《数控铣削编程与操作 项目教程》-项目１

任务１认识数控铣削仿真加工1.1.1任务书(1)功能要求:认识数控铣削仿真加工。(2)数控系统:采用FANUC-0i数控系统。(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。(4)任务内容:完成如图1.1.1所示零件的加工。毛坯尺寸为60mmx60mmx20mm,材料45号钢。刀具为小6mm、材料为硬质合金的键槽铣刀。工件坐标系原点设在工件上表面的中心处，如图1.1.1所示。输入数控加工程序(表1.1.1)，运用数控加工仿真软件完成图1.1.1所示方形槽零件的仿真加工。下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工

(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图1.1.1所示零件的仿真加工。

(6)评价标准:见表1.1.2。1.1.2任务准备安装上海宇龙数控加工仿真软件，了解数控仿真加工系统的操作过程。(1)明确零件的加工要求以及工件坐标系在零件上的位置。(2)进入数控系统后，根据零件特点和加工要求选择合适的机床。

(3)根据加工需要，定义毛坯材料与尺寸大小，选择合适的夹具，然后将毛坯安装在工作台上。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工

(4)选择符合加工要求的刀具，安装在机床主轴上。

(5)系统上电，机床进行回参考点操作，即复位操作，机床恢复出厂设置的默认状态。(6)手动移动刀具或者工作台，让刀具与工件接近，然后调整1mm塞尺，根据塞尺检查提示信息，确定刀具与工件的距离。

(7)将刀具在工件坐标系中的坐标值输入数控系统中，建立工件坐标系与机床坐标系的关系。(8)输入零件加工程序。(9)自动加工零件。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工(10)检测零件。(11)将合格的零件导出并保存，以备后用。(12)保存项目，以备后用。１.１.３任务实施１.１.３.１进入数控加工仿真系统１）启动加密锁管理程序用鼠标左键依次单击“开始”→“程序”→“数控加工仿真系统”→“加密锁管理程序”，如图１.１.２所示，加密锁管理程序启动后，屏幕右下方的工具栏中将出现“”图标。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工２）运行数控加工仿真系统依次单击“开始”→“程序”→“数控加工仿真系统”→“数控加工仿真系统”，如图１.１.２所示，系统弹出用户登录界面，如图１.１.３所示。进入数控加工仿真系统的方法有以下两种：方法一：直接单击“快速登录”按钮即可进入如图１.１.４所示操作界面。方法二：输入用户名和密码，再单击“确定”按钮即可进入如图１.１.４所示操作界面。其中，管理员用户名为ｍａｎａｇｅ，密码为ｓｙｓｔｅｍ；一般用户名为ｇｕｅｓｔ，密码为ｇｕｅｓｔ。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工１.１.３.２机床、毛坯与刀具１）选择机床类型（１）打开菜单“机床”→“选择机床”，如图１.１.５所示。在“选择机床”对话框中选择控制系统类型和相应的机床，界面如图１.１.６所示。单击“确定”按钮后进入如图１.１.７所示操作界面。（２）去掉机床防护罩。打开菜单“视图”→“选项”，或者在工具条上选择图标“”，系统打开如图１.１.８（ａ）所示“视图选项”对话框。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工取消勾选“显示机床罩子”，勾选“左键平移、右键旋转”，如图１.１.８（ｂ）所示，单击“确定”按钮，结果如图１.１.９所示。此时在加工区域中拖动鼠标左键可以移动机床，拖动鼠标右键可以旋转机床，滚动鼠标可以实现机床的放大与缩小。也可以通过点击工具栏中的图标“”，实现机床的移动、旋转或者缩小与放大等。２）工件的定义和使用（１）定义毛坯。打开菜单“零件”→“定义毛坯”或在工具条上选择图标“”，系统将打开如图１.１.１０所示对话框。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工•名字输入。在“名字”输入框内输入毛坯名，也可使用缺省值。•选择毛坯材料。“材料”列表框中提供了多种毛坯材料，可根据需要在下拉列表中选择毛坯材料，这里选择“４５＃钢”。•选择毛坯形状。有两种形状的毛坯供选择：长方形毛坯和圆柱形毛坯。根据加工要求选择毛坯形状，此处选择“长方形”。•参数输入。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工尺寸输入框用于输入尺寸，默认单位为ｍｍ。根据加工要求，设置的毛坯参数如图１.１.１０所示。•保存退出。单击“确定”按钮，保存已经定义的毛坯并且退出本操作。（２）定义夹具。打开菜单“零件”→“安装夹具”命令或者在工具条上选择图标“”，会打开“选择夹具”对话框，如图１.１.１１所示。此操作步骤如下：上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工步骤一：在“选择零件”列表框中选择毛坯，这里选择已经定义好的“毛坯１”。此时毛坯１的尺寸在对话框中的“零件尺寸”处显示出来，如果发现尺寸不符合图纸要求，可以按照“定义毛坯”步骤重新定义毛坯。步骤二：在“选择夹具”列表框中选择夹具。可以选择的夹具有“工艺板”或者“平口钳”。•如果选择“工艺板”，对话框如图１.１.１２所示。“夹具尺寸”输入框显示的是系统提供的尺寸，用户可以根据零件大小和加工需要修改工艺板的尺寸，我们这里采用默认尺寸。没有特别需要，采用系统默认尺寸就可以。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工各个方向的“移动”按钮供操作者调整毛坯在夹具上的位置，一般情况下采用系统默认位置。最后单击“确定”按钮，就把“毛坯１”安装在“工艺板”上。不过在操作界面里看不到。•如果选择“平口钳”，对话框如图１.１.１３所示。通过“对话框”中的“移动”命令处的“向上”移动按钮，把毛坯向上移动一定距离，保证零件上表面高出平口钳的台面。其余参数不需要改变。单击“确定”按钮，就把“毛坯１”安装在“平口钳”上。根据加工要求，此处夹具选择平口钳装夹。（３）放置毛坯。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工打开菜单“零件”→“放置零件”命令或者在工具条上选择图标“”，系统弹出如图１.１.１４所示对话框。在列表中单击所需的零件“毛坯１”，选中的零件信息会加亮显示，如图１.１.１４所示，单击“安装零件”按钮，系统自动关闭对话框，零件和夹具（如果已经选择了夹具）将被放到机床工作台上。（４）调整零件位置。零件可以在工作台面上移动。毛坯放上工作台后，系统将自动弹出一个小键盘，如图１.１.１５所示，通过按动小键盘上的方向按钮，实现零件的平移和旋转，小键盘上的“退出”按钮用于关闭小键盘。此处不需要移动零件，采用系统默认的位置。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工３）选择刀具打开菜单“机床”→“选择刀具”或者在工具条中选择图标“”，系统弹出“选择铣刀”对话框，如图１.１.１６所示。（１）按条件筛选所需刀具。筛选的条件是刀具直径和类型，在“所需刀具直径”尺寸框里输入数字“６”，因为在仿真系统里没有键槽铣刀，一般用平底刀代替键槽铣刀，在所需刀具类型里选择“平底刀”，操作界面如图１.１.