数控铣床实训指导书.docx

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数控铣床实训指导书

上海市群益职业技术学校

《数控铣床》实训指导书

二〇一二年八月

实训前的准备工作

1、实训目的要求

 为适应数控加工技术的发展对专业人才需求，根据企业对数控专业学生的要求，并根据数控加工职业技能鉴定的标准，在通过理论学习掌握必需的“应知”知识的基础上，经过实际的操作训陈，了解数控加工的生产实际，熟悉数控加工生产环境，掌握数控加工“应会”的机床操作技能，提高专业技术应用能力，培养良好的职业道德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。

2、实训的主要内容

（1）、操作面板的熟悉正确选择刀具的基本使用。

（2）、坐标系的建立，工件和刀具的装夹，基准刀具的对刀找正。

（3）基本编程指令的讲解。

手工编程与程序输入训练，空运行校验模拟。

（4）G指令的讲解。

编程与程序输入训练，空运行校验。

（5）、熟悉数控铣床的结构组成及工作原理。

。

（6）、轮廓铣削、挖槽、钻孔等基本刀具加工路线的建立。

（7）、固定钻镗循环编程与上机调试。

（8）、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

3、实训时间安排

实训时间

实训内容

实训形式

指导教师

备注

1-4周

周一

仿真系统操作

数控铣床操作

仿真与、

实际操作

周二

数控铣床加工、

仿真系统操作

实际操作

与仿真

周三

数控铣床结构、

数控铣床加工

实际操作

周四

数控铣床编程、数控铣床操作、仿真系统操作

实际操作

仿真

周五

数控铣床操作考核、

考核

安全文明常识

1.文明生产

文明生产是面遵循的原则基本一致，使用方法上也大致相同。

但数控机床自动化程度较高，为了充分发挥机床的优越性现代企业管理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，它与通用机床加工相比较，在许多方，提高生产率、管好、用好，显得尤为重要，操作者除了掌握数控机床的性能，精心操作以外，还必须养成文明生产的良好工作习惯和严谨工作作风，具有较好的职业素质、责任心和良好的合作精神。

操作时应做到以下几点；

为确保数控铣床操作员的人身安全，减少人为造成的机械事故，保证生产顺利进行，现制定如下作业规范，所有数控铣床操作员必须严格遵守。

1、操作前穿戴好防护用品（工作服﹑安全帽﹑防护眼镜﹑口罩等），女工应将发辫卷入帽内，不得外露，严禁穿拖鞋、凉鞋，操作时，操作员必须扎紧袖口，束紧衣襟，严禁戴手套、围巾或敞开衣服，以防手卷入旋转卡盘和刀具之间。

2、工件、夹具、工具、刀具必须装夹牢固。

运转机床前要观察周围动态，有妨碍运转、传动的物件要先清除，确认一切正常后，才能操作。

。

3、正确设定工件坐标系。

编辑或拷贝加工程序后，应校验运行。

4、机床运转时，不得调整﹑测量工件和改变润滑方式，以防手触及刀具碰伤手指。

一旦发生危险或紧急情况，马上按下操作面板上红色的“急停”按钮，伺服进给及主轴运转立即停止工作，机床一切运动停止。

5、在主轴旋转未完全停止前，严禁用手制动。

6、加工过程中，不得调整刀具和测量工件尺寸。

7、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。

8、定时对工件进行检验。

确定刀具是否磨损等情况。

9、关机时，或交接班时对加工情况，重要数据等作好记录。

10、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

11、为防止崩碎切屑伤人，应在加工时关上安全门。

数控加工特点

数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中。

工序集中带来巨大的经济效益：

⑴减少机床占地面积，节约厂房。

⑵减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。

具有自动化

数控机床加工时，不需人工控制刀具，自动化程度高。

带来的好处很明显。

⑴对操作工人的要求降低：

一个普通机床的高级工，不是短时间内可以培养的，而一个不需编程的数控工培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编写简单的加工程序）。

并且，数控工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统机床上加工的零件精度要高，时间要省。

⑵降低了工人的劳动强度：

数控工人在加工过程中，大部分时间被排斥在加工过程之外，非常省力。

⑶产品质量稳定：

数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性。

⑷加工效率高：

数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。

柔性化高

传统的通用机床，虽然柔性好，但效率低下；而传统的专机，虽然效率很高，但对零件的适应性很差，刚性大，柔性差，很难适应市场经济下的激烈竞争带来的产品频繁改型。

只要改变程序，就可以在数控机床上加工新的零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好适应市场竞争。

能力强

机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。

数控机床特别适合以下场合：

1、不许报废的零件。

2、新产品研制。

3、急需件的加工。

4、需要夜班的企业

机床保养常识

一、维护保养的有关知识

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。

正确的使用能防止设备非正常磨损，避免突发故障，精心的维护可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消除隐患于未然，从而保障安全运行，保证企业的经济效益，实现企业的经营目标。

因此，机床的正确使用与精心维护是贯彻设备管理以防为主的重要环节。

二、设备的日常维护

对数控机床进行日常维护、保养的目的是延长元器件的使用寿命：

延长机械部件的变换周期，防止发生意外的恶性事故，使机床始终保持良好的状态，并保持长时间的稳定工作。

不同型号的数控机床的日常保养内容和要求不完全一样，机床说明书中已有明确的规定，但总的来说主要包括以下几个方面：

1、每天做好各导轨面的清洁润滑，有自动润滑系统的机床要定期检查、清洗自动润滑系统，检查油量，及时添加润滑油，检查油泵是否定时启动打油及停止；

2、每天检查机床自动润滑系统工作是否正常，定期更换主轴箱润滑油；

3、注意检查电器柜中冷却风扇是否工作正常，风道过滤网有无堵塞，清洗沾附的尘土；

4、注意检查冷却系统，检查液面高度，，及时添加油或水，油、水脏时要更换清洗；

5、注意检查主轴驱动皮带，调整松紧程度；

6、注意检查导轨镶条松紧程度，调节间隙；

7、注意检查机床液压系统油箱油泵有无异常噪声，工作幅面高度是否合适，压力表指示是否正常，管路及各接头有无泄漏；

8、注意检查导轨、机床防护罩是否齐全有效；

9、注意检查各运动部件的机械精度，减少形状和位置偏差；

10、每天下班前做好机床清扫卫生，清扫铁屑，擦静导轨部位的冷却液，防止导轨生锈。

数控铣床操作规程与面板介绍

图2-1 Fanuc-Oi数控系统CRT/MDI面板

FanucOi数控系统面板由系统操作面板和机床控制面板三部分组成。

1、系统操作面板

系统操作面板包括CRT显示区、MDI编辑面板

（1）、CRT显示区：

位于整个机床面板的左上方。

包括显示区和屏幕相对应的功能软键

（2）、编辑操作面板（MDI面板）：

一般位于CRT显示区的右侧。

MDI面板上键的位置（如图:

2-3）

图2-3  MDI面板

表2-1FanucOiMC系统MDI面板上主功能键与功能说明

序号

按键符号

名称

功能说明

1

位置

显示键

显示刀具的坐标位置。

2

程序

显示键

在“edit”模式下显示存储器内的程序；在“MDI”模式下，输入和显示MDI数据；在“AOTO”模式下，显示当前待加工或者正在加工的程序。

3

参数设定/显示键

设定并显示刀具补偿值、工件坐标系已经及宏程序变量。

4

系统

显示键

系统参数设定与显示，以及自诊断功能数据显示等。

5

报警信息显示键

显示NC报警信息

6

图形显示键

显示刀具轨迹等图形。

序

号

按键符号

名称

功能说明

1

复位键

用于所有操作停止或解除报警，CNC复位。

2

帮助键

提供与系统相关的帮助信息。

3

删除键

在“Edit”模式下，删除以输入的字及CNC中存在的程序。

4

输入键

加工参数等数值的输入。

5

取消键

清除输入缓冲器中的文字或者符号。

6

插入键

在“Edit”模式下，在光标后输入的字符。

7

替换键

在“Edit”模式下，替换光标所在位置的字符。

8

上档键

用于输入处在上档位置的字符。

9

光标翻页键

向上或者向下翻页

10

程序编辑键

用于NC程序的输入。

11

光标移动键

用于改变光标在程序中的位置。

Fanuc数控系统的控制面板

序

号

按键、旋钮

符号

按键、旋钮

名称

功能说明

1

系统电源开关

按下左边绿色键，机床系统电源开；

按下右边红色键，机床系统电源关。

2

急停

按键

紧急情况下按下此按键，机床停止一切的运动。

3

循环启动键

在MDI或者MEM模式下，按下此键，机床自动执行当前程序。

序

号

按键、旋钮

符号

按键、旋钮

名称

功能说明

4

循环启动停止键

在MDI或者MEM模式下，按下此键，机床暂停程序自动运行，直接再一次按下循环启动键。

5

进给倍率旋钮

以给定的F指令进给时，可在0—150％的范围内修改进给率。

JOG方式时，亦可用其改变JOG速率。

6

机床的工作模式

1）DNC：

DNC工作方式

2）EDIT：

编辑方式

3）MEM：

自动方式

4）MDI：

手动数据输入方式

5）MPG：

手轮进给方式

6）RAPID：

手动快速进给方式

7）JOG：

手动进给方式

8）ZRN：

手动返回机床参考零点方式

7

快速倍率旋钮

用于调整手动或者自动模式下快速进给速度：

在JOG模式下，调整快速进给及返回参考点时的进给速度。

在MEM模式下，调整G00、G28\G30指令进给速度。

8

主轴倍率旋钮

在自动或者手动操作主轴时，转动此旋钮可以调整主轴的转速。

序

号

按键、旋钮

符号

按键、旋钮

名称

功能说明

9

轴进给

方向键

在JOG或者RAPID模式下，按下某一运动轴按键，被选择的轴会以进给倍率的速度移动，松开按键则轴停止移动。

10

主轴顺时针转按键

按下此键，主轴顺时针旋转。

11

主轴逆时针转按键

按下此键，主轴逆时针旋转。

12

机床锁定

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮），系统连续执行程序，但机床所有的轴被锁定，无法移动。

13

程序跳段

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮），程序中“/”的程序段被跳过执行：

此键“off”时（指示灯灭），完成执行程序中的所有程序段。

14

Z轴锁定

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮），机床Z轴被锁定。

15

选择停止

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮），程序中的M01有效，此键OFF时（指示灯灭），程序中M01无效。

序

号

按键、旋钮

符号

按键、旋钮

名称

功能说明

16

空运行

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮），程序以快速方式运行；此键OFF时（指示灯灭），程序以F所指令的进给速度运行。

17

单段执行

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮），每按一次循环启动键，机床执行一段程序后暂停；此键OFF时（指示灯灭），每按一次循环启动键，机床连续执行程序段。

18

辅助功能

开关键

在“MEM”模式下，此键ON时（指示灯亮）机床辅助功能指令无效。

19

空气冷气

开关键

按此键可以控制空气冷却的打开或者关闭。

20

冷却液

开关键

按此键可以控制冷却液的打开或者关闭。

21

机床润滑键

按一下此键，机床会自动加润滑油。

序

号

按键、旋钮

符号

按键、旋钮

名称

功能说明

22

机床照明开关键

此键ON时，打开机床的照明灯；

此键OFF时，关闭机床照明灯。

数控铣床的开关机与回零操作

1.数控铣床的开关机操作

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。

数控铣床基本操作

1数控铣床常用刀具认识

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89～93HRA，760℃时其硬度为77～85HRA，在800～1000℃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，

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10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6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：

①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93～95HRC，为提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。

②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。

③氮化硅—氧化铝复合陶瓷。

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。

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

刀具的安装

1、刀柄

数控铣床/加工中心上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的，刀柄由主柄部，弹簧夹套、夹紧螺母组成，

2、铣刀的装夹

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；

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。

由于铣刀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，致使工件报废的现象，其原因一般是因为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，弹簧夹套内孔也会附着一层雾状油膜，当刀柄和弹簧夹套上都存在油膜时，弹簧夹套很难牢固夹紧刀柄，在加工中立铣刀就容易松动掉落。

所以在立铣刀装夹前，应先将立铣刀柄部和弹簧夹套内孔用清洗液清洗干净，擦干后再进行装夹。

当立铣刀的直径较大时，即使刀柄和刀夹都很清洁，还是可能发生掉刀事故，这时应选用带削平缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。

立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在刀夹端口处折断，其原因一般是因为刀夹使用时间过长，刀夹端口部已磨损成锥形

数控铣床的对刀学习

在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合某一理想基准点，这一过程称为对刀。

对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置。

它是数控加工中最重要的工作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。

对刀作分为X、Y向对刀和Z向对刀。

a）钻头的刀位点b）圆柱铣刀的刀位点c）球头铣刀的刀位点

1、对刀方法

根据现有条件和加工精度要求选择对刀方法，可采用试切法、寻边器对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等。

其中试切法对刀精度较低，加工中常用寻边器和Z向设定器对刀，效率高，能保证对刀精度。

2、对刀工具

（1）、寻边器

   寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y值，也可以测量工件的简单尺寸。

   寻边器有偏心式和光电式等类型，如图2-9所示。

其中以偏心式较为常用。

偏心式寻边器的测头一般为10mm和4mm两种的圆柱体，用弹簧拉紧在偏心式寻边器的测杆上。

光电式寻边器的测头一般为10mm的钢球，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出光讯号。

通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置可得到被测表面的坐标位置。

（2）、Z轴设定器

   Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。

   Z轴设定器有光电式和指针式等类型，如图2-10所示。

通过光电指示或指针判断刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达0.005mm。

Z轴设定器带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上，其高度一般为50mm或100mm。

（a）、偏心式                 （b）、光电式

图2-9  寻边器

（a）、光电式                  （b）、指针式

图2-10 Z轴设定器

3、对刀实例

以精加工过的零件毛坯,如图2-11所示，采用寻边器对刀，其详细步骤如下：

（1）、X，Y向对刀

①、将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。

②、快速移动工作台和主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧；

③、改用手轮操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到目测寻边器的下部侧头与上固定端重合，将机床坐标设置为相对坐标值显示，按MDI面板上的按键X，然后按下INPUT，此时当前位置X坐标值为0；

④、抬起寻边器至工件上表面之上，快速移动工作台和主轴，让测头靠近工件右侧；

   ⑤、改用手轮操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到目测寻边器的下部侧头与上固定端重合，记下此时机械坐标系中的X坐标值，若测头直径为10mm,则坐标显示为110.000；

图2-11  100x60x30的毛坯

⑥、提起寻边器，然后将刀具移动到工件的X中心位置，中心位置的坐标值110.000/2=55，然后按下X键，按INPUT键，将坐标设置为0，查看并记下此时机械坐标系中的X坐标值。

此值为工件坐标系原点W在机械坐标系中的X坐标值。

⑦、同理可测得工件坐标系原点W在机械坐标系中的Y坐标值。

（2）、Z向对刀

   ①、卸下寻边器，将加工所用刀具装上主轴；

   ②、准备一支直径为10mm的刀柄（用以辅助对刀操作）；

③、快速移动主轴，让刀具端面靠近工件上表面低于10mm，即小于辅助刀柄直径；

   ④、改用手轮微调操作，使用辅助刀柄在工件上表面与刀具之间的地方平推，一边用手轮微调Z轴，直到辅助刀柄刚好可以通过工件上表面与刀具之间的空隙，此时的刀具断面到工件上表面的距离为一把辅助刀柄的距离，10mm；

   ⑤、在相对坐标值显示的情况下，将Z轴坐标“清零”，将刀具移开工件正上方，然后将Z轴坐标向下移动10mm,记下此时机床坐标系中的Z值，此时的值为工件坐标系原点W在机械坐标系中的Z坐标值；

（3）将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址中（一般使用G54-G59代码存储对刀参数）。

4、注意事项

在对刀作过程中需注意以下问题：

（1）、根据加工要求采用正确的对刀工具，控制对刀误差；

（2）、在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度；

（3）、对刀时需小心谨慎作，尤其要注意移动方向，避免发生碰撞危险；

（4）、对Z轴时，微量调节的时候一定要使Z轴向上移动，避免向下移动时使刀具、辅助刀柄和工件相碰撞，造成损坏刀具，甚至出现危险。

（5）、对刀数据一