数控铣床加工实验指导书

-1-三、数控铣床加工实验指导书（一）实验目的1、了解数控铣床组成及其工作原理。2、了解零件数控加工的手工编程和自动编程方法。3、熟悉数控铣床CAD/CAM软件的使用方法。4、掌握用数控铣床加工零件的工艺过程。（二）实验内容及安排1）实验前仔细阅读本实验指示书的内容。2）教师利用微机演示数控铣CAM软件的使用方法。3）学生使用数控铣CAM软件对指定零件进行三维设计和编程。4）教师讲解数控铣床的组成及其工作原理，演示数控铣床操作过程。5）学生进行程序传输和机床操作，完成零件加工。（三）实验设备1）数控铣床5台。2）由10台计算机组成的局域网。3）与机床通讯用计算机5台。（四）CAD/CAM软件——CAXA制造工程师简介CAXA制造工程师（以下简称ME）是一套具有Windows风格的全中文软件，通过曲面与实体结合可进行三维造型，利用软件与数控加工相关的菜单功能，可以自动生成适用于数控系统的加工程序，从而实现CAD/CAM一体化。该软件的基本功能为绘制曲线、绘制曲面、实体造型和自动生成零件表面的加工轨迹和加工程序。下面分别加以讲解。1.绘制曲线在ME中的曲线绘制分为草图曲线绘制和空间曲线绘制。草图曲线的绘制主要为生成实体作准备，它是一个平面的封闭图形。空间曲线（包括平面曲线）主要为生成曲面作准备，它既可以封闭，也可以开放。（1）绘制草图曲线①确定基准平面绘制草图曲线必须依赖于一个基准平面，因此开始绘制新草图前就必须先选择一个平面作为基准面。②选择基准平面用鼠标点取特征树中平面（包括三个坐标平面和已构造的平面）的任何一个，或直接用鼠标点取已生成的实体上的某个平面。③点取草图器按钮“”，在特征树中添加了一个草图树枝，表示已经处于草图状态，可以绘制一个新草图。④执行平面曲线绘制命令、-2-删除命令、“曲线裁剪”命令、点选取工具⑤执行“检查环是否闭合”命令点取右边工具条最下方的“检查环是否闭合”图标表明草图是闭合的可以进行后续操作。注：只有封闭的草图曲线才能进行特征造型。（2）空间曲线在非草图状态下绘制的曲线称为空间曲线，其绘制方法与绘制草图基本类似。此时一定要使草图图标处于关闭状态。2.绘制曲面绘制曲面又称曲面造型，必须先构造决定曲面形状的关键线框后，选用各种曲面的生成和编辑方法生成曲面。曲面形状的关键线框主要取决于曲面特征线。曲面特征线的定义：曲面特征线是指曲面的边界线和曲面的截面线(也称剖面线，为曲面与各种平面的交线)。曲面生成方式：曲面生成方式共有十种：直纹面、旋转面、扫描面、边界面、放样面、网格面、导动面、等距面、平面和实体表面。3.特征实体造型通过对已生成的草图进行特征实体造型可以直接构成零件模型。特征生成方式有拉伸增料与减料、旋转增料与减料、放样增料与减料、导动增料与减料、曲面加厚、增料与除料、过渡、拔模等功能。例如通过拉伸增料构成零件模型，做出草图后：（1）．点击草图器按钮“”，退出草图状态。（2）．点击拉伸增料功能图标“”，弹出拉伸增料对话框如图20，选择固定深度方式，输入深度值20，拉伸对象为草图0，点击确定，拉伸完成。-3-4.生成数控铣削加工轨迹和程序（1）刀具轨迹刀具轨迹生成模块中有如下一些功能：平面轮廓加工、平面区域加工、参数线加工、限制线加工、曲面轮廓加工、曲面区域加工等。在各种轨迹生成功能中，要设置一些通用的选项，如刀具参数、机床参数、进退刀参数、下刀参数等。这里以等高加工功能为例介绍生成刀具轨迹的步骤。①用鼠标点取菜单“应用”“轨迹生成”“等高粗加工”,系统弹出加工参数表。系统提示：“填写加工参数表”，各参数如图所示。②点取切削用量的参数表，出现切削用量。其中：主轴转速：机床主轴旋转的转速，本实验取500（rpm/min）。（注：对话框中的计量单位为缺省项。）切削速度：正常切削工件时刀具移动的线速度，一般取100～150（mm/min）。接近速度：从慢速下刀高度切入工件前刀具行进的速度，取150（mm/min）。退刀速度：刀具离开工件回到安全高度时刀具行进的速度取300（mm/min），在安全高度以上刀具行进-4-的线速度取机床的G00。行间连接速度：用于有往复加工的加工方式中，避免在顺逆铣的变换过程中，机床的进给方向产生急剧变化对机床及工件的损坏。此速度一般小于进给速度，取100（mm/min）。高度设定：填写安全高度、终止高度和慢速下刀相对高度。制定进退刀方式，避免刀的碰撞以及得到好的接刀质量。③点取进退刀方式对话框，进刀方式有以下几种：垂直：刀具在工件的第一个切削点处直接开始切削。直线相切：刀具按给定长度，以相切方式向工件的第一个切削点前进。圆弧相切：刀具按给定半径，以1/4圆弧向工件的第一个切削点前进。转角：圆弧所在的空间平面与Z轴有夹角。强制：刀具从给定一个点向工件的第一个切削点前进。退刀方式与进刀方式的含义相反。④用鼠标左键点取“铣刀参数”功能后，系统弹出“刀具库管理”对话框。此时，只要用鼠标点取“当前刀具名”列表中的刀具，则选中的刀具就成为当前刀具。各参数项内显示该刀具的参数，同时预显框内可按比例显示刀具形状。此后生成的刀具轨迹，其使用的刀具就是当前刀具。刀具参数及含义如下：当前刀具名：当前刀具的名称，用于刀具标识和列表，刀具名是唯一的。通过下拉列表可显示刀具库中的所有刀具，并可在列表中选择当前刀具。刀具号：刀具的系列号，用于后置处理的自动换刀指令。刀具号唯一。刀具补偿号：刀具补偿值的序列号。刀具半径：刀具的半径，应小于加工轮廓半径。刀角半径：刀具的刀角半径，应不大于刀具半径，粗加工取0。刀刃有效长度：刀具上可用于切削的长度。刀杆长度：刀尖到刀柄之间的距离。刀杆长度应大于刀刃有效长度。⑤轮廓：用鼠标点选已经绘制好的毛坯轮廓。⑥拾取曲面：当拾取到一个曲面后，该曲面就变为红色的虚线，并且在该曲面上给出一个表示曲面加工方向的箭头符号。系统提示继续拾取曲面，如果曲面拾取完毕，用鼠标右键确认结束曲面的拾取。⑦生成刀具轨迹其后系统进行计算，并生成刀具轨迹。（2）对刀具轨迹后置处理—生成G代码①后置设置运行菜单“应用”-“后置处理”-“后置设置”命令：出现两个对话框：机床参数对话框和后置处理设置对话框。机床参数对话框中的内容应按照本实验的机床参数进行修改。后置处理设置对话框中的内容也要按照机床要求填写。②生成G代码在“后置处理”模块子菜单区中选取“生成G代码”功能项，则弹出一个需要用户输入文件名的对话框，要求用户填写或选择后置程序文件名。输入文件名后拾取确认键，系统提示拾取刀具轨迹。当拾取到刀具轨迹后，该刀具轨迹变为红色的虚线。可以拾取多个刀具轨迹，鼠标右键结束拾取，系统即生成数控程序。要求存到计算机中，以便调用。（五）数控铣床的组成-5-数控铣床的基本组成见图1，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。床身用于支撑和连接机床各部件。主轴箱用于安装主轴。主轴下端的锥孔用于安装铣刀。当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。主轴箱还可沿立柱上的导轨在Z向移动，使刀具上升或下降。工作台用于安装工件或夹具。工作台可沿滑鞍上的导轨在X向移动，滑鞍可沿床身上的导轨在Y向移动，从而实现工件在X和Y向的移动。无论是X、Y向，还是Z向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。伺服装置用于驱动伺服电机。控制器用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。控制电源用于向伺服装置和控制器供电。（六）数控铣床加工说明1．机床手动操作及手轮操作（1）手动：选择手动功能键（FANUC系统为功能旋钮“手动”档）（见附图），然后按动方向按键+X+Y+Z–X–Y–Z，使机床刀具相对于工作台向坐标轴某一个方向运动。（2）手轮：选择手轮（单步）功能键（FANUC系统为功能旋钮“手轮”档）（见附图），然后选择运动方向，KND系统为XYZ方向按键，FANUC系统为方向旋钮。2.回零操作（1）零前准备：用手轮方式将工作台，尤其是刀轴移动至中间部位。（Z向行程较小，只有100mm，多加注意）（2）零操作：选择回零按键，（FANUC系统为功能旋钮指向回零）。点动+X+Y+Z按键（FANUC系统为按住+X+Y+Z按键），等待系统自动回零。3.程序传输（1）ND系统：①选择“机床索引”功能键，按数字键“4”将程序锁打开；②选择“编辑”功能键，按“程序”键，选择屏幕下“输入”软键；③计算机传输系统启动，设置好参数，加载所需程序，点击“传输”即可。（2）FANUC系统：①功能旋钮指向“编辑”功能，点击“PROG”按键；②依次选择屏幕下方“操作”、“READ”、“EXEC”软键，等待程序输入；③计算机传输系统启动，设置好参数，加载所需程序，点击“传输”即可。4.G54设置（1）手轮对刀方法，找到并计算出工件上所需坐标点位置；（2）设置G54:①KND系统：a.选择“录入”功能键；b.选择“机床设置”功能键，选择屏幕下“G54-G59”软键；c.输入相应坐标即可。②FANUC系统：a.功能旋钮指向“编辑”功能，点击“OFFSET”按键；b.选择屏幕下方“坐标”软键，用箭头键将光标位置放置在G54处；c.输入相应坐标值即可。5.程序加工选择循环启动键。注意：加工时不要离开机床！启动前找到急停按钮的位置！-6-(七)数控铣实习任务书20~20学年第学期第周班级姓名实习设备—机床：夹具：刀具：毛坯：实习目的：通过在数控中心实训，学生能熟练掌握数控机床的面板操作、零件程序的编写和零件加工工艺的分析，熟悉操作要领，熟练操作过程，为学生以后的工作打好基础。数控铣任务书：1、学会数控机床的操作（手动操作机床、程序的输入、调试程序、对刀、自动运行程序）；2、学会零件加工的工艺分析；3、把所学的理论知识应用到实际当中去；4、结合以上任务加工如图所示零件。