１７所示，单击“确认”按钮后，符合条件的刀具在“可选刀具”列表中显示，如图１.１.１８所示。用鼠标单击“可选刀具”列表中的所需刀具，选中的刀具会显示在“已经选择的刀具”列表中。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（２）选择需要的刀具，输入刀柄参数。操作者可以按需要输入刀柄参数。参数有直径和长度两个。总长度是刀柄长度与刀具长度之和。一般情况下选择系统默认参数。（３）在“已经选择的刀具”列表中选择刀具，单击“确认”按钮，刀具就安装到机床主轴上，如图１.１.１９所示。１.１.３.３数控铣床对刀操作１）机床通电•单击机床操作面板上的“启动”按钮“”，此时机床电机和伺服控制的指示灯变亮“”、“”，同时ＣＲＴ界面如图１.１.２０所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工•检查“急停”按钮是否松开至“”状态，若未松开，单击“急停”按钮“”，将其松开。２）机床回参考点（１）进入“回原点”模式。检查机床操作面板上回原点指示灯“”是否亮，若指示灯亮，则已进入回原点模式；否则单击“回原点”按钮“”。（２）在回原点模式下，先将Ｚ轴回原点，单击操作面板上的“”按钮，使Ｚ轴指示灯变亮“”，光标放在按钮“”处，按下鼠标左键，至Ｚ轴回原点灯变亮“”，此时Ｚ轴回原点操作完成。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工同样，再分别单击按钮，使其指示灯变亮，光标放在按钮“”处，按下鼠标左键，至Ｘ轴、Ｙ轴回原点灯变亮“”、“”，Ｘ、Ｙ轴回原点操作完成。此时ＣＲＴ界面如图１.１.２１所示。３）塞尺法对刀操作一般铣床在Ｘ、Ｙ方向对刀时可以使用刀具或者基准工具，其中基准工具主要包括刚性靠棒和寻边器两种。（这里使用刀具对刀，使用基准工具对刀方法和具体操作步骤请参照１.１.４.５节其他几种对刀方法。）塞尺法对刀就是采用塞尺检查松紧的方式对刀，具体过程如下。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（１）Ｘ轴、Ｙ轴对刀。Ｘ轴方向对刀：①进入手动操作模式。②打开菜单“视图”→“前视图”，或者在工具条中选择图标“”，将加工环境切换至“前视图”显示，如图１.１.２２所示。③让刀具沿着Ｚ轴和Ｘ轴移动至接近工件位置，如图１.１.２３所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工④打开菜单“视图”→“左侧视图”，或者在工具条中选择图标“”，将加工环境切换至“左视图”显示，如图１.１.２４所示。⑤单击按钮“”，使其指示灯亮“”。单击按钮“”，使其指示灯亮“”。光标放在按钮“”处，按下鼠标左键，使刀具向工件靠近，至如图１.１.２５所示位置。⑥将加工环境切换至“前视图”显示。⑦打开菜单“塞尺检查”→“１ｍｍ”，选择１ｍｍ厚的塞尺，如图１.１.２６所示。选择塞尺后，刀具和零件之间被插入塞尺。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工在机床下方显示如图１.１.２７所示的局部放大图。（紧贴零件的红色物件为塞尺。）⑧使用手动脉冲模式，即手轮模式，调节刀具与工件在Ｘ轴方向上的位置，使刀具与工件间距为１ｍｍ。⑨单击系统面板上的“”按钮，进入如图１.１.２９所示ＣＲＴ界面，单击“坐标系”对应的软键，进入坐标系设置界面，如图１.１.３０所示。⑩单击ＭＤＩ（手动数据输入）键盘上的“”键，将光标向下移动到０１（Ｇ５４）位置，如图１.１.３１所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工依次用鼠标单击“Ｘ－３４.０”，然后在ＣＲＴ界面的左下角处，单击“测量”对应的软键，结果如图１.１.３２所示。Ｙ轴方向对刀：①进入手动操作模式。单击操作面板上的“手动”按钮“”，使其指示灯亮“”，机床进入手动模式。②让刀具先沿着Ｚ轴正方向移动，离开工件上表面一段距离后，再沿着Ｘ轴正方向移动一段距离。刀具最终位置如图１.１.３３所示。③打开菜单“视图”→“左侧视图”，或者在工具条中选择图标“”，将加工环境切换至“左视图”显示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工④依次选择按钮，光标放在按钮“”处，按下鼠标左键，使刀具向工件靠近至图１.１.３４所示位置。⑤使用手动脉冲模式，即手轮模式，调节刀具与工件在Ｙ轴方向上的位置，直到塞尺提示信息为“合适”为止。具体操作请参照Ｘ轴方向对刀步骤⑧。重复其步骤⑨、步骤⑩，将步骤⑩中的“Ｘ－３４.０”换成“Ｙ－３４.０”。操作完成后，结果如图１.１.３５所示。（２）Ｚ轴对刀。①进入手动操作模式，刀具分别沿着Ｚ轴、Ｘ轴、Ｙ轴移至工件上表面一个位置，如图１.１.３６所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工②选择手动脉冲模式，即手轮模式，调节刀具与工件在Ｚ轴方向上的位置，直到塞尺提示信息是“合适”为止。具体操作请参照Ｘ轴方向对刀步骤⑧。重复其步骤⑨、步骤⑩，将步骤⑩中的“Ｘ－３４.０”换成“Ｚ１.０”。操作完成后，结果如图１.１.３７所示。Ｘ轴、Ｙ轴以及Ｚ轴的对刀操作完成。沿着Ｚ轴抬起刀具，选择下拉菜单“塞尺检查”→“收回塞尺”。１.１.３.４编辑程序将表１.１.１中方形槽加工程序输入数控系统中。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工数控程序有两种输入方式，可以直接用ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统的ＭＤＩ键盘输入，也可通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式（.ｔｘｔ格式）文件。１）直接用ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统的ＭＤＩ键盘输入（１）进入程序编辑模式。选中机床操作面板上的编辑按钮“”进入程序编辑模式，在系统面板中单击“”按钮，程序编辑界面显示如图１.１.３８所示，此时可以输入或者编辑程序。（２）输入程序。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工首先输入程序名。操作完成后，程序编辑界面如图１.１.３９所示。接着输入程序内容。第一句程序“Ｎ１０Ｇ５４Ｇ１７Ｇ９０Ｇ４０Ｇ４９Ｇ８０；”在操作键盘上依次单击“Ｎ１０Ｇ５４Ｇ１７Ｇ９０Ｇ４０Ｇ４９Ｇ８０”，则第一句程序输入完毕。按照这样的输入方法，将表１.１.１中的程序输入数控系统中，操作完成后，结果如图１.１.４０所示。２）通过记事本或写字板等编辑软件输入（１）先打开空白记事本或写字板，输入程序，并保存为文本格式（.ｔｘｔ格式）文件。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（２）进入数控加工仿真操作系统，单击机床操作面板上的“编辑”键“”，编辑状态指示灯变亮“”，此时已进入程序编辑状态。单击ＭＤＩ键盘上的“”键，ＣＲＴ界面转入编辑页面。（３）按软键“操作”，在出现的下级子菜单中按软键“”，按软键“ＲＥＡＤ”，单击ＭＤＩ键盘上的数字／字母键，输入“Ｏ×”（×为任意不超过四位的数字），按软键“ＥＸ⁃ＥＣ”；单击菜单“机床”→“ＤＮＣ传送”，在弹出的对话框中选择刚才保存的ＮＣ程序，单击“打开”按钮确认，则数控程序被导入并显示在ＣＲＴ界面上，如图１.１.４０所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工１.１.３.５检查运行轨迹ＮＣ程序输入或导入后，可检查其运行轨迹。找到需要检查的程序，并使程序处于起点处，即程序名处。１.１.３.６自动加工零件自动加工有两种方式，即连续加工方式和单段加工方式。具体操作如下：首先进入程序编辑模式，通过系统面板上的４个移动按键“”，将光标移动至程序开始处，如图１.１.４０所示。１）自动／连续加工方式上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工单击操作面板上的“自动运行”按钮“”，使其指示灯变亮“”。再单击操作面板上的“循环启动”按钮“”，程序开始执行。加工完成后，零件如图１.１.４１所示。２）自动／单段加工方式单击操作面板上的“自动运行”按钮，使其指示灯变亮“”。再单击操作面板上的“单节”按钮“”，然后单击操作面板上的“”按钮，程序开始执行。１.１.３.７测量工件零件加工完成后，要检查零件形状、尺寸是否合格，数控铣床加工仿真测量方法如下：上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（１）打开下拉菜单“测量”→“剖面图测量”，系统打开“测量”对话框，如图１.１.４２（ａ）所示。（２）选择测量平面Ｘ－Ｙ，调整测量平面Ｚ尺寸框里的数值，至出现图１.１.４２（ｂ）所示界面。将测量工具的卡抓放在槽里面，如图１.１.４３所示，测量方式选择“水平测量”，在调节工具中选择“自动测量”，结果如图１.１.４４（ａ）所示。查看读数：４６.０００。然后将测量方式改为“垂直测量”，结果如图１.

１.４４（ｂ）所示，读数：４６.０００。将测量工具改为“外卡”，如图１.１.４４（ｃ）所示，读数：３４.０００，测量方式选择“水平测量”，读数：３４.０００。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工单击“退出”按钮，退出“测量”对话框。（３）经测量，零件符合图纸要求。１.１.３.８保存与打开１）保存零件一个零件做完后，应该及时保存，以备后用，保存零件的方法如下：打开下拉菜单“文件”→“导出零件模型”，如图１.１.４５所示。出现“另存为”对话框，如图１.１.４６所示。根据需要输入零件名，在“搜寻”框中找到保存零件的位置，单击“保存”按钮。保存零件成功。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工２）导入零件将已加工零件的半成品或者成品导入项目中，具体操作方法如下：打开下拉菜单“文件”→“导入零件模型”，如图１.１.４５所示。系统弹出“是否保存当前修改的项目”对话框，选择“否”，出现“打开”对话框，如图１.１.４７所示。找到曾经保存的零件模型，选择需要的零件后单击“打开”按钮，导入零件成功，在系统的加工环境中出现打开的零件。３）保存项目打开下拉菜单“文件”→“保存项目”，出现“另存为”对话框，如图１.１.４８所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工根据需要输入文件名，也可以采用系统默认名称。在“搜寻”框中选择保存项目的文件夹，单击“保存”按钮，保存项目成功。４）打开项目如果需要打开已经保存的项目，需要先进入数控加工仿真操作系统，再选择菜单“文件”→“打开项目”命令，系统弹出如图１.１.４９所示对话框，根据需要选择“是”或者“否”。这里选择“否”，出现如图１.１.５０（ａ）所示的“打开”对话框。双击“任务１”，出现如图１.１.５０（ｂ）所示对话框，选中“任务１.ＭＡＣ”，单击“打开”按钮，成功打开项目。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工１.１.４知识包１.１.４.１ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统操作面板介绍任何数控机床的操作面板都是由ＣＲＴ显示器、ＭＤＩ键盘、机床操作面板３个部分组成，如图１.１.５１所示。１）机床操作面板机床操作面板是对数控机床机械运动进行控制的面板。其各功能键的功能见表１.１.３。２）ＭＤＩ面板ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统ＭＤＩ键盘主要由数字／字母键和编辑键组成。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工其中，数字／字母键用于输入数据到输入区域，系统自动判别取字母还是取数字。字母和数字键通过“ＳＨＩＦＴ”键切换输入。各功能键功能见表１.１.４。３）ＣＲＴ显示器ＣＲＴ显示器显示各功能键的功能内容和相关数据信息。（１）显示机床位置界面。单击软键“”进入坐标位置界面。单击菜单软键［绝对］、菜单软键［相对］、菜单软键［综合］，ＣＲＴ界面将显示对应的绝对坐标［图１.１.５２（ａ）］、相对坐标［图１.１.５２（ｂ）］和综合坐标［图１.１.５２（ｃ）］。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（２）显示程序界面。在机床操作面板上单击“编辑”功能键“”，进入编辑模式后，再单击ＭＤＩ键盘上的“程序”功能键“”，进入程序管理界面，单击菜单软键［ＬＩＢ］，将显示系统中所有的程序，如图１.１.５３（ａ）所示，在所列出的程序列表中输入某一程序名，单击菜单软键［Ｏ检索］，如图１.１.５３（ｂ）所示，将显示该程序，如图１.１.５３（ｃ）所示。（３）显示补偿参数界面。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工在ＭＤＩ键盘上单击“参数设置”功能键“”，进入参数补偿设定界面，如果不是这个界面，可以按菜单软键［补正］，如图１.１.５４所示。铣床刀具补偿包括刀具的直径和长度补偿。①输入直径补偿参数。ＦＡＮＵＣ－０ｉ的刀具直径补偿包括形状直径补偿和磨耗直径补偿。②输入长度补偿参数。长度补偿参数在刀具表中按需要输入。ＦＡＮＵＣ－０ｉ的刀具长度补偿包括形状长度补偿和磨耗长度补偿。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（４）显示坐标系Ｇ５４～Ｇ５９参数设置界面。在ＭＤＩ键盘上单击“参数设置”功能键“”，按菜单软键［坐标系］，进入坐标系Ｇ５４～Ｇ５９参数设置界面，输入“０×”（０１表示Ｇ５４，０２表示Ｇ５５，以此类推），按菜单软键［ＮＯ检索］，光标停留在选定的坐标系参数设定区域，如图１.１.５５（ａ）所示。也可以用方位键选择所需的坐标系和坐标轴。同样输入Ｚ坐标值。此时ＣＲＴ界面如图１.１.５５（ｂ）所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工如果按软键［＋输入］，键入的数值将和原有的数值相加以后输入。１.１.４.２数控程序管理与编辑１）数控程序管理（１）显示数控程序目录。经过数控程序操作后，单击机床操作面板上的“编辑”键“”，编辑状态指示灯变亮“”，此时进入程序编辑状态。单击ＭＤＩ键盘上的“”键，ＣＲＴ界面转入编辑页面。按菜单软键［ＬＩＢ］，数控程序名列表显示在ＣＲＴ界面上，如图１.１.５６所示。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（２）选择一个数控程序。导入数控程序或输入数控程序后，单击ＭＤＩ键盘上的“”键，ＣＲＴ界面转入编辑页面。利用ＭＤＩ键盘输入“Ｏ×”（×为数控程序在目录中显示的程序号），按软键［Ｏ检索］开始搜索，搜索到后“Ｏ×”显示在屏幕首行程序号位置，ＮＣ程序将显示在屏幕上。（３）删除一个数控程序。单击操作面板上的“编辑”键“，编辑状态指示灯变亮“”，此时进入编辑状态。利用ＭＤＩ键盘输入“Ｏ×”（×为要删除的数控程序在目录中显示的程序号），按“”键，程序即被删除。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（４）新建一个ＮＣ程序。单击操作面板上的“编辑”键“”，编辑状态指示灯变亮“”，此时进入编辑状态。（５）删除全部数控程序。单击操作面板上的“编辑”键“”，编辑状态指示灯变亮“”，此时进入编辑状态。单击ＭＤＩ键盘上的“”键，ＣＲＴ界面转入编辑页面。利用ＭＤＩ键盘输入“Ｏ－９９９９”，按“”键，全部数控程序即被删除。（６）保存程序。编辑好程序后需要进行保存操作。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工２）数控程序编辑单击操作面板上的“编辑”键，编辑状态指示灯变亮“”，此时进入编辑状态。单击ＭＤＩ键盘上的“”键，ＣＲＴ界面转入编辑页面。选定一个数控程序后，此程序显示在ＣＲＴ界面上，可对该数控程序进行编辑操作。（１）移动光标。按“”键和“”键用于翻页，按方位键、“”、“”移动光标。（２）插入字符。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工先将光标移到所需位置，点击ＭＤＩ键盘上的数字／字母键，将代码输入到输入域中，按“”键，把输入域的内容插入到光标所在代码后面。（３）删除输入域中的数据。按“”键可删除输入域中的数据。（４）替换。先将光标移到所需替换字符的位置，将替换的字符通过ＭＤＩ键盘输入到输入域中，按“”键，输入域的内容替代光标所在处的内容。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工１.１.４.３ＭＤＩ模式（１）单击操作面板上的ＭＤＩ键“”按钮，使其指示灯变亮，进入ＭＤＩ模式。（２）在ＭＤＩ键盘上按“”键，进入程序编辑页面。（３）输入数据指令：在输入键盘上单击数字／字母键，可以作取消、插入、删除等修改操作。（４）ＭＤＩ模式下默认程序号为Ｏ００００。（５）输入程序后，用“回车换行”键“”结束一行的输入后换行。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（６）移动光标按上下方向键翻页。按方位键“”、“”、“”、“移动光标。（７）按“”键，删除输入域中的数据；按“”键，删除光标所在的代码。（８）按键盘上“”键，输入所编写的数据指令。（９）输入完整数据指令后，按“循环启动”按钮“”运行程序。（１０）用“”键清除输入的数据。１.１.４.４手动操作１）手动／连续方式上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（１）进入手动操作模式。（２）分别单击“X”、“Y”、“Z”按钮，选择移动的坐标轴。（３）分别单击按钮，控制刀具或者工作台的移动方向。（４）单击控制主轴的转动和停止。２）手动脉冲方式只有需精确调节刀具与工件位置时，才用手动脉冲方式调节。具体操作方法请参考手动／连续方式。３）自动加工方式上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（１）自动／连续方式。①自动加工具体操作步骤如下：•检查机床是否回零，若未回零，先将机床回零。（参见１.１.３任务实施中的“机床回参考点”。）•导入数控程序或自行编写一段程序。•单击操作面板上的“自动运行”按钮“”，使其指示灯变亮“”。•单击操作面板上的“循环启动”按钮“”，程序开始执行。②中断运行。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工数控程序在运行过程中可根据需要暂停、停止、急停和重新运行。（２）自动／单段方式。•检查机床是否机床回零。若未回零，先将机床回零。（参见１.１.３任务实施中的“机床回参考点”。）•导入数控程序或自行编写一段程序。•单击操作面板上的“自动运行”按钮“”，使其指示灯变亮“”。•单击操作面板上的“单节”按钮“”。•单击操作面板上的“循环启动”按钮“”，程序开始执行。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工１.１.４.５数控铣床的对刀操作数控铣床对刀操作是数控加工中一项很重要的工作，对刀的准确性决定了零件的加工精度，对刀效率直接影响零件的加工效率，所以对刀操作是使用数控铣床进行零件加工必须掌握的技能。１）对刀的基本概念对刀，就是确定工件和刀具在机床的位置，通俗地讲，就是让机床知道工件和刀具在什么地方，也即确定工件坐标系与机床坐标系的相互联系。具体方法是测定出刀具的刀位点与工件坐标系原点重合时在机床坐标系中的坐标值。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工２）对刀点对刀点是指刀具与工件相对位置的基准点。在加工开始时，必须确定刀具在工件坐标系中的位置，该位置一般通过确认对刀点来实现，对刀点可以设置在被加工工件上、夹具上或机床上，但必须与工件的定位基准有一定的坐标尺寸联系，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的相互关系。对刀点尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。对于铣削加工，则通常将对刀点设在工件上表面的中心处或者工件上表面的某个角点处。当工件上没有合适的部位用来对刀时，也可以加工出工艺孔来对刀。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点作为程序的起点，同时也作为程序的终点。对刀点的选定原则是：（１）便于数学处理和程序编制；（２）在机床上找正容易；（３）加工过程中检查方便、可靠；（４）引起的加工误差小。３）刀位点刀位点是刀具上代表刀具位置的参照点。不同的刀具刀位点不同。立铣刀、端铣刀的刀位点是指刀具底面与刀具轴线的交点，球头铣刀的刀位点是指球头铣刀的球心。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工进行数控加工和编程时，刀具在机床上的位置由刀位点的位置来表示。４）换刀点的确定在使用多种刀具加工的铣床或加工中心上，工件加工时需要经常更换刀具，换刀点应遵循换刀时刀具不碰到工件、夹具和机床的原则而定。５）对刀方法根据使用的对刀工具的不同，常用的对刀方法分为以下几种：•试切对刀法；•塞尺、刚性靠棒和块规对刀法；上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工•采用寻边器、偏心棒和Ｚ轴设定器等工具对刀法；•顶尖对刀法；•百分表（或千分表）对刀法；•专用对刀器对刀法。１.１.４.６数控机床坐标系１）数控机床坐标系的规定（１）机床相对运动的规定。在数控机床上，进给运动有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带动工件运动来实现，在编程时我们始终认为工件是静止的，而刀具是运动的。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下，就可以依据零件图样，确定机床的加工过程。（２）机床坐标系的规定。①为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制定了统一的标准，规定直线进给坐标轴用Ｘ、Ｙ、Ｚ表示，常称基本坐标轴。Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标轴的相互关系用笛卡儿右手直角坐标系定则决定，如图１.１.６５所示，图中大拇指的指向为Ｘ轴的正方向，食指指向为Ｙ轴的正方向，中指指向为Ｚ轴的正方向。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工②旋转轴Ａ（Ｂ、Ｃ）绕直线轴Ｘ（Ｙ、Ｚ）旋转，其正方向用右手法则确定，握住拳头，大拇指指向Ｘ（Ｙ、Ｚ）轴的正方向，则其余四指指向为Ａ（Ｂ、Ｃ）的正方向。③某一坐标轴的正方向是指刀具远离工件的方向。２）机床坐标系（１）机床坐标系。机床坐标系是机床本身所固有的坐标系，是机床生产厂家设计时自定的，不能随意改变。不同的机床有不同的坐标系。（２）机床原点。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工机床原点也称为机械原点，是机床坐标系的原点，为机床上的一个固定点，在机床装配、调试时就已经确定下来。在数控铣床上机床原点一般取在Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标的正方向极限位置上，如图１.１.６６所示。（３）机床参考点。机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中，因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点需要刀架返回参考点，这样通过确认参考点就确定了机床原点。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工只有机床参考点被确认后，机床坐标系才会建立，刀具（或工作台）移动才有基准。３）工件坐标系（１）工件坐标系（又称编程坐标系）。工件坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系，一般供编程使用，确定工件坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。与机床坐标系的固定性、唯一性不同，现代数控机床均可设置多个工件坐标系，在加工时通过指令进行转换。工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。（２）工件原点。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工工件原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的工件坐标系的原点。工件原点也称为工件零点和程序零点（程序原点）。工件原点的确定原则是简化编程计算，故应尽量将工件原点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。４）数控铣床的坐标系（１）Ｚ坐标。Ｚ坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴为Ｚ坐标，Ｚ坐标的正向为刀具离开工件的方向。（２）Ｘ坐标。Ｘ轴的运动方向是工件的径向并平行于横向托板，且刀具离开工件旋转中心的方向是Ｘ轴的正方向。上一页下一页返回任务１认识数控铣削仿真加工（３）Ｙ坐标。在确定Ｘ、Ｚ坐标的正方向后，可以用根据Ｘ和Ｚ坐标的方向，按照笛卡儿右手直角坐标系来确定Ｙ坐标的方向。图１.１.６７所示为卧式数控铣床坐标系，图１.１.６８所示为立式数控铣床坐标系。上一页返回任务2方形槽的数控铣削加工１.２.１任务书（１）功能要求：根据给定的加工程序，完成方形槽零件的数控铣削加工。（２）数控系统：采用ＦＡＮＵＣ－０ｉ数控系统。（３）硬件要求：数控铣床。（４）任务内容：完成如图１.２.１所示的零件的加工。毛坯尺寸为６０ｍｍ×６０ｍｍ×２０ｍｍ，６个表面已经加工并符合零件要求，材料ＰＶＣ。刀具为ϕ１２ｍｍ，切削刃长４０ｍｍ，材料为硬质合金的键槽铣刀。输入加工程序（表１.２.４）进行仿真加工。下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（５）任务提交：在数控加工仿真系统中完成图１.２.１零件的仿真加工。（６）评价标准：见表１.２.１。１.２.２任务准备１.２.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件结构简单，无加工精度和表面粗糙度要求，材料为ＰＶＣ，易切削。２）建立工件坐标系以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工３）确定加工方式根据零件尺寸精度、技术要求，该零件只需要进行粗加工即可。４）装夹方式的确定分析该零件，定位基准选择在毛坯侧面。采用机用平口虎钳对工件进行装夹。５）走刀路线的确定加工此零件，刀具路线如图１.２.２所示。（１）刀具沿着Ｚ轴抬起至Ｚ２００.０位置。（２）沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点正上方。（３）快速落至距离工件上表面３.０ｍｍ处。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（４）沿着Ｚ轴进给切削至槽深Ｚ－３.０。（５）沿着１—２—３—４—１切削进给。（６）沿着Ｚ轴抬起刀具至Ｚ２００.０处。６）刀具及切削用量刀具参数见刀具卡片表１.２.２。所选刀具如图１.２.３所示。切削用量见表１.２.３。７）量具的确定量具选择量程为２００ｍｍ、分度值为０.０２的游标卡尺，如图１.２.４所示。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工１.２.２.２编写加工程序加工程序见表１.２.４。１.２.３任务实施１.２.３.１准备机床１）电源接通检查（１）检查ＣＮＣ铣床的外表是否正常（如后面电控柜的门是否关上、铣床内部是否有其他异物）。（２）打开位于铣床后面电控柜上的主电源开关，如图１.２.５所示。应听到电控柜风扇和主轴电动机风扇开始工作的声音。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（３）按操作面板上的电源按钮接通电源。（４）顺时针方向松开“急停”按钮“”。（５）绿灯亮后，机床液压泵已启动，机床进入准备状态。２）回参考点按下“回原点”按钮“”，使指示灯亮，进行回零操作。回参考点操作时应该按照Ｚ、Ｙ、Ｘ轴的顺序依次操作完成。１.２.３.２安装工件因为工件毛坯是长方体，适合采用平口钳装夹。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工先把平口钳安装在铣床工作台面中心上，找正平口钳固定钳口，使之与机床Ｘ轴平行，找正精度要高于工件本身加工精度（最好使百分表的指针在一个格内晃动），找正后固定在机床工作台上。紧固钳体后须再进行复检，以免紧固时平口钳发生移位。用平口钳装夹工件时，工件装夹在平口钳中间，工件底部用标准垫块垫平，如图１.２.６所示。根据工件的高度情况，先在平口钳钳口内放入形状合适和表面质量较好的垫铁，再放入工件。一般使工件的基准面朝下，与垫铁面平齐，然后拧紧平口钳。放入工件前，应对工件、钳口和垫铁的表面进行清理，以免影响加工质量。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工装夹时垫铁高度应合理，装夹后工件上表面到钳口上表面的距离Ｈ至少应大于外形铣削深度２ｍｍ。用平口钳装夹工件的正确方式与错误方式的对比如图１.２.７所示。１.２.３.３安装刀具数控铣床用的立铣刀和钻头大多采用弹簧夹套装夹方式安装在刀柄上，刀柄由主柄部、弹簧夹套、夹紧螺母组成，如图１.２.８所示。铣刀安装顺序：（１）把弹簧夹套装置在夹紧螺母里。（２）将刀具放进弹簧夹套里边。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（３）将前面做的刀具整体放到与主刀柄配合的位置上，并用扳手将夹紧螺母拧紧，使刀具夹紧。（４）将刀柄安装到机床的主轴上。１.２.３.４对刀操作１）Ｘ轴方向对刀（１）进入手动模式。选择Ｚ轴、Ｙ轴或者Ｘ轴，按下机床操作面板上的“－”接组，调整刀具与工件沿着Ｘ轴方向的距离，当刀具与工件比较接近时停止此操作。（２）进入手轮操作模式。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工分别选择Ｚ轴、Ｙ轴或者Ｘ轴，旋转手轮，精细调整刀具与工件在Ｘ轴方向的距离，当工件与刀具在Ｘ轴方向上比较接近时，把厚度为０.５ｍｍ的塞尺放进工件与刀具的间隙，上下抽动塞尺，当感觉塞尺刚好可以移动，不紧也不松时，说明刀具与工件的距离正好是塞尺的厚度０.５ｍｍ，如图１.２.９所示。（３）打开坐标系参数设置界面。在ＭＤＩ键盘上按下“Ｘ－３３.５”后再按下软键“测量”，Ｘ轴方向对刀完成。２）Ｙ轴方向对刀（１）进入手轮模式。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工选择Ｚ轴，沿正方向旋转手轮抬起刀具，确保刀具离开工件上表面一定距离后，再依次选择Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴，旋转手轮，精细调整刀具与工件在Ｙ轴方向的距离，当工件与刀具在Ｙ轴方向上比较接近时，把厚度为０.５ｍｍ的塞尺放进工件与刀具的间隙，上下抽动塞尺，当感觉塞尺刚好可以移动，不紧也不松时，说明刀具与工件的距离正好是塞尺的厚度０.５ｍｍ，如图１.２.１０所示。（２）打开坐标系参数设置界面。在ＭＤＩ键盘上按下“Ｙ－３３.５”后再按下软键“测量”，Ｙ轴方向对刀完成。３）Ｚ轴方向对刀上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（１）进入手轮模式。选择Ｚ轴，沿正方向旋转手轮抬起刀具，确保刀具离开工件上表面一定距离后，再依次选择Ｙ轴、Ｘ轴、Ｚ轴，旋转手轮，精细调整刀具与工件在Ｚ轴方向的距离，当工件与刀具在Ｚ轴方向上比较接近时，把厚度为０.５ｍｍ的塞尺放进工件与刀具的间隙，左右移动塞尺，当感觉塞尺刚好可以移动，不紧也不松时，说明刀具与工件的距离正好是塞尺的厚度０.５ｍｍ，如图１.２.１１所示。（２）打开坐标系参数设置界面。在ＭＤＩ键盘上按下“Ｚ０.５”后再按下软键“测量”，Ｚ轴方向对刀完成。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工１.２.３.５输入程序在机床操作面板上单击“编辑”键，进入编辑模式，在ＭＤＩ键盘上单击“ＰＲＯＧ”键，输入表１.２.４方形槽加工程序。１.２.３.６检查运行轨迹如果加工程序是第一次在机床上运行，最好先检查一下程序的运行轨迹，这样可以避免一些碰撞事故。具体操作如下：（１）进入程序显示界面，检查光标是否在程序名位置，如果不是，应该进入编辑模式，将光标移到程序名位置。（２）进入自动加工模式，在机床操作面板上单击“机床锁住”键，在ＭＤＩ键盘上单击“ＧＲＡＰＨ”键，单击软键“图形”，ＣＲＴ显示图形模拟。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工按下“循环启动”按钮，ＣＲＴ界面显示刀具的运行路线。１.２.３.７零件的加工与检测１）自动加工零件如果在检查程序运行路线时，锁住了机床，在自动加工零件之前需要重新启动机床并进行回参考点操作。在机床操作面板上单击“自动运行”键，进入自动运行模式，然后按下“循环启动”按钮，机床开始连续自动加工。加工的零件如图１.２.１２所示。２）检查零件上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工在钳工台上去掉零件上的毛刺，测量检查。３）加工结束机床断电，切断电源，清理现场。１.２.４知识包数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工通常数控铣床和加工中心在结构、工艺和编程等方面有许多相似之处主要区别在于，数控铣床没有自动刀具交换装置（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｏｏｌｓＣｈａｎｇｅｒ，ＡＴＣ）及刀具库，只能用手动方式换刀，而加工中心因具备ＡＴＣ及刀具库，故可将使用的刀具预先安排存放于刀具库内，需要时再通过换刀指令，由ＡＴＣ自动换刀。１.２.４.１数控铣床工艺特点铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工１）平面类零件平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。如图１.２.１３所示的３个零件均为平面类零件。２）直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线以某种规律移动所产生的曲面类零件。图１.２.１４所示零件的加工面就是一种直纹曲面，当直纹曲面从截面（１）至截面（２）变化时，其与水平面间的夹角从３°１０′均匀变化为２°３２′，从截面（２）到截面（３）时，又均匀变化为１°２０′，最后到截面（４），斜角均匀变化为０°。直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工当采用四坐标或五坐标数控铣床加工直纹曲面类零件时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。这类零件也可在三坐标数控铣床上采用行切加工法实现近似加工。３）立体曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其他刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法。（１）行切加工法。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。如图１.２.１５所示，球头铣刀沿ＸＹ平面的曲线进行直线插补加工，当一段曲线加工完后，沿Ｘ方向进给ΔＸ再加工相邻的另一曲线，如此依次用平面曲线来逼近整个曲面。相邻两曲线间的距离ΔＸ应根据表面粗糙度的要求及球头铣刀的半径选取。球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些，以增加刀具刚度，提高散热性，降低表面粗糙度值。加工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径。（２）三坐标联动加工。采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐标联动的方法加工。这时，数控铣床用Ｘ、Ｙ、Ｚ三坐标联动的空间直线插补，实现球面加工，如图１.２.１６所示。１.２.４.２数控铣床种类１）按主轴布置形式分类按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类，可分为立式数控铣床、卧式数控铣床和数控龙门铣床等。（１）立式数控铣床一般可进行三坐标联动加工，目前三坐标数控立式铣床占大多数。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工如图１.２.１７所示，数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，工件装夹方便，加工时便于观察，但不便于排屑。一般采用固定式立柱结构，工作台不升降。主轴箱作上下运动，并通过立柱内的重锤平衡主轴箱的质量。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。此外，还有机床主轴可以绕Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标轴中其中一个或两个作数控回转运动的四坐标和五坐标数控立式铣床。通常，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工但随之而来的就是机床结构更加复杂，对数控系统的要求更高，编程难度更大，设备的价格也更高。数控立式铣床也可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置来扩大它的功能、加工范围及加工对象，进一步提高生产效率。（２）卧式数控铣床。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。如图１.２.１８所示，卧式数控铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不便于观察，但排屑顺畅。虽然卧式数控铣床在增加了数控转盘后很容易做到对工件进行“四面加工”，使其加工范围更加广泛，但从制造成本上考虑，单纯的卧式数控铣床现在已比较少，而多是在配备自动换刀装置（ＡＴＣ）后成为卧式加工中心。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（３）数控龙门铣床。对于大尺寸的数控铣床，一般采用对称的双立柱结构，以保证机床的整体刚性和强度，这就是数控龙门铣床。如图１.２.１９所示，数控龙门铣床有工作台移动和龙门架移动两种形式。主要用于大中等尺寸，大中等质量的各种基础大件、板件、盘类件、壳体件和模具等多品种零件的加工，工件一次装夹后可自动高效、高精度地连续完成铣、钻、镗和铰等多种工序的加工，适用于航空、重机、机车、造船、机床、印刷、轻纺和模具等制造行业。２）按数控系统的功能分类上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工按数控系统的功能分类，数控铣床可分为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速数控铣床等。（１）经济型数控铣床。经济型数控铣床一般采用经济型数控系统（图１.２.２０），如ＳＥＭＥＮＳ８０２Ｓ等采用开环控制，可以实现三坐标联动。这种数控铣床成本较低，功能简单，加工精度不高，适用于一般复杂零件的加工，一般有工作台升降式和床身式两种类型。（２）全功能数控铣床。全功能数控铣床采用半闭环控制或闭环控制，其数控系统功能丰富，一般可以实现四坐标以上的联动，加工适应性强，应用最广泛，如图１.２.２１所示。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（３）高速数控铣床。高速铣削是数控加工的一个发展方向，技术已经比较成熟，已逐渐得到广泛的应用。这种数控铣床采用全新的机床结构和功能部件，以及功能强大的数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，加工时主轴转速一般在８０００～４００００ｒ／ｍｉｎ，切削进给速度可达１０～３０ｍ／ｍｉｎ，可以对大面积的曲面进行高效率、高质量的加工，如图１.２.２２所示。但目前这种机床价格昂贵，使用成本比较高。１.２.４.３数控铣床的组成上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、辅助装置等几大部分组成。（１）主传动系统。它由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、停止等动作和转速均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具进行切削。（２）进给伺服系统。它由伺服电动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）数控系统。它是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。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（４）辅助装置。它包括液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。（５）机床基础件。它通常是指底座、立柱、横梁等，是整个机床的基础和框架。１.２.４.４数控铣床的布局１）布局方案根据工件的重量、尺寸、与布局的关系等，可分别采取以下四种不同的布局方案：（１）工件进给运动的升降台铣床。（２）铣头垂直进给运动的升降台铣床。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（３）工件沿一个方向进给运动的龙门数控铣床。（４）铣头垂直进给运动的龙门数控铣床。２）运动的分配与部件的布局一般如需要对工件的顶面进行加工，则铣床主轴应布局成立式的。一般如需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成卧式的。３）铣床的布局与结构性能数控铣床的布局应兼顾铣床良好的精度、刚度、抗振性和热稳定性等结构性能。运动要求与加工功能相同的数控机床，结构的总体布局不同，结构性能是有差异的。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工Ｔ形床身布局的优点：刚性好。框式立柱布局的优点：热变形对加工精度的影响小。４）主传动系统的结构主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴部件。由于主传动系统的变速功能一般采用变频或交流伺服主轴电动机，通过同步齿形带带动主轴旋转，对于功率较大的数控铣床，为了实现低速大转矩，有时加一级或二级或多级齿轮减速。对于经济型数控铣床的主传动系统，则采用普通电动机通过Ｖ带、塔轮、手动齿轮变速箱带动主轴旋转。通过改变电动机的接线形式和手动换挡方式进行有级变速。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工主轴具有刀具自动锁紧和松开机构，用于固定主轴和刀具的连接，由碟形弹簧、拉杆和气缸或液压缸组成。主轴具有吹气功能，在刀具松开后，向主轴锥孔吹气，达到清洁锥孔的目的。５）进给伺服系统的结构进给伺服系统即进给驱动装置，驱动装置是指将伺服电动机的旋转运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，主要包括减速装置、丝杆螺母副及导向元件等。在数控铣床上，将回转运动与直线运动相互转换的传动装置一般采用双螺母滚珠丝杆螺母副。进给系统的Ｘ、Ｙ、Ｚ轴传动结构使伺服电动机固定在支承座上，通过弹性联轴器带动滚珠丝杠旋转，从而使与工作台联结的螺母移动，实现Ｘ、Ｙ、Ｚ轴的进给。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工１.２.４.５数控铣床功能特点数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点：（１）零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。（２）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。（３）能加工一次装夹定位后需进行多道工序加工的零件。（４）加工精度高、加工质量稳定可靠，数控装置的脉冲当量一般为０.００１ｍｍ，高精度的数控系统可达０.１μｍ，另外，数控加工还能避免操作者的操作失误。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（５）生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。（６）生产效率高。首先，数控铣床一般不需要使用专用夹具等专用工艺设备，在更换工件时只需调用存储于数控装置中的加工程序、装夹工具和调整刀具数据即可，因而大大缩短了生产周期。其次，数控铣床具有铣床、镗床、钻床的功能，使工序高度集中，大大提高了生产效率。最后，数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速的，因此有利于选择最佳切削用量。１.２.４.６数控铣床对刀具的要求及刀具的种类１）对刀具的要求上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具切屑区产生很高的温度，受到很大的应力。在加工余量不均匀的工件或断续加工时，刀具还受到强烈的冲击和振动，因此刀具材料应具备以下基本要求：（１）高的硬度和耐磨性。（２）有足够的强度和韧性。（３）耐热性高。（４）经济性。２）刀具的分类（１）按直径分类。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工•公制（ｍｍ）刀常用直径为：０.５、１、１.５、２、２.５、３、４、５、６、８、１０、１２、１６、２０、２５、２８、３０、３２、３５、４０、５０、６３。•英制（ｉｎ）刀常用直径为：１／８、１／４、１／２、３／１６、５／１６、３／８、５／８、３／４、１、１.５、２。（２）按刀具材料分类。•高速工具钢刀具。这是最常见刀具，价格便宜，购买方便，但易磨损，损耗较大。•合金刀具。合金刀具由合金材料制成，耐高温，耐磨损，主轴转速高，加工效率和加工质量高。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工能加工高硬材料（如烧焊过的模具）。因为价格比较高，一般用于加工精度和加工质量要求比较高的场合。•舍弃式刀粒。此类刀具的刀粒由合金制成，刀粒可更换，耐磨性较好，价格适中，因此广泛用于加工钢料场合。刀粒形状有方形、菱形、圆形几种。方形、菱形刀粒两个角磨损后就要更换，而圆形刀粒的圈表面都可以使用。因此耐用性较好。比较常用型号有：２５Ｒ５、３０Ｒ５、３２Ｒ５、３５Ｒ６、１６Ｒ０.８、２０Ｒ０.６、２５Ｒ０.８、６Ｒ１、８Ｒ０.５、１０Ｒ０.５。（３）按刀具形状分类。•平头铣刀。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工平头铣刀一般进行粗铣，去除大量毛坯，小面积水平平面或者轮廓精铣。•球头铣刀。球头铣刀也叫Ｒ刀。进行曲面半精铣和精铣，广泛用于各种曲面、圆弧沟槽加工。耐高温特性：维持切削性能的最高温度为４５０℃～５５０℃（５００℃～６００℃）。•平头铣刀带倒角。它可做粗铣去除大量毛坯，还可精铣细平整面（相对于陡峭面）小倒角。•成形铣刀。成形铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状（如角度面、凹槽面等），也适用于特形孔或台。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工•倒角刀。倒角刀外形与倒角形状相同，分为铣圆倒角和斜倒角的铣刀。•Ｔ形刀。它可铣Ｔ形槽。•齿型刀。它铣出各种齿型，比如齿轮。•粗皮刀。它是针对铝铜合金切削设计的粗铣刀，可快速加工。３）铣刀的选择铣刀类型应与被加工工件的尺寸与表面形状相适合。加工较大的平面应该选择面铣刀；加工凸台、凹槽及平面轮廓应选择立铣刀。加工毛坯表面或粗加工孔可选择镶硬质合金的铣刀。曲面加工常采用球头铣刀。加工曲面较平坦的部位常采用环形铣刀。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面多选用模具铣刀。加工封闭的键槽选择键槽铣刀。（１）面铣刀主要参数的选择。如图１.２.２３所示，面铣刀圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体材料为４０Ｃｒ。主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标加工。高速钢面铣刀按国家标准规定，直径ｄ０＝８０～２５０ｍｍ，螺旋角β＝１０°，刀齿数ｚ＝１０～２６。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高，加工效率高，加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体焊接式、机夹－焊接式和可转位式三种。（２）立铣刀的参数选择。根据工件的材料、刀具的加工性质，立铣刀前角、后角的选择见表１.２.５。选取立铣刀可按下述经验数据进行。（１）刀具半径ｒ应该小于零件内腔轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取ｒ＝（０.８～０.９）ρ。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工（２）零件的加工高度Ｈ≤（１／６～１／４）ｒ，以保证刀具具有足够的刚度。（３）对盲孔（深槽），选取Ｌ＝Ｈ＋（５～１０）ｍｍ（Ｌ为刀具切削部分长度，Ｈ为零件高度）。（４）加工外形及通孔（槽），选取Ｌ＝Ｈ＋ｒε

＋（５～１０）ｍｍ（ｒε为刀尖半径）。（５）加工肋时，刀具直径Ｄ＝（5

~10）b（ｂ为肋的厚度）。（６）粗加工内腔轮廓面时铣刀最大直径Ｄｍａｘ按下式计算：上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工４）刀具长度尺寸的确定刀具长度一般是指主轴端面至刀尖的距离，包括刀柄和刀具两部分。刀具长度的确定原则是：在满足各个部位加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以便提高工具系统的刚性。制定加工工艺和程序编制时，一般只需初步估算出刀具长度的范围，以方便刀具的准备。刀具长度是根据工件尺寸、工件在机床工作台上的装夹位置以及机床主轴端面距工作台面或距工作台中心的最大、最小距离等条件来决定的。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工加工部位在机床工作台中心和机床主轴之间。刀具选取的最小长度为：在加工中心与带刀库的数控铣床上一般采用模块式工具系统，为提高加工效率，必须预先确定刀具长度的尺寸。在不带刀库的数控铣床上虽然采用手动换刀，但为了提高生产效率和保证加工精度，一般也需配置几把模块式的刀体（或快换铣夹头），也需准确地预先确定刀具长度。在铣削加工中心上铣削复杂工件时，数控立铣刀的使用应注意以下问题：（１）立铣刀的装夹。上一页下一页返回任务2方形槽的数控铣削加工立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式，使用时处于悬臂状态。在铣削加工过程中，有时可能出现立铣刀从刀夹中逐渐伸出，甚至完全掉落的现象，导致工件报废，它一般是刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油膜，造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油，如果切削时使用非水溶性切削油，刀夹内孔也会附着一层雾状油膜，当刀柄和刀夹上都存在油膜时，刀夹很难牢固夹紧刀柄，在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣刀