1、數(shù)控銑削編程與加工數(shù)控銑削編程與加工項目一項目一 數(shù)控銑床數(shù)控銑床/ /加工中心的基本操作加工中心的基本操作1.1.典型數(shù)控銑床概述典型數(shù)控銑床概述一、數(shù)控銑床一、數(shù)控銑床/ /加工中心認(rèn)知加工中心認(rèn)知相關(guān)知識相關(guān)知識 （1 1）數(shù)控銑床的分類）數(shù)控銑床的分類 1 1）按機床主軸的布局形式分類）按機床主軸的布局形式分類 立式數(shù)控銑床、臥式數(shù)控銑床和立臥兩用數(shù)控銑床，如圖1.1所示。(a) 立式數(shù)控銑床 (b) 臥式數(shù)控銑床 (c) 立臥兩用數(shù)控銑床圖1.1數(shù)控銑床按機床主軸的布局形式分類相關(guān)知識相關(guān)知識 2 2）按采用的數(shù)控系統(tǒng)功能分類）按采用的數(shù)控系統(tǒng)功能分類 數(shù)控銑床按采用的數(shù)控系統(tǒng)功能可

2、分為經(jīng)濟型數(shù)控銑床、全功能數(shù)控銑床和高速銑削數(shù)控銑床。 a. 經(jīng)濟型數(shù)控銑床采用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的銑床，一般可以實現(xiàn)3軸聯(lián)動。該類數(shù)控銑床成本較低，功能簡單，精度不高，適合一般零件的加工。 b. 全功能數(shù)控銑床全功能數(shù)控銑床一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制，數(shù)控系統(tǒng)功能完善，一般可以實現(xiàn)3軸以上聯(lián)動，如加工螺旋槽、葉片等空間零件，加工適應(yīng)性強，精度較高。 c. 高速銑削數(shù)控銑床一般把主軸轉(zhuǎn)速在800040000r/min的數(shù)控銑床稱為高速銑削數(shù)控銑床，其進給速度可達1030m/min。這種數(shù)控銑床采用全新的機床結(jié)構(gòu)（主體結(jié)構(gòu)及材料變化）、功能部件（電主軸、直線電機驅(qū)動進給）和功能強大的數(shù)控系統(tǒng)，并配以加

3、工性能優(yōu)越的刀具系統(tǒng)，可對曲面進行高效率、高質(zhì)量的加工。相關(guān)知識相關(guān)知識 （2 2）數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)）數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu) 數(shù)控銑床除銑床基礎(chǔ)部件外，還包括其他幾個主要部分：主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、刀架或自動換刀裝置、自動托盤交換裝置以及檢測裝置等。圖1.2數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)圖相關(guān)知識相關(guān)知識2加工中心及自動換刀裝置加工中心及自動換刀裝置 加工中心備有刀庫，并能自動更換刀具，對工件進行多工序加工，常用的加工中心如圖1.3所示。 (a) 立式加工中心(b) 臥式加工中心相關(guān)知識相關(guān)知識(c) 龍門式加工中心圖1.3加工中心按機床主軸的布局形式分類相關(guān)知識相關(guān)知識 加工中心的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換

4、刀機構(gòu)組成。刀庫種類很多，常見的有盤式和鏈?zhǔn)絻深悾ㄈ鐖D1.4），鏈?zhǔn)降稁齑娣诺毒叩娜萘枯^大。換刀機構(gòu)在機床主軸與刀庫之間交換刀具，常見的換刀機構(gòu)是機械手；也有不帶機械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的，稱無臂式換刀裝置。為進一步縮短非切削時間，有的加工中心配有兩個自動交換工件的托板。當(dāng)裝有工件的工作臺在實施加工操作的同時，操作人員則可以在工作臺外的另一個托板上裝卸工件。機床完成加工循環(huán)后自動交換托板，使裝卸工件與切削加工的時間重合。相關(guān)知識相關(guān)知識(a)盤狀刀庫 （b）鏈?zhǔn)降稁靾D1.4加工中心刀庫相關(guān)知識相關(guān)知識二、數(shù)控銑床二、數(shù)控銑床/ /加工中心常用附件加工中心常用附件1 1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺數(shù)控

5、回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺適用于數(shù)控銑床和立、臥式加工中心，使機床增加一個或兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的運動可以由獨立的控制裝置控制，也可以通過相應(yīng)的接口由主機的數(shù)控裝置控制。圖1.5所示為數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的典型機構(gòu)。圖1.5數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺相關(guān)知識相關(guān)知識2 2數(shù)控分度頭數(shù)控分度頭 數(shù)控分度頭與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺在性能上有許多相似之處，有等分式和萬能式兩類。等分式只能完成指定的等分分度，萬能式可實現(xiàn)連續(xù)分度。圖1.6所示為數(shù)控分度頭的典型結(jié)構(gòu)。利用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭可以構(gòu)成四坐標(biāo)或五坐標(biāo)加工中心。1.6數(shù)控分度頭 相關(guān)知識相關(guān)知識三、刀具、刀柄及輔具三、刀具、刀柄及輔具 1刀具刀具 刀具要

6、根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具，常見刀具如圖1.7所示。銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀。銑小平面或臺階面時一般采用通用立銑刀。銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀。加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀。孔加工時，采用麻花鉆、鏜刀。螺紋加工時采用螺紋銑刀或機用絲錐。圖1.7常見刀具相關(guān)知識相關(guān)知識2 2刀柄刀柄 刀柄是必備的輔具，在刀柄上安裝不同的

7、刀具，如圖1.8所示，存放在刀庫中，以備加工時選用。相關(guān)知識相關(guān)知識圖1.8 刀柄、夾簧、扳手 刀柄要和主機的主軸孔相對應(yīng)，刀柄是系列化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，其錐柄部分和機械手抓拿部分都已有相應(yīng)的國際和國家標(biāo)準(zhǔn)，與刀柄相連的刀具裝夾部分也已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。如圖1.9所示為加工中心的典型刀柄。圖1.9加工中心刀柄(b)相關(guān)知識相關(guān)知識3 3輔具輔具 （1 1）鎖刀座）鎖刀座 刀柄裝入刀具，一般把刀柄放在如圖1.10所示的鎖刀座上，鎖刀座上的鍵對準(zhǔn)刀柄上的鍵槽，使刀柄無法轉(zhuǎn)動，然后用扳手鎖緊螺母。圖1.10 鎖刀座與刀柄相關(guān)知識相關(guān)知識 （2 2）尋邊器）尋邊器 尋邊器用于確定工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中

8、的X、Y坐標(biāo)值，如圖1.11所示為光電式尋邊器，這種尋邊器輕輕接觸工件時，會發(fā)出響聲并亮起紅光，精度很高。相關(guān)知識相關(guān)知識圖1.11尋邊器相關(guān)知識相關(guān)知識 （3 3）Z Z軸設(shè)定器軸設(shè)定器 Z軸設(shè)定器用于確定工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)值，如圖1.12所示為Z軸設(shè)定器，這種Z軸設(shè)定器輕輕接觸工件時，會發(fā)出亮光，精度很高，Z軸設(shè)定器高度一般為50-100mm.。圖1.12 Z軸設(shè)定器圖1.13機外對刀儀相關(guān)知識相關(guān)知識 （4 4）機外對刀儀）機外對刀儀 機外對刀儀是數(shù)控銑床和加工中心的重要附屬設(shè)備，利用機外對刀儀可將刀具預(yù)先在機床外校對好，測量刀具的半徑和長度，并進行記錄，然后將每把刀具

9、的測量數(shù)據(jù)輸入機床的刀具補償表中，供加工中進行刀具補償時調(diào)用。圖1.13所示為一種典型的機外對刀儀結(jié)構(gòu)。四、工件常見安裝方式四、工件常見安裝方式1 1用機用平口鉗安裝工件用機用平口鉗安裝工件機用平口鉗是一種通用夾具，如圖1.14所示， 圖1.14 機用平口鉗相關(guān)知識相關(guān)知識2 2用組合壓板安裝工件用組合壓板安裝工件3 3用卡盤安裝用卡盤安裝4 4用組合夾具安裝工件用組合夾具安裝工件圖1.18組合夾具相關(guān)知識相關(guān)知識圖1.16 組合壓板安裝工件的方法圖1.17卡盤五、數(shù)控銑床五、數(shù)控銑床/ /加工中心坐標(biāo)系加工中心坐標(biāo)系1 1坐標(biāo)軸坐標(biāo)軸 （1 1）Z Z坐標(biāo)坐標(biāo) Z坐標(biāo)的運動方向是由傳遞切削動

10、力的主軸所決定的，根據(jù)坐標(biāo)系方向的命名原則，在鉆、鏜、銑加工中，切入工件的方向為Z軸的負(fù)方向（如圖1.19）。(a)立式 (b)臥式圖1.19坐標(biāo)系相關(guān)知識相關(guān)知識（2 2）X X坐標(biāo)坐標(biāo) X坐標(biāo)平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)。對立式銑床/加工中心，Z坐標(biāo)垂直，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右方（如圖1.19a）。對臥式銑床/加工中心，Z坐標(biāo)水平，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方(如圖1.19b)。（3 3）Y Y坐標(biāo)坐標(biāo)在確定X、Z坐標(biāo)的正方向后，可以用根據(jù)X和Z坐標(biāo)的方向，按照右手笛卡爾直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向（如圖1.19）。相關(guān)知識相關(guān)知識圖1

11、.20旋轉(zhuǎn)軸 （4 4）旋轉(zhuǎn)軸）旋轉(zhuǎn)軸 圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向為X、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C的正向（如圖1.20）相關(guān)知識相關(guān)知識2 2機床原點和參考點機床原點和參考點 （1 1）機床原點）機床原點 數(shù)控銑床/加工中心的機床原點一般設(shè)在刀具遠離工件的極限點處，即坐標(biāo)正方向的極限點處（如圖1.21所示）。圖1.21機床原點相關(guān)知識相關(guān)知識 （2）機床參考點）機床參考點 機床參考點是數(shù)控機床上一個特殊位置的點，該點一般位于靠近機床原點的位置。機床參考點與機床原點的距離由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。如果其值為零

12、，則表示機床參考點和機床原為重合；如果其值不為零，則機床開機回零后顯示的機床坐標(biāo)系的值即為系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定的距離值。3 3編程坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系 編程人員首先根據(jù)零件圖樣及加工工藝建立編程坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系的原點稱為編程原點）。當(dāng)工件裝夾后，加工人員通過對刀將編程原點轉(zhuǎn)換為工件原點，從而確定工件坐標(biāo)系。數(shù)控銑床/加工中心Z軸方向的工件原點，一般放在工件的上表面，如圖1.21所示。而對于XY方向的工件原點，當(dāng)工件對稱時，一般取工件的對稱中心作為XY方向的原點；當(dāng)工件不對稱時，一般取工件的交角處作為工件原點。相關(guān)知識相關(guān)知識六、機床日常維護保養(yǎng)六、機床日常維護保養(yǎng) 1. 1.氣

13、壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng) 每日開機前檢查氣源是否達到0.5MP Pa，檢查氣路氣水分離罐中是否有積水，若有應(yīng)及時放掉。檢查儲油罐是否有油，若油量不足，請及時補充；若耗油過快或過慢可適當(dāng)調(diào)節(jié)此油罐上調(diào)節(jié)旋鈕。機床在正常使用情況下，該油罐中油每兩月左右添加一次。 2 2潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 每日開機前檢查自動潤滑泵中潤滑油是否足夠，如有必要及時補充。開機后，用手按潤滑泵上強制打油按鈕不放，檢查壓力表指示油壓是否達到510 MPa壓力。若壓力過低，可能潤滑油路油管破裂或潤滑泵自身有問題，請及時維修。相關(guān)知識相關(guān)知識3 3切削液沖刷裝置切削液沖刷裝置 每日開機前檢查切削液水箱液位是否正常，不足及時補充。每日工作結(jié)束

14、時，應(yīng)將機床切屑沖刷干凈，將集屑槽中切屑清空。至少每半年應(yīng)將水箱徹底清理一次。切削液更換周期依據(jù)切削液廠商提供數(shù)據(jù)，定期更換。4 4自動換刀裝置自動換刀裝置 對于加工中心每日運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意換刀動作是否正常順當(dāng)，有無卡刀現(xiàn)象或異響。若有問題應(yīng)及時維修。對于機械手換刀型機床，應(yīng)定期檢查刀庫旋轉(zhuǎn)機構(gòu)油箱中是否要加油。至少每三個月應(yīng)在機械臂鎖緊銷、刀套上下機構(gòu)等處，加入適當(dāng)?shù)臐櫥?；對于盤式刀庫至少每三個月在刀庫旋轉(zhuǎn)凸輪機構(gòu)、刀庫左右移動氣缸活塞處加入適當(dāng)?shù)臐櫥?。相關(guān)知識相關(guān)知識項目實踐項目實踐 系統(tǒng)的基本操作系統(tǒng)的基本操作（一）系統(tǒng)對刀（一）系統(tǒng)對刀（二）系統(tǒng)的數(shù)控銑床的基本操作（二）系統(tǒng)的數(shù)控銑床

15、的基本操作拓展知識拓展知識一、數(shù)控銑削加工工藝一、數(shù)控銑削加工工藝1 1數(shù)控銑削加工的主要對象數(shù)控銑削加工的主要對象 （1 1）平面類零件）平面類零件 平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面，如圖1.28所示。 圖1.28平面類零件 采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進行二軸半加工，即行切加工法。如圖1.29所示，球頭銑刀沿XY平面的曲線進行直線插補加工，當(dāng)一段曲線加工完后，沿X方向進給X再加工相鄰的另一曲線，如此依次用平面曲線來逼近整個曲面。這種加工常用于不太復(fù)雜的空間曲面的加工。 1) 1) 行切加工法行切加工法 （2）曲面類零件）曲面類零件

16、 加工立體曲面類零件一般使用三坐標(biāo)數(shù)控銑床，常采用以下兩種加工方法。圖1.29行切加工法拓展知識拓展知識拓展知識拓展知識 2）三坐標(biāo)聯(lián)動加工）三坐標(biāo)聯(lián)動加工 三坐標(biāo)聯(lián)動加工常用于較復(fù)雜空間曲面的加工。這時，數(shù)控機床用X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)曲面加工。 （3 3）其他在普通銑床難加工的零件）其他在普通銑床難加工的零件 1 1）形狀復(fù)雜，尺寸繁多，劃線與檢測均較困難，在普通銑床上加工又 難以觀察和控制的零件。 2 2）高精度零件,即尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求較高的零件。 3 3）一致性要求好的零件。在批量生產(chǎn)中，由于數(shù)控銑床本身的定位精度和重復(fù)定位精度都較高，能夠避免在普

17、通銑床加工中，因人為因素而造成的多種誤差。2數(shù)控銑削工藝的制定數(shù)控銑削工藝的制定 （1）零件工藝性分析）零件工藝性分析 1）零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注。由于加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點來編制的，因此，各圖形幾何元素間的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直和平行等）應(yīng)明確，各種幾何元素的條件要充分，應(yīng)無引起矛盾的多余尺寸或者影響工序安排的封閉尺寸等。 2）零件的內(nèi)腔和外表最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，生產(chǎn)率提高。 （2 2）加工工序順序的安排）加工工序順序的安排 在數(shù)控銑床及加工中心上加工零件，工序比較集中，在一次裝夾中，盡可能完成全部工序。根據(jù)數(shù)控機床的特點，為保證加工精

18、度，降低生產(chǎn)成本，延長使用壽命，通常把零件的粗加工，特別是基準(zhǔn)面、定位面的加工在普通機床上進行。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序（包括表面處理、清洗和檢驗等），這些工序的加工順序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。 工序順序的安排通常要考慮如下原則： 1 1）基面先行原則）基面先行原則 2 2）先粗后精原則）先粗后精原則 3 3）先主后次原則）先主后次原則 4 4）先面后孔原則）先面后孔原則拓展知識拓展知識 （3 3）進給路線的確定）進給路線的確定 在數(shù)控銑削中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為進給路線。進給路線不僅包括了加工內(nèi)容，也反映出加工順序。確定進給

19、路線的原則有： 1 1）輪廓銑削進給路線）輪廓銑削進給路線 銑削外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃進行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面質(zhì)量，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑，如圖1.30所示。a. 加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度；b. 應(yīng)使加工路線最短，以減少空運行時間，提高加工效率；c. 在滿足工件精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率等要求的前提下，盡量簡化數(shù)學(xué)處理時的數(shù)值計算工作量，以簡化編程工作；d. 當(dāng)某段進給路線重復(fù)使用時，為簡化編程、縮短程序長度，應(yīng)使用子程序。拓展知識拓展知識圖1.30刀

20、具切入和切出時的外延 圖1.31 內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出 銑削內(nèi)輪廓時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延（如圖1.31所示），則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時（如圖1.32所示），為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入切出點應(yīng)遠離拐角。拓展知識拓展知識2 2）位置精度要求高的孔進給路線）位置精度要求高的孔進給路線 加工位置精度要求較高的孔系時，應(yīng)特別注意安排孔的加工順序。若安排不當(dāng)，將坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，將直接影響位置精度。 欲使刀具在XY平面上的走刀路線最短，必須保證各定位點間的路線總長最短。如圖1.33a圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用b圖的走刀路線，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。圖1.33孔加工最短走刀路線拓展知識拓展知識 3 3）曲面銑削進給路線）曲面銑削進給路線 銑削曲面時，常用球頭刀