项目一 典型零件的数控铣削加工

项目一 典型零件的数控铣削加工 知识目标 (1) 掌握数控铣床的基本结构、功能特点及分类。 项目一 典型零件的数控铣削加工 知识目标 (1) 掌握数控铣床的基本结构、功能特点及分类。 (2)了解FANUC数控系统常用指令和数控程序结构。 (3)了解数控铣床日常维护和常见故障。 (4) 掌握数控铣床基本操作。

能力目标 (1) 具有正确选择和使用设备的能力。 (2) 能够识读简单数控铣削程序。 (3) 能够正确启动、停止数控铣床。 (4) 能够正确维护数控铣床。

学习情境 数控铣床 是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。是生产中使用非常广泛的一种数控机床，能够加工面类、轮廓类和孔类等零件。我们要利用数控铣床加工复杂零件，首先要掌握它的结构、功能特点、编程基础知识以及基本操作。

CNC CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称，是一种由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使机床执行规定好了的动作，通过刀具切削将毛坯料加工成半成品成品零件。

学习情境 加工中心和数控铣床有什么区别？ 加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。

学习任务 任务一 数控铣床结构和功能概述 任务二 数控铣床日常维护 任务三 数控铣床基本操作

任务一 数控铣床结构和功能概述 一、任务导入 任务一 数控铣床结构和功能概述 一、任务导入 要利用数控铣床加工复杂零件，首先要掌握它的结构、功能特点、编程基础知识以及基本操作，如图1-1所示为数控铣床外观图。 图1-1 数控铣床外观

任务一 数控铣床结构和功能概述 一、数控铣床的功能特点 任务一 数控铣床结构和功能概述 一、数控铣床的功能特点 1． 数控铣床的组成 数控铣床是生产中使用非常广泛的一种数控机床，由铣床本体和数控系统组成。再细化，一般说来由输入/输出装置、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置、机床本体等组成。下面分别进行详细介绍。

任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 1) 输入/输出装置 任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 1) 输入/输出装置 输入/输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备。 2) 数控装置(CNC装置) 数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成。

任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 3) 伺服单元 任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 3) 伺服单元 伺服单元接收来自数控装置的速度和位移指令。这些指令经伺服单元变换和放大后，通过驱动装置转变成机床进给运动的速度、方向和位移。因此，伺服单元是数控装置与机床本体的联系环节。

任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 4) 驱动装置 任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 4) 驱动装置 驱动装置把经过伺服单元放大的指令信号变为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。

任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 5) 机床本体 任务一 数控铣床结构和功能概述 1、数控铣床的组成 5) 机床本体 数控铣床本体形式多样，不同类型的数控铣床在机械组成上虽有所差别，但大部分相同。下面以XK714B型数控立式铣床为例介绍其组成：床身部分，主轴和主轴箱部分，立柱和电气柜部分，工作台部分，控制面板部分，冷却和润滑部分等，如图1-2所示。与普通机床相比，数控机床传动装置更简单，但对精度、刚度、抗震性等方面要求更高，而且其传动和变速系统要便于实现自动化

任务一 数控铣床结构和功能概述 1)按主轴的位置分类 (1)立式数控铣床 任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 数控铣床可根据主轴位置、构造和坐标轴数量进行分类，具体分类如下。 1)按主轴的位置分类 (1)立式数控铣床 立式数控铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。主轴与机床工作台面垂直，工件装夹方便，加工时便于观察，但不便于排屑，如图1-3所示

任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 1) 按主轴的位置分类 (2)卧式数控铣床。卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”，如图1-4所示。

任务一 数控铣床结构和功能概述 1) 按主轴的位置分类 任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 1) 按主轴的位置分类 (3) 立卧两用数控铣床。目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，如图1-5所示。其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，但价格较贵。

任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 (1) 工作台升降式数控铣床。 (2) 主轴头升降式数控铣床。 (3) 龙门式数控铣床。 任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 2) 数控铣床按构造上分类 (1) 工作台升降式数控铣床。 (2) 主轴头升降式数控铣床。 (3) 龙门式数控铣床。

任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 3)数控铣床按联动坐标轴数量分类 任务一 数控铣床结构和功能概述 2、数控铣床的分类 3)数控铣床按联动坐标轴数量分类 从数控系统控制的坐标轴联动数量上可分为2.5轴、3轴、4轴和5轴数控铣床。目前3坐标数控立铣仍占大多数，一般可进行3坐标联动加工。但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。

任务一 数控铣床结构和功能概述 3、数控铣床的功能 任务一 数控铣床结构和功能概述 3、数控铣床的功能 (1) 点位控制功能：实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。（G00） (2) 连续轮廓控制功能：实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。（G01、G03、G03） (3) 刀具半径补偿功能：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。（G40、G41、G42）

任务一 数控铣床结构和功能概述 (4) 刀具长度补偿功能：自动补偿刀具的长短，以适应加工中刀具长度尺寸调整的要求。（G43、G44、G49） 任务一 数控铣床结构和功能概述 3、数控铣床的功能 (4) 刀具长度补偿功能：自动补偿刀具的长短，以适应加工中刀具长度尺寸调整的要求。（G43、G44、G49） (5) 比例及镜像加工功能：将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。（G50、G51、G50.1、G51.1） (6) 旋转功能：将编好的加工程序在加工平面内旋转任意 角度来执行。（G68、G69）

任务一 数控铣床结构和功能概述 2) 数控铣床的主要加工对象 (1)平面类零件。如图1-6所示 (2)变斜角类零件。如图1-7所示 任务一 数控铣床结构和功能概述 2) 数控铣床的主要加工对象 (1)平面类零件。如图1-6所示 (2)变斜角类零件。如图1-7所示 (3)立体曲面类零件。如图1-8所示

任务一 数控铣床结构和功能概述 二、数控铣削编程基础 1．程序的基本结构 任务一 数控铣床结构和功能概述 二、数控铣削编程基础 1．程序的基本结构 一个完整的加工程序是由若干程序段组成，而每个程序段是由一个或若干个指令字组成。指令字代表某一信息单元，每个指令字又由字母、数字、符号组成。下面以图1-9所示零件的加工程序为例简介程序的组成，程序如表1-1所示。 图1-9 加工零件

任务一 数控铣床结构和功能概述 二、数控铣削编程基础 2.常用编程指令代码 任务一 数控铣床结构和功能概述 二、数控铣削编程基础 2.常用编程指令代码 在数控编程中，有的编程指令是不常用的，有的只适用于某些特殊的数控机床。这里只介绍一些数控铣床常用的编程指令，对于不常用的编程指令，请参考相应数控机床编程手册。 1) 准备功能指令(G指令，G代码均为模态指令或续效指令) 2) 辅助功能指令(M指令)

任务一 数控铣床结构和功能概述 2.常用编程指令代码 1) 准备功能指令(G指令) 任务一 数控铣床结构和功能概述 2.常用编程指令代码 1) 准备功能指令(G指令) 准备功能指令由字符G和其后的1～3位数字组成，其主要功能是指定机床的运动方式，为数控系统的插补运算作准备。G指令的有关规定和含义如表1-2所示。 百科链接：什么是插补？ 在数控机床中，刀具不能严格地按照要求加工的曲线运动，只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线。

任务一 数控铣床结构和功能概述 2.常用编程指令代码 2) 辅助功能指令(M指令) 任务一 数控铣床结构和功能概述 2.常用编程指令代码 2) 辅助功能指令(M指令) 辅助功能指令由字母M和其后的两位数字组成，主要用于完成加工操作时的辅助动作。常用的M指令如下表所示。 M代码 功 能 M00 程序停止 M08 冷却液开 M01 选择程序停止 M09 冷却液关 M02 程序结束 M30 程序结束并返回 M03 主轴顺时针旋转 M98 调用子程序 M04 主轴逆时针旋转 M99 子程序取消 M05 主轴停止

任务一 数控铣床结构和功能概述 2.坐标系及其原点 1) 坐标系 任务一 数控铣床结构和功能概述 2.坐标系及其原点 1) 坐标系 机床坐标系的概念：为了确定数控机床的运动方向、移动距离，就要在数控机床上建立一个坐标系。（G53） 工件坐标系的概念：编程时一般选择工件上的某一点作为程序原点，并以这个原点作为坐标系的原点，建立一个新的坐标系。（G54—G59）

任务一 数控铣床结构和功能概述 1) 坐标系 在编程中，不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是工件运动、刀具静止，为使编程方便，一律假定工件固定不动，刀具相对工件运动来进行编程。数控机床坐标系的全称为右手直角笛卡儿坐标系，如图1-10所示。 图1-10 坐标系

任务一 数控铣床结构和功能概述 2.坐标系及其原点 任务一 数控铣床结构和功能概述 2.坐标系及其原点 1) 坐标原点 (1) 机械原点。机械原点又称机床原点，是机械坐标系的原点，它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使数控机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。每次启动数控机床时，首先必须进行机械原点回归操作，使数控机床与控制系统建立起坐标关系，并使控制系统对各轴软限位功能起作用。

任务一 数控铣床结构和功能概述 2.坐标系及其原点 任务一 数控铣床结构和功能概述 2.坐标系及其原点 1) 坐标原点 (2) 工件坐标系原点。工件坐标系原点亦称编程原点或程序原点，对于数控铣床一般用G54～G59来设置编程原点。

任务一 数控铣床结构和功能概述 三、数控铣削编程方法及步骤 数控铣床编程方法主要有手工编程和自动编程两种。 1)手工编程 任务一 数控铣床结构和功能概述 三、数控铣削编程方法及步骤 数控铣床编程方法主要有手工编程和自动编程两种。 1)手工编程 手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹、坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。 应用：对于点位加工或几何形状不太复杂的轮廓加工，手工编程即可实现。但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，采用手工编程是难以完成的。

任务一 数控铣床结构和功能概述 三、数控铣削编程方法及步骤 2)自动编程 任务一 数控铣床结构和功能概述 三、数控铣削编程方法及步骤 2)自动编程 自动编程利用CAD/CAM软件，实现造型及图像自动编程。在编程时编程人员首先利用计算机辅助设计(CAD)或自动编程软件本身的零件造型功能，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，其后还需利用软件的计算机辅助制造(CAM)功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，自动计算并生成刀位轨迹文件，利用后置处理功能生成指定数控系统用的加工程序。