工件的右侧。见下图。C.取消刀具半径补偿（G40)当零件图形加工完成，需要取消刀具半径补偿。友情提示1.刀具半径补偿建立时，是与G00、G01在同一程序段2.必为空行程，防止过切3.建立刀具补偿的直线段必须大于刀具半径，防止计算数值出错。4.在未建立刀补之前，是以刀具中心加工零件；建立刀补之后，实际加工中就偏离刀具半径，是以刀具边缘部分加工零件（画图说明）。5.遵循过程：建立刀补—切入—切出—取消刀补4.S、T、F功能a.主轴功能指令（S）是设定主轴转速或速度的指令，用字母S和其后面的数字表示。例如：M03S800b.进给功能指令（F)是设定进给速度的指令，用字母F和其后面的数字表示。例如:F200c.刀具功能指令（T)用于指定刀具号和刀具补偿号。例如：T1D1O0001

程序名N10

G54G90G40

程序初始化N20M03S800主轴正传N30G00X0Y0定位到起到点N40G00Z5Z轴定位到安全高度N50G01Z-1F80Z轴向下进给1mmN60G01G41X20Y10D01建立刀补N70G01Y50F200N80X50N90Y20加工路线N100X10N110G00G40X0Y0

解除刀补N120Z5Z轴抬高到安全高度N130Z100N140M05

主轴停止N150M30

机床复位编程实例一：圆弧半径是10mm编程实例二：N140G02X-40Y-20R10N150G03X-50Y-10R10N160G01G40X-80Y-60N170G01Z5N180G00Z100N190M05N200M30

O0002N10G54G90G40

N20M03S800N30G00X-80Y-60N40G00Z5N50G01Z-3F80N60G01G41X-40Y-45D01N70G01Y20F200N80G02X-30Y30R10N90G01X30N100G02X40Y20R10N110G01Y-20

N120G02X30Y-30R10N130G01X-30Y-30学生作业件程序：

O0003N10G54G90G40

N20M03S800N30G00X-65Y-60N40G00Z5N50G01Z-0.5F80N60G01G41X-42Y-52D01N70

Y32

N80X42N90Y-32N100X-40N110Y30N120X20N130G02X40Y10R20N140G01Y-30N60—N90程序段，刀具走一个长方形的轨迹，将毛坯的边缘部分铣去。使用直径为12的刀具N150X-20N160G03X-40Y-10R20N170G01Y-30N180G40G01X-65Y-60N190G01Z5N200G00Z100N210M05N220M30

N170程序段是将左下方的圆弧遗留部分去除5.程序相关操作a.程序输入步骤：

1)将机床工作模式旋钮调到“编辑”方式下；2）“程序写保护”开关打开（呈水平位置）；

3）点击程序键盘上“PROG”键;4)点击屏幕下方“DIR”键,并输入程序名，新建程序。

5）点击“O检索”，打开原来程序。

b.整个程序如何删除方法一：在“程序”界面，可以在“列表”

（DIR)中输入完整的程序名，点击删除。方法二：在“程序编辑”界面，输入完整的程序名，点击删除。c.程序如何校验：

1）对刀结束，在坐标系G54中，在Z轴数值基础上+10,表示在工件上表面10mm的位置。2）正常自动加工步骤。

3）在坐标系G54中，Z轴数值-10,恢复对刀数值。6对刀7.数控铣床自动加工步骤1）将工作模式调到“程序自动运行”模式；2）点击程序键“PROG”,调出已经输好的程序；3）点击屏幕下方“检视”键4）按下“自动运行”按钮。什么是数控机床？简述数控机床的工作原理。数控铣床加工有什么特点？机床坐标系和工件坐标系是什么关系？数控铣床加工前为什么要进行对刀操作？简述编制数控加工程序的一般步骤？数控加工程序的结构和格式是怎样的？简述自动加工的操作过程。复习思考题谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKI