数控机床操作实训指导书

数控机床操作实训指导书兰州交通大学机电项目学院机械制造自动化系2009年2月1日数控机床操作安全注意事项1、实训前安全注意事项：<1）操作数控机床前要紧凑穿戴衣帽，做好安全防护，严禁戴手套操作机床；<2）注意不要在机床周围和床身上放置障碍物，工作空间应足够大；<3）机床开始工作前要空运转15min以上，使机床达到热平衡状态，并检查润滑系统工作是否正常；<4）检查刀具，破损失效的要及时更换，注意调整刀具所用工具不要遗忘在机床内；<5）刀具安装好后应进行一、二次试切削，试切削正常方可应用于实训加工。

<6）检查卡具状态是否良好，安装是否紧固，定位是否合理；2、实训过程中的安全注意事项：<1）实训时两人共同使用一台机床时，应轮流操作，严格注意相互间的协调一致；<2）禁止用手或其它任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其它运动部位；<3）禁止加工过程中进行测量操作，更不能用棉丝擦拭工件、也不能清扫机床；<4）各坐标轴手动回零(机床参考点>，若某轴在回零前已在零位，必须先将该轴移动离零点有效距离后，再进行手动回零点。

<5）刃磨和更换刀具时应停机进行，一定要重新对刀并修改好刀补值和刀补号。

<6）程序输入后要检查无误方可保存，并在未装工件以前空运行校验，确认无误后，方可开始加工。

<7）机床运转中，操作者不得离开岗位，机床发现异常现象立即停车；<8）确认冷却液输出通畅流量充足，经常检查主轴轴承温度，过高时应找实训指导老师进行检查处理；<9）在加工过程中，不允许打开机床防护门；<10）严格遵守岗位责任制，机床由专人专组使用，严禁串岗操作；3、实训后安全文明注意事项：<1）整理归还量具工具刀具等，避免遗失或损坏；<2）依次关闭机床操作面板上的电源和总电源；<3）检查润滑油、冷却液的状态，及时添加或更换；<4）清除切屑，擦拭机床，打扫卫生，保持整洁。

数控机床操作实训指导书一、实训目的1、了解数控机床的组成、结构、特点与运用；2、掌握数控加工的工作原理；3、掌握数控机床的基本操作步骤；4、熟练掌握数控机床操作面板上各个按键的功用及其使用方法。

二、实训设备1、CGM4300C数控铣床 10台2、CK6120数控车床 6台(a> CGM4300C数控铣床 (b> CK6120数控车床CGM4300C数控铣床和CK6120数控车床由浙江大学研发，采用具有国内先进水平，基于WINDOWS开放式数控系统及社会主流数控仿真系统。

加工范围广、价格经济、耗材低，广泛应用于数控、模具、机械、机电等专业的实践教案，具有良好的三轴联动铣削加工能力和两轴联动车削加工能力。

该机床采用工业标准PC技术和开放式结构设计，兼容性强，可适用先进的CAD/CAM 软件。

可任意选择CG2000控制系统、SIEMENS、FANUC等仿真控制系统。

1、数控机床操作安全技术2、数控机床的组成、结构和工作原理3、数控机床的操作面板与控制面板4、数控机床的基本操作<1）数控机床的启动和停止：启动、停止、暂停、急停<2）数控机床的手动操作：手动操作回参考点、手动连续进给、增量进给、手轮进给<3）数控机床的程序和管理：加项目序的新建、输入、保存、修改<4）数控机床的自动加工：完成简单零件和综合零件的全过程数控加工四、实训指导<一）数控机床组成1、CNC装置：计算机数控装置是CNC系统的核心，由微处理器CPU、存储器、各I／O接口及外围逻辑电路等构成。

2、伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统。

进给伺服系统主要由进给伺服单元和进给伺服电机组成，用于完成刀架和工作台的各项运动。

主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转矩调速和恒功率调速。

为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。

3、机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需要，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点。

因为一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，为满足高精度的传动要求，广泛采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。

为提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架以及能自动更换工件的自动夹具等。

以上是数控机床三大核心组成部分，输入装置、存储装置、测量反馈装置、润滑冷却装置等在现代数控机床中都集成于以上三大部分。

<二）数控机床的主要功能1、连续轮廓控制功能 此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。

2、刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。

3、刀具长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。

4、子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加项目序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。

另外，现代高端数控机床通常还具有比例功能、镜像功能、旋转功能、宏程序功能等，但经济型机床一般不具有这些功能，我校现有该两种型号实训数控机床也不具有该功能。

<三）数控机床加工原理用数控机床加工工件时，首先应编制零件加项目序，这是数控机床的工作指令。

将加项目序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启动、停止、进给运动的方向、速度和位移量，以及刀具选择交换、工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加项目序规定的顺序、运行轨迹和运行参数进行工作，从而完成机械零件的自动加工。

<四）数控机床的分类1、按加工用途分类：<1）数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、加工中心等金属切削类数控机床。

<2）数控冲床、数控折弯机、数控旋压机等成型类数控机床。

<3）数控电火花切割机、数控电火花成型机、数控火焰切割机等特种加工类数控机床。

实训机床CGM4300C 和CK6120属于金属切削类数控机床。

2、按控制轨迹分类：<1）点位控制类数控机床主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床等，其特点是移动定位时不加工，要求以最快速度从一点运动到另一点，进行准确快速定位，一般来说各坐标轴之间没有严格的相对运动要求。

<2）直线控制类数控机床是在点位控制类数控机床基础上，对单个移动坐标轴进行运动速度控制，如数控刨床、数控磨床及简易数控车床等，可完成简单台阶形或矩形零件的加工。

<3）轮廓控制类数控机床也称为连续控制类数控机床，其特点是对两个或两个以上运动坐标的位移和速度，同时进行连续相关控制，使刀具与工件间的相对运动，符合工件加工轮廓的表面要求。

目前大多数金属切削机床的数控系统，均是轮廓控制系统。

根据其控制坐标轴的数目，可分为二轴联动、二轴半联动、三轴联动、四轴或五轴联动。

实训机床CGM4300C 和CK6120属于轮廓控制类数控机床，前者三轴联动，后者两轴联动。

<五）数控机床坐标系规定为了简化编制程序的方法和保证记录数据的一致性，对数控机床的坐标和方向的命名国际上很早就制定有统一标准，我国于1982年制定了JB3051—82《数控机床坐标和运动方向的命名》标准。

在标准中统一规定采用右手直角笛卡儿坐标系对数控机床的坐标系进行命名。

用X 、Y 、+X+X +Y ＇+Z +Y +Z+Y +C Z ＇+A +B +C+X +Y +Z +A +B X ＇图 机床坐标轴Z表示直线进给坐标轴，X、Y、Z坐标轴的相互关系由右手法则决定，如图所示。

围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则确定+A、+B、+C 的方向，如图所示。

数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。

通常在编程时，不论机床在加工中是刀具移动，还是被加工工件移动，都一律假定被加工工件相对静止不动，而刀具在移动，并规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。

Z轴与主轴轴线重合，刀具远离工件的方向为正方向(+Z>；X轴垂直于Z轴，并平行于工件的装卡面，如果为单立柱铣床，面对刀具主轴向立柱方向看，向右运动的方向为X轴的正方向(+X>；Y轴可根据已选定的X轴和Z轴按右手法则来确定，<六）数控铣床加工对象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。

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。

如曲线轮廓面垂直于水平面，可采用圆柱立铣刀加工。

若凸台侧面与水平面成一定角度，这类加工面可以采用专用的角度成型铣刀来加工。

对于斜面，当工件尺寸不大时，可用斜板垫平后加工；当工件尺寸很大，斜面坡度又较小时，也常用行切加工法加工，这时会在加工面上留下进刀时的刀锋残留痕迹。

2、直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动产生的曲面类零件。

直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。

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，若采用其它刀具加工，则易产生干涉而损伤邻近表面。

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。

球头铣刀沿平面的曲线进行直线插补加工，当一段曲线加工完后，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应根据表面粗糙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，以增强刀具刚度，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。

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，可实现球面铣削加工。

数控铣床加工前应根据被加工零件的几何形状选择刀具类型。

如加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，并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；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；铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀；铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀；孔加工时，可采用钻头、镗头等孔加工类刀具。