数控铣床编程入门

数控铣床编程入门

一、数控钻铣床工作前的准备：数控钻铣床在操作前要进行严格的准备，才能更好的进行工作。工作前的准备如下：

1、操作前必须熟悉数控钻铣床的一般性能、结构、传动原理及控制程序，掌握各操作按钮、指示灯的功能及操作程序。在弄懂整个操作过程前，不要进行机床的操作和调节。

2、开动机床前，要检查机床电气控制系统是否正常，润滑系统是否畅通、油质是否良好，并按规定要求加足润滑油，各操作手柄是否正确，工件、夹具及刀具是否已夹持牢固，检查冷却液是否充足，然后开慢车空转3～5分钟，检查各传动部件是否正常，确认无故障后，才可正常使用。

3、程序调试完成后，必须经指导老师同意方可按步骤操作，不允许跳步骤执行。

4、加工零件前，必须严格检查机床原点、刀具数据是否正常并进行无切削轨迹仿真运行。二、在铣削复杂工件时，数控立铣刀的使用应注意以下问题：

1.立铣刀的装夹加工用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，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，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。所以在立铣刀装夹前，应先将立铣刀柄部和刀夹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所致，此时应更换新的刀夹。

2.立铣刀的振动由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙，所以在加工过程中刀具有可能出现振动现象。振动会使立铣刀圆周刃的吃刀量不均匀，且切扩量比原定值增大，影响加工精度和刀具使用寿命。但当加工出的沟槽宽度偏小时，也可以有目的地使刀具振动，通过增大切扩量来获得所需槽宽，但这种情况下应将立铣刀的最大振幅限制在0.02mm以下,否则无法进行稳定的切削。在正常加工中立铣刀的振动越小越好。当出现刀具振动时，应考虑降低切削速度和进给速度，如两者都已降低40%后仍存在较大振动，则应考虑减小吃刀量。如加工系统出现共振，其原因可能是切削速度过大、进给速度偏小、刀具系统刚性不足、工件装夹力不够以及工件形状或工件装夹方法等因素所致，此时应采取调整切削用量、增加刀具系统刚度、提高进给速度等措施。

3.立铣刀的端刃切削在模具等工件型腔的数控铣削加工中，当被切削点为下凹部分或深腔时，需加长立铣刀的伸出量。如果使用长刃型立铣刀，由于刀具的挠度较大，易产生振动并导致刀具折损。因此在加工过程中，如果只需刀具端部附近的刀刃参加切削，则最好选用刀具总长度较长的短刃长柄型立铣刀。在卧式数控机床上使用大直径立铣刀加工工件时，由于刀具自重所产生的变形较大，更应十分注意端刃切削容易出现的问题。在必须使用长刃型立铣刀的情况下，则需大幅度降低切削速度和进给速度。

4.切削参数的选用切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质；进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及立铣刀的直径。国外一些刀具生产厂家的刀具样本附有刀具切削参数选用表，可供参考。但切削参数的选用同时又受机床、

刀具系统、被加工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响，应根据实际情况适当调整切削速度和进给速度。当以刀具寿命为优先考虑因素时，可适当降低切削速度和进给速度；当切屑的离刃状况不好时，则可适当增大切削速度。

5.切削方式的选择采用顺铣有利于防止刀刃损坏，可提高刀具寿命。但有两点需要注意：

①如采用普通机床加工，应设法消除进给机构的间隙；

②当工件表面残留有铸、锻工艺形成的氧化膜或其它硬化层时，宜采用逆铣。

6.硬质合金立铣刀的使用高速钢立铣刀的使用范围和使用要求较为宽泛，即使切削条件的选择略有不当，也不至出现太大问题。而硬质合金立铣刀虽然在高速切削时具有很好的耐磨性，但它的使用范围不及高速钢立铣刀广泛，且切削条件必须严格符合刀具的使用要求。

二、数控钻铣床螺纹铣削的编程与加工数控钻铣床或MC是依据坐标系统来确定其刀具运动的路径，因此坐标系统对CNC程序设计极为重要。

各轴的标注，CNS是采用右手直角坐标系统。大姆指表示X轴，食指表示Y轴，中指表示Z轴，且手指头所指的方向为正方向。X、Y、Z轴向是用于标注线性移动轴；

另外定义三个旋转轴，绕X轴旋转者称为A轴，绕Y轴旋转者称为B轴，绕Z

轴旋转者称为C轴。三旋转轴的正方向皆定义为顺着移动轴正方向看，顺时针回转为正，逆时针回转为负。数控钻铣床先定义Z轴，以工具机的主轴线为Z轴，再以刀具远离工件的方向为正,故以立式CNC铣床为例，主轴向上为"＋Z"方向，向下为 "－Z" 方向。

接着定义X轴，以操作者面向床柱，其刀具沿左右方向移动者为X轴，且规定

向右为正方向；最后依右手直角坐标系统决定Y轴，故其刀具沿前后方向移动者为Y轴，向前为正Y方向，向后为负Y方向。以上定义者称为程序坐标系（或称为工件坐标系），其三轴的交点即1－4节所述的程序原点。

程序设计人员是依据程序坐标系来指述刀具动路，且必须假设工件固定不动，刀具沿着工件轮廓移动加工。标示于数控钻铣床上的坐标轴所形成的坐标系称为机械坐标系，一般CNC 铣床或MC在机械上会贴上机械坐标系的轴向。机械的移动是根据机械坐标系，因为CNC铣床或MC在X、Y轴上实际是工件移动而非刀具移动，所以为了符合程序设计人员假设工件固定不动，其机械坐标系的X、Y轴正、负方向与程序坐标系相反。故程序设计人员指令刀具向程序坐标系的X轴正方向移动，而实际上是工件向机械坐标系的X轴正方向移动，使两者一致。在数控钻铣床上加工内螺纹,在内螺纹加工前其底孔已加工完成(底孔直径为

38.5mm),试编写其数控铣加工程序。编程分析:在本例编程过程中,用变量“#101”来表示每条螺旋线的终点Z坐标,则每条相连的螺旋线终点的Z坐标相差一个螺距。

其加工程序如下:

00033;G90 G94 G40 G21 G17 G54;G91 G28 Z0;G90 G00 X0 Y0;M03 S600 M08;G00 Z20.0;G01 Z2.0 F100; (刀具下降至Z向起刀点)#101=0.5;

(螺旋线终点的Z坐标)G41 G01 X20.0 Y0 D01 ;

(螺旋线起始点)N100 G02 I-20.0 Z=#101;(加工螺旋线)#101=#101-1.5;

(计算下一条螺旋线Z向终点坐标)IF[#101 GT -28.0] GOTO100;G40 G01 X0.0 Y0.0;G91 G28 Z0;

M05 M09;M30;数控程序中指令格式：G01 X-----------_Y-_Z_F_；工件的轮廓为

直线时，皆以G01指令切削之。X、Y、Z坐标位置为切削之终点，可三轴同动或二轴同动或单轴移动，而由F值指定切削时的进给速率，单位一般设定为mm ／min。

说明G01用法。假设刀具由程序原点往上铣削轮廓外形。

G 90 G01 Y17. F80；X -10. Y30.；G91 X -40.；Y -18.；G90 X -22. Y0；X0.；：F机能是持续有效指令，故切削速率相同时，下一单节可省略，如上面程序所示。结论：一般的螺纹铣削加工,采用多条螺旋方式进行编程,程序较长,容易在编程及输入过程中出错,而采用宏程序结合螺旋线方式编程时,程序通俗易懂,在编程与输入过程中减小了出错的几率。数控钻铣床使用固定循环功能注意事项:

1、在指令固定循环之前，必须用辅助功能使主轴旋转。如:M03(主轴正转)当使用了主轴停转指令之后，一定要注惫再次使主轴回转。若在主轴停止功能M05

之后接着指令固定循环则是错误的，这与其他加工情况一样。

2、在固定循环方式中，其程序段必须有X, Y, Z轴(包括R)的位x数据，否则不执行固定循环。

3、撤消固定循环指令除了G80外，GOO, GO1, G02, G03也能起擞消作用.因此编程时要注愈。

4、在固定循环方式中，C43, C44仍起着刀具长度补偿的作用。

5、操作时应注愈，在固定循环中途，若利用复位或急停使数控装工停止，但这时孔加工方式和孔加工数据还被存储着，所以在开始加工时要特别注惫，使固定循环剩余动作进行到结束。

三、数控铣床的故障诊断方法:1、直观法：直观法是通过形貌、声音、颜色、气味等的变化来诊断故障的方法。它有以下几种方法。

A．看用肉眼仔细检查有无熔丝烧断、器件烧坏以及断路等问题，观察机械部分

传动轴是否弯曲、晃动等。

B．听听数控机床因故障而产生的各种异常声响，如电气部分中的电源变压器、阻抗器和电抗器等，因为铁心松动、锈蚀等原因引起铁片振动的吱吱声；继电器、接触器等因磁回路间隙过大等原因引起的嗡嗡声；机械的摩擦声、振动声和撞击声等。

C．触摸触摸温升，人类手指的触觉是很灵敏的，能相当可靠地判断各种异常的温升；轻微振动也可用手感鉴别；肉眼看不清的伤痕和波纹，若用手指去触摸可以很容易感觉出来。另外，CNC系统的虚焊或接触不良，可通过用绝缘物轻轻敲打可疑部位再配合触摸法来诊断。D．嗅嗅因剧烈摩擦或电气元件绝缘破损短路而产生的烟味、焦糊味等，可较好地判断故障。2、资料分析法资料分析法是通过查阅技术档案资料找规律、查原因，从而判定故障所在的方法。所查阅的资料主要有：

A．数控系统资料通过数控系统资料了解数控系统的特点、报警及排除方法；NC、PLC机床参数设定的含义；数控编程的方法；面板上各键的作用及操作方法；主轴和进给电动机的性能和驱动器的特征等。重点掌握数控系统的结构框图，了解方框中各印制电路板的功能、接口的去向、LED发光二极管灯的含义等。

B．电气图样通过电气图样重点看接触器、继电器及PLC的输入／输出部件等电气元件。每个国家的电气符号不同，应了解清楚、注意区别。

C．机械、液压、气动部分图样对于数控铣床的机械、液压、气动部分图样，要搞清楚其中各个元件的作用，并在图上一一标出。对机电关系比较密切的部分要重点了解。

D．外文资料在可能的条件下，尽量看进口机床的原版外文资料，以避免翻译不

准确造成的误导。

3、故障征兆分析法

A．振动法由于工业现场测试条件及分析技术所限，有些故障征兆的提取与分析不易实现，有些故障征兆反映的故障状态不敏感。相对来讲，数控铣床的振动是目前公认的机械部分最佳故障征兆提取量，它对运行状态的反应迅速、真实而且全面，能很好地反映出大部分数控铣床机械故障的性质与范围，并有许多先进有效的方法可供选用，所以振动法是数控铣床故障征兆分析法中最常用的方法。振动法分时域诊断与频域诊断两大类，而频域诊断又可分为振动频域直接分析法与振动频域二次分析法。

(1)振动时域分析法该法将各种故障状态的振动时域信号与正常状态的振动

时域信号相比较，从而识别数控铣床的故障状况。时域分析法主要分时域统计分析法、时域相关分析法、时域同步分析法等。时域统计分析法通过求出振动信号的各种统计参数，对数控铣床的故障状况进行分析。时域相关分析法主要采用自相关与互相关分析，对数控铣床的故障状况进行分析。时域同步分析法是一种在混有噪声干扰的数控铣床信号中，提取周期性分量的有效疗法，也称相干检波去。

(2)振动频域直接分析法该法是数控铣床故障诊断上最常用的方法。它把以时间为横坐标的时域信号通过傅里叶变换分解为以频率为横坐标的频域信号，得出频谱图，求得关于原时域信号频率成分的幅值和相位信息，从而得出故障诊断结果。

(3)振动频域二次分析法该法通过对频谱图提供的信息进行进一步处理，以提高故障诊断的准确性。它需要把测得的频谱图传输给微机，用专用软件进行分析。二次分析法主要有功率谱分析法、倒频谱分析法、频率细化分析法和小波分析法等。

B．噪声谱分析法该法在近声场测量时，引入的于扰较小，其分析结果与振动测量很接近。如数控铣床的齿轮磨损后，由于渐开线齿廓畸变而使齿轮运转噪声声压级明显升高，一般比正常齿轮噪声级差大十几分贝。噪声的频率一般较高，但对应的振动振幅可能并不大。如果振源零部件为运动部件，不易设置传感器，可考虑采用噪声谱分析法。噪声测量具有携带信息丰富、测试方便和非接触的特点，但应设法解决环境噪声的干扰问题。

C．油液分析法该法通过监测润滑油液中磨屑的分布情况及润滑油的污染程度，来诊断数控铣床的磨损故障。其具体采用的方法有：

(1)磁塞检查法在数控铣床的油路系统中插入磁性探头(磁塞)，以搜集油液中的铁磁性磨粒，并定期进行观察以判断数控铣床的磨损状态。

(2)颗粒计数器法利用光电技术对油样内的颗粒粒度进行自动计数和分析。

(3)油样光谱分析法根据油样中各种金属磨粒，在离子状态下受到激发时所发射的特定波长的光谱，来检测油样中的金属类型和含量，从而对故障进行诊断。(4)油样铁谱分析法它是一种在高梯度强磁场的作用下，将数控铣床摩擦副产生的磨粒从油样中分离出来，按其粒度大小依次排列沉淀到一块透明玻璃基片上，然后用各种手段观察或测量，以获得磨损过程的各种信息，从而分析磨损机理和判断设备磨损状态的一种分析方法。4、专家系统法专家系统一般应包括以下几个部分：知识库、推理机、对话部分、知识获取部分和解释帮助部分，其中最重要的部分是知识库。建立知识库的方法有很多，目前针对数控铣床较常用的有故障树法。数控铣床的故障现象按其发生部位可分为机械部分、进给驱动部分、cNC 部分和主轴伺服控制部分。每一部分还可根据故障复杂程度，划分为更细的子系统，如CN(：部分可分为电源控制部分和显示器部分等。每个子系统可用故障树

表示其故障。首先分析得出的系统故障事件称为顶事件。顶事件实际上就是一些故障现象，如“手摇脉冲发生器不起作用”、“进给方向同标记相反”等。将导致该项事件发生的直接原因，包括硬件故障、人为因素及环境因素等列出，用适当的逻辑门把它与故障事件连接起来，称为中间事件。逐级展开故障事件发生的原因，即产生这些现象的根源，如触发器损坏、主印制电路板接触不良等，称之为故障节点。依照此方法可建立各子系统的故障树。建立了大量的故障树之后，可将其转换成机器基本数据模型，从而建立数据库。目前常见的专家系统还有基于神经网络的数控铣床故障诊断专家系统，它利用神经网络所具有的高度并行处理、自适应性、容错性等特点，较好地构筑了故障诊断的专家系统。

资料：

数控铣床又称CNC（Computer Numerical Control）铣床。英文意思是用电子计数字化信号控制的铣床。

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。数控铣床有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。