数控铣床及加工中心工艺
数控铣床(加工中心)基本操作
课题十数控铣床(加工中心)全然操作教学目的:1.熟悉数控铣床〔加工中心〕仿真软件的各功能键的含义2.把握数控铣床〔加工中心〕仿真软件的全然操作重点:数控铣床〔加工中心〕仿真软件的各功能键的含义;数控铣床〔加工中心〕仿真软件的全然操作难点:数控铣床〔加工中心〕仿真软件的各功能键的含义;数控铣床〔加工中心〕仿真软件的全然操作一、旧课复习1、什么是机床坐标系、工件坐标系、机床零点、工件原点？2、单一固定循环有几种方式?3、外径、内径粗车循环指令G71有何特点?二、新课的教学内容(一)数控铣床〔加工中心〕仿真软件系统的进进和退出1、进进数控铣床〔加工中心〕仿真软件翻开电脑，双击VNUC图标，那么进进VNUC仿真系统，屏幕显示以如下面图10-1所示。
单击上方菜单里“选项〞选择机床和系统，选择三轴立铣或加工中心，再选华中世纪星数控铣仿真，即进进华中世纪星数控铣仿真操作。
2、退出数控铣床仿真软件单击屏幕右上方的菜单“文件〞，选择“退出〞那么退出数控铣仿真系统。
(二)数控铣床仿真软件的工作窗口数控铣仿真软件工作窗口分为:菜单区、工具栏区、机床显示区机床操作面板区、数控系统操作区。
1．菜单区菜单区包含:文件、显示、工艺流程、工具、选项、教学治理、体贴六大菜单。
图10-1华中世纪星数控铣机床操作面板2．工具栏区图10-2华中世纪星数控铣机床工具栏区3．常用工具条讲明〔1〕设定刀具〔如图10-3所示〕：输进刀具号→输进刀具名称→可选择端铣刀、球头刀、圆角刀、钻头、镗刀→可定义直径、刀杆长度、转速、进给率→选确定,即可添加到刀具治理库。
〔2〕添加到主轴〔如图10-3所示〕：在刀具数据库里选择所需刀具，如02刀→按住鼠标左键拉蓝机床刀库上→点安装→再点确定那么添加到刀架上图10-3刀具库添加〔3〕设定毛坯点击图标，那么弹出图10-4，点击新毛坯，出现10-5所示。
图10-4新毛坯的建立设置毛坯大小、材料、夹具。
图10-5设置毛坯的尺寸设置压板的形式图10-6设置压板的形式〔4〕工件测量：图10-7工件测量(三)数控铣床仿真软件全然操作在图10-1所示的右边是数控系统操作键盘，其上面为数控系统显示屏1．编辑键：替代键。
项目五数控铣床加工工艺与加工
于从诸多风动机械零件实际加工中精选典型的案例，来介绍数控铣床加工工艺所涉及的工艺性分析、加工工艺、安装定位、刀具应用及典型零件加工的基础知识任务一数控铣削加工工艺任务目标◇会分析简单零件的加工工艺；◇会划分简单零件的加工工序；◇能确定零件定位及装夹方法；◇能确定简单零件的走刀路线；◇会选择合理的加工刀具和切削用量；◇会编写加工工艺卡；任务内容如果要加工下图所示活塞式空压机曲轴箱，数控铣床加工工艺准备工作步骤是什么？活塞式空压机曲轴箱一、加工工艺分析1.零件图的分析分析项目分析内容尺寸标注方法分析注意基准统一原则，减少累积误差。
零件图的完整性与正确性分析几何图素条件要求充分。
零件技术要求分析尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。
同时考虑安装、刀具、切削用量。
零件材料分析材料影响价格、切削用量、工艺方案。
零件图形的数学处理计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。
尺寸链的计算。
2.零件的结构工艺性分析（1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，提高效率，减少成本。
（2）零件的工艺结构设计应确保能采用较大直径的刀具进行加工。
采用大直径铣刀加工，能减少加工次数，提高表面加工质量。
内槽圆角影响刀具的选择，应大些，如图5-1所示。
图5-1知识链接（3）当铣刀直径D一定时，圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的面积就越小，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。
所以槽底圆角半径r不宜太大，如图5-2所示。
（4）统一基准定位，减少定位误差。
（5）减少刀具数量，降低成本和减少定位误差。
图5-2（6）审查与分析定位基准的可靠性。
（7）对于薄壁件、刚性差的零件，注意加强零件加工部位的刚性，防止变形的产生。
（8）分析毛坯余量的大小及均匀性。
二、数控加工工艺过程设计1.加工工序的划分（1）刀具集中分序法按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完所有可以加工的部位,再用第二、三把刀完成它们可以完成的其他部位。
数控铣床及加工中心基本工作原理
为坐标系的原点，建立一个新的坐标系，这个新的坐标系就是工作坐标系 （编程坐标系）。 编程原点选择原则： 原则1：编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。 原则2：尽量选择便于对刀的位置。
工作坐标系的设定： 方法一 ：在机床坐标系中直接设定加工原点。 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。 加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空
上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向， 这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。
在铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用
机床坐标系来描述。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： （1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90°。则大拇指代表X坐标，食指代 表Y坐标，中指代表Z坐标。 （2）大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向 为Z坐标的正方向。 （3）围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则， 大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐 标A、B、C的正向。
标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系 决定。
笛卡儿坐标系只表明了六个坐标之间的关系，而对于数控机床坐标方向 的判断则有如下规定：
原则一：刀具相对于静止的工件坐标而运动： 原则二：坐标正方向判断顺序先Z后X再Y。
在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床
机床回零操作应注意以下几点：
（1）、当机床工作台或主轴当前位置接近机床零点或处于超程状态时，此 时应采用手动模式，将机床工作台或主轴移至各轴行程中间位置，否则 无法完成回零操作。
数控铣床的程序编制
前角
第4章 数控铣床和加工中心的程序编制
双负前角 双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后 角的刀片，刀具切削刃多(一般为8个)，且强度高、抗冲击 性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需 要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。 由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料 时易出现积屑瘤和刀具振动。
3） 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。
加工台阶面铣刀
第4章 数控铣床和加工中心的程序编制
4） 铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。
加工槽类铣刀
第4章 数控铣床和加工中心的程序编制
5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。 4.铣刀结构选择 1)平装结构(刀片径向排列)
平装结构铣刀
正负前角(轴向正前角、径向负前角) 这种铣刀综合了 双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的 形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。 此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余 量铣削加工。WALTER公司的切向布齿重切削铣刀F2265就 是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。
槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证 其切削功率在机床允许的功率范围之内
第4章 数控铣床和加工中心的程序编制
8.铣刀的最大切削深度 不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切
削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从 节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的 最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需 要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度 时的需要。 9.刀片牌号的选择
数控铣床和加工中心 加工：只需把工件的 基准面A加工好，可 在一次装夹中完成铣 端面、镗
2数控铣床加工工艺
（1）准备功能及辅助功能 （2）机床坐标系及工件坐标系
1.机床坐标系 机床上固有的坐标系。机床坐标系的原点由设计厂家在设
计机床时确定。 一般情况下，铣床原点的位置可在启动机床后，使机床三
个坐标轴的坐标依次运动到其正方向的极限位置确定，机 床三个坐标轴所达到的这个位置就是机床坐标系原点 2.工件坐标系 工件坐标系原点在工件上或在夹具的某一点上，由编程人 员设定，其位置随工件和夹具在机床工作台上的安装位置 而定，所以又叫浮动原点或编程原点，一般在程序开头设 置。
序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面 进行加工。 为了便于分析和描述较复杂的工序；在工序内又细分为工 步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则： 1) 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成全部加工 表面，按先粗后精加工分开进行。 2) 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。 3) 某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划 分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。 总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技 术要求等情况综合考虑。
参考平面
R
工件上表面
主轴顺时针转动 Z
主轴逆时针转动
G85：镗孔循环
• 指令格式：G85 X_ Y_ Z_ R_ F_ K_ LF • G85与G84相同，只是在孔底主轴不反转
G98 初始平面
工件平面
G99 参考平面 Z点
G86：镗削循环
指令格式：G86 X_ Y_ Z_ R_ F_ K_ LF 和G81相同，只是在孔底主轴停，然后用快速返回
二、数控加工零件的工艺性分析
1. 零件图的几何尺寸标注及轮廓的几何要素 （1）要彻底读董图样 （2）要分析透零件的加工工艺性 （3）研究分析零件的精度 （4）研究分析零件的刚性 （5）研究分析零件的定位基准 （6）研究零件的毛坯和材料
数铣及加工中心加工工艺
5
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数控铣及加工中心加工工艺
工作范围
纵向长度:
X
400 mm
高
横向长度:
Y
450 mm
速
垂直高度:
加
工作主轴
30'000 min-1
数 控
工
中 心
工作主轴
42'000 min-1
铣
主
、
要
工作主轴
60'000 min-1
Z
350 mm
S6
12.5 kW
S1
10.0 kW
S6
13.0 kW
S1
10.0 kW
的
工步2：粗精铣表面2型面；
制
工步3：精铣表面1型面。
定
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数控铣床及加工中心加工工艺
常用对刀方式
对刀是确定工件在机床上的位置， 也即是确定工件坐标系与机床坐
数
Y
控
铣
X
及
加
标系的相互位置关系。对刀过程 一般是从各坐标方向分别进行， 它可理解为通过找正刀具与一个 在工件坐标系中有确定位置的点 (即对刀点)来实现。
工
求达到的精度及表面粗糙度相适应。
中
在数控镗铣床及加工中心上可铣削平面、平面轮廓及曲面。
心
孔加工的方法有钻削、扩削、铰削、铣削和镗削等；
加 工
螺纹的加工可采用攻螺纹、铣螺纹等方法。
工
艺
的
制
定
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数控铣及加工中心加工工艺
平面轮廓加工
数
刀具的选择
控
铣
、
加 工 中
铣削平面类零件周边轮廓一般采用立铣刀。刀具的尺寸应满足： 刀具半径R小于朝轮廓内侧弯曲的最小曲率半径ρmin， 一般 可取R=(0.8～0.9) ρmin；
数控铣床和加工中心及编程
刀具参数补偿指令
➢刀具半径补偿 ➢刀具长度补偿
1、刀具半径补偿
1刀具半径补偿的方法 G41——刀具半径左补偿 G42——刀具半径右补偿 G40——取消刀具半径补偿
注意：正确选择G41 和G42;以保证顺铣和逆 铣的加工要求
2;建立、取消刀具半径补偿指令格式：
建立格式：
取消格式：
注意：1、G41/42只能与G00或 G01一起使用;且刀具必须移动
第二章
- 程序结构 - 辅助功能指令M-codes - 计算转速和进给
程序结构
程序号‘O’
OXXXX 代表程序号
O0001 ~ O7999 ----- 用户区域 O8000 ~ O8999 ----- 用户区域程序可以写保护 O9000 ~ O9999 ----- 厂家区域程序写保护
O0001
O0002
要任何手工的计算& UG\Master CAM
通信的方式
DNC 连接 Direct Numeric Control
- 通过软件采用RS 232 串口线可以将程序 从计算机端传送到机床端 .
- 如果NC控制器的内存不足时;采用这种方 式可以边传边做&
- 但是这种传送方式稳定性不好;很容易发 生断线;而且传送端口很容易烧坏&
注意：2、D为刀具半径补偿号 码;一般补偿量应为正值;若为负值; 则G41和G42正好互换&
刀补功能在模具加工中的应用
刀具半径补偿过程中的刀心轨迹
• 外轮廓加工→ • 内轮廓加工↓
注意：铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于 刀具半径;否则补偿时会产生干涉;系统会报警;停止执行&
4;刀具半径补偿的建立
RS 232 cable
第一章数控铣床概述
图1-1 数控铣床
图1-2 加工中心
第一节 数控铣床（加工中心）的组成和工作原理 一 、数控铣床（加工中心）的 数控铣床（加工中心）大体由输入装臵、数 控装臵、伺服系统、检测及其辅助装臵和机床本 体等组成。 1、输入装臵 数控程序编制后需要存储在一定的介质上， 按目前的控制介质大致分为纸介质和电磁介质， 相应地通过不同方法输入到数控装臵中去。纸带 输入方法，即在专用的纸带上穿孔，用不同孔的 位臵组成数控代码，再通过纸带阅读机将代表不 同含义的信息读入。手动输入是将数控程序通过 数控机床上的键盘输入，程序内容将存储在数控 系统的存储器内，使用时可以随时调用。
伺服系统接收数控装臵输出的各种信号，经 过分配、放大、转换等功能，驱动各运动部件， 完成零件的切削加工。 4、检测装臵 位臵检测、速度反馈装臵根据系统要求不断 测定运动部件的位臵或速度，转换成电信号传 输到数控装臵中，与目标信号进行比较、运算， 进行控制。 5、运动部件 由包括床身、主轴箱、工作台、进给机构等 组成的机械部件，伺服电机驱动运动部件运动， 完成工件与刀具之间的相对运动。
基础篇 数控铣床（加工中心）的编程 第一章 数控铣床（加工中心）概述
数控铣床是主要采用铣削方式加工零件的 数控机床，它能够进行外形轮廓铣削、平面 或曲面型腔铣削及三维复杂型面的铣削，如 凸轮、模具、叶片等，另外数控铣床还具有 孔加工的功能，通过特定的功能指令可进行 一系列孔的加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗 孔和攻丝等，如图1-1所示。
第二节 数控铣床（加工中心）的分类和特点 数控机床加工与普通机床有着一定的区别： １）工序集中 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，减少机床占地面积，节 约厂房，同时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。 ２）自动化程度高 数控机床加工时，不需人 工控制刀具，自动化程度高，对操作工人的要求 降低。数控操作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出的零件精度高，而且 省时、省力，降低了工人的劳动强度。